ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ THUỶ LỰC-KHÍ NÉN Thiết bị phân loại sản phẩm
Nhận xét của giáo viên hướng dẫn
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………

cho em để em có thể hoàn thành xong đồ án này. Trong quá trình thực hiện đồ
án mặc dù em đã rất cố gắng nhưng chắc chắn sẽ còn nhiều thiếu sót. Vì vậy, em
rất mong có những ý kiến đóng góp của thầy cô và các bạn để bản đồ án của em
có thể hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!
GVHD: Hoàng Hữu Tân
SVTH: Nguyễn Đức Phong Page 2
ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ THUỶ LỰC-KHÍ NÉN Thiết bị phân loại sản phẩm
CHƯƠNG I
DẪN NHẬP
I. HIỆN TRẠNG
Ngày nay,tự động hóa là sự ưu tiên lựa chọn trong hầu hết các lĩnh vực của
nền kinh tếquốc dân. Chính nhờ sự phát triển của tự động hóa mà con người
tạo ra nhiều sản phẩm chất lượng cao nhằm đáp ứng nhiều nhu cầu phức tạp
của dời sống xã hội.
Hiện nay để sử dụng thiết bị phân loại sản phẩm trong các phân xưởng cơ
khí người ta cần ít nhất 2 công nhân. Vì vậy yêu cầu tự động hóa hệ thống này là
cân thiết để tiết kiệm nhân công và nâng cao năng suất hệ thống.
II. VÀI NÉT VỀ SỰ PHÁT TRIỂN CỦA THỦY LỰC KHÍ NÉN
Không khí xung quanh ta nhiều và đó là một nguồn năng lượng rất lớn mà
con người đã biết sử dụng chúng từ trước Công Nguyên. Tuy nhiên dự phát triển
và ứng dụng của khí nén lúc đó còn rất hạn chế do chưa có sự phối hợp giữa các
ngành vật lí, cơ học v.v
Mãi cho đến thế kỉ XVII, nhà kĩ sư chế tạo người Đức Otto von Guerike, nhà
toán học và nhà triết học người Pháp Blaise Pascal, cũng như nhà vật lí người
Pháp Denis Papin đã xây dựng nên nền tảng cơ bản ứng dụng khí nén. Trong thế
kỉ XIX, các máy móc thiết bị sử dụng năng lượng khí nén lần lượt được phát
minh như: thư vận chuyển trong ống bằng khí nén (1835) của Joef Ritter, phanh
bằng khí nén (1880), búa tán đinh bằng khí nén (1861) … Với sự phát triển
mạnh mẽ của năng lượng điện, vai trò sử dụng bằng khí nén giảm dần.

chuyển động thẳng hoặc quay đều.
+ Dòng khí thoát ở đường dẫn gây nên tiếng ồn.
+ Hiện nay trong lĩnh vực điều khiển người ta thường kết hợp hệ thống điều
khiển bằng khí nén với cơ, hoặc với điện tử, PLC. Cho nên rất khó xác định một
cách chính xác, rõ rang ưu nhược điểm của từng hệ thống điều khiển.
3. Yêu cầu và giới hạn về đề tài:
Thiết kế mô hình hệ thống thiết bị phân loại sản phẩm dùng năng lượng khí nén
(xylanh nén) kết hợp điều khiển bằng điện (điện-khí nén).
GVHD: Hoàng Hữu Tân
SVTH: Nguyễn Đức Phong Page 4
ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ THUỶ LỰC-KHÍ NÉN Thiết bị phân loại sản phẩm
CHƯƠNG II
CƠ SỞ LÝ THUYẾT
I. NGUỒN KHÍ NÉN
1. Khái niệm
Máy nén khí là thiết bị tạo ra áp suất khí, ở đó năng lượng cơ học của chuyển
động cơ đốt trong được chuyển thành năng lượng khí nén và nhiệt năng.
* Phân loại
- Theo áp suất
+ Máy nén khí áp suất thấp: p≤ 15 bar
+Máy nén khí áp suất cao: p≥ 15 bar
+ Máy nén khí áp suất rất cao: p ≥ 30 bar
- Theo nguyên lý hoạt động:
+ Máy nén khí theo nguyên lý thay đổi thể tích: máy nén khí kiểu
pittong, máy nén khí kểu cánh gạt, máy nén khí kiểu root, máy nén khí kiểu trục
vít.
+ Máy nén khí tuabin: máy nén khí ly tâm và máy nén khí theo chiều
trục.
Hình 1.1: Máy nén khí
2. Bình chứa khí nén

a. Van đảo chiều 3/2
Nguyên lý hoạt động :khi chưa có tín hiệu tác động vào cửa (12), thì
cửa (1) bị chặn và cửa (2) nối với cửa (3). Khi có tín hiệu tác động vào
cửa (12), nòng van sẽ dịch chuyển về phía bên phải, cửa (1) nối với cửa
(2) và cửa (3) bị chặn, Trường hợp tín hiệu tác động vào cửa (12) mất đi,
dưới tác động của lò xo, nòng van trở về vị trí ban đầu.
Ký hiệu:
2
1 3
GVHD: Hoàng Hữu Tân
SVTH: Nguyễn Đức Phong Page 6
ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ THUỶ LỰC-KHÍ NÉN Thiết bị phân loại sản phẩm
Hình 2.1: van 3/2
b. Van 3/2 tác động bằng nút nhấn giữ
Ký hiệu:
2
1 3
c. Van 3/2 tác động bằng cữ chặn
Ký hiệu:
2
1 3
d. Van đảo chiều 4/2
Nguyên lý làm việc: khi có dòng khí nén điều khiển đi vào từ 2 phía nòng
van: khi có tác động tín hiệu xung X, nòng van dịch chuyển sang phải, kí hiệu vị
trí b, cửa 1 nối với 4 và cửa 3 nối với 2. Khi tín hiệu xung X mất đi, vị trí của
van vẫn ở b, cho đến chừng nào chưa có tác động tín hiệu xung Y.
Kí hiệu:
4 2
1 3
X

1 Miếng đệm đầu trục 5 Ống dẫn thanh 9 Công tắc từ
2 Nam châm 6 Miếng đệm 10 Cần pittong
3 Đệm ống ngoài 7 Vỏ bọc mặt trước 11 Vỏ chống mòn
4 Vỏ ngoài 8 Mặt dẫn khí 12 Đệm pittong
Hình 2.6: xylanh tác dụng 2 chiều có giảm chấn
Ký hiệu:
III. CÁC PHẦN TỬ ĐIỀU KHIỂN TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN KHÍ
NÉN
GVHD: Hoàng Hữu Tân
SVTH: Nguyễn Đức Phong Page 9
ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ THUỶ LỰC-KHÍ NÉN Thiết bị phân loại sản phẩm
1. Công tắc đóng chậm
Khi chưa tác động thì chưa có dòng điện chạy qua (mở), khi tác
động (nhấn) thì có dòng điện đi qua.
Hình 3.1: công tắc đóng chậm
Ký hiệu:
Detent switch (make)
2. Rơle điều khiển
Nguyên lý hoạt động: khi dòng điện vào cuộn dây cảm ứng, xuất hiện
lực từ trường sẽ hút lõi sắt, trên đó có lắp các tiếp điểm. Các tiếp điểm
có thể là các tiếp điểm chính để đóng mở mạch chính và các tiếp điểm
phụ để đóng mở mạch điều khiển.
GVHD: Hoàng Hữu Tân
SVTH: Nguyễn Đức Phong Page 10
ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ THUỶ LỰC-KHÍ NÉN Thiết bị phân loại sản phẩm
Hình 3.2: Rơle điều khiển
Ký hiệu:
Relay
3. Tiếp điểm thường mở
Ký hiệu:

43
1
2
-
+
+
+
-
-
C
B
A
7 Trùng 1
Hình 1.1: sơ đồ hành trình bước
- Nhìn vào sơ đồ hành trình bước ta thấy
+ xilanh A: đưa sản phẩm vào
+ xilanh B: phân loại sản phẩm
+ xilanh C: đưa sản phẩm đi
- Với thiết bị phân loại sản phẩm ta có thể điều khiển bằng thủy lực hoặc
khí nén:
+ Với mạch thủy lực: tổn thất năng lượng lớn do ma sát với đường ống,
công suất cao, lực truyền tải lớn.
+ Với mạch khí nén: tổn thất năng lượng ít do ma sát với đường ống ít,
tác động nhanh, lực truyền tải nhỏ, sạch hơn so với thủy lực.
Từ những phân tích trên ta chọn thiết bị phân loại sản phẩm dùng hệ
thống điều khiển bằng khí nén là hợp lý do có lực truyền tải phù hợp,
tiết kiệm năng lượng an toàn với môi trường.
- Từ sơ đồ hành trình bước ta có thể miêu tả hành trình làm việc của thiết
bị phân loại sản phẩm như sau:
Đầu tiên xilanh A đưa sản phẩm đi ra và xilanh A đi về, tiếp theo

–B= S
1
^S
4
^S
5
+ Bước thứ năm thực hiện: xilanh C đi ra với tín hiệu +C
+C= S
1
^S
3
^S
5
+Bươc thứ sáu thực hiên: xilanh C đi về với tín hiệu –C
–C= S
1
^S
3
^S
6
Bước 7 trùng với bước 1
- Sau khi xác định được hệ điều kiện ta tóm tắt bảng như sau
Bước Tín hiệu S
1
S
2
S
3
S
4

ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ THUỶ LỰC-KHÍ NÉN Thiết bị phân loại sản phẩm
và đó là bước thứ 4. Vậy tầng thứ II sẽ bắt đầu từ bước thứ 2 và kết thúc
ở bước thứ 4.
+ Tầng III: ta tiếp tục xet từ bước thứ 4 cho đến bước thứ 7, ta thấy
bước thứ 7 trùng với bước thứ 5 nên ta lùi lại 1 bước để chia tầng và đó
là bước thứ 6. Vậy tầng III sẽ bắt đầu từ bước thứ 4 và kết thúc ở bước
thứ 6.
Ta thấy bước thứ 7 trùng với bước thứ 1 nên ta gộp lại để chia tầng, vậy
tầng I sẽ bắt đầu từ bước thứ 6 và kết thúc ở bước thứ 2.
Như vậy đối với mạch này ta có thể chia thành 3 tầng.
S2
S1
S4
S3
S6
S5
7
6
5
43
1
2
-
+
+
+
-
-
C
B

6
sẽ nằm phía trên của đường biểu diễn của
tầng, bởi vì có sự thay đổi của tầng. Công tắc hành trình S
2
, S
4
, S
6
sẽ
điều khiển trực tiếp vị trí thay đổi của tầng.
- Công tắc hành trình S
1
, S
3
, S
5
sẽ nằm phía dưới của đường biểu diễn của
tầng, bởi vì không có sự thay đổi của tầng. Công tắc hành trình S
1
, S
3
, S
5
sẽ điều khiển trực tiếp vị trí của van đảo chiều trong bước thực hiện.
IV. THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN THUẦN KHÍ NÉN
1. Thiết kế biểu đồ trạng thái
S2
S1
S4
S3

tác
động làm xilanh A đi về, xilanh A đi về chạm vào công tắc hành trình
S
1
. Công tắc hành trình S
1
tác động làm xilanh B đi ra chạm vào công
tắc hành trình S
4
và đổi tầng, công tắc hành trình S
4
tác động làm xilanh
B đi về chạm vào công tắc hành trình S
3
. Công tắc hành trình S
3
tác
động làm xilanh C đi ra chạm vào công tắc hành trình S
6
và đổi tầng,
công tắc hành trình S
6
tắc động làm xilanh C đi về và kết thúc 1 chu kì
làm việc.
2. Thiết lập lưu đồ tiến trình
- Nguyên tắc hoạt động:
+ Bước 1: xilanh A ở vị trí ban đầu, nhấn nút khởi động chạm vào công
tắc hành trình S
5
làm xilanh A đi ra (A

6
tác động làm xilanh C đi về.
- Quá trình thực hiện điều khiển được thực hiện như sau:
+ Bước thực hiện 1: Nút ấn ^S
1
^S
2
^S
3
^S
4
^S
5
^S
6
=A+ => S
2
+ Bước thực hiện 2: S
2
= A- =>S
1
+ Bước thực hiện 3: S
1
= B+ =>S
4
+ Bước thực hiện 4: S
4
= B- =>S
3
+ Bước thực hiện 5: S

GVHD: Hoàng Hữu Tân
SVTH: Nguyễn Đức Phong Page 20
ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ THUỶ LỰC-KHÍ NÉN Thiết bị phân loại sản phẩm
4. Vẽ mạch điều khiển
Hình 4.5: sơ đồ mạch điện khí nén
V. NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA MẠCH
Ban đầu khí từ nguồn khí nén qua van đảo chiều 4/2 (1.5) rồi đi lên van 4/2
(1.4), tầng I có khí. Khi ấn nút START khí đi qua van 3.2 (S
5
) tác động vào van
4/2 (1.1) làm xilanh A đi ra, đẩy sản phẩm đi ra, đến cuối hành trình chạm vào
công tắc hành trình S
2
. Khi van 3/2 (S
2
) bị chặn, khí từ S
2
tác động vào van đảo
chiều 4/2 (1.4) điều khiển khí chuyển tầng. Tầng II có khí tác động vào van đảo
chiều 4/2 (1.1) làm xilanh A đi về. Đến cuối hành trình chạm vào công tắc hành
trình S
1
, van 3/2 (S
1
) tác động vào van đảo chiều 4/2 (1.2) làm xilanh B đi ra
phân loại sản phẩm. Đến cuối hành trình chạm vào công tắc hành trình S
4
. Khi
van 3/2 (S
4

S4
S3
S6
S5
7
6
5
43
1
2
-
+
+
+
-
-
C
B
A
7 Trùng 1
Hình 1.1: sơ đồ hành trình bước
II. THIẾT KẾ TẦNG TRONG MẠCH ĐIỆN
- Nhìn vào sơ đồ hành trình bước ta thấy:
+ Bước 1;3;5;7 trùng nhau ta chia tầng I từ bước 6 và kết thúc ở bước 2.
+ Tầng II bắt đầu từ bước 2 và kết thúc ở bước 4 vì bước 5 có cùng điều
kiện với bước 3 ta lùi lại 1 bước để chia tầng đó là bước 4.
+ Tầng III: bắt đầu từ bước 4 và kết thúc ở bước 6.
GVHD: Hoàng Hữu Tân
SVTH: Nguyễn Đức Phong Page 22
ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ THUỶ LỰC-KHÍ NÉN Thiết bị phân loại sản phẩm

GVHD: Hoàng Hữu Tân
SVTH: Nguyễn Đức Phong Page 23
ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ THUỶ LỰC-KHÍ NÉN Thiết bị phân loại sản phẩm
Hình 3.1: sơ đồ mạch điện khí nén
- Mạch điện điều khiển
Hình 3.2: sơ đồ mạch điện điều khiển
IV. NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC
Khi nút START: thì mạch điện được khởi động, do tiếp điểm K
1
thường đóng cấp điện cho cuộn dây Y
1
làm xilanh A đi ra. Đến cuối
hành trình chạm vào công tắc hành trình S
2
đổi tầng, S
2
đóng điện và
do S
6
thường đóng cấp điện cho
rơleK
1
làm tiếp điểm K
1
đóng cung cấp điện cho cuộn dây Y
2
vì tiếp
điểm K
2
thường đóng làm S

cuộn dây Y
1
và Y
2
. Rơ le K
1
có điện tiếp điểm K
1
thường mở đóng và
do rơ le K
2
có điện tiếp điểm thường mở K
2
đóng tác động vào cuộn
dây Y
4
làm xilanh B đi về. Xilanh B đi về đến cuối hành trình chạm
vào công tắc hành trình S
3
làm S
3
đóng Y
5
có điện làm S
5
mở do S
5
thường đóng, cuộn dây Y
5
tác động làm xilanh C đi ra chạm vào công