KHÍ NÉN
MÁY NÉN KHÍ và THIẾT BỊ XỬ LÝ KHÍ NÉN
1 Hệ thống thiết bị phân phối khí nén
Hệ thống thiết bị phân phối khí nén có nhiệm vụ chuyển không khí từ máy nén khí đến khâu cuối cùng để sử dụng
Hệ thống thiết bị phân phối khí nén cần đảm bảo áp suất p, lưu lượng Q và chất lượng khí nén cho nơi tiêu thụ Đồng thời, tổn thất áp suất trong hệ thống không được vượt quá 1 bar.
2 Máy nén khí Đối với máy nén khí ta phân biệt 2 loại dựa theo nguyên lý:
Nguyên lý thay đổi thể tích cho thấy khi không khí được dẫn vào buồng chứa, thể tích của buồng sẽ giảm, dẫn đến việc áp suất trong buồng chứa tăng lên theo định luật Boyle - Mariotte.
Nguyên lý động năng trong hệ thống khí nén cho phép không khí được dẫn vào buồng chứa, nơi áp suất khí nén được tạo ra nhờ vào động năng của bánh dẫn Nguyên tắc hoạt động này không chỉ tạo ra lưu lượng khí lớn mà còn cung cấp công suất mạnh mẽ, đảm bảo hiệu suất tối ưu cho các ứng dụng sử dụng khí nén.
2.1 Máy nén khí kiểu pit-tông
Không khí được nén tại thân máy nén khí thông qua các van đóng và mở trên đầu pit-tông, sau đó được chuyển vào bình chứa sau khi đã qua bộ lọc khí.
Để đạt được áp suất nén 15 bar, người ta thường sử dụng máy nén khí kiểu piston 2 cấp hoặc nhiều cấp, tuy nhiên, do không khí bị nén nhiều lần, cần có bộ phận làm mát trung gian Máy nén khí này có những ưu điểm và nhược điểm riêng.
- Gây ra các hiện tượng dao động đáng kể như tiếng ồn
- Giá thành bảo quản cao
- Tạo ra khí nén theo xung và thường có dầu
Bình trích chứa chính Bình ngưng tụ hơi nước
Bình trích chứa trung gian Thiết bị lọc
Bình trích chứa cho thiết bị, máy
Van xà nước Độ nghiêng đường ống 1 2%
Hình 2.1 Hệ thống thiết bị phân phối khí nén
Hình 2.2 Máy nén khí kiểu pít-tông
2.2 Máy nén khí kiểu cánh gạt
Không khí được nén vào buồng hút nhờ vào sự khác biệt giữa rotor và stator Khi rotor quay, không khí sẽ được hút vào buồng nén và sau đó được đẩy ra từ buồng đẩy Hệ thống này có những ưu điểm và nhược điểm riêng.
- Không dao động, do đó êm hơn máy nén khí kiểu pit-tông
- Lưu lượng là hằng số: khí không bị xung
- Hiệu suất nhiệt động kém hơn máy nén khí kiểu pit-tông
- Khí nén thông thường bị nhiễm dầu
2.3 Máy nén khí kiểu trục vít
- Hai rô to có trục đặc song song (một rotor có 4 răng và rotor còn lại có 6 răng)
Hoạt động của thiết bị dựa trên nguyên lý thay đổi thể tích, trong đó thể tích khoảng trống giữa các răng sẽ biến đổi khi trục vít quay một vòng Quá trình này bao gồm hút (khi thể tích khoảng trống tăng), nén (khi thể tích khoảng trống giảm) và đẩy Thiết bị có những ưu điểm và khuyết điểm riêng, cần được xem xét kỹ lưỡng.
- Không khí sạch và không bị xung
- Rất tin cậy: tuổi thọ của vít cao
- Không sinh ra dao động
- Tỷ số nén bi hạn chế bởi tầng
- Gây ra tiếng ồn lớn
2.4 Máy nén khí kiểu Root
Hình 2.3 Máy nén khí kiểu cánh gạt
Hình 2.5 Máy nén khí kiểu Root
Hình 2.4 Máy nén khí kiểu trục vít
Rotor chính 4 răng Rotor phụ 6 răng
Máy này có 2 hoặc 3 cánh gạt hình số 8, được quay đồng bộ bởi bộ truyền động bên ngoài Trong quá trình quay, các pit-tông không tiếp xúc nhau, điều này ảnh hưởng đến khả năng hút của máy, phụ thuộc vào khe hở giữa các pit-tông và giữa phần quay với thân máy Ưu điểm và khuyết điểm của máy cần được xem xét kỹ lưỡng.
- Khí nén tạo ra ít bị xung và ít bị nhiễm dầu
- Ít tạo ra dao động
- Độ mòn giữa các răng và xi-lanh
2.5 Máy nén khí kiểu turbine
Máy nén khí dòng liên tục là loại máy nén khí có lưu lượng lớn, được chia thành hai loại chính là máy nén khí dọc trục và máy nén khí hướng tâm Đặc điểm nổi bật của loại máy nén khí này là tốc độ dòng chảy của khí rất lớn, có thể tăng tốc bằng cách tăng số lượng cánh turbin, giúp đáp ứng nhu cầu sử dụng khí nén lớn trong các ngành công nghiệp.
- Khí nén có chất lượng tốt
- Các răng trên stator di động cho phép chỉ được lưu lượng
- Tuổi thọ cao và ít đòi hỏi bảo trì
- Làm việc ở vận tốc rất cao do đó rất nhạy với mòn
Bộ lọc có chức năng loại bỏ tạp chất và ngưng tụ hơi nước trong không khí nén Khi không khí đi vào bình lọc, nó sẽ tạo ra chuyển động xoắn và lực ly tâm, giúp lắng đọng các phần tử lỏng và rắn Tạp chất sẽ được thải ra ở đáy bình chứa, và cần được xả ra trước khi đạt mức cao nhất, có thể nhận biết qua vạch chỉ thị trên bình.
Các chất liệu rắn có kích thước lớn hơn lỗ lọc sẽ được giữ lại, nhưng những chất kết tủa này có thể làm tắc nghẽn vòng lưới lọc, vì vậy cần phải làm sạch hoặc thay thế thường xuyên Kích thước lỗ lọc thường dao động từ 30 đến 70 µm, và có những bộ lọc có kích thước lỗ nhỏ đến 0,01 µm Khi lượng nước ngưng tụ đạt đến mức giới hạn, có thể xả ra ngoài bằng cách tháo vít xả hoặc sử dụng hệ thống tự động.
Vỏ bơm Hình 2.6 Máy nén khí kiểu turbine
3.2.1 Bộ điềuchỉnh áp suất có lỗ thoát
Bộ điều chỉnh áp suất giúp duy trì áp suất làm việc ổn định khi có sự thay đổi trong mạng phân phối hoặc nơi làm việc Áp suất sơ cấp luôn phải cao hơn áp suất thứ cấp, và áp suất thứ cấp được giữ ổn định nhờ vào màng Màng này chịu tác động từ áp suất thứ cấp ở một mặt và lò xo có thể điều chỉnh áp lực ở mặt còn lại thông qua vít điều chỉnh.
Hình 2.8 Bộ điều chỉnh áp suất có lỗ thoát
Khi áp suất sơ cấp tăng lên làm con trượt đi xuống làm giảm tiết diện dòng khí, giữ áp suấtthứcấp không đổi.
Khi áp suất sơ cấp giảm xuống, lò xo đẩy con trượt đi lên làm tăng tiết diện dòng khí, kết quả ápsuất thứ cấp vẫnkhôngthay đổi.
Khi áp suất phía thứ cấp tăng cao, màng sẽ bị nén mạnh theo chiều ngược lại với lực tác động của lò xo Điều này dẫn đến việc bộ phận chính giữa của màng tạo ra lối đi, cho phép khí thoát ra qua hai lỗ ở bên dưới.
3.2.2 Bộ điều chỉnh áp suất không có lỗ thoát
Trong thực tế, vẫn còn tồn tại các bộ điều chỉnh áp suất không có cửa thoát Những bộ điều chỉnh này không cho phép khí thoát ra ngoài dưới tác động của áp suất làm việc ở phía thứ cấp.
- Vít điều chỉnh nén lò xo dẫn tới màng bịđẩy
Tùy thuộc vào việc điều chỉnh vít và lò xo, dòng khí ở phía sơ cấp và thứ cấp có thể tăng hoặc giảm, dẫn đến việc cơ cấu con trượt lệch nhiều hơn hoặc ít hơn, làm cho mặt tựa của van được đóng kín.
CÁC PHẦN TỬ KHÍ NÉN
Sự chuyển đổi của nòng van được thể hiện qua các ô vuông liên tiếp, trong đó dòng năng lượng di chuyển theo hướng mũi tên và sẽ bị ngăn chặn khi gặp ký hiệu chữ T.
2.2 Van đảo chiều không duy trì 3/2
Van đảo chiều không duy trì 3/2 hoạt động theo nguyên lý: Khi không có tín hiệu, nguồn từ cửa 1 bị chặn tại ký hiệu T Khi có tín hiệu tại đường điều khiển 12, nòng van dịch chuyển sang phải, cho phép nguồn từ cửa 1 di chuyển lên cửa 2 Khi tín hiệu ở đường điều khiển 12 mất, áp lực của lò xo sẽ khiến nòng van tự động quay trở lại bên trái, ngừng cấp nguồn từ cửa 1.
2.3 Van đảo chiều không duy trì 5/2 a b
Hình 3.4 Van đảo chiều không duy trì 3/2 a Cấu tạo ngoài; b Ký hiệu
Hình 3.5 Van đảo chiều không duy trì 5/2 a Cấu tạo ngoài; b Ký hiệu a b
Hình 3.3 Một số ký hiệu van đảo chiều
Tổng số cửa ra/ vào của một vị trí
Nguyên lý hoạt động của van đảo chiều không duy trì 5/2 là như sau: Khi không có tín hiệu, nguồn từ cửa 1 sẽ chảy sang cửa 2 Khi có tín hiệu ở đường điều khiển 14, nòng van sẽ dịch chuyển sang phải và nguồn từ cửa 1 sẽ chuyển sang cửa 4 Khi tín hiệu ở đường 14 mất, dưới tác động của lò xo, nòng van sẽ tự động trở về vị trí ban đầu, khiến nguồn từ cửa 1 lại chảy lên cửa 2.
2.4 Van đảo chiều duy trì 3/2
Nguyên lý hoạt động của van đảo chiều 3/2 như sau: Khi không có tín hiệu nguồn, cửa 1 bị chặn tại ký hiệu T Khi tín hiệu ở đường điều khiển 12 được kích hoạt, nòng van dịch chuyển sang phải, cho phép nguồn từ cửa 1 di chuyển lên cửa 2 Nếu tín hiệu ở đường điều khiển 12 mất, nòng van không tự động trở về vị trí ban đầu Để thay đổi trạng thái, cần có tín hiệu ở đường điều khiển 10 và tín hiệu ở đường 12 phải mất, lúc này nòng van sẽ di chuyển sang trái và nguồn từ cửa 1 sẽ ngừng cấp tín hiệu.
Lưu ý rằng cả hai đầu của van đảo chiều đều có đường tín hiệu vào, vì vậy vị trí khởi đầu được quy ước là ở ô vuông phía bên phải.
2.5 Van đảo chiều duy trì 5/2
Van đảo chiều 5/2 hoạt động theo nguyên lý như sau: Khi không có tín hiệu, nguồn từ cửa 1 chảy lên cửa 2 Khi có tín hiệu tại đường điều khiển 14, nòng van dịch chuyển sang phải, khiến nguồn từ cửa 1 chuyển lên cửa 4 Nếu tín hiệu ở đường điều khiển 14 mất, nòng van không tự động trở về vị trí ban đầu Để thay đổi trạng thái, tín hiệu ở đường điều khiển 12 cần có, trong khi tín hiệu ở đường 14 phải mất Khi đó, nòng van sẽ di chuyển sang trái và nguồn từ cửa 1 lại chảy lên cửa 2.
Lưu ý rằng cả hai đầu của van đảo chiều đều có đường tín hiệu vào, vì vậy vị trí khởi đầu của van đảo chiều được quy ước là ở ô vuông phía bên phải.
Hình 3.6 Ký hiệu van đảo chiều duy trì 3/2 a
Hình 3.7 Van đảo chiều duy trì 5/2 a Cấu tạo ngoài; b Ký hiệu b
3.1 Xi-lanh tác động một phía
Xi-lanh tác động một phía sử dụng khí nén từ một bên duy nhất, cho phép pit-tông di chuyển chỉ theo một chiều Hành trình ngược lại của pit-tông được thực hiện nhờ lò xo hoặc lực bên ngoài, vì vậy khí nén chỉ cần thiết cho chuyển động theo một chiều Kích thước của lò xo được xác định dựa trên khả năng đưa pit-tông trở về vị trí khởi động một cách nhanh chóng.
Trong xi-lanh tác động một phía có phản hồi bằng lò xo, hành trình phụ thuộc vào độ dài của lò xo Thông thường, hành trình của xi-lanh này không vượt quá 100 mm.
Chúng chỉ được sử dụng cho các công việc đơn giản như siết chặt, đẩy ra, nâng lên, lắp vào các chi tiết và cấp chuyển động.
Xi-lanh kiểu pit-tông
Độ kín của hệ thống được đảm bảo nhờ vào việc sử dụng vật liệu nhựa dẻo hoặc vật liệu mềm, được lắp đặt trong pit-tông kim loại Chuyển động ở mép pit-tông diễn ra dưới hình thức trượt kín trên bề mặt hình trụ của xi-lanh.
Xi-lanh có lò xo thực hiện hành trình làm việc, trong khi khí nén được cung cấp cho hành trình ngược Loại xi-lanh này thường được sử dụng để hãm trong các phương tiện như xe tải, xe hơi và toa xe, đảm bảo hiệu quả và an toàn trong quá trình vận hành.
Hình 3.8 Xi-lanh kiểu pit-tông a Cấu tạo ngoài; b Cấu tạo trong a b
Hình 3.9 Xi-lanh kiểu màng a Cấu tạo ngoài; b Cấu tạo trong a b
Màng có thể làm từ cao su, nhựa dẻo hoặc kim loại, đóng vai trò quan trọng như pit-tông Cần pit-tông được gắn cố định ở trung tâm màng mà không có đệm che kín, và hành trình trở về của nó được thực hiện nhờ sự phục hồi của vật liệu.
Xi-lanh kiểu màng cuốn
- Xi-lanh kiểu màng cuốn nó có dạng kiểu màng, trong đó màng có dạng như chiếc vớ, nó làm việc theo một nguyên tắc tương tự
Tại đây, một cái màng được sử dụng, dưới tác động của khí nén, màng này sẽ di chuyển vào bên trong xi-lanh và đẩy cần pit-tông ra ngoài.
3.2 Xi-lanh tác động hai phía
Trong trường hợp này, lực tác động từ khí nén lên pit-tông tạo ra chuyển động theo một hướng, trong khi một lực tương tự sẽ khiến pit-tông di chuyển ngược lại.
PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ MẠCH
Trong một hệ thống điều khiển phức tạp với nhiều mạch và hệ thống liên kết, việc biểu diễn các chức năng của quá trình điều khiển là rất cần thiết nhằm đơn giản hóa quá trình điều khiển.
1 Biểu đồ trạng thái (sơ đồ hành trình bước)
Tên gọi Ký hiệu Tên gọi Ký hiệu
Công tắc ngắt nguy hiểm
Nút đóng ngắt Nút ngắt
Công tắc chọn chế độ làm việc (bằng tay hay tự động
Nút ấn tác động đồng thời
Phần tử thời gian Tín hiệu rẽ nhánh
Liên kết OR Liên kết AND
Phần tử tín hiệu tác động bằng cơ
Liên kết OR có một nhánh phủ định
1.2 Thiết kế biểu đồ trạng thái
Biểu đồ trạng thái thể hiện các phần tử trong mạch, mối liên hệ giữa chúng và trình tự chuyển mạch của các phần tử.
Trục tọa độ thẳng đứng thể hiện các trạng thái như hành trình chuyển động, áp suất, thời gian và góc quay Hành trình làm việc được chia thành nhiều bước, trong đó sự thay đổi trạng thái giữa các bước được biểu diễn bằng nét liền đậm Các tín hiệu liên kết được thể hiện qua nét liền mảnh, trong khi chiều tác động được minh họa bằng mũi tên.
Trong cơ cấu chấp hành, đường liền mảnh phía trên thể hiện vị trí của các cơ cấu chấp hành bên ngoài (đi ra), trong khi đường liền mảnh phía dưới biểu thị cho các cơ cấu chấp hành bên trong (đi vào).
Biểu đồ trạng thái của hệ thống điều khiển cho thấy rằng khi nhấn nút 1.2 hoặc 1.4, xi-lanh A sẽ di chuyển ra ngoài Ngoài ra, khi nhấn đồng thời hai nút 1.6 và 1.8, xi-lanh A cũng sẽ hoạt động.
Trong phương pháp thiết kế mạch điều khiển người ta có thể phân biệt hai loại mạch điềukhiển:
- Mạch điều khiển theo chutrình (mạch điều khiểntuần tự).
- Mạch điều khiển theo tầng.
Phương pháp thiết kế theo chu trình sử dụng một nguồn điều khiển duy nhất Qua sơ đồ hành trình bước, sau mỗi bước, cơ cấu chấp hành tác động vào công tắc hành trình, từ đó gửi tín hiệu đến van đảo chiều tương ứng để thay đổi trạng thái của cơ cấu chấp hành Quá trình này tiếp diễn cho đến khi hoàn thành chu trình.
Chúng ta có thể thiết lập các phương trình giá trị sử dụng đại số Boole và sau đó áp dụng các phần tử khí nén để thiết kế hệ thống điều khiển dựa trên các phương trình giá trị đã xác định.
Dựa trên sơ đồ hành trình, xác định vị trí và số lượng công tắc hành trình tương ứng Các công tắc hành trình sơ bộ có thể được đánh số từ S1 đến S5 để thuận tiện cho việc kiểm tra trong sơ đồ Hãy thực hiện quy trình này lần lượt cho từng xi-lanh.
- Vẽ cơ cấu chấp hành, các van đảo chiều (thông thường sử dụng van đảo chiều 5/2 có duy trì).
Lưu ý rằng van đảo chiều 5/2 sẽ duy trì ở trạng thái khởi đầu (chưa hoạt động), với ô khởi đầu nằm bên tay phải của van Do đó, tín hiệu tác động ban đầu luôn ở phía đường điều khiển 14 Trong trường hợp xi-lanh khởi đầu ở phía ngoài, đường dây nối từ van đảo chiều lên xi-lanh sẽ được đảo lại.
- Vẽ tín hiệu vào (thôngthường là nút nhấn 3/2 thườngđóng).
- Vẽ tiếp tục các công tắc hành trình tương ứng theo sơ đồ hành trình bước mà ở trên ta đã xácđịnh.
- Đánh số cácphầntử, cáccông tắc hành trình theo quy ước.
Cho sơ đồ hành trình bước Hãy vẽ mạch điều khiển.
Hãy vẽ mạch điều khiển của sơ đồ sau:
Hình 4.4 a Hệ thống công nghệ; b Sơ đồ hành trình bước
Hình 4.5 Mạch điều khiển khí nén
Để vẽ mạch điều khiển cho sơ đồ, cần chú ý đến quy trình hoạt động của các xi-lanh Đầu tiên, chi tiết được định vị và xi-lanh A sẽ đưa chi tiết vào đúng vị trí Sau đó, xi-lanh B sẽ di chuyển ra và thực hiện thao tác đóng xuống chi tiết Khi xi-lanh B hoàn thành nhiệm vụ, nó sẽ trở về vị trí ban đầu, tiếp theo là xi-lanh A Cần lưu ý rằng van đảo chiều của xi-lanh B rất quan trọng; sau khi xi-lanh B được kích hoạt qua đường 14, nó sẽ tác động lên công tắc hành trình S3, từ đó ảnh hưởng đến van đảo chiều Tuy nhiên, van đảo chiều của xi-lanh B sẽ không hoạt động nếu tín hiệu từ đường điều khiển 14 vẫn còn.
Để thực hiện đúng quy trình, khi có tín hiệu ở đường 14, công tắc hành trình S2 phải ngay lập tức mất tín hiệu Do đó, công tắc S2 cần phải là công tắc hành trình một chiều, chỉ tác động vào chiều ra của xi-lanh A, trong khi chiều đi vào không bị ảnh hưởng Tương tự, công tắc hành trình S3 cũng phải là loại công tắc một chiều, chỉ tác động vào chiều đi vào của xi-lanh B, còn chiều ngược lại không bị tác động.
Một dây chuyền sản xuất có những yêu cầu sau: để cắt những dải vật liệu có năng suất và an toàn cao, người ta sử dụng như sau:
Xi-lanh là một cơ cấu quan trọng trong việc điều khiển dụng cụ cắt, thực hiện hành trình lên xuống nhờ vào sự kiểm soát của hai công tắc hành trình S1 và S2 Công tắc S1 đảm nhiệm việc khống chế vị trí trên của dao cắt, trong khi công tắc S2 kiểm soát vị trí dưới của dao cắt.
Hình 4.6 a Hệ thống công nghệ; b Sơ đồ hành trình bước
Hình 4.7 Mạch điều khiển khí nén
- Có 3 công tắc hànhtrình(thực chất là cảm biến): a, b và c.
- Cứ 2 trong 3 công tác hành trình đặc trưng cho một lần kẹp để gia công.
- Như vậy,để thực hiện đượcquátrìnhmang daocắt ra thì dao phải ở vị trítrên- tức là S1 = 1 và 2 trong 3 công tắc hànhtrìnhhoạtđộng-nghĩalàcả a = 1 và b = 1 hoặc a= 1 c = 1 hoặc b = 1 và c = 1.
Từ các điều kiện trênta có thể rút raphương trình giá trị như sau:
Từphươngtrình(1) bằng quy tắc đại số Boole tađơn giản được như sau:
3 Phương pháp thiết kế theo tầng
Nguyên tắc thiết kế theo tầng chia các bước thực hiện có chức năng tương tự thành các tầng riêng biệt, giúp tối ưu hóa hoạt động của hệ thống Khi một tầng đang thực hiện chuyển động, nguồn cung cấp chỉ tập trung ở tầng đó, trong khi các tầng khác không nhận nguồn Phần tử cơ bản của điều khiển theo tầng bao gồm phần tử nhớ và van đảo chiều 4/2 hoặc 5/2, đây là bước tiến hóa của điều khiển tùy động theo chu trình.
3.1 Nguyên lý điều khiển theo tầng
Trong mạch điều khiển theo tầng gồm có hai cụm:
Cụm cơ cấu chấp hành bao gồm các xi-lanh tạo ra chuyển động, van đảo chiều (5/2 có hoặc không có chế độ duy trì) và các công tắc hành trình, giúp chuyển đổi chuyển động của các xi-lanh tương ứng.
- Cụm đảo tầng: bao gồm các van đảo tầng (thực chất là các van đảo chiều 4/2 hoặc 5/2 có duy trì)
Giả sử trong sơ đồ hành trình bước được chia ra làm n tầng:
- Khởi đầu nguồn ở cụm đảo tầng sẽ ở tầng thứ n
Khi nhấn nút Start, nguồn của cụm đảo tầng sẽ chuyển lên tầng 1, cung cấp năng lượng cho các chuyển động tại đây thông qua các công tắc hành trình và van đảo chiều Tại cuối tầng 1, một công tắc hành trình được kích hoạt, chuyển mạch lên tầng 2 và làm mất nguồn ở tầng 1 Quá trình này tiếp tục, với tầng 2 chuyển lên tầng 3, tầng 3 lên tầng 4, và cứ như vậy cho đến tầng n, sau đó tầng n sẽ quay lại tầng 1.
ĐIỆN KHÍ NÉN
CÁC PHẦN TỬ ĐIỆN – KHÍ NÉN
Điều khiển điện khí nén là sự kết hợp giữa khí nén và điện, đóng vai trò quan trọng trong việc điều khiển các bộ truyền động của máy công cụ và thiết bị Hầu hết các thiết bị hiện nay đều sử dụng hệ thống điều khiển điện – khí nén để đảm bảo hiệu suất và độ chính xác trong hoạt động.
2 Định luật Ohm Định luật Ohm phát biểu như sau: cường độ của dòng điện bằng tỷ số giữa điện áp và điện trở
Giá trị điện áp luôn là hằng số, chẳng hạn như điện áp lưới là 220 V, điện áp trên xe ôtô là 12 V và điện áp trên các thiết bị điện – khí nén là 24 V Các giá trị này phụ thuộc vào cường độ dòng điện và điện trở được sử dụng.
Công thức cho bởi định luật Ohm:
Theo định luật Ohm, cường độ dòng điện được xác định từ điện áp và điện trở Chẳng hạn, với điện áp 12 V trên xe ô tô và điện trở của bóng đèn là 2,6 Ohm, ta có thể tính toán cường độ dòng điện đi qua bóng đèn.
Các thiết bị điện, như van điện từ trong hệ thống điều khiển điện - khí nén, thường hoạt động với điện áp cố định Để đảm bảo an toàn cho người sử dụng, cần lưu ý rằng điện trở của cơ thể con người tối thiểu là 1000Ω Cường độ dòng điện qua cơ thể sẽ không gây nguy hiểm nếu nhỏ hơn 50 mA và tác động trong khoảng thời gian 1 giây Vì vậy, điện áp áp dụng thường không vượt quá 50V.
2.1 Tác dụng của đồng hồ đo
Người ta có thể đo điện áp và cường độ dòng điện một chiều hay xoay chiều bằng đồng hồ đo
Hình 6.2 Đồn hồ đo điện vạn năng
Vít điều chỉnh về không
Thước đo và hiển thị
Nút chỉnh về 0 khi đo điện trở
Nút chỉnh thay đổi loại điện áp Nút chỉnh thay đổi giá trị đo
2.2 Tỷ lệ và hiển thị
Trên mặt đồng hồ, các vạch chia được thiết kế khác nhau tùy thuộc vào loại đồng hồ, cho phép đo lường nhiều thông số như điện áp, cường độ và điện trở Giá trị đo được xác định thông qua các vạch chia này.
Nút nhấn thường được dùng để đóng hay mở một mạch điện – Ví dụ như cung cấp điện cho van điện từ Nó gồm hai loại:
3.1 Nút nhấn thường mở Ở trạng thái không tác động, mạch không được nối Khi nút nhấn bị tác động mạch sẽ được đóng lại và khi thôi tác động do sự đàn hồi của lò xo mạch sẽ tự ngắt
3.2 Nút nhấn thường đóng Ở trạng thái không tác động, mạch sẽ được nối Khi nút nhấn bị tác động mạch sẽ bị ngắt và khi thôi tác động do sự đàn hồi của lò xo mạch sẽ tự đóng lại
Khi tác động thì mạch thường mở sẽ chuyển sang thường đóng và mạch thường đóng sẽ chuyển sang thường mở
Khi một cuộn dây chịu tác động của dòng điện, nó sẽ tạo ra dòng điện cảm ứng và sinh ra từ trường bên trong ống dây, từ đó tạo ra lực từ trường.
Lực từ trường này sẽ làm di chuyển lõi sắt đặt bên trong cuộn dây
4.1 Van điện từ 3/2 không duy trì
Van điện từ 3/2 không hoạt động khi cuộn dây không có điện, dẫn đến cửa P không kết nối với cửa A, trong khi cửa A nối với cửa R Khi cuộn dây điện từ Y1 được cấp điện, nòng van sẽ di chuyển sang phải, tạo ra kết nối giữa cửa P và cửa A.
Hình 6.3 Nút nhấn thường mở
Ký hiệu Hình 6.4 Nút nhấn thường đóng
Hình 6.5 Nút chuyển mạch Kyù hiệu
Hình 6.6 Van điện từ 3/2 không duy trì:
1 Thân; 2 Cuộn dây điện từ Y; 3 Nòng dẫn hướng lõi sắt; 4 Lõi sắt;
5 Đệm làm kín; 6 Đệm làm kín; 7 Lò xo: a Khi cuộn dây không có điện; b Khi cuộn dây có điện a b
Van điện từ 3/2 không duy trì hoạt động với một đầu có cuộn dây và một đầu có lò xo Khi không có tác động, lò xo sẽ đẩy lõi xuống, đóng cửa ngăn không cho nguồn khí nén từ cửa P sang cửa A, đồng thời mở cửa A Khi cuộn dây được cấp điện, lực điện từ sẽ hút lõi sắt, làm kín cửa R và kết nối cửa P với cửa A.
Hình 6.7Kýhiệu cuộn dây điện từ Hình 6.8 Ký hiệu van điện từ 3/2 theoDIN40 713 theo DIN 40 713 Ứng dụng:
- Tạo ratín hiệu điện cho tínhiệukhí nén (EP- Wandler)
- Điều khiển xi-lanh tác động một phía.
- Điều khiển van đảo chiều.
Nhấnnút S1, xi-lanh tác động một phía đi ra Khi thả nút nhấn xi-lanh đi vào Hãy vẽ mạch điều khiển Điện -Khí nén.
Hình 6.9 Sơ đồmạch điều khiển điện khí nén
1 Chuẩn bị và chọnđúng các phần tử cần lắp cho mạch
2 Gắn xi-lanh tác động một phía lên bảng lắp
3 Gắn van đảo chiều 3/2 không duy trì
4 Nối các dâydẫn khí nén vào cácphần tử
5 Gắn các công tắc S0 và S1
7 Nối các dây điện trong sơ đồđiện
8 Bật công tắc chính; nhấn S0
11 Tắt nguồn điện và khí nén - Tháo cácphầntử ra
- Xi-lanh tác động một phía
- Van đảo chiều 3/2 không duy trì
Trong điều khiển điện - khí nén, cần thiết phải có hai sơ đồ chính: sơ đồ khí nén và sơ đồ điện điều khiển Sơ đồ khí nén đã được trình bày ở phần trước, bao gồm van đảo chiều sử dụng van điện từ, với các ký hiệu trên van như A, P, R tương tự như trước đây.
Trước khi kết nối các ống dẫn khí nén vào các phần tử, cần kiểm tra công tắc nguồn khí nén để đảm bảo an toàn và tránh tai nạn Ngoài ra, trước khi tắt nguồn điện, hãy kiểm tra các dây điện để phòng ngừa hiện tượng ngắn mạch.
4.2 Van điện từ 5/2 không duy trì
Van điện từ 5/2 không duy trì (một đầu cuộn dây, một đầu lò xo) làm việc theo nguyên lý sau:
Khi cuộn dây không có điện, nòng van bị đẩy sang trái bởi lò xo, kết nối cửa P với cửa A Khi cuộn dây có điện, lõi sắt sẽ bị hút sang trái, giữ cho cửa P thông với cửa A Khi cuộn dây mất điện, lõi sắt di chuyển sang phải, ngăn chặn dòng áp suất từ cửa P; lúc này, nòng van tự động di chuyển sang trái, nối cửa P với cửa B nhờ vào sự đàn hồi của lò xo.
4.3 Van điện từ 5/2 tác động bằng tay
Nhiều trường hợp phải tác động bằng tay mà không phải dùng nguồn năng lượng để Đường cấp khí nén điều khiển
Van điện từ 5/2 không duy trì có hai trạng thái: khi cuộn dây chưa có điện và khi cuộn dây có điện Trong quá trình này, việc đóng mở đường dẫn áp suất sẽ tác động đến nòng van Để điều khiển di chuyển của nòng van, người ta thường sử dụng một cây vặn vít Van điện từ tác động bằng tay thường được sử dụng để Reset và kiểm tra hoạt động của các van điều khiển khi chưa có tải.
Lưu ý rằng việc sử dụng van điện từ tác động bằng tay có thể gây nguy hiểm cho thiết bị Khi tác động bằng tay, van có thể bị khóa ở trạng thái quay về, vì vậy phương pháp này thường chỉ được áp dụng khi cần Reset hoặc khi nhân viên cần điều chỉnh.
Nhấn nút S1, xi-lanh tác động hai phía đi ra Khi thả nút nhấn xi-lanh đi vào Hãy vẽ mạch điều khiển điện – khí nén
4.4 Van điện từ 5/2 duy trì
PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ MẠCH
Chương 8 KHÁI NIỆM VỀ THỦY LỰC
- Trình bày được ưu – nhược điểm của hệ truyền dẫn thủy lực
- Quy đổi được các đại lượng vật lý thường gặp trong lĩnh vực thủy lực
- Phát biểu được các định luật thủy lực.
THỦY LỰC
BƠM VÀ ĐỘNG CƠ DẦU
Bơm bánh răng thuộc nhóm bơm thể tích, trong đó có hai loại bơm bánh răng ăn khớp ngoài và bơm bánh răng ăn khớp trong
2.1.1 Bơm bánh răng ăn khớp ngoài
Bộ phận chính của hệ thống là một cặp bánh răng ăn khớp, tạo ra áp suất thấp trong buồng hút khi quay Tại đây, chất lỏng từ thùng chứa được hút lên, lấp đầy các rãnh răng và được vận chuyển qua vỏ bơm đến buồng nén Khi các cặp răng ăn khớp, chúng chiếm thể tích rãnh chứa chất lỏng, ngăn chặn dòng chảy ngược từ vùng nén về vùng hút Kết quả là chất lỏng được ép liên tục vào ống đẩy.
Bơm bánh răng, như được mô tả trong hình 9.2 và hình 9.3, bao gồm các chi tiết quan trọng: thân bơm, nắp trước, nắp sau, ổ trượt, joăng kín, rãnh hướng kính để giảm áp suất thủy tĩnh do dầu chèn ở chân răng, và rãnh chứa dầu giúp bôi trơn và giảm nhiệt cho ổ trượt.
8 vùng dầu bị chèn ép (dưới áp suất cao ở vùng răng ăn khớp) Áp suất làm việc của bơm có thể đạt tới 250 bar
Bơm bánh răng ăn khớp ngoài được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống thống thủy lực dầu ép nhờ có những ưu điểm:
Hình 9.2 Bơm bánh răng ăn khớp ngoài
Hình 9.3 Bản vẽ tháo rời bơm bánh răng ăn khớp ngoài
- Trọng lượng nhỏ, kết cấu gọn nhưng có thể đạt được áp suất tương đối lớn
- Dãi tần số quay rộng, lưu lượng có thể điều chỉnh trong phạm vi rộng
- Có thể làm việc với nhiệt độ và độ nhớt thay đổi lớn
Khuyết điểm chính của bánh răng ăn khớp ngoài là sự chênh áp giữa buồng hút và buồng nén, gây áp lực lên ổ trục Khi một cặp răng bắt đầu ăn khớp, vẫn còn một lượng chất lỏng ở chân răng, bị ép dưới áp suất lớn Điều này dẫn đến phát sinh tiếng ồn, mài mòn răng và tạo ra áp lực lớn lên trục chính.
2.1.2 Bơm bánh răng ăn khớp trong
Bơm được cấu tạo chủ yếu từ hai bánh răng ăn khớp, với các răng ở vùng ăn khớp chuyển động trên một chi tiết hình máng, giúp giữ và chuyển tải lượng chất lỏng từ rãnh răng đến buồng nén.
Bánh răng ăn khớp trong có chiều dài cung ăn khớp lớn hơn cặp bánh răng ăn khớp ngoài, khoảng 1200, giúp bơm bánh răng trong đạt lưu lượng và áp suất ổn định hơn Điều này mang lại hiệu suất làm việc êm ái, giảm tiếng ồn và cho phép áp suất làm việc của bơm đạt tới 320 bar.
Lưu lượng bơm bánh răng
Khi tính lưu lượng dầu, thể tích dầu bị đẩy ra khỏi rãnh răng được coi là bằng với thể tích của răng, không tính đến khe hở giữa chân răng và giả định hai bánh răng có kích thước giống nhau Đặt m là môđun của bánh răng (cm), d là đường kính chia bánh răng (cm), b là bề rộng bánh răng (cm), và số vòng quay trong một phút (vg/ph), lưu lượng dầu do hai bánh răng chuyển đi khi quay một vòng được tính bằng công thức: qv = 2.π.d.m.b (cm³/vg) Nếu z là số răng, tính đến hiệu suất thể tích ηt của bơm và số vòng quay n, lưu lượng của bánh răng sẽ được xác định bằng công thức: qv = 2.π.d.m.b.z.n.ηt (cm³/vg).
Hình 9.4 Bơm bánh răng ăn khớp trong: 1 vành răng trong; 2 Bánh răng ăn khớp với vành răng trong; 3 Máng tựa; 4 Thể tích dầu được chuyển tải ở các rãnh răng;
Bơm rotor là loại bơm thuộc họ bơm bánh răng ăn khớp trong, với cấu tạo chính gồm vòng và lõi rotor giống như vành răng trong ăn khớp với bánh răng Số lượng răng của vành răng thường nhiều hơn bánh răng một răng, tạo ra sự ăn khớp giữa các răng Nhờ vào đặc tính này, trong mỗi vòng quay của bơm, sẽ hình thành một vùng hút và một vùng nén, giúp tối ưu hóa hiệu suất bơm.
Bơm rotor có áp suất và lưu lượng ổn định, tiếng ồn nhỏ Áp suất làm việc của bơm có thể đạt tới 160 bar
Bơm trục vít là một loại bơm bánh răng ăn khớp ngoài, với cấu tạo gồm cặp bánh răng nghiêng có số răng nhỏ và góc nghiêng lớn, tạo thành dạng trục vít Khác với bơm bánh răng, bơm trục vít chuyển tải chất lỏng theo hướng trục từ buồng hút đến buồng nén Loại bơm trục vít đơn giản nhất chỉ có một cặp ăn khớp, trong khi tối đa có thể lên đến 5 trục vít xoắn ăn khớp đồng thời, với một trục chủ động và các trục còn lại là bị động Ưu điểm của bơm trục vít bao gồm tính ổn định cao về lưu lượng và áp suất, sự dao động của lưu lượng và áp suất rất nhỏ, cùng với hoạt động êm ái và tiếng ồn thấp.
Bơm có thiết kế dạng trụ dài với diện tích tiếp xúc giữa các răng lớn, dẫn đến ma sát mạnh trên bề mặt tiếp xúc và hiệu suất hoạt động thấp Tuy nhiên, bơm có khả năng đạt áp suất làm việc lên đến 250 bar.
Bơm cánh gạt bao gồm thân bơm và rotor, trong đó rotor được thiết kế với các rãnh hướng kính để lắp cánh gạt Khi rotor quay, lực ly tâm khiến các cánh gạt trượt trong rãnh và di chuyển theo mặt trong của thân bơm, tạo ra vùng áp suất thấp (vùng hút) và vùng áp suất cao (vùng nén) trong buồng bơm Có hai loại bơm cánh gạt: bơm có lưu lượng không đổi và bơm có lưu lượng thay đổi.
2.2.1 Bơm cánh gạt có lưu lượng không đổi
Bơm có cấu tạo chung gồm thân bơm (stator) hình oval và lõi bơm (rotor) được lắp cố định, đồng tâm với thân bơm Khi bơm hoạt động, bên trong sẽ tạo ra hai vùng hút và hai vùng nén, được kết nối với cửa hút và cửa đẩy.
2.2.2 Bơm cánh gạt có lưu lượng thay đổi
Cấu tạo chung của máy bơm cánh gạt bao gồm rotor (1) được lắp lệch tâm với một bạc trụ (3), tạo ra chuyển động trượt của mặt đầu các cánh gạt theo mặt tròn trong của bạc Quá trình này tạo ra một vùng hút và một vùng nén khi rotor quay Khoảng lệch tâm giữa bạc với lõi bơm có thể được điều chỉnh bằng các vít hãm bạc (4, 5), giúp điều chỉnh hiệu suất bơm.
6) ta có thể thay đổi được lưu lượng của bơm Hiện nay ít sử dụng loại bơm này
Bơm cánh gạt thích hợp với áp suất thấp Áp suất đạt được 70 200 bar
Hình 9.7 Bơm cánh gạt có lưu lượng không đổi
Hình 9.8 Bơm cánh gạt có lưu lượng thay đổi: 1 Lõi bơm (rotor); 2 Vỏ bơm; 3 Bạc tròn; 4 Vít đỡ bạc 3; 5, 6 Các chốt trượt để điều chỉnh bạc 3; 7 Cánh gạt
Bơm pit-tông hoạt động dựa trên nguyên lý thay đổi thể tích của pit-tông và xi-lanh, cho phép đạt độ chính xác gia công cao Với bề mặt làm việc hình trụ, loại bơm này đảm bảo hiệu suất thể tích tốt và có khả năng hoạt động ở áp suất lớn, lên đến 700 bar.
Bơm pit-tông thường được dùng ở những hệ thống dầu ép cần áp suất cao và lưu lượng lớn đó là máy chuốt, máy xúc, máy nén…
2.3.1 Bơm pit-tông hướng trục
Lõi bơm hình tang trống được thiết kế với nhiều pit-tông đơn, cho phép tạo ra chuyển động tịnh tiến khi tang quay Mặt đầu của các pit-tông trượt trên một đĩa nghiêng cố định với vỏ bơm, trong khi một đĩa phân phối với các cửa hình bầu dục ngăn cách giữa khoang hút và khoang nén Bơm có khả năng đạt áp suất làm việc tối đa lên đến 400 bar.
2.3.2 Bơm pit-tông hướng kính
Hình 9.9 Bơm pit-tông hướng trục
Hình 9.10 Bơm pit-tông hướng kính
Bể dầu có nhiệm vụ chính như sau:
- Cung cấp dầu cho hệ thống làm việc theo chu trình kín (cấp và nhận dầu chảy về)
- Giải tỏa nhiệt sinh ra trong quá trình bơm dầu làm việc
- Lắng đọng các chất cặn bã trong quá trình làm việc
3.2 Chọn kích thước bể dầu Đối với các loại bể dầu di chuyển Ví dụ bể dầu trên các xe vận chuyển thì thể tích bể dầu chọn như sau: V = 1,5.qv Đối với các loại bể dầu cố định Ví dụ bể dầu trong các máy, dây chuyền thì thể tích bể dầu chọn như sau: V = (0,3 0,5).q v trong đó: V (lít) qv (lít/ph)
3.3 Kết cấu của bể dầu d c a b
HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN BẰNG THỦY LỰC
Hệ thống điều khiển bằng thủy lực được mô tả qua sơ đồ gồm các cụm và phần tử chính có chức năng như sau:
- Cơ cấu tạo năng lượng: bơm dầu, bộ lọc…
- Phần tử nhận tín hiệu: các loại nút nhấn…
- Phần tử xử lý: van áp suất, van điều khiển từ xa…
- Phần tử điều khiển: van đảo chiều…
- Cơ cấu chấp hành: xi-lanh, động cơ dầu
Năng lượng để điều khiển có thể bằng thủy lực hoặc bằng điện
1.2 Sơ đồ cấu trúc hệ thống điều khiển bằng thủy lực
Van áp suất là thiết bị quan trọng trong hệ thống điều khiển bằng thủy lực, giúp điều chỉnh áp suất bằng cách cố định, tăng hoặc giảm trị số áp suất theo yêu cầu.
- Van đóng mở nối tiếp
Phần tử nhận tín hiệu Phần tử xử lý
Cơ cấu chấp hành Phần tử điều khiển
Cơ cấu tạo năng lượng Năng lượng điều khiển
Phần cung cấp năng lượng
Hình 10.2 Sơ đồ cấu trúc hệ thống điều khiển bằng thủy lực
Dùng để hạn chế việc tăng áp suất chất lỏng trong hệ thống thủy lực lúc vượt quá trị số quy định
Van tràn điều khiển trực tiếp
Nguyên tắc làm việc của van tràn dựa trên sự cân bằng tác dụng của những lực ngược chiều nhau trên nút van hoặc con trượt
Ví dụ lắp van tràn điều khiển trực tiếp vào hệ thống điều khiển bằng thủy lực
Van tràn điều khiển gián tiếp a b c
Hình 10.3 Van tràn điều khiển trực tiếp: a Theo nguyên lý kiểu nút van; b Ký hiệu; c Theo nguyên lý kiểu con trượt (nòng van)
Hình 10.4 Mạch thủy lực có lắp van tràn điều khiển trực tiếp
Hình 10.5 Van tràn điều khiển gián tiếp: a Cấu tạo; b Ký hiệu
Van tràn điều khiển trực tiếp không phù hợp cho hệ thống thủy lực có áp suất cao do kích thước van, nút van và lực lò xo lớn vượt khả năng cho phép Để giảm lực lò xo trong điều kiện áp suất và lưu lượng lớn, đồng thời tăng độ nhạy của van, van tràn điều khiển gián tiếp được sử dụng Nguyên lý hoạt động của van này là khi áp suất tăng, nút van sẽ mở ra, tạo ra hiệu áp ở lỗ tiết lưu, khiến pit-tông dịch chuyển xuống và dầu chảy về thùng.
Van giảm áp được sử dụng trong các hệ thống thủy lực khi cần cung cấp chất lỏng từ nguồn cho nhiều cơ cấu chấp hành khác nhau, đồng thời đáp ứng các yêu cầu riêng biệt về áp suất cho từng cơ cấu.
Van giảm áp điều khiển trực tiếp
Nguyên tắc hoạt động của van dựa trên sự cân bằng giữa các lực đối kháng, bao gồm lực từ cấu trúc van (như lò xo) và áp suất của chất lỏng tại cửa ra A.
Van giản áp điều khiển gián tiếp
Dòng thủy lực chảy từ B qua A qua rãnh (7) khi áp suất được điều chỉnh giảm theo yêu cầu, lúc này nút côn (1) sẽ đóng lại Khi áp suất tại cửa A tăng lên, tạo ra sự chênh lệch áp vòi phun (4), nút côn (1) mở ra, khiến con trượt (5) di chuyển lên, làm cho khe hở (7) nhỏ lại, từ đó áp suất ở cửa A giảm xuống và duy trì mức ổn định.
Hình 10.6 Van giảm áp điều khiển trực tiếp: a Cấu tạo; b Ký hiệu a b
Hình 10.7 Van giảm áp điều khiển gián tiếp: a Cấu tạo: 1 Nút côn; 2
Lò xo của van phụ trợ; 3 Lò xo van chính; 4 Vòi phun; 5 Con trượt van chính; 6 Cửa nối phía giảm áp; 7 Khe giảm áp; 8 Cửa xả ; b Ký hiệu
Ví dụ ứng dụng van giảm áp để thực hiện quy trình cán chi tiết
2.4 Van đóng mở nối tiếp
Van được sử dụng để đóng và mở nối tiếp hai dòng chất lỏng có áp suất, với quá trình này được điều khiển bởi tín hiệu áp suất từ dòng khác hoặc qua cửa Z Chức năng của van đóng mở nối tiếp tương tự như van tràn.
Van đóng mở nối tiếp có nhiệm vụ điều chỉnh dòng chảy của chất lỏng, cho phép dòng chất lỏng đảo chiều để thực hiện chuyển động làm việc hiệu quả Khi bơm EP, với lưu lượng lớn, hoạt động, van mở (1) cho phép dầu trở về thùng chứa một cách nhanh chóng Đồng thời, van đóng đảm bảo hoạt động của xi-lanh Z2 khi áp suất trong xi-lanh Z1 đạt đến giá trị p3.
Hình 10.8 Mạch thủy lực lắp ở quy trình cán
Hình 10.9 Ký hiệu và cấu tạo van đóng mở nối tiếp: a Làm việc khi có sự chênh lệch áp; b Làm việc khi có tín hiệu tác động
Van cản đóng vai trò quan trọng trong việc giảm tốc độ di chuyển của cơ cấu chấp hành tại vị trí cuối hoặc đầu hành trình Điều này giúp đảm bảo rằng cơ cấu chấp hành hoạt động một cách ổn định, an toàn và không bị rung động.
Van đảo chiều là thiết bị quan trọng được sử dụng để mở và đóng các ống dẫn, giúp khởi động các cơ cấu biến đổi năng lượng Chức năng chính của van này là đảo chiều chuyển động của các cơ cấu chấp hành, đảm bảo hoạt động hiệu quả trong hệ thống.
Một số loại van đảo chiều:
Hình 10.10 Ứng dụng van nối tiếp trong hệ thủy lực
Hình 10.11 Ứng dụng van cản trong hệ thủy lực
Hình 10.12 Van đảo chiều 2 cửa 2 vị trí, ký hiệu
Hình 10.13 Van đảo chiều 3 cửa 2 vị trí, ký hiệu
Hình 10.14 Van đảo chiều 4 cửa 2 vị trí, ký hiệu
Các ký hiệu khác của van đảo chiều:
Các loại tín hiệu tác động:
Loại tín hiệu tác động bằng tay Loại tín hiệu tác động bằng cơ
Van tiết lưu có nhiệm vụ điều chỉnh lưu lượng dòng chảy, tức là điều chỉnh vận tốc hoặc thời gian chảy của cơ cấu chấp hành
Van tiết lưu hoạt động dựa trên nguyên lý rằng lưu lượng dòng chảy qua van phụ thuộc vào sự thay đổi tiết diện Lưu lượng dầu chảy qua khe hở được tính theo công thức Torricelli, cho phép xác định tốc độ dòng chảy một cách chính xác.
Hình 10.14 Van đảo chiều 4 cửa 3 vị trí, ký hiệu
Hình 10.15 Lắp van đảo chiều 4 cửa 3 vị trí
Nút nhấn tổng quát Nuùt baám
Tay gạt Bàn đạp Đầu dò Cữ chặn tác động hai chiều
Cữ chặn tác động một chieàu
Lò xo trong đó: – hệ số lưu lượng
A1 – diện tích mặt cắt khe hở (m 2 )
p = (p1-p2) – hiệu áp qua van (áp suất trước và sau khe hở) (N/m 2 )
1 – khối lượng riêng của dầu (kg/m 3 )
Các loại van tiết lưu:
- Van tiết lưu hai chiều
- Van tiết lưu một chiều
Trong các cơ cấu chấp hành yêu cầu chuyển động êm và độ chính xác cao, các hệ thống điều chỉnh đơn giản không thể đảm bảo hiệu suất do không khắc phục được nguyên nhân gây ra sự không ổn định như thay đổi tải trọng, độ đàn hồi của dầu, rò rỉ dầu và biến đổi nhiệt độ Bên cạnh đó, hệ thống dầu ép còn bị ảnh hưởng bởi các thiếu sót trong kết cấu, chẳng hạn như các cơ cấu điều khiển được chế tạo không chính xác.
Để duy trì vận tốc ổn định và trị số đã điều chỉnh trong các hệ thống điều chỉnh vận tốc, cần lắp thêm một số bộ phận nhằm loại trừ các nguyên nhân gây mất ổn định.
5.1 Kết cấu bộ vận tốc Để cho vận tốc không thay đổi khi tải trọng thay đổi người ta sử dụng bộ ổn tốc gồm: van tiết lưu và van giảm áp Bộ ổn tốc có nhiệm vụ giữ hiệu áp ?p qua van tiết lưu không đổi Sau đây là một số phương pháp lắp và tính toán
Hình 10.16 Quan hệ giữa lưu lượng và hiệu áp
Hình 10.17 Van tiết lưu: a Loại 2 chiều; b Loại 1 chiều
- Van giảm áp lắp trước van tiết lưu: p1 – áp suất của nguồn p 2 – áp suất qua van giảm áp p3 – áp suất sau van tiết lưu
p= p 2 - p 3 – hiệu áp qua van tiết lưu
FW – tải trọng v – vận tốc t – thời gian
QStrv – lưu lượng ở xi-lanh
Qp – lưu lượng của nguồn
Hiệu áp p= p2- p3 qua van tiết lưu không đổi, như vậy vận tốc sẽ không thay đổi, mặc dầu tải trọng thay đổi
Van giảm áp thường được lắp đặt sau van tiết lưu, với các áp suất quan trọng bao gồm p1 - áp suất trước van tiết lưu, p2 - áp suất sau van tiết lưu và p3 - áp suất qua van giảm áp Để đảm bảo vận tốc của cơ cấu chấp hành không đổi khi tải trọng thay đổi, hiệu áp giữa p1 và p2 phải được giữ không đổi.
Van giảm áp được lắp song song với van tiết lưu, trong đó p1 là áp suất trước van tiết lưu, p2 là áp suất sau van tiết lưu, và p3 là áp suất qua van giảm áp Để duy trì vận tốc của cơ cấu chấp hành không đổi khi tải trọng thay đổi, hiệu áp giữa p1 và p3 cần phải giữ ổn định.
5.2 Cách lắp bộ ổn tốc
Bộ ổn tốc đặt ở đường vào:
+ Xi-lanh thì làm việc theo áp suất yêu cầu
+ Có thể điều chỉnh lượng vận tốc nhỏ
+ Phải đặt van ở đường dầu về
+ Năng lượng không dùng chuyển thành nhiệt trong quá trình tiết lưu
Bộ ổn tốc đặt ở đường ra:
+ Xi-lanh làm việc được với vận tốc nhỏ và tải trọng lớn
+ Có thể điều chỉnh lượng vận tốc nhỏ
+ Không phải đặt van ở đường dầu về
+ Nhiệt sinh ra sẽ về bể dầu
+ Lực ma sát của xi-lanh lớn
+ Van tràn phải làm việc liên tục
Bộ ổn tốc đặt ở rẽ nhánh
+ Bơm làm việc theo tải trọng và hiệu suất lớn
+ Nhiệt sinh ra sẽ về dầu
+ Không thể sử dụng bình trích chứa
+ Tải trọng ngược chiều không thích hợp
Bộ ổn tốc 3 đường đặt vào:
+ Bơm làm việc theo tải trọng và hiệu suất lớn
+ Nhiệt sinh ra rất nhỏ
+ Không thể sử dụng bình trích chứa
+ Tải trọng ngược chiều không thích hợp
ỨNG DỤNG TRUYỀN ĐỘNG THỦY LỰC
[1] Phạm Văn Khảo – Truyền động tự động khí nén – Nhà xuất bản Khoa Học và Kỹ Thuật,
[2] Nguyễn Ngọc Phương – Hệ thống điều khiển bằng khí nén – Nhà xuất bản Giáo Dục,
[3] Nguyễn Ngọc Phương – Hệ thống điều khiển bằng thủy lực – Nhà xuất bản Giáo Dục,
[4] Đỗ Đức Túy – Giáo trình kỹ thuật điều khiển bằng thủy lực – Trường Đại học Sư
Phạm Kỹ Thuật, Trung tâm Việt Đức, 1999
[5] Phạm Thị Thanh Tâm – Thủy khí kỹ thuật và máy bơm – Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật, 2003
[6] Hồ Vĩnh An – Giáo trình khí nén – điện khí nén – Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật, Trung tâm Việt Đức, 2004
[7] Hồ Vĩnh An – Giáo trình thủy lực – thủy lực tuyến tính – Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật, Trung tâm Việt Đức, 2004
[8] Frank Ebel – Fundamentals of Pneumatics – © Festo Didactic GmbH & Co., D-73770
[9] Peter Croser, Frank Ebel – Pneumatics Basic Level – © Festo Didactic GmbH & Co., D-
[10] Frank Ebel – Fundamentals of Electropneumatics – © Festo Didactic GmbH & Co., D-
[11] Frank Ebel, G Prede, D Scholz – Electroneumatics Basic Level – © Festo Didactic
GmbH & Co KG, D-73770 Denkendorf, Germany, 2004
[12] D Merkle, H Werner – Electrohydraulics Basic Level – © Festo Didactic GmbH & Co
[13] D Merkle, H Werner, A Zimmermann – Electrohydraulics Advanced Level – © Festo
Didactic GmbH & Co., D-73770 Denkendorf, Germany, 2003
[14] Dieter Scholz – Fundamentals of Electrohydraulics –© Festo Didactic GmbH & Co., D-
