Giáo trình Điện khí nén - Nghề: Điện công nghiệp - CĐ Kỹ Thuật Công Nghệ Bà Rịa-Vũng Tàu

Chia sẻ: Ochuong_999 Ochuong_999 | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:175

Thêm vào BST

Báo xấu

79
lượt xem 14
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

(NB) Giáo trình Điện khí nén với mục tiêu chính là Biết được phạm vi ứng dụng, ưu và nhược điểm của hệ thống truyền động khí nén. Biết được quy trình cung cấp và xử lý khí nén. Giải thích được nguyên lý làm việc của các phần tử trong hệ thống khí nén – điện khí nén. Phân tích được mạch điều khiển của các hệ thống khí nén – điện khí nén.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Điện khí nén - Nghề: Điện công nghiệp - CĐ Kỹ Thuật Công Nghệ Bà Rịa-Vũng Tàu

ỦY BAN NHÂN DÂN TỈNH BR – VT TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ GIÁO TRÌNH MÔN ĐUN: ĐIỆN KHÍ NÉN NGHỀ: ĐIỆN CÔNG NGHIỆP TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG VÀ TRUNG CẤP Ban hành kèm theo Quyết định số: 01 /QĐCĐN ngày 04 tháng 01 năm 2016 của Hiệu trưởng trường Cao đẳng nghề tỉnh BR – VT 1
Bà Rịa – Vũng Tàu, năm 2016 TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thông tin có thể được phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo. Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm. 2
LỜI GIỚI THIỆU Cùng với sự phát triển không ngừng của lĩnh vực tự động hóa, ngày nay các thiết bị truyền dẫn, điều khiển khí nén sử dụng trong máy móc trở nên rộng rãi ở hầu hết các lĩnh vực công nghiệp như máy công cụ CNC, phương tiện vận chuyển, máy dập, máy khoandoa, máy ép phun, tàu thủy, dây chuyền chế biến thực phẩm…do những thiết bị này làm việc linh hoạt, điều khiển tối ưu, đảm bảo chính xác, công suất lớn với kích thước nhỏ và lắp đặt dễ dàng ở những không gian chật hẹp sơ với các thiết bị truyền động và điều khiển bằng cơ khí hay điện. Nhằm trang bị cho người học nền kiến thức tốt nhất để tiếp cận nhanh chóng với các thiết bị của hệ thống khí nénthủy lực trong thực tế. Bằng những kinh nghiệm đúc kết được trong quá trình thực tiễn, nay tác giả biên soạn ra cuốn sách này. Giáo trình “ Điện Khí Nén “ được tác giả tổng hợp những kiến thức cơ bản của các lĩnh vực có liên quan. Hy vọng qua nội dung của giáo trình này người học sẽ có thể thiết kế và lắp đặt được một hệ thống truyền dẫn khí nén theo các yêu cầu khác nhau. 3
Trong quá trình biên soạn ra giáo trình này, không thể tránh khỏi thiếu sót. Rất mong sự đóng góp để giáo trình có thể hoàn thiện hơn. Bà Ria – Vũng Tàu, ngày 28 tháng 12 năm 2016 Biên soạn 1. Đinh Hùng – Chủ biên 2. Hà Quốc Trung 4
MỤC LỤC. MODUL: ĐIỆN KHÍ NÉN ......................................................................................................... 1 I. Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trò của môn học: .............................................................. 1 II. Mục tiêu của môn học: ..................................................................................................... 1 III. Nội dung của môn học: .................................................................................................... 1 BÀI 1 ........................................................................................................................................... 3 CƠ SỞ LÝ THUYẾT KHÍ NÉN. .............................................................................................. 3 1. Cơ sở tính toán: .................................................................................................................. 4 1.2.Đơn vị đo trong hệ thống: ................................................................................................ 4 2.Phương trình trạng thái nhiệt động học: ............................................................................ 5 3. Khả năng ứng dụng của khí nén :..................................................................................... 7 4. Ưu nhược điểm của hệ thống truyền động bằng khí nén: ............................................. 9 CÂU HỎI BÀI TẬP BÀI 1 ................................................................................................... 10 BÀI 2 ......................................................................................................................................... 11 CUNG CẤP VÀ XỬ LÝ KHÍ NÉN. ........................................................................................ 11 1. Máy nén khí: ..................................................................................................................... 11 2. Thiết bị xử lý khí nén: ...................................................................................................... 21 CÂU HỎI BÀI TẬP BÀI 2 ................................................................................................... 28 BÀI 3 ......................................................................................................................................... 28 CÁC PHẦN TỬ TRONG HỆ THỐNG KHÍ NÉN. ................................................................. 28 I. Kiến thức lý thuyết: .......................................................................................................... 28 1. Khái niệm:.................................................................................................................... 28 2. Cơ cấu chấp hành:....................................................................................................... 29 3.Van đảo chiều: ........................................................................................................ 31 4. Nút nhấn:...................................................................................................................... 33 5. Công tắc hành trình:..................................................................................................... 34 7.Van logic:...................................................................................................................... 37 9. Van áp suất:................................................................................................................. 40 10. Van xả nhanh:............................................................................................................ 43 11. Van chân không:........................................................................................................ 44 12. Van kiểm tra:( Van một chiều):................................................................................... 45 13. Van tuần tự:............................................................................................................... 46 14. Cảm biến bằng tia: .................................................................................................... 46 II. Thực hành: ....................................................................................................................... 48 1. Công tác chuẩn bị: ............................................................................................................ 48 1.1. Nghiên cứu sơ đồ: ......................................................................................................... 48 2. Trình tự thực hiện:........................................................................................................ 49 CÂU HỎI BÀI TẬP BÀI 3 ................................................................................................... 50 BÀI 4 ......................................................................................................................................... 50 THIẾT KẾ MẠCH KHÍ NÉN. ................................................................................................. 50 1. Biểu diễn chức năng của quá trình điều khiển. ............................................................. 50 1.1. Biểu đồ trạng thái:..................................................................................................... 50 1.2. Sơ đồ chức năng....................................................................................................... 52 1.3. Lưu đồ tiến trình........................................................................................................ 56 1
2. Các phương pháp điều khiển. .......................................................................................... 58 3. Một số kí hiệu trong hệ thống khí nén........................................................................... 69 CÂU HỎI BÀI TẬP BÀI 4 ................................................................................................... 74 BÀI 5 ......................................................................................................................................... 78 CÁC PHẦN TỬ TRONG HỆ THỐNG ĐIỆNKHÍ NÉN. ...................................................... 78 I. Kiến thức lý thuyết: .......................................................................................................... 78 1.Khái niệm:..................................................................................................................... 78 2. Nút nhấn: .................................................................................................................... 79 3. Rơ le:........................................................................................................................... 82 4. Van điện từ................................................................................................................... 85 5. Công tác hành trình:..................................................................................................... 89 6. Cảm biến:..................................................................................................................... 92 II. Thực hành: ....................................................................................................................... 96 1. Công tác chuẩn bị:........................................................................................................ 96 2. Trình tự thực hiện: ........................................................................................................... 98 CÂU HỎI BÀI TẬP BÀI 5 ................................................................................................... 99 BÀI 6 ....................................................................................................................................... 100 LẮP ĐẶT MẠCH MÁY DẬP. ............................................................................................... 100 1. Kiến thức lý thuyết: ....................................................................................................... 100 2. Công tác chuẩn bị: .......................................................................................................... 102 3. Trình tự thực hiện: ......................................................................................................... 103 4. Các sai hỏng thường gặp nguyên nhân và cách khắc phục: ....................................... 106 CÂU HỎI BÀI TẬP BÀI 6. ................................................................................................ 106 BÀI 7 ....................................................................................................................................... 106 LẮP ĐẶT MẠCH MÁY LẮP RÁP. ....................................................................................... 106 1. Kiến thức lý thuyết: ....................................................................................................... 107 2. Công tác chuẩn bị: .......................................................................................................... 111 3. Trình tự thực hiện: ......................................................................................................... 111 4. Các sai phạm thường gặp nguyên nhân và cách khắc phục. ...................................... 114 CÂU HỎI BÀI TẬP BÀI 7. ................................................................................................ 115 BÀI 8 ....................................................................................................................................... 116 LẮP ĐẶT MẠCH MÁY KHOAN. ......................................................................................... 116 1. Kiến thức lý thuyết: ....................................................................................................... 116 2. Công tác chuẩn bị: .......................................................................................................... 119 3. Trình tự thực hiện: ......................................................................................................... 120 4. Các sai phạm thường gặp- nguyên nhân và cách khắc phục..................................... 122 CÂU HỎI BÀI TẬP BÀI 8. ................................................................................................ 123 BÀI 9 ....................................................................................................................................... 124 LẮP ĐẶT MẠCH MÁY KHOAN DOA. ............................................................................... 124 1. Kiến thức lý thuyết: ....................................................................................................... 124 2. Công tác chuẩn bị: .......................................................................................................... 128 3. Trình tự thực hiện: ......................................................................................................... 130 4. Các sai phạm thường gặp nguyên nhân và cách khắc phục. ..................................... 132 CÂU HỎI BÀI TẬP BÀI 9. ................................................................................................ 135 BÀI 10. .................................................................................................................................... 136 LẬP TRÌNH PLC ĐIỀU KHIỂN MÁY DẬP. ....................................................................... 136 1. Kiến thức lý thuyết: ....................................................................................................... 136 2. Lập trình điều khiển mạch Máy Dập hoạt động lặp lại: ............................................ 142 2
CÂU HỎI BÀI TẬP BÀI 10. .............................................................................................. 147 BÀI 11 ..................................................................................................................................... 148 LẬP TRÌNH PLC ĐIỀU KHIỂN MÁY LẮP RÁP. ............................................................... 148 1. Kiến thức lý thuyết: ...................................................................................................... 148 3.Lập trình PLC điều khiển Máy lắp ráp. ......................................................................... 150 CÂU HỎI BÀI TẬP BÀI 11. .............................................................................................. 151 BÀI 12 ..................................................................................................................................... 152 LẬP TRÌNH PLC ĐIỀU KHIỂN MÁY KHOAN THỰC HIỆN 3 SẢN PHẨM .................. 152 1. Kiến thức lý thuyết: ....................................................................................................... 152 2. Lập trình plc điều khiển máy Khoan thực hiện 3 sản phẩm. ...................................... 160 CÂU HỎI BÀI TẬP BÀI 12. .............................................................................................. 164 ............................................................................................................................................ 165 MODUL: ĐIỆN KHÍ NÉN ......................................................................................................... 1 I. Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trò của môn học: .............................................................. 1 II. Mục tiêu của môn học: ..................................................................................................... 1 III. Nội dung của môn học: .................................................................................................... 1 BÀI 1 ........................................................................................................................................... 3 CƠ SỞ LÝ THUYẾT KHÍ NÉN. .............................................................................................. 3 1. Cơ sở tính toán: .................................................................................................................. 4 1.2.Đơn vị đo trong hệ thống: ................................................................................................ 4 2.Phương trình trạng thái nhiệt động học: ............................................................................ 5 3. Khả năng ứng dụng của khí nén :..................................................................................... 7 4. Ưu nhược điểm của hệ thống truyền động bằng khí nén: ............................................. 9 CÂU HỎI BÀI TẬP BÀI 1 ................................................................................................... 10 BÀI 2 ......................................................................................................................................... 11 CUNG CẤP VÀ XỬ LÝ KHÍ NÉN. ........................................................................................ 11 1. Máy nén khí: ..................................................................................................................... 11 2. Thiết bị xử lý khí nén: ...................................................................................................... 21 CÂU HỎI BÀI TẬP BÀI 2 ................................................................................................... 28 BÀI 3 ......................................................................................................................................... 28 CÁC PHẦN TỬ TRONG HỆ THỐNG KHÍ NÉN. ................................................................. 28 I. Kiến thức lý thuyết: .......................................................................................................... 28 1. Khái niệm:.................................................................................................................... 28 2. Cơ cấu chấp hành:....................................................................................................... 29 3.Van đảo chiều: ........................................................................................................ 31 4. Nút nhấn:...................................................................................................................... 33 5. Công tắc hành trình:..................................................................................................... 34 7.Van logic:...................................................................................................................... 37 9. Van áp suất:................................................................................................................. 40 10. Van xả nhanh:............................................................................................................ 43 11. Van chân không:........................................................................................................ 44 12. Van kiểm tra:( Van một chiều):................................................................................... 45 13. Van tuần tự:............................................................................................................... 46 14. Cảm biến bằng tia: .................................................................................................... 46 II. Thực hành: ....................................................................................................................... 48 1. Công tác chuẩn bị: ............................................................................................................ 48 3
1.1. Nghiên cứu sơ đồ: ......................................................................................................... 48 2. Trình tự thực hiện:........................................................................................................ 49 CÂU HỎI BÀI TẬP BÀI 3 ................................................................................................... 50 BÀI 4 ......................................................................................................................................... 50 THIẾT KẾ MẠCH KHÍ NÉN. ................................................................................................. 50 1. Biểu diễn chức năng của quá trình điều khiển. ............................................................. 50 1.1. Biểu đồ trạng thái:..................................................................................................... 50 1.2. Sơ đồ chức năng....................................................................................................... 52 1.3. Lưu đồ tiến trình........................................................................................................ 56 2. Các phương pháp điều khiển. .......................................................................................... 58 3. Một số kí hiệu trong hệ thống khí nén........................................................................... 69 CÂU HỎI BÀI TẬP BÀI 4 ................................................................................................... 74 BÀI 5 ......................................................................................................................................... 78 CÁC PHẦN TỬ TRONG HỆ THỐNG ĐIỆNKHÍ NÉN. ...................................................... 78 I. Kiến thức lý thuyết: .......................................................................................................... 78 1.Khái niệm:..................................................................................................................... 78 2. Nút nhấn: .................................................................................................................... 79 3. Rơ le:........................................................................................................................... 82 4. Van điện từ................................................................................................................... 85 5. Công tác hành trình:..................................................................................................... 89 6. Cảm biến:..................................................................................................................... 92 II. Thực hành: ....................................................................................................................... 96 1. Công tác chuẩn bị:........................................................................................................ 96 2. Trình tự thực hiện: ........................................................................................................... 98 CÂU HỎI BÀI TẬP BÀI 5 ................................................................................................... 99 BÀI 6 ....................................................................................................................................... 100 LẮP ĐẶT MẠCH MÁY DẬP. ............................................................................................... 100 1. Kiến thức lý thuyết: ....................................................................................................... 100 2. Công tác chuẩn bị: .......................................................................................................... 102 3. Trình tự thực hiện: ......................................................................................................... 103 4. Các sai hỏng thường gặp nguyên nhân và cách khắc phục: ....................................... 106 CÂU HỎI BÀI TẬP BÀI 6. ................................................................................................ 106 BÀI 7 ....................................................................................................................................... 106 LẮP ĐẶT MẠCH MÁY LẮP RÁP. ....................................................................................... 106 1. Kiến thức lý thuyết: ....................................................................................................... 107 2. Công tác chuẩn bị: .......................................................................................................... 111 3. Trình tự thực hiện: ......................................................................................................... 111 4. Các sai phạm thường gặp nguyên nhân và cách khắc phục. ...................................... 114 CÂU HỎI BÀI TẬP BÀI 7. ................................................................................................ 115 BÀI 8 ....................................................................................................................................... 116 LẮP ĐẶT MẠCH MÁY KHOAN. ......................................................................................... 116 1. Kiến thức lý thuyết: ....................................................................................................... 116 2. Công tác chuẩn bị: .......................................................................................................... 119 3. Trình tự thực hiện: ......................................................................................................... 120 4. Các sai phạm thường gặp- nguyên nhân và cách khắc phục..................................... 122 CÂU HỎI BÀI TẬP BÀI 8. ................................................................................................ 123 BÀI 9 ....................................................................................................................................... 124 4
LẮP ĐẶT MẠCH MÁY KHOAN DOA. ............................................................................... 124 1. Kiến thức lý thuyết: ....................................................................................................... 124 2. Công tác chuẩn bị: .......................................................................................................... 128 3. Trình tự thực hiện: ......................................................................................................... 130 4. Các sai phạm thường gặp nguyên nhân và cách khắc phục. ..................................... 132 CÂU HỎI BÀI TẬP BÀI 9. ................................................................................................ 135 BÀI 10. .................................................................................................................................... 136 LẬP TRÌNH PLC ĐIỀU KHIỂN MÁY DẬP. ....................................................................... 136 1. Kiến thức lý thuyết: ....................................................................................................... 136 2. Lập trình điều khiển mạch Máy Dập hoạt động lặp lại: ............................................ 142 CÂU HỎI BÀI TẬP BÀI 10. .............................................................................................. 147 BÀI 11 ..................................................................................................................................... 148 LẬP TRÌNH PLC ĐIỀU KHIỂN MÁY LẮP RÁP. ............................................................... 148 1. Kiến thức lý thuyết: ...................................................................................................... 148 3.Lập trình PLC điều khiển Máy lắp ráp. ......................................................................... 150 CÂU HỎI BÀI TẬP BÀI 11. .............................................................................................. 151 BÀI 12 ..................................................................................................................................... 152 LẬP TRÌNH PLC ĐIỀU KHIỂN MÁY KHOAN THỰC HIỆN 3 SẢN PHẨM .................. 152 1. Kiến thức lý thuyết: ....................................................................................................... 152 2. Lập trình plc điều khiển máy Khoan thực hiện 3 sản phẩm. ...................................... 160 CÂU HỎI BÀI TẬP BÀI 12. .............................................................................................. 164 ............................................................................................................................................ 165 5
MODUL: ĐIỆN KHÍ NÉN Mã môn học: MĐ22 I. Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trò của môn học: Vị trí: Trước khi học môn học này cần hoàn thành các môn học cơ sở, đặc biệt các môn học, mô đun: Mạch điện, Điện tử cơ bản, Đo lường điện và Trang bị điện. Tính chất: Là môn học chuyên môn nghề, thuộc môn học nghề bắt buộc. II. Mục tiêu của môn học: Biết được phạm vi ứng dụng, ưu và nhượ c điểm của hệ thống truyền động khí nén. Biết được quy trình cung cấp và xử lý khí nén. Giải thích được nguyên lý làm việc của các phần tử trong hệ thống khí nén – điện khí nén. Phân tích được mạch điều khiển của các hệ thống khí nén – điện khí nén. Sử dụng được các phần tử trong hệ thống khí nén – điện khí nén. Thiết kế được mạch điều khiển Khí nén, Điện khí nén. Thực hiện các bài tập ứng dụng về điện khí nén đảm bảo đúng, trình tự, an toàn cho người và thiết bị Rèn luyện cho học sinh thái độ nghiêm túc, tỉ mỉ, chính xác trong học tập và trong thực hiện công việc thực tế. III. Nội dung của môn học: HÌNH STT TÊN CÁC BÀI TRONG MODUN THỜI THỨC GIAN GIẢNGDẠ Y 1
1 Cơ sở lý thuyết khí nén. 3 Lý thuyết 2 Cung cấp và xử lý khí nén. 7 Tích hợp 3 Các phần tử trong hệ thống Khí nén 13 Tích hợp 4 Thiết kế mạch Khí nén 13 Tích hợp Kiểm tra bài bài 1,2,3,4 2 Tích hợp 5 Các phần tử trong hệ thống Điện – khí 8 Tích hợp nén. 6 Lắp đặt mạch Máy dập . 6 Tích hợp 7 Lắp đặt mạch Máy Lắp ráp 12 Tích hợp 8 Lắp đặt mạch Máy khoan 7 Tích hợp Kiểm tra bài bài 5,6,7,8 3 Tích hợp 9 Lắp đặt mạch Máy khoan Doa. 12 Tích hợp Kiểm tra bài bài 9 4 Tích hợp 10 Lập trình PLC điều khiển Máy dập 7 Tích hợp 11 Lập trình PLC điều khiển Máy lắp ráp. 8 Tích hợp 12 Lập trình PLC điều khiển Máy khoan thực 10 Tích hợp hiện 3 sản phẩm Kiểm tra bài bài 11,12,13 5 Tích hợp Tổng 120 2
BÀI 1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT KHÍ NÉN. Giới thiệu: Sau khi học xong bài học này, người học có khả năng trình bày được các khái niệm phương trình và công thức tính toán hệ thống khí nénthủy lực. Mục tiêu: Biết được thành phần hóa học của không khí Biết được các đơn vị đo áp suất. Biết được ứng dụng khả năng ứng dụng của khí nén. Phân tích được ưu nhược điểm của hệ thống truyền động bằng khí nén 3
1. Cơ sở tính toán: 1.1.Thành phần hóa học của khí nén: Nguyên tắc hoạt động của các thiết bị khí nén là không khí trong khí quyển được hút vào và nén trong máy nén. sau đó áp suất khí nén từ máy nén khí được đưa vào hệ thống khí nén. trong không khí là loại hỗn hợp bao gồm những thành phần chính sau: N2 78 % O2 21% Hình 1.1. Phần trăm các chất khí của không khí. Hơi nước và các loại khí khác: 1% Ngoài hơi nước không khí còn có bụi, ...chính nhưng thành phần đó gây ra cho các thiết bị khí nén bị ăn mòn, sự gỉ, ... Vì vậy phải có những biện pháp hay thiết bị để loại trừ hoặc giới hạn đến mức thấp nhất những thành phần đó trong hệ thống. 1.2.Đơn vị đo trong hệ thống: 1.2.1.Định nghĩa các loại áp suất: Áp suất khí quyển:là áp suất không khí tại mực nước biển. đơn vị đo: 760mmhg = 1,013 bar Áp suất tương đối: là áp suất chất khí so với áp suất khí quyển (p=0) 4
Áp suất tuyệt đối: là áp suất chất khí có kể đến áp suất khí quyển. (p=14,5 psi) ptuyệt đối = p tương đối + pkhí quyển 1.2.2. Các đơn vị đo áp suất không khí theo tiêu chuẩn iso: N/m2 , kN/m2 , pa, kpa. 1.2.3. Các đơn vị thường dùng: kg/cm2 , bar. 1.2.4.Đơn vị áp suất : kN/m2, kpa, bar, kg/cm2 , psi. 1 bar = 100kpa = 100kN/m2 = 14,5psi 1 kg/cm2 = 0,981 bar = 14,2233 psi 1 psi = 0,0689 bar = 0,0702 kg/cm2 2.Phương trình trạng thái nhiệt động học: Giả thiết là khí nén trong hệ thống gần như là lý tưởng. Phương trình trạng thái nhiệt tổng quát của khí nén: pabs.V = m.R.T (11) Trong đó: pabs : áp suất tuyệt đối (bar) V : thể tích khí nén (m3) m : khối lượng (kg) R : hằng số nhiệt (J/ kg.K) T : Nhiệt độ Kelvin (K) P(bar 2.1. Định luật Boyle Mariotte: ) 8 Khi nhiệt độ không thay đổi (T = hằng số), theo phương trình nhiệt tổng quát (11) ta có: 4 pabs.V = hằng số (12) 2 1 5 1 2 4 8 V Hình 1.2: Sự phụ thuộc áp suất và (m3) thể tích khi nhiệt độ không đổi
Nếu gọi: V1(m3) thể tích khí nén tại thời điểm áp suất p1 V2(m3) thể tích khí nén tại thời điểm áp suất p2 p1abs (bar) áp suất tuyệt đối khí nén có thể tích V1 p2abs (bar) áp suất tuyệt đối khí nén có thể tích V2 Theo phương trình 12 ta có: Hình 1.2: Biểu diễn sự phụ thuộc áp suất và thể tích khi nhiệt độ thay đổi P(bar là đường cong parabol. ) 2.2. Định luật 1 Gay – Lussac: P Khi áp suất không thay đổi (p = hằng số), theo phương trình 11 ta có: V1 V2 V(m3 Hình 1.3: Sự thay đổi thể tích khi áp ) suất là hằng số Trong đó: T1 : nhiệt độ tại thời điểm có thể tích V1 (K) T2 : nhiệt độ tại thời điểm có thể tích V2 (K) Hình 1.3: Biểu diễn sự thay đổi thể tích khi áp suất là hằng số. Năng lương nén và năng lượng giãn nở không khí được tính theo phương trình: W = p(V2 – V1) 2.3. Định luật 2 Gay – Lussac: P(bar) Khi thể tích V thay đổi, theo phương P1 trình (11) ta có: P2 Hình 1.4: biểu diễn sự thay đổi áp suất V V(m3) Hình 1.4: Sự thay đổi áp suất khi thể khi thể tích là hằng số. Vì thể tích V không tích là hằng số thay đổi nên năng lượng nén và năng lượng giãn nở bằng 0 6
W = 0 Phương trình trạng thái nhiệt khi cả 3 đại lượng áp suất, nhiệt độ và thể tích thay đổi Theo phương trình (11) ta có: hay: 3. Khả năng ứng dụng của khí nén : 3.1. Trong lĩnh vực điều khiển: Hệ thống điều khiển khí nén được sử dụng ở những lĩnh vực có khả năng nguy hiểm nhiều như: cháy, nổ, … VD: Các thiết bị phun sơn, các loại đồ gá, kẹp chi tiết, plastic hoặc dược sử dụng trong lĩnh vực sản xuất các thiết bị điện tử. Ngoài ra hệ thống điều khiển bằng khí nén được sử dụng trong các dây chuyền rửa xe tự động, trong các thiết bị vận chuyển và kiểm ra lò hơi, thiết bị mạ điện, đóng gói bao bì và trong công nghiệp hóa chất… 3.2. Trong hệ thống truyền động: Các dụng cụ, thiết bị máy va đập: Máy khai thác đá, khai thác than, xây dựng hầm mỏ, đường hầm…. Trong truyền động quay: Các động cơ quay với công suất lớn, mặc dù giá thành gấp 10 đến 15 lần so với động cơ điện có cùng công suất nhưng thể tích và trọng lượng nhỏ hơn 30% . Như dụng cụ văn vít M4÷ M30, máy khoan có công suất khoảng 3,5 kw, máy mài có công suất khoảng 2,5 kw. Cũng như những máy mài với công suất nhỏ, nhưng với số vòng quay cao 100.000 vòng/ phút thì khả năng sử dụng động cơ truyền động bằng khí nén là phù hợp. 7
Truyến động thẳng: Được sử dụng trong các đồ gá kẹp, các thiết bị đóng gói, máy gia công gổ, trong các thiết bị làm lạnh, cũng như trong các hệ thống phanh hãm ôtô. Trong các hệ thống đo và kiểm tra, trong các hệ thống vận chuyển xi măng, kiểm tra chất lượng sản phẩm * Một số ứng dụng của khí nén: Hình 1.4: Máy hàn Hình 1.5: Máy khoan điểm 8
Hình 1.6: Hệ thống lắp ráp Hình 1.7: Hệ thống điều khiển tự ôtô động Hình 1.8: Dụng cụ cầm tay: khoan tay, dụng cụ vặn vít Hình 1.9: Điều khiển rôbốt 4. Ưu nhược điểm của hệ thống truyền động bằng khí nén: 4.1.Ưu điểm: Do khả năng chịu nén( đàn hồi) lớn của không khí , do vậy khả năng tích chứa áp suất nén một cách thuận lợi. Như vậy có khả năng ứng dụng để thành lập một trạm tích chứa khí nén. 9
Có khả năng truyền tải năng lượng xa, bởi vì độ nhớt động học của khí nén nhỏ và tổn thất áp suất trên đường dẫn ít. Đường dẫn khí ra ( khí thải) không cần thiết. Chi phí thấp để thiết lập một hệ thống truyền động bằng khí nén. Hệ thống phòng ngừa quá tải áp suất giới hạn được đảm bảo. 4.2.Nhược điểm: Lực truyền tải trọng nhỏ. Khi tải trọng hệ thống thay đổi, thì vận tốc truyền cũng thay đổi, vì khả năng đàn hồi của khí lớn, do đó không thể thực hiện được những chuyển động quay đều. Khí thoát ra nhanh gây ra tiếng ồn. Do đó, hiện nay trong lĩnh vực điều khiển người ta thường kết hợp hệ thống điều khiển bằng khí nén với cơ khí hoặc khí nén với điện, điện tử. do vậy rất khó xác định được một cách chính xác ưu, khuyết điểm của từng hệ thống điều khiển. CÂU HỎI BÀI TẬP BÀI 1 1. Khí nén là gì? Điều khiển khí nén được thiết kế với mục đích gì? Hãy nêu một số ứng dụng của hệ thống điều khiển khí nén? 2. Nêu các định luật của khí nén? 3. Ưu nhược điểm của hệ thống điều khiển khí nén? 4. Với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, khí nén có bị lạc hậu không? Vì sao? 10
BÀI 2 CUNG CẤP VÀ XỬ LÝ KHÍ NÉN. Giới thiệu: Sau khi học xong bài học này, người học có khả năng trình bày được các nguyên lý hoạt động, ưu điểm và nhược điểm của hệ thống cung cấp và phân phối khí nén Mục tiêu: Biết được nhiệm vụ của hệ thống cung cấp và phân phối khí nén. Nguyên lý hoạt động, ưu nhược điểm của các loại máy nén khí, các bộ bảo dưỡng, các phương pháp xử lý khí nén.. Phân tích được các quá trình xử lý khí nén. Rèn luyện tính chinh xac, chu đông, sang tao va khoa hoc, nghiêm túc trong ́ ́ ̉ ̣ ́ ̣ ̀ ̣ ̣ ̣ hoc tâp va trong công vi ̀ ệc. 1. Máy nén khí: Máy nén khí phân ra làm 2 loại: ( theo nguyên lý hoạt động) Nguyên lý thay đổi thể tích: Không khí được dẫn vào buồng chứa, ở đó thể tích của buồn chứa sẽ nhỏ lại. Như vậy theo định luật Boyle – Mariotte áp suất trong buồn chứa sẽ tăng lên. Nguyên lý động năng: Không khí được dẫn vào buồng chứa,ở đó áp suất khí nén được tạo ra bằng động năng của bánh dẫn. Nguyên tắc hoạt động này tạo ra lưu lượng và công suất rất lớn. 1.1. Máy nén khí kiểu piston: 11