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 /QĐ-CĐN ngày 04 tháng 01 năm 2016 của Hiệu trưởng trường Cao đẳng nghề tỉnh BR – VT Bà Rịa – Vũng Tàu, năm 2016 1 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 khoan-doa, 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 nén-thủy 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. 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 3 MỤC LỤC.
MODUL: ĐIỆN KHÍ NÉN. Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trò của môn học:. Mục tiêu của môn học:. Nội dung của môn học:.
3 CƠ SỞ LÝ THUYẾT KHÍ NÉN. Cơ sở tính toán: .Đơn vị đo trong hệ thống: .Phương trình trạng thái nhiệt động học:. Khả năng ứng dụng của khí nén :. Ưu- nhược điểm của hệ thống truyền động bằng khí nén:.
8 CÂU HỎI BÀI TẬP BÀI 1. 9 CUNG CẤP VÀ XỬ LÝ KHÍ NÉN. Thiết bị xử lý khí nén:. 16 CÂU HỎI BÀI TẬP BÀI 2.
22 CÁC PHẦN TỬ TRONG HỆ THỐNG KHÍ NÉN. Kiến thức lý thuyết:. Cơ cấu chấp hành: .Van đảo chiều:. Công tắc hành trình:.
Van xả nhanh:. Van chân không:. Van kiểm tra:( Van một chiều):. Van tuần tự:.
Cảm biến bằng tia:. Công tác chuẩn bị:. Trình tự thực hiện:. 40 1 CÂU HỎI BÀI TẬP BÀI 3.
41 THIẾT KẾ MẠCH KHÍ NÉN. Biểu diễn chức năng của quá trình điều khiển. Biểu đồ trạng thái:. Lưu đồ tiến trình.
Các phương pháp điều khiển. 48 CÂU HỎI BÀI TẬP BÀI 4. 66 CÁC PHẦN TỬ TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN-KHÍ NÉN. Kiến thức lý thuyết:.
Van điện từ. Công tác hành trình:. Công tác chuẩn bị:. Trình tự thực hiện:.
81 CÂU HỎI BÀI TẬP BÀI 5. 83 LẮP ĐẶT MẠCH MÁY DẬP. Kiến thức lý thuyết:. Công tác chuẩn bị:.
Trình tự thực hiện:. Các sai hỏng thường gặp- nguyên nhân và cách khắc phục:. 87 CÂU HỎI BÀI TẬP BÀI 6. 88 LẮP ĐẶT MẠCH MÁY LẮP RÁP.
Kiến thức lý thuyết:. Công tác chuẩn bị:. Trình tự thực hiện:. Các sai phạm thường gặp- nguyên nhân và cách khắc phục.
93 CÂU HỎI BÀI TẬP BÀI 7. 95 LẮP ĐẶT MẠCH MÁY KHOAN. Kiến thức lý thuyết:. Công tác chuẩn bị:.
Trình tự thực hiện:. Các sai phạm thường gặp- nguyên nhân và cách khắc phục. 100 CÂU HỎI BÀI TẬP BÀI 8. 101 LẮP ĐẶT MẠCH MÁY KHOAN DOA.
Kiến thức lý thuyết:. Công tác chuẩn bị:. Trình tự thực hiện:. Các sai phạm thường gặp- nguyên nhân và cách khắc phục.
107 CÂU HỎI BÀI TẬP BÀI 9. 110 LẬP TRÌNH PLC ĐIỀU KHIỂN MÁY DẬP. Kiến thức lý thuyết:. Lập trình điều khiển mạch Máy Dập hoạt động lặp lại:.
116 CÂU HỎI BÀI TẬP BÀI 10. 121 LẬP TRÌNH PLC ĐIỀU KHIỂN MÁY LẮP RÁP. Kiến thức lý thuyết:. Lập trình PLC điều khiển Máy lắp ráp.
122 CÂU HỎI BÀI TẬP BÀI 11. 125 LẬP TRÌNH PLC ĐIỀU KHIỂN MÁY KHOAN THỰC HIỆN 3 SẢN PHẨM 125 1. Kiến thức lý thuyết:. Lập trình plc điều khiển máy Khoan thực hiện 3 sản phẩm.
132 CÂU HỎI BÀI TẬP BÀI 12. 136 TÀI LIỆU THAM KHẢO. 137 3 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. Mục tiêu của môn học: - 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. - 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.
Nội dung của môn học: HÌNH STT TÊN CÁC BÀI TRONG MODUN THỜI THỨC GIAN GIẢNGDẠY 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 1 5 Các phần tử trong hệ thống Điện – khí nén. 8 Tích hợp 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 hiện 10 Tích hợp 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 nén-thủy 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 1. Cơ sở tính toán: 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. 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.Đơn vị đo trong hệ thống: 1.Định nghĩa các loại áp suất: 3 - 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) - 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. Các đơn vị đo áp suất không khí theo tiêu chuẩn iso: N/m2 , kN/m2 , pa, kpa.
Các đơn vị thường dùng: kg/cm2 , bar.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.T (1-1) Trong đó: pabs : áp suất tuyệt đối (bar) V : thể tích khí nén (m3) m : khối lượng (kg) R : hằng số nhiệt (J/ kg. Định luật Boyle- Mariotte: Khi nhiệt độ không thay đổi (T = hằng số), theo phương trình nhiệt tổng quát P(bar (1-1) ta có: ) 8 pabs.V = hằng số (1-2) Nếu gọi: 4 V1(m ) thể tích khí nén tại thời điểm áp suất p1 3 2 V2(m ) thể tích khí nén tại thời điểm áp suất p2 3 1 1 2 4 8 V p1abs (bar) áp suất tuyệt đối khí nén có thể tích V1 Hình 1.2: Sự phụ thuộc áp suất và(m thể3) 4 tích khi nhiệt độ không đổi p2abs (bar) áp suất tuyệt đối khí nén có thể tích V2 Theo phương trình 1-2 ta có: Hình 1.2: Biểu diễn sự phụ thuộc áp suất và P(bar thể tích khi nhiệt độ thay đổi là đường cong ) parabol.
Định luật 1 Gay – Lussac: Khi áp suất không thay đổi (p = hằng số), theo phương trình 1-1 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.