1 BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN TRƢỜNG CAO ĐẲNG CƠ ĐIỆN XÂY DỰNG VIỆT XÔ KHOA: ĐIỆN – ĐIỆN TĐH GIÁO TRÌNH MĐ29: ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN – KHÍ NÉN NGHỀ: ĐIỆN CÔNG NGHIỆP TRÌNH ĐỘ CAO ĐẲNG Ban hành kèm theo Quyết định số: /QĐ-. của ……………… Ninh Bình,năm 2019 2 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. LỜI GIỚI THIỆU Cùng sự phát triển không ngừng của lĩnh vực tự động hóa, ngày nay các thiết bị truyền dẫn, điều khiển khí nén thủy lực 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 xây dựng, dây chuyền chế biến thực phẩm,… do những thiết bị này làm việc linh hoạt, với kích thước nhỏ gọn và lắp đặt dễ dàng ở những không gian chật hẹp so với các thiết bị truyền động và điều khiển bằng cơ khí hay điện.
Nhằm trang bị cho bạn đọc nền kiến thức và kỹ năng tốt nhất để tiếp cận nhanh chóng với các thiết bị của hệ thống điều khiển khí nén trong thực tế, bằng những kinh nghiệm tác giả đúc kết được từ thực tiễn trên các máy công nghệ điều khiển số hiện đại và từ thực tế giảng dạy cũng như tham khảo một số tài liệu đáng tín cậy trong nước và tài liệu dự án, nhóm tác giả đã biên soạn giáo trình dạy ở trình độ Cao đẳng nghề cho nghề Điện công nghiệp. Hy vọng với nội dung của quyển giáo trình này, bạn đọc có thể tính toán, thiết kế, lắp đặt và điều khiển được một hệ thống truyền dẫn khí nén theo các yêu cầu khác nhau. Cấu trúc của quyển giáo trình này được chia làm 6 bài: Bài 1. Cơ sở lý thuyết về khí nén.
Thiết bị phân phối và xử lý khí nén. Các phần tử trong hệ thống khí nén. Điều khiển khí nén. Điều khiển điện – khí nén.
Trong quá trình biên soạn giáo trình này, không thể tránh khỏi những thiếu sót. Rất mong sự đóng góp của các độc giả gần xa. Ninh Bình, ngày……tháng….năm 2019 Tham gia biên soạn 1. Bùi Thế Văn – Chủ biên 2.
Phạm Ngọc Hiệp 3. Nguyễn Tuấn Việt 3 MỤC LỤC 1. Lời giới thiệu 03 2. Bài 1 Cơ sở lý thuyết về khí nén 8 1 Khái niệm chung 8 1.1 Vài nét về sự phát triển 8 1.
Khả năng ứng dụng của khí nén 8 1. Trong lĩnh vực điều khiển 8 1. Trong hệ thống truyền động 9 3. Ưu nhược điểm của hệ thống truyền động bằng khí nén 9 3.
Nhược điểm 9 4. Một số đặc điểm của hệ truyền động bằng khí nén 10 4. Độ an toàn khi quá tải 10 4. Sự truyền tải năng lượng 10 4.
Tuổi thọ và bảo dưỡng 10 4. Khả năng thay thế các phần tử thiết bị 10 4. Vận tốc truyền động 10 4. Khả năng điều chỉnh lưu lượng dòng và áp suất 11 4.
Vận tốc truyền tải 11 5. Đơn vị đo trong hệ thống điều khiển 11 5. Thiết bị phân phối và xử lý khí nén 13 1. Thiết bị phân phối khí nén.
Bình trích chứa. Mạng đường ống 14 2. Thiết bị xử lý khí nén 14 2. Yêu cầu về khí nén 14 2.
Các phương pháp xử lý khí nén 15 3. Các phần tử trong hệ thống khí nén 20 1.Nguyên tắc hoạt động và phân loại máy nén khí 31 1.Máy nén khí kiểu pít - tông 31 1.Máy nén khí kiểu cánh gạt 22 1.Máy nén khí kiểu bánh răng - trục vít 24 1.Máy nén khí kiểu Root 26 1.Máy nén khí kiểu tuabin 27 2. Cơ cấu chấp hành 28 2. Xy - lanh tác động đơn 28 2.
Xy - lanh tác động kép 28 2. Xy - lanh màng 29 2. Động cơ khí nén 30 2. Động cơ bánh răng 30 2.Van khí nén 31 3.Van đảo chiều 31 3.1 Nguyên lý hoạt động 31 3.Van đảo chiều không có nhớ 34 3.
Van đảo chiều có nhớ 36 3.Van một chiều 39 3.Van logic OR 39 3.Van logic AND 40 3.Van xả khí nhanh 40 3.Van tiết lưu có tiết diện không thay đổi 41 3.Van tiết lưu có tiến diện thay đổi 41 3.Van tiết lưu một chiều điều chỉnh bằng tay 42 3.Van an toàn 42 3.Van điều chỉnh áp suất 42 3.Rơ le áp suất 44 Kiểm tra định kỳ 6. Bài 4 Điều khiển khí nén 1.Cấu trúc tổng quát hệ thống điều khiển khí nén 47 2. Biểu diễn chức năng quá trình điều khiển. Biểu đồ trạng thái 48 2.
Thiết kế biểu đồ trạng thái 48 3. Các phương pháp điều khiển. Điều khiển bằng tay. Điều khiển theo hành trình.
Điều khiển theo thời gian 58 3. Điều khiển theo tầng. Điều khiển theo nhịp. 61 Kiểm tra định kỳ 7.
Bài 5 Điều khiển điện khí nén 62 1. Các phần tử điện khí nén 62 2. Các phương pháp điều khiển 71 5 2.Điều khiển theo tầng.Điều khiển theo nhịp 73 Kiểm tra 8. Tài liệu tham khảo 6 GIÁO TRÌNH MĐ29: ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN KHÍ NÉN Mã mô đun: MĐ29 Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trò của mô đun: - Vị trí: Mô đun này là mô đun cơ sở kỹ thuật chuyên ngành, chuẩn bị các kiến thức cần thiết cho các phần học kỹ thuật chuyên môn tiếp theo.
Mô đun này học sau các môn học: An toàn lao động; Vật liệu điện; Đo lường điện; Mạch điện. - Tính chất: Là mô đun thuộc mô đun đào tạo nghề điện công nghiệp. Mục tiêu của mô đun: - Hiểu được về hệ thống khí nén, logic điều khiển, phương pháp điều khiển, thiết lập mạch điều khiển điện khí nén. - Hình thành kỹ năng lập chương trình điều khiển.
- Đọc được các sơ đồ điều khiển điện - khí nén, thiết lập được các mạch điều khiển điện khí nén. - R n luyện tính cẩn thận, chính xác, chủ động, sáng tạo và khoa học, nghiêm túc trong học tập và trong công việc. Nội dung của mô đun: Thời gian (giờ) Số Tên các bài trong Tổng TT Mô đun Lý thuyết Thực hành Kiểm tra số 1 Cơ sở lý thuyết về khí nén 2 2 0 2 Thiết bị phân phối và xử lý khí nén 5 3 2 3 Các phần tử trong hệ thống khí nén 13 6 5 2 4 Điều khiển khí nén 35 6 25 4 5 Điều khiển điện khí nén 35 5 26 4 Cộng 90 26 54 10 * Ghi chú: Thời gian kiểm tra được tích hợp giữa lý thuyết với thực hành được tính vào giờ thực hành. 7 BÀI 1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ KHÍ NÉN Mã bài: MĐ15-01 Giới thiệu: Bài học này sẽ giới thiệu tới sinh viên các vấn đề về lịch sử hình thành phát triển và cơ sở tính toán khí nén, từ đó giúp sinh viên có được nguồn kiến thức cơ bản để phục vụ cho các bài học tiếp theo.
Mục tiêu: - Trình bày được các khái niệm và đặc điểm hệ truyền động bằng khí nén. - Phân tích được các đại lượng đặc trưng của khí nén và ứng dụng của chúng trong công nghiệp. - R n luyện tính chủ động, nghiêm túc trong học tập và trong công việc. Nội dung chính: 1.
Khái niệm chung Mục tiêu: - Trình bày được lịch sử phát triển, khả năng ứng dụng và ưu nhược điểm của hệ thống truyền động bằng khí nén.Vài nét về sự phát triển - Ứng dụng khí nén đã có từ thời trước Công Nguyên, tuy nhiên sự phát triển của khoa học kỹ thuật thời đó không đồng bộ, nhất là sự kết hợp giữa kiến thức về cơ học, vật lý, vật liệu. còn thiếu, cho nên phạm vi ứng dụng của khí nén còn rất hạn chế. - Mãi đến thế kỷ thứ 19, các máy móc thiết bị sử dụng năng lượng khí nén mới lần lượt được phát minh. Với sự phát triển mạnh mẽ của năng lượng điện thì vai trò sử dụng năng lượng bằng khí nén bị giảm dần.
Tuy nhiên, việc sử dụng năng lượng bằng khí nén vẫn đóng một vai trò cốt yếu ở những lĩnh vực mà khi sử dụng điện sẽ không an toàn. Khí nén được sử dụng ở những dụng cụ nhỏ nhưng truyền động với vận tốc lớn như: búa hơi, dụng cụ dập, tán đinh… nhất là các dụng cụ, đồ gá kẹp chặt trong các máy. Sau chiến tranh thế giới thứ hai, việc ứng dụng năng lượng bằng khí nén trong kỹ thuật điều khiển phát triển khá mạnh mẽ. Những dụng cụ, thiết bị, phần tử khí nén mới được sáng chế và ứng dụng vào nhiều lĩnh vực khác nhau.
Sự kết hợp khí nén với điện - điện tử sẽ quyết định cho sự phát triển của kỹ thuật điều khiển trong tương lai. Khả năng ứng dụng của khí nén 1. Trong lĩnh vực điều khiển - Những năm 50 và 60 của thế kỷ 20 là giai đọan kỹ thuật tự động hóa quá trình sản xuất phát triển mạnh mẽ. Kỹ thuật điều khiển bằng khí nén được phát triển rộng rãi và đa dạng trong nhiều lĩnh vực khác nhau.
Chỉ riêng ở Cộng Hoà Liên Bang Đức đã có 60 hãng chuyên sản xuất các phần tử điều khiển bằng khí nén. Hệ thống điều khiển bằng khí nén được sử dụng ở những lĩnh vực mà ở đó 8 hay xảy ra những vụ nổ nguy hiểm như các thiết bị phun sơn, các loại đồ gá kẹp cho các chi tiết nhựa, chất dẻo hoặc ở các lĩnh vực sản xuất thiết bị điện tử, vì điều kiện vệ sinh môi trường rất tốt và độ an toàn cao. Ngoài ra, hệ thống điều khiển bằng khí nén còn được sử dụng trong các dây chuyền rửa tự động, trong các thiết bị vận chuyển và kiểm tra của thiết bị lò hơi, thiết bị mạ điện, đóng gói, bao bì và trong công nghiệp hóa chất. Trong hệ thống truyền động - Các dụng cụ, thiết bị máy va đập: Các thiết bị, máy móc trong lĩnh vực khai thác như: khai thác đá, khai thác than; trong các công trình xây dựng như: xây dựng hầm mỏ, đường hầm.
- Truyền động quay: Truyền động động cơ quay với công suất lớn bằng năng lượng khí nén giá thành rất cao. Nếu so sánh giá thành tiêu thụ năng lượng của một động cơ quay bằng năng lượng khí nén và một động cơ điện có cùng công suất, thì giá thành tiêu thụ năng lượng của một động cơ quay bằng năng lượng khí nén cao hơn 10 đến 15 lần so với động cơ điện. Nhưng ngược lại thể tích và trọng lượng nhỏ hơn 30% so với động cơ điện có cùng công suất.