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 NÓI ĐẦU Để thực hiện biên soạn giáo trình đào tạo nghề Điện tử công nghiệp ở trình độ CĐN và TCN của trường Cao đẳng nghề số 20/BQP, giáo trình mô đun Điều khiển khí nén là một trong những giáo trình đào tạo chuyên ngành được biên soạn theo nội dung chương trình khung được Bộ Lao động Thương binh và Xã hội phê duyệt. Nội dung biên soạn ngắn gọn, dễ hiểu, tích hợp kiến thức và kỹ năng chặt chẽ logíc với nhau. Khi biên soạn, nhóm biên soạn đã cố gắng cập nhật những kiến thức mới có liên quan đến nội dung chương trình đào tạo và phù hợp với mục tiêu đào tạo, nội dung lý thuyết và thực hành được biên soạn gắn với nhu cầu thực tế trong sản xuất đồng thời có tính thực tiễn cao.
Nội dung giáo trình được biên soạn với dung lượng thời gian đào tạo 45 giờ gồm có: Bài 1: Khái niệm về khí nén, ứng dụng của khí nén Bài 2: Các phần tử khí nén Bài 3: Lắp đặt và vận hành hệ thống điều khiển điện khí nén Bài 4: Vận hành và kiểm tra hệ thống điều khiển khí nén Bài 5: Tìm và sửa lỗi trong hệ thống điều khiển khí nén Trong giáo trình, chúng tôi có đề ra nội dung thực tập của từng bài để người học cũng cố và áp dụng kiến thức phù hợp với kỹ năng. Phù hợp với cơ sở vật chất của trường. Mặc dù đã cố gắng tổ chức biên soạn để đáp ứng được mục tiêu đào tạo nhưng không tránh được những khiếm khuyết. Rất mong nhận được đóng góp ý kiến của người sử dụng, người đọc để nhóm biên soạn sẽ hiện chỉnh hoàn thiện hơn sau thời gian sử dụng MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU .2 GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN .Error! Bookmark not defined.
BÀI 1: KHÁI NIỆM VỀ KHÍ NÉN, ỨNG DỤNG CỦA KHÍ NÉN. 5 Nội dung chính:. Một số đặc điểm hệ thống truyền động bằng khí nén. Đơn vị đo trong hệ thống điều khiển.
Cơ sở tính toán. Các loại máy nén khí, phạm vi ứng dụng. Khái niệm máy nén khí. Máy nén khí kiểu pittông.
Thiết bị xử lý khí nén. Thiết bị phân phối và điều khiển khí nén. Thiết bị chấp hành trong hệ thống khí nén. 9 BÀI 2: CÁC PHẦN TỬ KHÍ NÉN.
11 Nội dung chính:. Van đảo chiều. Nguyên lí hoạt động. Ký hiệu van đảo chiều.
Van đảo chiều có vị trí “ không”. Van đảo chiều không có vị trí “ không”. Nguyên lý làm việc. Ký hiệu van một chiều.
Van tiết lưu có tiết diện không thay đổi được. Van tiết lưu có tiết diện điều chỉnh được. Van an toàn. Van điều chỉnh áp suất .1 Van logic OR.
Van lôgic AND .Van điều chỉnh thời gian. Van điều chỉnh thời gian đóng chậm. Rơ le thời gian ngắt chậm. Các cơ cấu chấp hành.
Cấu trúc của hệ thống điều khiển. Nguyên lý thiết kế hệ thống điều khiển. Biểu đồ trạng thái. Thiết kế biểu đồ trạng thái.
23 BÀI 3: THIẾT KẾ VÀ LẮP ĐẶT HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN KHÍ NÉN ỨNG DỤNG. 25 Nội dung chính:. Điều khiển bằng tay. Điều khiển trực tiếp.
Điều khiển gián tiếp. Điều khiển tùy động theo thời gian. Điều khiển tùy động theo hành trình. Điều khiển theo tầng.
Điều khiển theo nhịp. Cấu tạo khối của nhịp điều khiển. Các khối điều khiển theo nhịp. Phần mềm FESTO FluidSIM.
Giới thiệu chung:. Cài đặt phần mềm festo fluidsim 3. 33 BÀI 4: LẮP ĐẶT, VẬN HÀNH VÀ KIỂM TRA HỆ THỐNG KHÍ NÉN. 38 Nội dung chính:.
Giới thiệu về mô hình thực tập khí nén. Điều khiển một xy lanh.1 Cho sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển 1 xy lanh. Thực hành lắp mạch điều khiển khí nén. Điều khiển hai xy lanh.1 Cho sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển 1 xy lanh.
Thực hành lắp mạch điều khiển khí nén. Điều khiển xy lanh kết hợp với tay quay.1 Cho sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển 1 xy lanh. Thực hành lắp mạch điều khiển khí nén. 40 BÀI 5: TÌM VÀ SỬA LỖI TRONG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN KHÍ NÉN.
41 Nội dung chính:. Phương pháp tìm và sửa lỗi. Các bài tập thực hành sửa lỗi. 41 BÀI 1: KHÁI NIỆM VỀ KHÍ NÉN, ỨNG DỤNG CỦA KHÍ NÉN Mục tiêu: - Trình bày được các đơn vị đo và cơ sở tính toán khí nén.
- Nắm vững các thiết bị xử lý khí nén, phân phối sử dụng trong hệ thống khí nén. - Chủ động, sáng tạo và an toàn trong thực hành. Nội dung chính: 1. Một số đặc điểm hệ thống truyền động bằng khí nén Hệ thống khí nén (Pneumatic Systems) được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp lắp ráp, chế biến, đặc biệt ở những lĩnh vực cần phải đảm bảo vệ sinh, chống cháy nổ hoặc ở môi trường độc hại.
Ví dụ, lĩnh vực lắp ráp điện tử; chế biến thực phẩm; các khâu phân loại, đóng gói sản phẩm thuộc các dây chuyền sản xuất tự động; Trong công nghiệp gia công cơ khí; trong công nghiệp khai thác khoáng sản… Các dạng truyền động sử dụng khí nén: + Truyền động thẳng là ưu thế của hệ thống khí nén do kết cấu đơn giản và linh hoạt của cơ cấu chấp hành, chúng được sử dụng nhiều trong các thiết bị gá kẹp các chi tiết khi gia công, các thiết bị đột dập, phân loại và đóng gói sản phẩm… + Truyền động quay: trong nhiều trường hợp khi yêu cầu tốc độ truyền động rất cao, công suất không lớn sẽ gọn nhẹ và tiện lợi hơn nhiều so với các dạng truyền động sử dụng các năng lượng khác, ví dụ các công cụ vặn ốc vít trong sửa chữa và lắp ráp chi tiết, các máy khoan, mài công suất dưới 3kW, tốc độ yêu cầu tới hàng chục nghìn vòng/phút. Tuy nhiên, ở những hệ truyền động quay công suất lớn, chi phí cho hệ thống sẽ rất cao so với truyền động điện. Đơn vị đo trong hệ thống điều khiển 2. Áp suất Đơn vị cơ bản của áp suất theo hệ đo lường SI là Pascal (Pa) Pascal là áp suất phân bố đều trên bề mặt có diện tích 1m2 với lực tác động vuông góc lên bề mặt đó là 1Newton (N) 1Pa = 1N/m2 1Pa = 1 kgm/s2/m2 = 1 kg/m2 Ngoài ra còn sử dụng đơn vị bar: 1 bar = 105 Pa Ở một số nước Anh, Mỹ còn sử dụng đơn vị đo áp suất (psi) : 1bar = 15.
Lực Đơn vị của lực là Newton (N) 1 N là lực tác động lên đối tượng có khối lượng 1kg với gia tốc 1m/s2 2. Công Đơn vị của công là Joule (J) 1J là công sinh ra dưới tác dộng của lực 1N để vật có thể dịch chuyển quãng đường là 1m 1J = 1N. Công suất Đơn vị của công suất là Watt (W) 1W là công suất trong thời gian 1giây sinh ra năng lượng 1J 1W = 1Nm/s 2. Độ nhớt động Độ nhớt động không có vai trò quan trọng trong hệ thống điều khiển khí nén.
Đơn vị của độ nhớt động là m2/s. 1m2/s là độ nhớt động của một chất có độ nhớt động lực 1Pa.s và khối lượng riêng 1kg/m2 v = / Trong đó: : Độ nhớt động lực (Pa.s) : khối lượng riêng (kg/m3) v : độ nhớt động (m2/s) 3. Cơ sở tính toán Bảng các đại lượng và đơn vị thường dùng trong kỹ thuật khí nén Đại lượng Ký hiệu Tên gọi Đơn vị Tiếng Anh Tiếng Việt l Length Chiều dài m m Mass Khối lượng Kg t Time Thời gian S T Temperature Nhiệt độ K F Force Lực N A Area Diện tích m2 V Volume Thể tích m3 qV Volumetric flow rate Lưu lượng m3/ qB Air consumption Khí tiêu thụ l/mi qn Nominal flow rate Lưu lượng danh định l/mi n p Pressure Áp suất bar(Pa) n pab Absolute pressure Áp suất tuyệt đối bar(Pa) pamb Ambient pressure Áp suất môi trường bar(Pa) pe Excess or vacuum pressure Áp suất dư hoặc chân không bar(Pa) ∆p Differential pressure Chênh lệch áp suất bar(Pa) pn Standard pressure Áp suất tiêu chuẩn Pn= 101325 Pa A Piston surface Diện tích mặt Pittông m2 A’ Annular surface (ring area) Diện tích vành khăn m2 d Piston rod diameter Đường kính cần Pittông m D Cylinder diameter Đường kính trong Xilanh m Fe Effective piston force Lực tác dụng bởi pittông N FF Force of retract spring Lực phản hồi bởi lò xo N FR Friction force Lực ma sát N s Stroke length Khoảng tác dụng(của pittông) cm n Revolutions per minute Tốc độ quay ( cho động cơ) 1/min (rpm) v Velocity of piston Vận tốc của Pittông m/s 4. Các loại máy nén khí, phạm vi ứng dụng.
Khái niệm máy nén khí Áp suất khí được tạo ra từ máy nén khí, ở đó ăng lượng cơ học của động cưo điện hoặc của động cơ đốt trong được chuyển đổi thành năng lượng khí nén và nhiệt năng. Phân loại: - Theo áp suất: + Máy nén khí áp suất thấp p < 15bar + Máy nén khí áp suất thấp p 15bar + Máy nén khí áp suất thấp p ≥300bar - Theo nguyên lý hoạt động: + Máy nén khí theo nguyên lý thay đổi thể tích: máy nén khi kiểu pittong, máy nén khí kiểu cánh gạt, máy nén khí kiểu root, máy nén khí kiểu trục vít. + Máy nén khí theo nguyên lý động năng: máy nén khí ly tâm, máy nén theo trục. Máy nén khí kiểu pittông - Máy nén pittông có rất nhiều cấu tạo khác nhau, bốn loại được sử dụng nhiều nhất là: thẳng đứng, nằm ngang, nối tiếp và nằm ngang cân bằng - đối xứng.
Máy nén khí kiểu cánh gạt. Máy nén khí kiểu cánh gạt bao gồm: Thân máy, mặt bích thân máy, mặt biwchs trục, rôto lắp trên trục. Trục và rôto lắp lệch tâm so với bánh dẫn truyền động. Khi rôto quay tròn, dưới tác dụng của lực ly tâm các bánh gạt chuyển động tự do trong các rãnh ở trên rôto và các đầu cánh gạt tựa vào bánh dẫn chuyển động.
Máy nén khí kiểu trục vít. Máy nén khí trục vít có khoảng năm 1950 và đã chiếm một thị trường lớn trong lĩnh vực nén khí, loại máy nén khí này có vỏ đặc biệt bao bọc quanh hai trục vít, một lồi, môt lõm. Máy nén khí kiểu trục vít hoạt động theo nguyên lý thay đổi thể tích. Máy nén khí trục vít gồm hai trục: Trục chính và trục phụ.