ỦY BAN NHÂN DÂN TỈNH HÀ NAM TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ HÀ NAM GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN: KHÍ NÉN – THUỶ LỰC NGHỀ: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT CƠ KHÍ TRÌNH ĐỘ: TRUNG CẤP Ban hành kèm theo Quyết định số: /QĐ-… ngày……. 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 với sự phát triển không ngừng của lĩnh vực tự động hoá, ngày nay các thiết bị truyền dẫn, điều kiển khí nén – thuỷ lực sử dụng trong các 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,… do những thiết bị này làm việc linh hoạt, điều khiển tối ưu, đảm bảo độ chính xác, công suất lớn 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 kiển bằng cơ khí hay bằng điện.
Nhằm trang bị cho học sinh sinh viên nền kiến thức tốt nhất để tiếp cận nhanh tróng với các thiết bị của hệ thống điều khiển khí nén thuỷ lực trong thực tế. Bằng những kinh nghiệm có được của nhiều năm làm việc thực tiễn trên các máy cắt gọt kim loại góp phần đào tạo nguồn nhân lực chất lương cao tôi đã biên soạn ra giáo trình này. Giáo trình được tổng hợp từ những kiến thức cơ bản của các lĩnh vực liên quan. Hy vọng qua nội dung của giáo trình bạn đọc có thể tính toán, thiết kế, lắp đặt và điều kiển được một hệ thống truyền dẫn khí nén – thuỷ lực theo các yêu cầu khác nhau.
Trong quá trình biên soạn giáo trình này không thể tránh được những thiếu sót. Rất mong được sự đóng góp của bạn đọc gần xa. Hà Nam, ngày….năm… Tham gia biên soạn Chủ biên: Đào Văn Hiệp 1 MỤC LỤC Contents TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN. 1 LỜI GIỚI THIỆU.
1 GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN. 3 BÀI 1: ĐẠI CƯƠNG VỀ KHÍ NÉN. 5 BÀI 2: MÁY NÉN KHÍ. 13 BÀI 3: PHÂN PHỐI VÀ ĐIỀU HOÀ KHÍ NÉN.
16 Bài 4: CƠ CẤU CHẤP HÀNH KHÍ NÉN. 25 Bài 5: CÁC VAN TRONG HỆ THỐNG KHÍ NÉN. 30 BAI 6: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KIỂN BẰNG KHÍ NÉN. 51 BÀI 7: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THUỶ LỰC.
80 BÀI 9: CƠ CẤU CHẤP HÀNH THUỶ LỰC. 95 BÀI 10: CÁC VAN THUỶ LỰC. 108 BÀI 11: THIẾT BỊ PHỤ DÙNG TRONG THUỶ LỰC. 118 TÀI LIỆU THAM KHẢO.
124 2 GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN Tên mô đun: Khí nén – Thuỷ lực Mã mô đun: MĐ 17 Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trò của môn học/mô đun: - Vị trí: + Mô-đun Khí nén-thủy lực được bố trí sau khi sinh viên đã học xong các môn học, mô-đun đào tạo nghề bắt buộc. + Mô đun được kết thúc trước khi học sinh đi thực tập tốt nghiệp. - Tính chất: + Là mô-đun đào tạo nghề tự chọn. + Là mô-đun tạo điều kiện cho học sinh làm quen với các mô hình thiết bị tự động hóa được ứng dụng trong sản xuất.
Mô-đun giúp sinh viên tự động hóa một số cụm thiết bị gia công cơ khí tự động. - Ý nghĩa và vai trò của mô đun: Là mô đun có vai trò rất quan trọng trong chương trình đào tạo nghề Công nghệ kỹ thuật cơ khí, người học được trang bị những bước đầu những kiến thức, kỹ năng cơ bản về hệ thống khí nén – thuỷ lực. Mục tiêu của mô đun: - Kiến thức: + Trình bày được cấu tạo, phân loại, nguyên lý làm việc cơ cấu khí nén – thuỷ lực + Phân tích được ký hiệu, chức năng, ứng dụng các loại cơ cấu chấp hành khí nén - thủy lực - Kỹ năng: - Vận dụng được những kiến thức của các môn học, mô-đun trong chương trình đã học để tổ chức, thực hiện thiết kế một hệ thống gá lắp, gia công chi tiết tự động. - Làm được những công việc của người thợ trình độ Cao đẳng nghề (đạt yêu cầu kỹ thuật: nhận dạng được các thiết bị khí nén-thủy lực thường sử dụng trong ngành cơ khí.
Đọc được một số mạch nguyên lý cơ bản trong hệ thống khí nén- thủy lực. Có khả năng thao tác, điều chỉnh các thông số kỹ thuật cần thiết trong hệ thống khí nén. Có khả năng thay thế các linh kiện khí nén-thủy lực khi cần bảo trì, sửa chữa - Sử dụng thành thạo các thiết bị khí nén-thủy lực thông dụng và phổ biến của nghề, bảo quản và hiệu chỉnh được các thông số đúng yêu cầu. - Có khả năng thiết kế một vài mạch điều khiển hệ thống có từ 2 đến 4 cơ cấu chấp hành.
- Năng lực tự chủ và trách nhiệm: 3 + Có khả năng làm việc độc lập, làm việc theo nhóm, sáng tạo ứng dụng kỹ thuật, công nghệ vào công việc trong điều kiện làm việc thay đổi; Có ý thức kỷ luật, tác phong công nghiệp. + Hướng dẫn, giám sát những người có trình độ thấp hơn thực hiện công việc đã định sẵn theo sự phân công; + Đánh giá hoạt động của cá nhân và kết quả thực hiện của nhóm; + Quản lý, kiểm tra và giám sát quá trình thực hiện công việc của cá nhân, tổ, nhóm. Nội dung của mô đun: Thời gian (giờ) Thực hành, Số thí Tên các bài trong mô đun Tổng Lý Kiểm TT nghiệm, số thuyết tra thảo luận, bài tập 1 Bài 1: Đại cương về khí nén 1 1 0 0 2 Bài 2: Máy nén khí. 1,5 1 0,5 0 3 Bài 3: Phân phối và điều hòa khí nén.
1 1 0 0 4 Bài 4: Cơ cấu chấp hành khí nén. 2 1 1 0 5 Bài 5: Các van trong hệ thống khí nén. 4 2 2 0 Bài 6: Phương pháp thiết kế mạch khí 6 9 3 5 1 nén Bài 7: Tổng quan về hệ thống thủy 7 1 1 0 0 lực. 8 Bài 8: Bơm dầu 2,5 2 0,5 0 9 Bài 9: Cơ cấu chấp hành thủy lực 2 1 1 0 10 Bài 10: Các van thủy lực 3 2 1 0 Bài 11: Thiết bị phụ dùng trong thủy 11 3 1 1 1 lực Cộng 30 16 12 2 4 BÀI 1: ĐẠI CƯƠNG VỀ KHÍ NÉN Mã bài: MĐ17-01 Giới thiệu: Trong bài này sẽ cung cấp cho người học đặc điểm khí nén, các đại lượng và định luật khí nén, những ứng dụng trong hệ thống tự động hóa, cơ điện tử.
Mục tiêu: Sau khi học xong bài này người học có khả năng: - Kiến thức: + Khái quát được đặc điểm hệ thống khí nén, tính chất không khí nén. + Trình bày được các đại lượng và định luật cơ bản trong hệ thống khí nén - Kỹ nằng: + Quy đổi được các đại lượng trong hệ thống khí nén. + Nhận biết được các thiết bị sử dụng hệ thống điều khiển khí nén - Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Học tập nghiêm túc; có ý thức kỷ luật; làm việc độc lập, làm việc theo nhóm; hướng dẫn, giám sát những người có trình độ thấp hơn thực hiện công việc đánh giá được kết quả thực hiện của bản thân và các thành viên trong nhóm. Nội dung chính: 1.
Lịch sử công nghệ khí nén Như chúng ta đã biết, không khí nén là một dạng năng lượng cũ mà con người đã sử dụng thay thế cho các lực cơ học. Từ hàng ngàn năm trước, không khí đã nén đến mức có thể chảy được. Nó còn là một trong bốn phần tử cơ bản được thừa nhận bởi người xưa. Người ta sử dụng chúng một cách có ý thức hoặc vô thức.
Một trong những bước đầu tiên là sự hiểu biết của chúng ta về việc ứng dụng kỹ thuật khí nén, có nghĩa là dùng không khí nén đến mức có thể chảy được để công tác. Một người Hy lạp tên KTESIBIOS, cách đây hơn 2000 năm, đã chế tạo ra máy bắn đá đầu tiên bằng khí nén. Một trong những cuốn sách đầu tiên đã ghi lại việc sử dụng không khí nén như một nguồn năng lượng vào ngày đầu tiên của công nguyên. Nó đã mô tả lại các bộ phận điều khiển bằng không khí nóng.
Từ "Pneuma" là từ cổ Hy lạp có nghĩa là gió, là hơi thở và trong Triết học nó có nghĩa là linh hồn. "Pneumatic" là một trong những cách miêu tả từ "Pneuma". Đó là ngành khoa học về khí động lực học và các hiện tượng liên quan đã được đúc kết. 5 Sự hiểu biết của nhân loại về khoa học khí nén từ những thế kỷ đầu, song phải chờ đến thế kỷ này mới được chúng ta nghiên cứu có hệ thống.
Từ khi đó kỹ thuật khí nén đã thực sự đi vào các ngành công nghiệp. Điều đáng quan tâm là không khí nén được áp dụng rộng rãi trong các lĩnh vực quan trọng, ví dụ như trong công nghiệp khai thác quặng mỏ, đường sắt, dệt, công nghiệp thực phẩm,. Mặc dù ban đầu có nhiều thiếu sót nhưng sự bổ sung thường xuyên những tri thức, kinh nghiệm thực tế nên sự áp dụng kỹ thuật khí nén được phát triển ngày càng mạnh hơn. Ngày nay không khí nén được dùng rộng rải trong các nhà máy hiện đại, được bố trí thành hệ thống nguồn cung cấp như hệ thống điện.
Ưu và nhược điểm hệ thống điều khiển bằng khí nén 2. 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. - 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 bảo đảm. Nhược điểm - Lực truyền tải trọng nhỏ - Khi tải trọng trong hệ thống thay đổi, thì vận tốc truyền cũng thay đổi, vì khả năng đàn hồi của khí nén lớn, do đó không thể thực hiện được những chuyển động thẳng hoặc quay đều. - Khí thoát ra 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 một cách chính xác ưu khuyết điểm của từng hệ thống điều khiển.