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. 1 LỜI GIỚI THIỆU Giáo trình Khí nén-Thủy lực được biên soạn dựa theo chương trình đào tạo chất lượng cao đã xây dựng và ban hành năm 2021 của trường Cao đẳng nghề Cần Thơ dành cho nghề Cắt gọt kim loại hệ Cao đẳng. Giáo trình được biên soạn làm tài liệu học tập, giảng dạy nên giáo trình đã được xây dựng ở mức độ đơn giản và dễ hiểu, trong mỗi bài học đều có ví dụ và bài tập tương ứng để áp dụng và làm sáng tỏ phần lý thuyết.
Trong quá trình thực hiện, ban biên soạn đã nhận được nhiều ý kiến đóng góp thẳng thắn, khoa học và trách nhiệm của nhiều chuyên gia, biên soạn giáo trình dựa trên năng lực thực hiện, tuy nhiên, không tránh được những thiếu sót. Rất mong nhận được những ý kiến đóng góp để giáo trình được hoàn thiện hơn, đáp ứng được yêu cầu thực tế sản xuất của các doanh nghiệp hiện tại và trong tương lai. Cần Thơ, ngày tháng năm 20 Tham gia biên soạn 1.Chủ biên: Võ Thanh Giang 2.Huỳnh Chí Linh 2 MỤC LỤC Trang TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN. 1 LỜI GIỚI THIỆU.
3 BÀI 1: HỆ THỐNG KHÍ NÉN. Khái niệm chung. Ứng dụng khí nén .Bộ lọc khí .Van khí nén trong hệ thống điều khiển .Van đảo chiều .Van điều chỉnh thời gian. Xy lanh tác động đơn .Xy lanh tác động kép.Xy lanh màng .Xy lanh quay bằng thanh răng .Lực đẩy của xy lanh .Thiết kế mạch điều khiển khí nén .Biểu đồ trạng thái .Thiết kế mạch điều khiển theo tầng .Điều khiển điện-khí nén .Các phần tử điện .Van đảo chiều điều khiển bằng nam châm điện.Mạch điều khiển điện-khí nén.
33 BÀI 2: HỆ THỐNG THỦY LỰC .Định luật của chất lỏng .Đơn vị đo các đại lượng cơ bản .Thiết bị cung cấp và xử lý dầu .Van thủy lực. Van đảo chiều. Bộ ổn tốc .Xi lanh truyền động .Tính toán xi lanh truyền lực. 54 TÀI LIỆU THAM KHẢO.
58 3 MÔ ĐUN KHÍ NÉN-THỦY LỰC Tên mô đun: KHÍ NÉN-THỦY LỰC Mã mô đun: MĐ 20 Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trò của mô đun - Vị trí: Mô đun được bố trí giảng dạy sau khi học xong môn học, mô đun cơ sở khác như điện cơ bản, máy cắt, đồ gá. - Tính chất của mô đun: Là mô đun chuyên môn nghề bắt buộc trong chương trình đào tạo cao đẳng Cắt gọt kim loại - Ý nghĩa và vai trò của mô đun: Hệ thống khí nén-thủy lực có vai trò quan trọng trong các nghành công nghiệp. Theo thống kê chưa đầy đủ, khoảng 80% các nhà máy sản xuất hoạt động cần đến sự hoạt động của hệ thống khí nén. Các ngành công nghiệp ngày càng mở rộng sản xuất đòi hỏi nhu cầu ngày càng cao hơn về hệ thống khí nén cả về chất lượng lẫn số lượng.
Mô đun này cung cấp cho sinh viên những kiến thức cơ bản về xi lanh, van, cảm biến. làm cơ sở để thiết kế và vận hành các máy và hệ thống điều khiển bằng khí nén-thủy lực… Mục tiêu của mô đun: Sau khi học xong môn học này học viên có năng lực - Kiến thức: + Trình bày được cấu trúc, phân tích được sơ đồ của một số hệ thống điều khiển khí nén-thủy lực thông dụng - Kỹ năng: + Thiết lập được sơ đồ hệ thống điều khiển khí nén-thủy lực theo yêu cầu cho những thiết bị công nghệ đơn giản, điển hình. + Lựa chọn, lắp ráp và hiệu chỉnh được các phần tử khí nén, thủy lực trong sơ đồ hệ thống khí nén cơ bản. + Chạy thử, vận hành và kiểm tra các hệ thống điều khiển khí nén.
+ Phát hiện và khắc phục được các lỗi cơ bản trong hệ thống. - Năng lực tự chủ và trách nhiệm: + Tự học tập, tích lũy kiến thức, kinh nghiệm để nâng cao trình độ chuyên môn nghiệp vụ. + Có năng lực lập kế hoạch, điều phối, phát huy trí tuệ tập thể + Có năng lực đánh giá và cải tiến các hoạt động chuyên môn ở quy mô trung bình Nội dung mô đun: Thời gian (giờ) Thực Số hành, thí Tên các bài trong mô đun Tổng Lý Kiểm TT nghiệm, số thuyết tra thảo luận, bài tập 1 BÀI 1: HỆ THỐNG KHÍ NÉN 25 9 15 1 1. Khái niệm chung 0,25 0,25 2.
Ứng dụng khí nén 0,25 0,25 4 3.Bộ lọc khí 6.Van khí nén trong hệ thống điều khiển 2 2 6.Van đảo chiều 6.Van điều chỉnh thời gian 7. Xy lanh tác động đơn 7.Xy lanh tác động kép 7.Xy lanh màng 7.Xy lanh quay bằng thanh răng 7.Lực đẩy của xy lanh 8.Thiết kế mạch điều khiển khí nén 4 4 8.Biểu đồ trạng thái 8.Thiết kế mạch điều khiển theo tầng 9.Điều khiển điện-khí nén 2 2 9.Các phần tử điện 9.Van đảo chiều điều khiển bằng nam châm điện 9.Mạch điều khiển điện-khí nén 10.Thực hành 15 15 Kiểm tra 1 1 2 BÀI 2: HỆ THỐNG THỦY LỰC 20 6 13 1 1.Định luật của chất lỏng 0,25 0,25 2.Đơn vị đo các đại lượng cơ bản 0,5 0,5 3.Thiết bị cung cấp và xử lý dầu 0,25 0,25 4.Van thủy lực 3 3 4. Van đảo chiều 4. Bộ ổn tốc 5 4.Xi lanh truyền động 2 2 5.Tính toán xi lanh truyền lực 6.
Thực hành 13 13 Kiểm tra 1 1 Cộng 45 15 28 2 6 BÀI 1: HỆ THỐNG KHÍ NÉN Mã bài: MĐ20- 01 Giới thiệu: Các phần tử trong hệ thống khí nén quan trọng vô cùng. Vì vậy trước khi hiểu được và làm được thì chúng ta phải hiểu được nguyên lý, các cấu tạo của các phần tử van, cơ cấu chấp hành khí nén trong mạch cần làm. Một hệ thống khí nén có rất nhiều các phần tử khí nén và mỗi phần tử có cấu tạo và nguyên lý hoạt động khác nhau. Như vậy chúng ta cần nắm được những kiến thức trên thông qua bài này để điều khiển, thiết kế mạch được tối ưu hơn.
Mục tiêu: - Trình bày được cấu tạo và nguyên lý làm việc của các phần tử trong hệ thống điều khiển khí nén. - Lắp đặt được hệ thống điều khiển khí nén cơ bản. - Chủ động, sáng tạo và an toàn trong thực hành. Nội dung chính: 1.
Khái niệm chung Hệ thống khí nén là hệ thống mà trong đó các thiết bị hoạt động nhờ sự tác động của dòng khí nén. Bằng việc nén khí, năng lượng khí được tích lũy để cung cấp cho các hệ thống khí. Năng lượng khí nén là nguồn khí lấy từ môi trường, nó bị nén bởi máy nén nhằm giảm thể tích và tăng áp lực. Ứng dụng khí nén Công nghệ khí nén đang được khoa học áp dụng một cách phổ biến để chế tạo các loại máy móc phục vụ cho phát triển sản suất trong cuộc sống.
Các dụng cụ,thiết bị máy va đập: Các thiết bị, máy móc trong lĩnh vực như 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 khí nén giá thành rất cao. Nếu so sánh giá thành tiêu thụ điện của một động cơ quay bằng năng lượng khí nén và một động cơ điện có cùng công suất, thì giá thành tiêu thụ điện 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.
Những dụng cụ vặn vít, máy khoan, công suất khoảng 3,5 Kw, máy mài, công suất khoảng 2,5 Kw cũng như máy mài với công suất nhỏ, nhưng số vòng quay khoảng 100.000 vòng/phút thì khả năng sử dụng truyền động bằng khí nén là phù hợp. Truyền động thẳng: Vận dụng truyền động thẳng bằng áp suất khí nén cho truyền động thẳng trong các dụng cụ, đồ gá kẹp chi tiết, trong các thiết bị đóng gói, trong các loại máy gia công gỗ, thiết bị làm lạnh cũng như trong hệ thống phanh hãm của ô tô. Trong các thiết bị đo và kiểm tra máy nén khí 3.Áp suất Ký hiệu: 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).
7 1Pa = 1N/m2 1Pa = 1 kgm/s2/m2 = 1 kg/ms2 Trong thực tế người ta dùng đơn vị bội số của Pascal là Megapascal (MPa) 1Mpa = 106 Pa Ngoài ra còn sử dụng đơn vị bar: 1 bar = 105 Pa Và đơn vị Kp/cm2 (theo tiêu chuẩn Cộng hòa liên bang Đức) 1 Kp/ cm2 = 0,980665 bar = 0,981 bar 1 bar = 1,02 Kp/ cm2 Trong thực tế có thể coi: 1bar = 1Kp/cm2 = 1at (Atmosphere) Ngoài ra một số nước Anh, Mỹ còn sử dụng đơn vị đo áp suất (psi) 1bar = 15,4 psi 3.Lực Ký hiệu: F Đơn vị của lực là Newton (N) 1N là lực tác động lên đối tượng có khối lượng 1kg với gia tốc 1m/s2 F = ma Một kgf tạo ra gia tốc 1g (9,81m/s2) khi tác dụng vào khối lượng 1kg Do đó: 1kgf = 9,81N Hệ Anh: pound lực (lbsf) 1kg = 2,2046 pound (lb) 3.Công Ký hiệu: A Đơn vị của công là Joule (J) 1J là công sinh ra dưới tác động của lực 1N để vật có thể dịch chuyển quảng đường là 1m.Công suất Ký hiệu: P Đơn vị của công suất là Watt (W) 1W là công suất của một thiết bị thực hiện công bằng 1J trong 1s.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 = η/ρ Trong đó: η: Độ nhớt động lực (Pa.s) ρ : khối lượng riêng (kg/m3) v : độ nhớt động (m2/s) Ngoài ra, người ta còn sử dụng đơn vị đo độ nhớt động là Stokes (St) hoặc là CentiStockes (cSt).1: Sự phụ thuộc áp suất, nhiệt độ và độ nhớt động của không khí 4.Máy nén khí Hệ thống điều khiển khí nén hoạt động dựa trên nguồn cung cấp khí nén, khí nén phải được cung cấp với số lượng và áp suất phù hợp với công suất của hệ thống. Áp suất khí được tạo ra từ máy nén khí, ở đó năng lượng cơ học của động cơ điện hoặc động cơ đốt trong được chuyển đổi thành năng lượng khí nén và nhiệt năng.