Bài giảng Truyền động dầu ép và khí nén

Lời nói đầu Cùng sự phát triển không ngừng của lĩnh vực tự động hóa, ngày nay các thiết bị truyền dẫn, điều khiển dầu ép và 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 xây dựng, máy ép phun, máy bay, tàu thủy, máy y khoa, 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 gọn và lắp đặt dễ dàng

pdf167 trang | Chia sẻ: Tài Huệ | Ngày: 17/02/2024 | Lượt xem: 50 | Lượt tải: 0download
Tóm tắt tài liệu Bài giảng Truyền động dầu ép và khí nén, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
ë nh÷ng kh«ng gian chËt hÑp so víi c¸c thiÕt bÞ truyÒn ®éng vµ ®iÒu khiÓn b»ng c¬ khÝ hay ®iÖn. Nh»m trang bÞ cho b¹n ®äc nÒn kiÕn thøc tèt nhÊt ®Ó tiÕp cËn nhanh chãng víi c¸c thiÕt bÞ cña hÖ thèng ®iÒu khiÓn dÇu Ðp vµ khÝ nÐn trong thùc tÕ. B»ng nh÷ng kinh nghiÖm t¸c gi¶ ®óc kÕt ®­îc cña nhiÒu n¨m lµm viÖc thùc tiÔn trªn c¸c m¸y, c«ng nghÖ ®iÒu khiÓn sè hiÖn ®¹i t¸c gi¶ ®· biªn so¹n ra cuèn s¸ch nµy. Bµi gi¶ng “TruyÒn ®éng dÇu Ðp vµ khÝ nÐn” ®­îc tæng hîp tõ nh÷ng kiÕn thøc c¬ b¶n cña c¸c lÜnh vùc liªn quan. Hy väng qua néi dung nµy b¹n ®äc cã thÓ tÝnh to¸n, thiÕt kÕ, l¾p ®Æt vµ ®iÒu khiÓn ®­îc mét hÖ thèng TruyÒn ®éng dÇu Ðp vµ khÝ nÐn theo c¸c yªu cÇu kh¸c nhau. Trong qu¸ tr×nh biªn so¹n, kh«ng thÓ tr¸nh khái nh÷ng thiÕu sãt. T¸c gi¶ rÊt mong nhËn ®­îc sù ®ãng gãp ý kiÕn. T¸c gi¶ 1 Môc lôc Lêi nãi ®Çu ..................................................................................................................... 1 PhÇn 1. HÖ thèng truyÒn ®éng dÇu Ðp ....................................................... 5 Ch­¬ng 1: §¹i c­¬ng vÒ hÖ thèng truyÒn ®éng dÇu Ðp ............................................. 5 1.1. Qu¸ tr×nh ph¸t triÓn cña hÖ thèng truyÒn ®éng dÇu Ðp ......................................... 5 1.2. ¦u nh­îc ®iÓm cña hÖ thèng truyÒn ®éng dÇu Ðp ............................................... 6 1.2.1. ¦u ®iÓm ........................................................................................................ 6 1.2.2. Nh­îc ®iÓm ................................................................................................... 6 1.3. C¸c ph­¬ng tr×nh c¬ b¶n cña l­u chÊt ................................................................. 6 1.3.1. ¸p suÊt thñy tÜnh ........................................................................................... 6 1.3.2. Ph­¬ng tr×nh dßng ch¶y liªn tôc ................................................................... 7 1.3.3. Ph­¬ng tr×nh Bernulli .................................................................................... 8 1.4. TÝnh chÊt vµ ®Æc ®iÓm cña dÇu ............................................................................. 8 1.4.1. §Æc ®iÓm cña dÇu dïng trong hÖ thèng dÇu Ðp ............................................. 8 1.4.2. C¸c ®¬n vÞ ®o l­êng cña dÇu ....................................................................... 10 1.5 Tæn thÊt trong hÖ thèng dÇu Ðp ........................................................................... 11 1.5.1. Tæn thÊt thÓ tÝch .......................................................................................... 11 1.5.2. Tæn thÊt c¬ khÝ ............................................................................................ 11 1.5.3. Tæn thÊt ¸p suÊt ........................................................................................... 12 1.5.4. ¶nh h­ëng c¸c th«ng sè h×nh häc ®Õn tæn thÊt ¸p suÊt .............................. 12 1. TiÕt diÖn d¹ng trßn ............................................................................................ 12 C©u hái vµ bµi tËp ch­¬ng 1 ...................................................................................... 17 Ch­¬ng 2: C¸c phÇn tö trong hÖ thèng ®iÒu khiÓn dÇu Ðp ...................................... 18 2.1. C¬ cÊu biÕn ®æi n¨ng l­îng ................................................................................ 18 2.1.1. B¬m dÇu ...................................................................................................... 18 2.1.2. B¬m b¸nh r¨ng ............................................................................................ 19 2.1.3. B¬m c¸nh g¹t .............................................................................................. 22 2.1.4. B¬m pitt«ng ................................................................................................. 24 2.1.5. §éng c¬ dÇu Ðp ........................................................................................... 27 2.1.6. C«ng thøc tÝnh to¸n b¬m vµ ®éng c¬ dÇu ................................................... 29 2.1.7. Xi lanh truyÒn lùc ....................................................................................... 31 2.1.8. Xi lanh chuyÓn ®éng th¼ng: ®¬n, kÐp ......................................................... 33 2.1.9. Xi lanh m«men ........................................................................................... 34 2.1.10. TÝnh to¸n xilanh truyÒn lùc ....................................................................... 35 2.2. C¬ cÊu ®iÒu khiÓn, ®iÒu chØnh ............................................................................ 37 2 92.2.1. C¬ cÊu chØnh ¸p (Van ¸p suÊt) .................................................................. 37 2.2.2. C¬ cÊu chØnh l­u l­îng ............................................................................... 41 2.2.3. C¬ cÊu chØnh h­íng..................................................................................... 49 2.2.4 C¬ cÊu ®iÒu khiÓn b»ng dÇu Ðp .................................................................... 59 2.3. ThiÕt bÞ phô trî ................................................................................................... 60 2.3.1. BÓ dÇu .......................................................................................................... 60 2.3.2. Bé läc dÇu .................................................................................................. 62 2.3.3. èng dÉn, èng nèi ........................................................................................ 65 C©u hái vµ bµi tËp ch­¬ng 2 ....................................................................................... 68 Ch­¬ng 3: ThiÕt kÕ hÖ thèng ®iÒu khiÓn b»ng dÇu Ðp .............................................. 69 3.1. §iÒu chØnh vµ æn ®Þnh vËn tèc ............................................................................ 69 3.1.1. §iÒu chØnh b»ng tiÕt l­u .............................................................................. 69 3.1.2. §iÒu chØnh b»ng thÓ tÝch ............................................................................. 72 3.1.3. æn ®Þnh vËn tèc ........................................................................................... 73 3.2. ThiÕt kÕ hÖ thèng ®iÒu khiÓn 1 xi lanh ............................................................... 76 3.2.1 Môc ®Ých ...................................................................................................... 76 3.2.2 ThiÕt kÕ hÖ thèng truyÒn ®éng dÇu Ðp .......................................................... 76 3.3. HÖ thèng ®iÒu khiÓn nhiÒu xi lanh ..................................................................... 80 C©u hái vµ bµi tËp ch­¬ng 3 ....................................................................................... 82 PhÇn 2. HÖ thèng truyÒn ®éng khÝ nÐn .................................................. 84 Ch­¬ng 4: §¹i c­¬ng vÒ truyÒn ®éng khÝ nÐn ........................................................... 84 4.1. Qu¸ tr×nh ph¸t triÓn vµ kh¶ n¨ng øng dông cña khÝ nÐn ..................................... 84 4.2. CÊu tróc vµ ®Æc ®iÓm cña hÖ thèng truyÒn ®éng khÝ nÐn ................................... 85 4.2.1 CÊu tróc cña hÖ thèng truyÒn ®éng khÝ nÐn ................................................. 85 4.2.2 §Æc ®iÓm cña hÖ thèng truyÒn ®éng b»ng khÝ nÐn ....................................... 86 4.3. TÝnh chÊt cña khÝ nÐn vµ ®¬n vÞ ®o l­êng .......................................................... 87 4.3.1 TÝnh chÊt cña khÝ nÐn ................................................................................... 87 4.3.2 §¬n vÞ ®o l­êng cña khÝ nÐn ........................................................................ 88 4.4. C¸c ®Þnh luËt c¬ b¶n cña khÝ nÐn........................................................................ 88 4.4.1. §Þnh luËt Boyle - Mariotte .......................................................................... 89 4.4.2. §Þnh luËt Gay - Lussac ............................................................................... 88 4.4.3. C¸c ph­¬ng tr×nh c¬ b¶n cña khÝ lý t­ëng .................................................. 88 4.4.4. C¸c tæn thÊt trong hÖ thèng khÝ nÐn ............................................................ 90 C©u hái vµ bµi tËp ch­¬ng 4.......................................................................................95 Ch­¬ng 5: C¸c phÇn tö trong hÖ thèng truyÒn ®éng khÝ nÐn .................................. 91 5.1. M¸y nÐn khÝ vµ thiÕt bÞ xö lý.............................................................................. 92 3 5.1.1. HÖ thèng t¹o nguån khÝ nÐn ........................................................................ 92 5.1.2. M¸y nÐn khÝ c«ng nghiÖp ........................................................................... 92 5.1.3. ThiÕt bÞ xö lý khÝ nÐn .................................................................................. 95 5.1.4. ThiÕt bÞ ph©n phèi khÝ nÐn .......................................................................... 97 5.2. C¸c phÇn tö trong hÖ thèng ®iÒu khiÓn ............................................................ 101 5.2.1. CÊu tróc hÖ thèng ®iÒu khiÓn .................................................................... 101 5.2.2. Van ............................................................................................................ 101 5.2.3. PhÇn tö c¶m biÕn ....................................................................................... 110 5.2.4. C¬ cÊu chÊp hµnh ...................................................................................... 113 C©u hái vµ bµi tËp ch­¬ng 5 ..................................................................................... 116 Ch­¬ng 6. ThiÕt kÕ hÖ thèng ®iÒu khiÓn b»ng ®iÖn khÝ nÐn .................................. 117 6.1. C¬ së lý thuyÕt cña ®¹i sè Boole ...................................................................... 117 6.1.1. Caùc pheùp bieán ñoåi haøm moät bieán ........................................................... 117 6.1.2. Caùc luaät cô baûn cuûa ñaïi soá Boole ........................................................... 117 6.2. C¸ch biÓu diÔn qu¸ tr×nh ®iÒu khiÓn ................................................................ 120 6.2.1. BiÓu ®å chøc n¨ng ..................................................................................... 120 6.2.2. BiÓu ®å tr¹ng th¸i ...................................................................................... 121 6.2.3. L­u ®å tiÕn tr×nh ....................................................................................... 122 6.3. Ph©n lo¹i ph­¬ng ph¸p ®iÒu khiÓn ................................................................... 122 6.4. ThiÕt kÕ m¹ch khÝ nÐn ...................................................................................... 129 6.5. øng dông PLC vµo ®iÒu khiÓn hÖ thèng dÇu Ðp, khÝ nÐn ................................. 136 6.5.1. Phần mềm Simatic S7 -300 ...................................................................... 138 6.5.2. Khai báo phần cứng thiết bị điều khiển lập trình PLC ............................. 141 6.5.3. Các bước thiết kế chương trình điều khiển ............................................... 145 6.5.4. Viết chương trình điều khiển .................................................................... 146 6.5.5. Ví dụ ......................................................................................................... 149 6.5.6. Bµi tËp: ...................................................................................................... 152 C©u hái vµ bµi tËp ch­¬ng 6 ..................................................................................... 159 Tµi liÖu tham kh¶o ..................................................................................................... 166 4 PhÇn 1 HÖ thèng truyÒn ®éng dÇu Ðp Ch­¬ng 1: §¹i c­¬ng vÒ HÖ thèng truyÒn ®éng dÇu Ðp 1.1. Qu¸ tr×nh ph¸t triÓn cña hÖ thèng truyÒn ®éng dÇu Ðp Vµo ®Çu thÕ kû XX, hÖ thèng truyÒn ®éng dÇu Ðp ®· ph¸t triÓn vµ chia thµnh nhiÒu ngµnh chuyªn s©u, øng víi nh÷ng kü thuËt kh¸c nhau, nh­: DÇu Ðp trong c¸c c«ng tr×nh x©y dùng, dÇu Ðp cña c«ng nghÖ chÕ t¹o m¸y, dÇu Ðp cña c«ng nghÖ ®ãng tµu, dÇu Ðp cña c«ng nghÖ hãa häc. Ngoµi ra, hÖ thèng truyÒn ®éng dÇu Ðp ngµy cµng g¾n bã víi c¬ häc chÊt láng, ph­¬ng ph¸p nghiªn cøu thÝ nghiÖm vµ ph­¬ng ph¸p nghiªn cøu lý luËn ngµy cµng kÕt hîp chÆt chÏ víi nhau. §ång thêi còng h×nh thµnh mét hÖ thèng ph­¬ng ph¸p nghiªn cøu nh÷ng vÊn ®Ò dÇu Ðp, nh­: Ph­¬ng ph¸p nghiªn cøu b»ng c¸c phÇn tö chÊt láng; Ph­¬ng ph¸p nghiªn cøu b»ng c¸c trÞ sè trung b×nh; Ph­¬ng ph¸p t­¬ng tù; Ph­¬ng ph¸p ph©n tÝch thø nguyªn; Ph­¬ng ph¸p thùc nghiÖm v.v... Nh÷ng thµnh tùu chÝnh cña c¬ häc chÊt láng thóc ®Èy viÖc nghiªn cøu øng dông truyÒn ®éng dÇu Ðp. §ã lµ: Lý thuyÕt nöa thùc nghiÖm vÒ rèi víi P¬ranl¬, Taylo, C¸cman; Sù ph©n bè vËn tèc vµ søc c¶n cña dßng rèi trong èng cña C¸cman. Víi sù th¾ng lîi cña C¸ch m¹ng x· héi chñ nghÜa Th¸ng 10 Nga vÜ ®¹i ®· gi¶i phãng søc s¶n xuÊt vµ ®Èy m¹nh c«ng cuéc x©y dùng kinh tÕ ë Céng hßa Liªn bang Nga, lµm cho khoa häc kü thuËt ë n­íc nµy cã nh÷ng b­íc tiÕn v­ît bËc. TruyÒn ®éng dÇu Ðp cña Nga ®· ph¸t triÓn hÕt søc nhanh vµ nhiÒu mÆt ®· ®øng hµng ®Çu thÕ giíi. ë ViÖt Nam, sau khi C¸ch m¹ng th¸ng T¸m n¨m 1945 thµnh c«ng, hÖ thèng truyÒn ®éng dÇu Ðp ®· ®­îc øng dông trong c¸c lÜnh vùc, nh­: C«ng tr×nh thñy ®iÖn (Th¸c Bµ, Nahan, suèi Cñn, CÊm S¬n), c«ng tr×nh thñy lîi, c¸c ngµnh c«ng nghiÖp, giao th«ng vËn t¶i v.v Néi dung “TruyÒn ®éng dÇu Ðp vµ khÝ nÐn” ®· ®­îc ®­a vµo gi¶ng d¹y, lµ néi dung c¬ së kü thuËt cho ®µo t¹o c¸c ngµnh kü thuËt ë n­íc ta. Tõ n¨m 1960 ®Õn nay, hÖ thèng truyÒn ®éng dÇu Ðp ®· ®­îc øng dông trong thiÕt bÞ, d©y chuyÒn s¶n xuÊt tù ®éng hãa víi tr×nh ®é cao, cã kh¶ n¨ng ®iÒu khiÓn b»ng m¸y tÝnh hÖ thèng truyÒn ®éng dÇu Ðp víi c«ng suÊt lín. 5 1.2. ¦u nh­îc ®iÓm cña hÖ thèng truyÒn ®éng dÇu Ðp 1.2.1. ¦u ®iÓm TruyÒn ®éng ®­îc c«ng suÊt cao vµ lùc lín, (nhê c¸c c¬ cÊu t­¬ng ®èi ®¬n gi¶n, ho¹t ®éng víi ®é tin cËy cao nh­ng ®ßi hái Ýt vÒ ch¨m sãc, b¶o d­ìng). §iÒu chØnh ®­îc vËn tèc lµm viÖc tinh vµ v« cÊp, (dÔ thùc hiÖn tù ®éng ho¸ theo ®iÒu kiÖn lµm viÖc hay theo ch­¬ng tr×nh cã s½n). KÕt cÊu gän nhÑ, vÞ trÝ cña c¸c phÇn tö dÉn vµ bÞ dÉn kh«ng lÖ thuéc nhau. Cã kh¶ n¨ng gi¶m khèi l­îng vµ kÝch th­íc nhê chän ¸p suÊt thñy lùc cao. Nhê qu¸n tÝnh nhá cña b¬m vµ ®éng c¬ thñy lùc, nhê tÝnh chÞu nÐn cña dÇu nªn cã thÓ sö dông ë vËn tèc cao mµ kh«ng sî bÞ va ®Ëp m¹nh (nh­ trong c¬ khÝ vµ ®iÖn). DÔ biÕn ®æi chuyÓn ®éng quay cña ®éng c¬ thµnh chuyÓn ®éng tÞnh tiÕn cña c¬ cÊu chÊp hµnh. DÔ ®Ò phßng qu¸ t¶i nhê van an toµn. DÔ theo dâi vµ quan s¸t b»ng ¸p kÕ, kÓ c¶ c¸c hÖ phøc t¹p, nhiÒu m¹ch. Tù ®éng ho¸ ®¬n gi¶n, kÓ c¶ c¸c thiÕt bÞ phøc t¹p, b»ng c¸ch dïng c¸c phÇn tö tiªu chuÈn ho¸. 1.2.2. Nh­îc ®iÓm MÊt m¸t trong ®­êng èng dÉn vµ rß rØ bªn trong c¸c phÇn tö, lµm gi¶m hiÖu suÊt vµ h¹n chÕ ph¹m vi sö dông. Khã gi÷ ®­îc vËn tèc kh«ng ®æi khi phô t¶i thay ®æi do tÝnh nÐn ®­îc cña chÊt láng vµ tÝnh ®µn håi cña ®­êng èng dÉn. Khi míi khëi ®éng, nhiÖt ®é cña hÖ thèng ch­a æn ®Þnh, vËn tèc lµm viÖc thay ®æi do ®é nhít cña chÊt láng. 1.3. C¸c ph­¬ng tr×nh c¬ b¶n cña l­u chÊt 1.3.1. ¸p suÊt thñy tÜnh Trong chÊt láng, ¸p suÊt (do träng l­îng vµ ngo¹i lùc) t¸c dông lªn mçi phÇn tö chÊt láng kh«ng phô thuéc vµo h×nh d¹ng thïng chøa thay ®æi. a) b) c) H×nh 1.1. ¸p suÊt thñy tÜnh 6 ρ- Khèi l­îng riªng cña chÊt láng; h- ChiÒu cao cña cét n­íc; g- Gia tèc träng tr­êng; pS- ¸p suÊt do lùc träng tr­êng; pL- ¸p suÊt khÝ quyÓn; pF- ¸p suÊt cña t¶i träng ngoµi; A, A1, A2- DiÖn tÝch bÒ mÆt tiÕp xóc; F- T¶i träng ngoµi. 1.3.2. Ph­¬ng tr×nh dßng ch¶y liªn tôc L­u l­îng (Q) ch¶y trong ®­êng èng tõ vÞ trÝ (1) ®Õn vÞ trÝ (2) lµ kh«ng ®æi (const). L­u l­îng Q cña chÊt láng qua mÆt c¾t A cña èng b»ng nhau trong toµn èng (®iÒu kiÖn liªn tôc). H×nh 1.2. L­u l­îng ch¶y trong ®­êng èng Ta cã ph­¬ng tr×nh dßng ch¶y nh­ sau: Q = A.v = h»ng sè (const) (1.4) Víi v lµ vËn tèc ch¶y trung b×nh qua mÆt c¾t A. NÕu tiÕt diÖn ch¶y lµ h×nh trßn, ta cã: Q1 = Q2 hay v1.A1 = v2.A2 (1.5) VËn tèc ch¶y t¹i vÞ trÝ 2: 7 (1.6) Trong ®ã: 3 2 Q1[m /s], v1[m/s], A1[m ], d1[m] lÇn l­ît lµ l­u l­îng dßng ch¶y, vËn tèc dßng ch¶y, tiÕt diÖn dßng ch¶y vµ ®­êng kÝnh èng t¹i vÞ trÝ 1; 3 2 Q2[m /s], v2[m/s], A2[m ], d2[m] lÇn l­ît lµ l­u l­îng dßng ch¶y, vËn tèc dßng ch¶y, tiÕt diÖn dßng ch¶y vµ ®­êng kÝnh èng t¹i vÞ trÝ 2. 1.3.3. Ph­¬ng tr×nh Bernulli Theo h×nh 1.3 ta cã ¸p suÊt t¹i mét ®iÓm chÊt láng ®ang ch¶y: (1.7) H×nh 1.3. ¸p suÊt t¹i mét ®iÓm chÊt láng ®ang ch¶y 1.4. TÝnh chÊt vµ ®Æc ®iÓm cña dÇu 1.4.1. §Æc ®iÓm cña dÇu dïng trong hÖ thèng dÇu Ðp 1. §é nhít §é nhít lµ mét trong nh÷ng tÝnh chÊt quan träng nhÊt cña chÊt láng. §é nhít x¸c ®Þnh ma s¸t trong b¶n th©n chÊt láng vµ thÓ hiÖn kh¶ n¨ng chèng biÕn d¹ng tr­ît hoÆc biÕn d¹ng c¾t cña chÊt láng. Cã hai lo¹i ®é nhít: a. §é nhít ®éng lùc 8 §é nhít ®éng lùc η lµ lùc ma s¸t tÝnh b»ng 1N t¸c ®éng trªn mét ®¬n vÞ diÖn tÝch bÒ mÆt 1m2 cña hai líp ph¼ng song song víi dßng ch¶y cña chÊt láng, c¸ch nhau 1m vµ cã vËn tèc 1m/s. §é nhít ®éng lùc η ®­îc tÝnh b»ng [Pa.s]. Ngoµi ra, ng­êi ta cßn dïng ®¬n vÞ poaz¬ (Poiseuille), viÕt t¾t lµ P. 1P = 0,1N.s/m2 = 0,010193kG.s/m2 1P = 100cP (centipoiseuilles) Trong tÝnh to¸n kü thuËt th­êng sè quy trßn: 1P = 0,0102kG.s/m b. §é nhít ®éng §é nhít ®éng lµ tû sè gi÷a hÖ sè nhít ®éng lùc η víi khèi l­îng riªng ρ cña chÊt láng: ν= η/ρ (1.8) §¬n vÞ ®é nhít ®éng lµ [m2/s]. Ngoµi ra, ng­êi ta cßn dïng ®¬n vÞ stèc (Stoke), viÕt t¾t lµ St hoÆc centistokes, viÕt t¾t lµ cSt. 1St = 1cm2/s = 10-4m2/s 1cSt = 10-2St = 1mm2/s. c. §é nhít Engler (E0) §é nhít Engler (E0) lµ mét tû sè quy ­íc dïng ®Ó so s¸nh thêi gian ch¶y 200cm3 dÇu qua èng dÉn cã ®­êng kÝnh 2,8mm víi thêi gian ch¶y cña 200cm3 n­íc cÊt 0 ë nhiÖt ®é 20 C qua èng dÉn cã cïng ®­êng kÝnh, ký hiÖu: E0 = t/tn §é nhít Engler th­êng ®­îc ®o khi ®Çu ë nhiÖt ®é 20, 50, 1000C vµ ký hiÖu t­¬ng øng 0 0 0 víi nã: E 20, E 50, E 100. 2. Yªu cÇu ®èi víi dÇu thñy lùc Nh÷ng chØ tiªu c¬ b¶n ®Ó ®¸nh gi¸ chÊt l­îng chÊt láng lµm viÖc lµ ®é nhít, kh¶ n¨ng chÞu nhiÖt, ®é æn ®Þnh tÝnh chÊt ho¸ häc vµ tÝnh chÊt vËt lý, tÝnh chèng rØ, tÝnh ¨n mßn c¸c chi tiÕt cao su, kh¶ n¨ng b«i tr¬n, tÝnh sñi bät, nhiÖt ®é b¾t l÷a, nhiÖt ®é ®«ng ®Æc. ChÊt láng lµm viÖc ph¶i ®¶m b¶o c¸c yªu cÇu sau: + Cã kh¶ n¨ng b«i tr¬n tèt trong kho¶ng thay ®æi lín nhiÖt ®é vµ ¸p suÊt; + §é nhít Ýt phô thuéc vµo nhiÖt ®é; 9 + Cã tÝnh trung hoµ (tÝnh tr¬) víi c¸c bÒ mÆt kim lo¹i, h¹n chÕ ®­îc kh¶ n¨ng x©m nhËp cña khÝ, nh­ng dÔ dµng t¸ch khÝ ra; + Ph¶i cã ®é nhít thÝch øng víi ®iÒu kiÖn ch¾n khÝt vµ khe hë cña c¸c chi tiÕt di tr­ît, nh»m ®¶m b¶o ®é rß dÇu bÐ nhÊt, còng nh­ tæn thÊt ma s¸t Ýt nhÊt; + DÇu ph¶i Ýt sñi bät, Ýt bèc h¬i khi lµm viÖc, Ýt hoµ tan trong n­íc vµ kh«ng khÝ, dÉn nhiÖt tèt, cã m«®un ®µn håi, hÖ sè në nhiÖt vµ khèi l­îng riªng nhá. Trong nh÷ng yªu cÇu trªn, dÇu kho¸ng chÊt tho¶ m·n ®­îc ®Çy ®ñ nhÊt. 1.4.2. C¸c ®¬n vÞ ®o l­êng cña dÇu 1. ¸p suÊt (p) Theo ®¬n vÞ ®o l­êng SI lµ Pascal (pa) 1pa = 1N/m2 = 1m-1kgs-2 = 1kg/ms2 §¬n vÞ nµy kh¸ nhá, nªn ng­êi ta th­êng dïng ®¬n vÞ: N/mm2, N/cm2 vµ so víi ®¬n vÞ ¸p suÊt cò lµ kg/cm2 th× nã cã mèi liªn hÖ nh­ sau: 1kg/cm2 ≈ 0.1N/mm2 = 10N/cm2 = 105N/m2 (TrÞ sè chÝnh x¸c: 1kg/cm2 = 9,8N/cm2; nh­ng ®Ó dÔ dµng tÝnh to¸n, ta lÊy 1kg/cm2 = 10N/cm2). Ngoµi ra ta cßn dïng: bar = 105N/m2 = 1kg/cm21at = 9,81.104N/m2 ≈ 105N/m2 = 1bar. (Theo DIN- tiªu chuÈn Céng hßa Liªn bang §øc th× 1kp/cm2 = 0,980665bar≈ 0,981bar; 1bar ≈ 1,02kp/cm2. §¬n vÞ kG/cm2 t­¬ng ®­¬ng kp/cm2). 2. VËn tèc (v) §¬n vÞ cña vËn tèc lµ m/s (cm/s). 3. ThÓ tÝch vµ l­u l­îng a. ThÓ tÝch (V): m3 hoÆc lÝt(l) b. L­u l­îng (Q): m3/phót hoÆc l/phót. Trong c¬ cÊu biÕn ®æi n¨ng l­îng dÇu Ðp (b¬m dÇu, ®éng c¬ dÇu) còng cã thÓ dïng ®¬n vÞ lµ m3/vßng hoÆc l/vßng. 4. Lùc (F) §¬n vÞ lùc lµ Newton (N) 1N = 1kg.m/s2 5. C«ng suÊt (N) §¬n vÞ c«ng suÊt lµ Watt (W) 10 1W = 1Nm/s = 1m2.kg/s3 1.5 Tæn thÊt trong hÖ thèng dÇu Ðp Trong hÖ thèng thñy lùc cã c¸c lo¹i tæn thÊt sau: 1.5.1. Tæn thÊt thÓ tÝch Lo¹i tæn thÊt nµy do dÇu thñy lùc ch¶y qua c¸c khe hë trong c¸c phÇn tö cña hÖ thèng g©y nªn. NÕu ¸p suÊt cµng lín, vËn tèc cµng nhá vµ ®é nhít cµng nhá th× tæn thÊt thÓ tÝch cµng lín. Tæn thÊt thÓ tÝch ®¸ng kÓ nhÊt lµ ë c¸c c¬ cÊu biÕn ®æi n¨ng l­îng (b¬m dÇu, ®éng c¬ dÇu, xilanh truyÒn lùc). §èi víi b¬m dÇu: tæn thÊt thÓ tÝch ®­îc thÓ hiÖn b»ng hiÖu suÊt sau: ηtb = Q/Q0 (1.9) Q- L­u l­îng thùc tÕ cña b¬m dÇu; Q0- L­u l­îng danh nghÜa cña b¬m. NÕu l­u l­îng ch¶y qua ®éng c¬ dÇu lµ Q0® vµ l­u l­îng thùc tÕ Q® = q®.η® th× hiÖu suÊt cña ®«ng c¬ dÇu lµ: ηt® = Q0®/Q® (1.10) NÕu nh­ kh«ng kÓ ®Õn l­îng dÇu dß ë c¸c mèi nèi, ë c¸c van th× tæn thÊt trong hÖ thèng dÇu Ðp cã b¬m dÇu vµ ®éng c¬ dÇu lµ: ηt = ηtb. ηt® (1.11) 1.5.2. Tæn thÊt c¬ khÝ Tæn thÊt c¬ khÝ lµ do ma s¸t gi÷a c¸c chi tiÕt cã chuyÓn ®éng t­¬ng ®èi ë trong b¬m dÇu vµ ®éng c¬ dÇu g©y nªn. Tæn thÊt c¬ khÝ cña b¬m ®­îc biÓu thÞ b»ng hiÖu suÊt c¬ khÝ: ηcb = N0/N (1.12) N0- C«ng suÊt cÇn thiÕt ®Ó quay b¬m (c«ng suÊt danh nghÜa), tøc lµ c«ng suÊt cÇn thiÕt ®Ó ®¶m b¶o l­u l­îng Q vµ ¸p suÊt p cña dÇu, do ®ã: (1.13) N- C«ng suÊt thùc tÕ ®o ®­îc trªn trôc cña b¬m (do m«men xo¾n trªn trôc). 4 §èi víi dÇu: N0® = (p.Q®)/6.10 (1.14) Do ®ã: ηc® = N®/N0® (1.15) 11 Tõ ®ã, tæn thÊt c¬ khÝ cña hÖ thèng thñy lùc lµ: ηc = ηcb. ηc® (1.16) 1.5.3. Tæn thÊt ¸p suÊt Tæn thÊt ¸p suÊt lµ sù gi¶m ¸p suÊt do lùc c¶n trªn ®­êng chuyÓn ®éng cña dÇu tõ b¬m ®Õn c¬ cÊu chÊp hµnh (®éng c¬ ®Çu, xilanh truyÒn lùc). Tæn thÊt nµy phô thuéc vµo c¸c yÕu tè sau: + ChiÒu dµi èng dÉn + §é nh½n thµnh èng + §é lín tiÕt diÖn èng dÉn + Tèc ®é ch¶y + Sù thay ®æi tiÕt diÖn + Sù thay ®æi h­íng chuyÓn ®éng + Träng l­îng riªng, ®é nhít. NÕu p0 lµ ¸p suÊt cña hÖ thèng, p1 lµ ¸p suÊt ra, th× tæn thÊt ®­îc biÓu thÞ b»ng hiÖu suÊt: (1.17) HiÖu ¸p p ∆ lµ trÞ sè tæn thÊt ¸p suÊt. Tæn thÊt ¸p suÊt do lùc c¶n côc bé g©y nªn ®­îc tÝnh theo c«ng thøc sau: (1.18) Trong ®ã: ρ- khèi l­îng riªng cña dÇu (914kg/m3); g- gia tèc träng tr­êng (9,81m/s2); v- vËn tèc trung b×nh cña dÇu (m/s); ξ- hÖ sè tæn thÊt côc bé; l- chiÒu dµi èng dÉn; d- ®­êng kÝnh èng. 1.5.4. ¶nh h­ëng c¸c th«ng sè h×nh häc ®Õn tæn thÊt ¸p suÊt 1. TiÕt diÖn d¹ng trßn NÕu ta gäi: ∆p- Tæn thÊt ¸p suÊt; 12 l- ChiÒu dµi èng dÉn; ρ- Khèi l­îng riªng cña chÊt láng; Q- L­u l­îng; D- §­êng kÝnh; ν- §é nhít ®éng häc; λ- HÖ sè ma s¸t cña èng; H×nh 1.4. D¹ng tiÕt diÖn trßn λLAM - HÖ sè ma s¸t ®èi víi ch¶y tÇng λTURB - HÖ sè ma s¸t ®èi víi ch¶y rèi. H×nh 1.5. ¶nh h­ëng c¸c th«ng sè h×nh häc ®Õn tæn thÊt ¸p suÊt 2. TiÕt diÖn thay ®æi lín ®ét ngét 13 Trong ®ã: D1- ®­êng kÝnh èng dÉn vµo; D2- ®­êng kÝnh èng dÉn ra. H×nh 1.6. TiÕt diÖn thay ®æi lín ®ét ngét 3. TiÕt diÖn nhá ®ét ngét H×nh 1.7. TiÕt diÖn nhá ®ét ngét 4. TiÕt diÖn thay ®æi lín tõ tõ H×nh 1.8. TiÕt diÖn thay ®æi lín tõ tõ 14 5. TiÕt diÖn nhá tõ tõ Tæn thÊt: ∆p = 0 H×nh 1.9. TiÕt diÖn nhá tõ tõ 6. Vµo èng dÉn Tæn thÊt ¸p suÊt ®­îc tÝnh theo c«ng thøc sau: H×nh 1.10. DÇu vµo èng dÉn 7. Ra èng dÉn Tæn thÊt ¸p suÊt ®­îc tÝnh theo c«ng thøc sau: 15 H×nh 1.11. DÇu ra èng dÉn 8. èng dÉn g·y khóc R/D ≈ 4 H×nh 1.12. èng dÉn g·y khóc 16 C©u hái vµ bµi tËp ch­¬ng 1 1. Lèi vµo cña b¬m thñy lùc c¸ch bÒ mÆt cña bÓ chøa dÇu lµ 0.6m. Träng l­îng riªng cña dÇu 0.86 g/cm3. X¸c ®Þnh ¸p suÊt tÜnh t¹i lèi vµo cña b¬m. 2. TÝnh to¸n ®­êng kÝnh trong cña èng hót vµ èng ®Èy cña b¬m cã l­u l­îng lµ 40 l/min lµm viÖc víi vËn tèc lín nhÊt ë èng hót lµ 1.2m/s vµ ë èng ®Èy lµ 3.5m/s. 3. Mét b¬m thñy lùc cã th«ng sè l­u l­îng 12 l/min vµ ¸p suÊt lµm viÖc lµ 200 bar. Yªu cÇu: - TÝnh c«ng suÊt thñy lùc b¬m. - NÕu hiÖu suÊt lµm viÖc cña b¬m lµ 60% th× c«ng suÊt cña ®éng c¬ ®iÖn cÇn thiÕt truyÒn ®éng b¬m lµ bao nhiªu. 4. Nªu c¸c th«ng sè h×nh häc ¶nh h­ëng ®Õn tæn thÊt ¸p suÊt. 5. C¸ch tÝnh to¸n tæn thÊt trong hÖ thèng dÇu Ðp. 6. C¸c ®Þnh luËt c¬ b¶n cña l­u chÊt. 7. H·y nªu tÝnh chÊt vµ ®Æc ®iÓm cña dÇu. 17 Ch­¬ng 2: C¸c phÇn tö trong hÖ thèng ®iÒu khiÓn dÇu Ðp 2.1. C¬ cÊu biÕn ®æi n¨ng l­îng 2.1.1. B¬m dÇu 1. Chøc n¨ng, nhiÖm vô B¬m ®Çu lμ mét c¬ cÊu biÕn ®æi n¨ng l­îng, dïng ®Ó biÕn c¬ n¨ng thμnh n¨ng l­îng cña dÇu (dßng chÊt láng). Trong hÖ thèng dÇu Ðp th­êng chØ dïng b¬m thÓ tÝch, tøc lμ lo¹i b¬m thùc hiÖn viÖc biÕn ®æi n¨ng l­îng b»ng c¸ch thay ®æi thÓ tÝch c¸c buång lμm viÖc, khi thÓ tÝch cña buång lμm viÖc t¨ng, b¬m hót dÇu, thùc hiÖn chu kú hót vμ khi thÓ tÝch cña buång gi¶m, b¬m ®Èy dÇu ra thùc hiÖn chu kú nÐn. 2. Ph©n lo¹i a. B¬m víi l­u l­îng cè ®Þnh + B¬m b¸nh r¨ng ¨n khíp ngoµi; + B¬m b¸nh r¨ng ¨n khíp trong; + B¬m pitt«ng h­íng trôc; + B¬m trôc vÝt; + B¬m pitt«ng d·y; + B¬m c¸nh g¹t kÐp; + B¬m r«to. b. B¬m víi l­u l­îng thay ®æi + B¬m pitt«ng h­íng t©m; + B¬m pitt«ng h­íng trôc (truyÒn b»ng ®Üa nghiªng); + B¬m pitt«ng h­íng trôc (truyÒn b»ng khíp cÇu); + B¬m c¸nh g¹t ®¬n. 18 2.1.2. B¬m b¸nh r¨ng 1. Nguyªn lý lµm viÖc H×nh 2.1. S¬ ®å mÆt c¾t cña b¬m b¸nh r¨ng Nguyªn lý lµm viÖc cña b¬m b¸nh r¨ng lµ thay ®æi thÓ tÝch: khi thÓ tÝch cña buång hót A t¨ng, b¬m hót dÇu, thùc hiÖn chu kú hót; vµ nÐn khi thÓ tÝch gi¶m, b¬m ®Èy dÇu ra ë buång B, thùc hiÖn chu kú nÐn. NÕu nh­ trªn ®­êng dÇu bÞ ®Èy ra ta ®Æt mét vËt c¶n (vÝ dô nh­ van), dÇu bÞ chÆn sÏ t¹o nªn mét ¸p suÊt nhÊt ®Þnh phô thuéc vµo ®é lín cña søc c¶n vµ kÕt cÊu cña b¬m. 2. Ph©n lo¹i B¬m b¸nh r¨ng lµ lo¹i b¬m dïng réng r·i nhÊt v× nã cã kÕt cÊu ®¬n gi¶n, dÔ chÕ t¹o. Ph¹m vi sö dông cña b¬m b¸nh r¨ng chñ yÕu ë nh÷ng hÖ thèng cã ¸p suÊt nhá trªn c¸c m¸y khoan, doa, bµo, phay, m¸y tæ hîp,.... Ph¹m vi ¸p suÊt sö dông cña b¬m b¸nh r¨ng hiÖn nay cã thÓ tõ 10 ÷ 200bar (phô thuéc vµo ®é chÝnh x¸c chÕ t¹o). B¬m b¸nh r¨ng gåm cã: lo¹i b¸nh r¨ng ¨n khíp ngoµi hoÆc ¨n khíp trong, cã thÓ lµ r¨ng th¼ng, r¨ng nghiªng hoÆc r¨ng chö V. Lo¹i b¸nh r¨ng ¨n khíp ngoµi ®­îc dïng réng r·i h¬n v× chÕ t¹o dÔ h¬n, nh­ng b¸nh r¨ng ¨n khíp trong th× cã kÝch th­íc gän nhÑ h¬n. 19 H.c H.b H.a H×nh 2.2. B¬m b¸nh r¨ng a. B¬m b¸nh r¨ng ¨n khíp ngoµi; b. B¬m b¸nh r¨ng ¨n khíp trong; c. Ký hiÖu b¬m. 3. L­u l­îng b¬m b¸nh r¨ng Khi tÝnh l­u l­îng dÇu, ta coi thÓ tÝch dÇu ®­îc ®Èy ra khái r·nh r¨ng b»ng víi thÓ tÝch cña r¨ng, tøc lµ kh«ng tÝnh ®Õn khe hë ch©n r¨ng vµ lÊy hai b¸nh r¨ng cã kÝch th­íc nh­ nhau. (L­u l­îng cña b¬m phô thuéc vµo kÕt cÊu) NÕu ta ®Æt: m- Modul cña b¸nh r¨ng [cm]; d- §­êng kÝnh chia b¸nh r¨ng [cm]; b- BÒ réng b¸nh r¨ng [cm]; n- Sè vßng quay trong mét phót [vßng/phót]; Z - Sè r¨ng (hai b¸nh r¨ng cã sè r¨ng b»ng nhau). Th× l­îng dÇu do hai b¸nh r¨ng chuyÓn ®i khi nã quay mét vßng: 3 Qv = 2.π.d.m.b [cm /vßng] hoÆc [l/ph] 2.1) NÕu gäi Z lµ sè r¨ng, tÝnh ®Õn hiÖu suÊt thÓ tÝch ηt cña b¬m vµ sè vßng quay n, th× l­u l­îng cña b¬m b¸nh r¨ng sÏ lµ: 2 3 Qb = 2.π.Z.m .b.n. ηt[cm /phót] hoÆc [l/ph] (2.2) ηt = 0,76 ÷ 0,88 hiÖu suÊt cña b¬m b¸nh r¨ng 4. KÕt cÊu b¬m b¸nh r¨ng KÕt cÊu cña b¬m b¸nh r¨ng ®­îc thÓ hiÖn nh­ ë h×nh 2.3. 20 H×nh 2.3. KÕt cÊu b¬m b¸nh r¨ng Trong ®ã: 1. CÆp b¸nh r¨ng; 2. Vµnh ch¾n; 3. Th©n b¬m; 4.1; 4.2 MÆt bÝch; 5. Vµnh ch¾n dÇu ë trôc quay; 6. æ ®ì; 7. Vßng ch¾n ®Ó ®iÒu chØnh ®é hë mÆt h«ng cña cÆp b¸nh r¨ng vµ vµnh ch¾n * B¬m trôc vÝt B¬m trôc vÝt lµ sù biÕn d¹ng cña b¬m b¸nh r¨ng. NÕu b¸nh r¨ng nghiªng cã sè r¨ng nhá, chiÒu dµy vµ gãc nghiªng cña r¨ng lín th× b¸nh r¨ng sÏ thµnh trôc vÝt. B¬m trôc vÝt th­êng cã 2 trôc vÝt ¨n khíp víi nhau. H×nh 2.4. B¬m trôc vÝt 21 B¬m trôc vÝt th­êng ®­îc s¶n xuÊt thµnh 3 lo¹i: + Lo¹i ¸p suÊt thÊp: p = 10 ÷ 15bar + Lo¹i ¸p suÊt trung b×nh: p = 30 ÷ 60bar + Lo¹i ¸p suÊt cao: p = 60 ÷ 200bar. B¬m trôc vÝt cã ®Æc ®iÓm lµ dÇu ®­îc chuyÓn tõ buång hót sang buång nÐn theo chiÒu trôc vµ kh«ng cã hiÖn t­îng chÌn dÇu ë ch©n ren. Nh­îc ®iÓm cña b¬m trôc vÝt lµ chÕ t¹o trôc vÝt kh¸ phøc t¹p. ¦u ®iÓm c¨n b¶n lµ ch¹y ªm, ®é nhÊp nh« l­u l­îng nhá. 2.1.3. B¬m c¸nh g¹t 1. Ph©n lo¹i B¬m c¸nh g¹t còng lµ lo¹i b¬m ®­îc dïng réng r·i sau b¬m b¸nh r¨ng vµ chñ yÕu dïng ë hÖ thèng cã ¸p thÊp vµ trung b×nh. So víi b¬m b¸nh r¨ng, b¬m c¸nh g¹t b¶o ®¶m mét l­u l­îng ®Òu h¬n, hiÖu suÊt thÓ tÝch cao h¬n. KÕt cÊu B¬m c¸nh g¹t cã nhiÒu lo¹i kh¸c nhau, nh­ng cã thÓ chia thµnh hai lo¹i chÝnh: + B¬m c¸nh g¹t ®¬n. + B¬m c¸nh g¹t kÐp. 2. B¬m c¸nh g¹t ®¬n B¬m c¸nh g¹t ®¬n lµ khi trôc quay mét vßng, nã thùc hiÖn mét chu kú lµm viÖc bao gåm mét lÇn hót vµ mét lÇn nÐn. L­u l­îng cña b¬m cã thÓ ®iÒu chØnh b»ng c¸ch thay ®æi ®é lÖch t©m (xª dÞch vßng tr­ît). 22 H.a H.d H.b H.c a,b,c KÕt cÊu; d) Ký hiÖu H×nh 2.5. Nguyªn t¾c ®iÒu chØnh l­u l­îng b¬m c¸nh g¹t ®¬n 3. B¬m c¸nh g¹t kÐp B¬m c¸nh g¹t kÐp lµ khi trôc quay mét vßng, nã thùc hiÖn hai chu kú lµm viÖc bao gåm hai lÇn hót vµ hai lÇn nÐn. H×nh 2.6. B¬m c¸nh g¹t kÐp 4. L­u l­îng cña b¬m c¸nh g¹t NÕu c¸c kÝch th­íc h×nh häc ...g ®ã: 1. §éng c¬ ®iÖn; 2. èng nÐn; 3. Bé läc; 4. PhÝa hót; 5. V¸ch ng¨n; 6. PhÝa x¶; 7. M¾t dÇu; 8. §æ dÇu; 9. èng x¶. BÓ dÇu ®­îc ng¨n lµm hai ng¨n bëi mét mµng läc (5). Khi më ®éng c¬ (1), b¬m dÇu lµm viÖc, dÇu ®­îc hót lªn qua bé léc (3) cÊp cho hÖ thèng ®iÒu khiÓn, dÇu x¶ vÒ ®­îc cho vµo mét ng¨n kh¸c. DÇu th­êng ®æ vµo bÓ qua mét cöa (8) bè trÝ trªn n¾p bÓ läc vµ èng x¶ (9) ®­îc ®Æt vµo gÇn s¸t bÓ chøa. Cã thÓ kiÓm tra møc dÇu ®¹t yªu cÇu nhê m¾t dÇu (7). Nhê c¸c mµng läc vµ bé läc, dÇu cung cÊp cho hÖ thèng ®iÒu khiÓn ®¶m b¶o s¹ch. Sau mét thêi gian lµm viÖc ®Þnh kú th× bé läc ph¶i ®­îc th¸o ra r÷a s¹ch hoÆc thay míi. Trªn ®­êng èng cÊp dÇu (sau khi qua b¬m) ng­êi ta g¾n vµo mét van trµn ®iÒu chØnh ¸p suÊt dÇu cung cÊp vµ ®¶m b¶o an toµn cho ®­êng èng cÊp dÇu. 61 §ång hå ®o èng dÉn dÇu H×nh 2.53. KÕt cÊu bÓ dÇu trong trong thùc tÕ 2.3.2. Bé läc dÇu 1. NhiÖm vô Trong qu¸ tr×nh lµm viÖc, dÇu kh«ng tr¸nh khái bÞ nhiÔm bÈn do c¸c chÊt bÈn tõ bªn ngoµi vµo, hoÆc do b¶n th©n dÇu t¹o nªn. Nh÷ng chÊt bÈn Êy sÏ lµm kÑt c¸c khe hë, c¸c tiÕt diÖn ch¶y cã kÝch th­íc nhá trong c¸c c¬ cÊu dÇu Ðp, g©y nªn nh÷ng trë ng¹i, h­ háng trong c¸c ho¹t ®éng cña hÖ thèng. Do ®ã trong c¸c hÖ thèng dÇu Ðp ®Òu dïng bé läc dÇu ®Ó ng¨n ngõa chÊt bÈn th©m nhËp vµo bªn trong c¸c c¬ cÊu, phÇn tö dÇu Ðp. Bé läc dÇu th­êng ®Æt ë èng hót cña b¬m. Tr­êng hîp dÇu cÇn s¹ch h¬n, ®Æt thªm mét bé n÷a ë cöa ra cña b¬m vµ mét bé ë èng x¶ cña hÖ thèng dÇu Ðp. Ký hiÖu: 2. Ph©n lo¹i theo kÝch th­íc läc Tïy thuéc vµo kÝch th­íc chÊt bÈn cã thÓ läc ®­îc, bé läc dÇu cã thÓ ph©n thµnh c¸c lo¹i sau: a. Bé läc th«: cã thÓ läc nh÷ng chÊt bÈn ®Õn 0,1mm. b. Bé läc trung b×nh: cã thÓ läc nh÷ng chÊt bÈn ®Õn 0,01mm. c. Bé läc tinh: cã thÓ läc nh÷ng chÊt bÈn ®Õn 0,005mm. d. Bé läc ®Æc biÖt tinh: cã thÓ läc nh÷ng chÊt bÈn ®Õn 0,001mm. 62 C¸c hÖ thèng dÇu trong m¸y c«ng cô th­êng dïng bé läc trung b×nh vµ bé läc tinh. Bé läc ®Æc biÖt tinh chñ yÕu dïng c¸c phßng thÝ nghiÖm. 3. Ph©n lo¹i theo kÕt cÊu Dùa vµo kÕt cÊu, ta cã thÓ ph©n biÖt ®­îc c¸c lo¹i bé läc dÇu nh­ sau: bé läc l­íi, bé läc l¸, bé läc giÊy, bé läc nØ, bé läc nam ch©m, ... Ta chØ xÐt mét sè bé läc dÇu th­êng nhÊt. a. Bé läc l­íi Bé läc l­íi lµ lo¹i bé läc dÇu ®¬n gi¶n nhÊt. Nã gåm khung cøng vµ l­íi b»ng ®ång bao xung quanh. DÇu tõ ngoµi xuyªn qua c¸c m¾t l­íi vµ c¸c lç ®Ó vµo èng hót. H×nh d¸ng vµ kÝch th­íc cña bé läc l­íi rÊt kh¸c nhau tïy thuéc vµo vÞ trÝ vµ c«ng dông cña bé läc. Do søc c¶n cña l­íi, nªn dÇu khi qua bé läc bÞ gi¶m ¸p. Khi tÝnh to¸n, tæn thÊt ¸p suÊt th­êng lÊy ∆p = 0,3 ÷ 0,5bar, tr­êng hîp ®Æc biÖt cã thÓ lÊy ∆p = 1 ÷ 2bar. Nh­îc ®iÓm cña bé läc l­íi lµ chÊt bÈn dÔ b¸m vµo c¸c bÒ mÆt l­íi vµ khã tÈy ra. Do ®ã th­êng dïng nã ®Ó läc th«, nh­ l¾p vµo èng hót cña b¬m. tr­êng hîp nµy ph¶i dïng thªm bé läc tinh ë èng ra. H×nh 2.54. Mµng läc l­íi b. Bé läc l¸, sîi thñy tinh Bé läc l¸ lµ bé läc dïng nh÷ng l¸ thÐp máng ®Ó läc dÇu. §©y lµ lo¹i dïng réng r·i nhÊt trong hÖ thèng dÇu Ðp cña m¸y c«ng cô. KÕt cÊu cña nã nh­ sau: lµm nhiÖm vô läc ë c¸c bé läc l¸ lµ c¸c l¸ thÐp h×nh trßn vµ nh÷ng l¸ thÐp h×nh sao. Nh­ng l¸ thÐp nµy ®­îc l¾p ®ång t©m trªn trôc, tÊm nä trªn tÊm kia. Gi÷a c¸c cÆp l¾p chen m¶nh thÐp trªn trôc cã tiÕt diÖn vu«ng. Sè l­îng l¸ thÐp cÇn thiÕt phô thuéc vµo l­u l­îng cÇn läc, nhiÒu nhÊt lµ 1000 ÷ 1200 l¸. Tæn thÊt ¸p suÊt lín nhÊt lµ p = 4bar. L­u l­îng läc cã thÓ tõ 8 ÷ 100l/ph. Bé läc l¸ chñ yÕu dïng ®Ó läc th«. ¦u ®iÓm lín nhÊt cña nã lµ khi tÈy chÊt bÈn, khái ph¶i dïng m¸y vµ th¸o bé läc ra ngoµi. HiÖn nay phÇn lín ng­êi ta thay vËt liÖu cña c¸c l¸ 63 thÐp b»ng vËt liÖu sîi thñy tinh, ®é bÒn cña c¸c bé läc nµy cao vµ cã kh¶ n¨ng chÕ t¹o dÔ dµng, c¸c ®Æc tÝnh vËt liÖu kh«ng thay ®æi nhiÒu trong qu¸ tr×nh lµm viÖc do ¶nh h­ëng vÒ c¬ vµ hãa cña dÇu. H×nh 2.55. Mµng läc b»ng sîi thñy tinh §Ó tÝnh to¸n l­u l­îng ch¶y qua bé läc dÇu, ng­êi ta dïng c«ng thøc tÝnh l­u l­îng ch¶y qua l­íi läc: (2.34) Trong ®ã: A- diÖn tÝch toµn bé bÒ mÆt läc [cm2]; ∆p = p1 - p2- hiÖu ¸p cña bé läc [bar]; η- ®é nhít ®éng häc cña dÇu [P]; α- hÖ sè läc, ®Æc tr­ng cho l­îng dÇu ch¶y qua bé läc trªn ®¬n vÞ diÖn tÝch vµ thêi gian Tïy thuéc vµo ®Æc ®iÓm cña bé läc, ta cã thÓ lÊy trÞ sè nh­ sau: α = 0,006 ÷ 0,009 4. C¸ch l¾p bé läc trong hÖ thèng Tïy theo yªu cÇu chÊt l­îng cña dÇu trong hÖ thèng ®iÒu khiÓn, mµ ta cã thÓ l¾p bé läc dÇu theo c¸c vÞ trÝ kh¸c nhau nh­ sau: a. L¾p bé läc ë ®­êng hót b. L¾p bé läc ë ®­êng nÐn c. L¾p bé läc ë ®­êng x¶ 64 H.c H.b H.a H×nh 2.56. C¸ch l¾p bé läc trong hÖ thèng 2.3.3. èng dÉn, èng nèi §Ó nèi liÒn c¸c phÇn tö ®iÒu khiÓn (c¸c lo¹i van) víi c¸c c¬ cÊu chÊp hµnh, víi hÖ thèng biÕn ®æi n¨ng l­îng (b¬m dÇu, ®éng c¬ dÇu), ng­êi ta dïng c¸c èng dÉn, èng nèi hoÆc c¸c tÊm nèi. 1. èng dÉn a. Yªu cÇu èng dÉn dïng trong hÖ thèng ®iÒu khiÓn b»ng thñy lùc phæ biÕn lµ èng dÉn cøng (vËt liÖu èng b»ng ®ång hoÆc thÐp) vµ èng dÉn mÒm (v¶i cao su vµ èng mÒm b»ng kim lo¹i cã thÓ lµm viÖc ë nhiÖt ®é 1350C). èng dÉn cÇn ph¶i ®¶m b¶o ®é bÒn c¬ häc vµ tæn thÊt ¸p suÊt trong èng nhá nhÊt. §Ó gi¶m tæn thÊt ¸p suÊt, c¸c èng dÉn cµng ng¾n cµng tèt, Ýt bÞ uèn cong ®Ó tr¸nh sù biÕn d¹ng cña tiÕt diÖn vµ sù ®æi h­íng chuyÓn ®éng cña dÇu. b. VËn tèc dÇu ch¶y trong èng + ë èng hót: v = 0,5 ÷ 1,5 m/s + ë èng nÐn: p < 50bar th× v = 4 ÷ 5 m/s p = 50 ÷ 100bar th× v = 5 ÷ 6 m/s p > 100bar th× v = 6 ÷ 7 m/s + ë èng x¶: v = 0,5 ÷ 1,5 m/s C¸c ®­êng èng hót /// C¸c ®­êng èng nÐn / 65 C¸c ®­êng èng x¶ // Xi lanh Van 5/3 Bé läc Van an toµn BÓ dÇu H×nh 2.57. S¬ ®å m¹ch thñy lùc thÓ hiÖn c¸c ®­êng èng c. Chän kÝch th­íc ®­êng kÝnh èng Ta cã ph­¬ng tr×nh l­u l­îng ch¶y qua èng dÉn: Q = A.v (2.35) Trong ®ã: (2.36) (2.37) Trong ®ã: d [mm]; Q [lÝt/phót]; v [m/s]. (2.38)  KÝch th­íc ®­êng kÝnh èng dÉn lµ: (2.39) 2. C¸c lo¹i èng nèi a. Yªu cÇu Trong hÖ thèng thñy lùc, èng nèi cã yªu cÇu t­¬ng ®èi cao vÒ ®é bÒn vµ ®é kÝn. Tïy theo ®iÒu kiÖn sö dông èng nèi cã thÓ kh«ng th¸o ®­îc vµ th¸o ®­îc. b. C¸c lo¹i èng nèi 66 §Ó nèi c¸c èng dÉn víi nhau hoÆc nèi èng dÉn víi c¸c phÇn tö thñy lùc, ta dïng c¸c lo¹i èng nèi ®­îc thÓ hiÓn nh­ ë h×nh 2.58. H×nh 2.58. C¸c lo¹i èng nèi a. èng nèi vÆn ren; b. èng nèi siÕt chÆt b»ng ®ai èc. 67 C©u hái vµ BÀI TẬP CHƯƠNG 2 1. Mét b¬m chuyÓn dêi vÞ trÝ cã thÓ tÝch lµ 14 cm3/vßng ®­îc quay víi 1440 vßng/phót vµ ¸p suÊt lµm viÖc lín nhÊt lµ 150 bar. HiÖu suÊt thÓ tÝch lµ 0.9 vµ hiÖu suÊt tæng cña b¬m lµ 0.8. TÝnh: a. L­u l­îng b¬m trong 1 phót b. C«ng suÊt vµo cÇn thiÕt t¹i trôc b¬m. c. M«men truyÒn ®éng t¹i trôc b¬m. 2. Mét b¬m chuyÓn dêi vÞ trÝ víi l­u l­îng 1l/min ®­îc b¬m vµo mét èng cã thÓ tÝch lµ 1 lÝt. NÕu cuèi èng bÞ khãa ®ét ngét, tÝnh t¨ng ¸p sau 1 gi©y. 3. Mét m¸y nÐn cÇn mét l­u l­îng 200l/min ®Ó më vµ ®ãng khu«n ë ¸p suÊt lín nhÊt lµ 30 bar. Hµnh tr×nh lµm viÖc (khi Ðp) cÇn mét ¸p suÊt tèi ®a lµ 400 bar, th× l­u l­îng trong kho¶ng 12  20 l/min tháa m·n hay kh«ng? C«ng suÊt cña b¬m dÞch chuyÓn vÞ trÝ lµ bao nhiªu. 4. Tr×nh bµy kÕt cÊu ®iÒu chØnh cña c¸c phÇn tö trong hÖ thèng ®iÒu khiÓn dÇu Ðp. 5. C¸ch tÝnh to¸n c¸c c¬ cÊu ®iÒu chØnh. 6. Nªu c¸c nguyªn t¾c ®iÒu chØnh l­u l­îng cña c¬ cÊu biÕn ®æi n¨ng l­îng. 7.Tr×nh bµy cÊu t¹o vµ th«ng sè cña xy lanh. 68 Ch­¬ng 3: ThiÕt kÕ hÖ thèng ®iÒu khiÓn b»ng dÇu Ðp 3.1. §iÒu chØnh vµ æn ®Þnh vËn tèc §iÒu chØnh vËn tèc chuyÓn ®éng th¼ng hoÆc chuyÓn ®éng quay cña c¬ cÊu chÊp hµnh trong hÖ thèng thñy lùc b»ng c¸ch thay ®æi l­u l­îng dÇu ch¶y qua nã víi hai ph­¬ng ph¸p sau: + Thay ®æi søc c¶n trªn ®­êng dÉn dÇu b»ng van tiÕt l­u. Ph­¬ng ph¸p ®iÒu chØnh nµy gäi lµ ®iÒu chØnh b»ng tiÕt l­u. + Thay ®æi chÕ ®é lµm viÖc cña b¬m dÇu, tøc lµ ®iÒu chØnh l­u l­îng cña b¬m cung cÊp cho hÖ thèng thñy lùc. Ph­¬ng ph¸p ®iÒu chØnh nµy gäi lµ ®iÒu chØnh b»ng thÓ tÝch. Lùa chän ph­¬ng ph¸p ®iÒu chØnh vËn tèc phô thuéc vµo nhiÒu yÕu tè nh­ c«ng suÊt truyÒn ®éng, ¸p suÊt cÇn thiÕt, ®Æc ®iÓm thay ®æi t¶i träng, kiÓu vµ ®Æc tÝnh cña b¬m dÇu,... §Ó gi¶m nhiÖt ®é cña dÇu, ®ång thêi t¨ng hiÖu suÊt cña hÖ thèng dÇu Ðp, ng­êi ta dïng ph­¬ng ph¸p ®iÒu chØnh vËn tèc b»ng thÓ tÝch. Lo¹i ®iÒu chØnh nµy ®­îc thùc hiÖn b»ng c¸ch chØ ®­a vµo hÖ thèng dÇu Ðp l­u l­îng dÇu cÇn thiÕt ®Ó ®¶m b¶o mét vËn tèc nhÊt ®Þnh. Do ®ã, nÕu nh­ kh«ng tÝnh ®Õn tæn thÊt thÓ tÝch vµ c¬ khÝ th× toµn bé n¨ng l­îng do b¬m dÇu t¹o nªn ®Òu biÕn thµnh c«ng cã Ých. 3.1.1. §iÒu chØnh b»ng tiÕt l­u Do kÕt cÊu ®¬n gi¶n nªn lo¹i ®iÒu chØnh nµy ®­îc dïng nhiÒu nhÊt trong c¸c hÖ thèng thñy lùc cña m¸y c«ng cô ®Ó ®iÒu chØnh vËn tèc cña chuyÓn ®éng th¼ng còng nh­ chuyÓn ®éng quay. Ta cã: Khi Ax thay ®æi  thay ®æi ∆p  thay ®æi Q  v thay ®æi. ë lo¹i ®iÒu chØnh nµy b¬m dÇu cã l­u l­îng kh«ng ®æi, vµ víi viÖc thay ®æi tiÕt diÖn ch¶y cña van tiÕt l­u, lµm thay ®æi hiÖu ¸p cña dÇu, do ®ã thay ®æi l­u l­îng dÉn ®Õn c¬ cÊu chÊp hµnh ®Ó ®¶m b¶o mét vËn tèc nhÊt ®Þnh. L­îng dÇu thõa kh«ng thùc hiÖn c«ng cã Ých nµo c¶ vµ nã ®­îc ®­a vÒ bÓ dÇu. Tuú thuéc vµo vÞ trÝ l¾p van tiÕt l­u trong hÖ thèng, ta cã hai lo¹i ®iÒu chØnh b»ng tiÕt l­u sau: + §iÒu chØnh b»ng tiÕt l­u ë ®­êng vµo. 69 + §iÒu chØnh b»ng tiÕt l­u ë ®­êng ra. 1. §iÒu chØnh b»ng tiÕt l­u ë ®­êng vµo H×nh 4.1 lµ s¬ ®å ®iÒu chØnh vËn tèc b»ng tiÕt l­u ë ®­êng vµo. Van tiÕt l­u (0.4) ®Æt ë ®­êng vµo cña xilanh (1.0). §­êng ra cña xilanh ®­îc dÉn vÒ bÓ dÇu qua van c¶n (0.5). Nhê van tiÕt l­u (0.4), ta cã thÓ ®iÒu chØnh hiÖu ¸p gi÷a hai ®Çu van tiÕt l­u, tøc lµ ®iÒu chØnh ®­îc l­u l­îng ch¶y qua van tiÕt l­u vµo xilanh, do ®ã lµm thay ®æi vËn tèc cña pitt«ng. L­îng dÇu thõa ch¶y qua van trµn (0.2) vÒ bÓ dÇu. Van c¶n (0.5) dïng ®Ó t¹o nªn mét ¸p nhÊt ®Þnh (kho¶ng 3÷8bar) trong buång bªn ph¶i cña xilanh (1.0), ®¶m b¶o pitt«ng chuyÓn ®éng ªm, ngoµi ra van c¶n (0.5) cßn lµm gi¶m chuyÓn ®éng giËt m¹nh cña c¬ cÊu chÊp hµnh khi t¶i träng thay ®æi ngét. NÕu nh­ t¶i träng t¸c dông lªn pitt«ng lµ F vµ lùc ma s¸t gi÷a pitt«ng vµ xilanh lµ Fms, th× ph­¬ng tr×nh c©n b»ng lùc cña pitt«ng lµ: (3.1) HiÖu ¸p gi÷a hai ®Çu van tiÕt l­u: ∆p = p0 - p1 (3.2) Trong ®ã: p0 lµ ¸p suÊt do b¬m dÇu t¹o nªn, ®­îc ®iÒu chØnh b»ng van trµn (0.2). Ph­¬ng tr×nh l­u l­îng: Q qua van tiÕt l­u còng lµ Q qua xilanh (bá qua rß dÇu) (3.3) Qua ®©y ta thÊy: khi FL thay ®æi  p1 thay ®æi  ∆p thay ®æi  Q thay ®æi  v kh«ng æn ®Þnh. Van 5/3 Van tiÕt l­u Van c¶n Van an toµn H×nh 3.1. S¬ ®å m¹ch thñy lùc ®iÒu chØnh b»ng tiÕt l­u ë ®­êng vµo 70 2. §iÒu chØnh b»ng tiÕt l­u ë ®­êng ra Van an toµn H×nh 3.2. S¬ ®å m¹ch thñy lùc ®iÒu chØnh b»ng tiÕt l­u ë ®­êng ra H×nh 3.2 lµ s¬ ®å ®iÒu chØnh vËn tèc b»ng tiÕt l­u ë ®­êng ra. Van tiÕt l­u ®¶m nhiÖm lu«n chøc n¨ng cña van c¶n lµ t¹o nªn mét ¸p suÊt nhÊt ®Þnh ë ®­êng ra cña xilanh. Trong tr­êng hîp nµy, ¸p suÊt ë buång tr¸i xilanh b»ng ¸p suÊt cña b¬m, tøc lµ p1=p0. Ph­¬ng tr×nh c©n b»ng tÜnh lµ: (3.4) V× cöa van cña tiÕt l­u nèi liÒn víi bÓ dÇu, nªn hiÖu ¸p cña van tiÕt l­u: (3.5) (3.6) Ta còng thÊy: FL thay ®æi  p2 thay ®æi  Q2 thay ®æi vµ v thay ®æi. C¶ hai ®iÒu chØnh b»ng tiÕt l­u cã ­u ®iÓm chÝnh lµ kÕt cÊu ®¬n gi¶n, nh­ng c¶ hai còng cã nh­îc ®iÓm lµ kh«ng ®¶m b¶o vËn tèc cña c¬ cÊu chÊp hµnh ë mét gi¸ trÞ nhÊt ®Þnh, khi t¶i träng thay ®æi. Th­êng ng­êi ta dïng hai lo¹i ®iÒu chØnh nµy trong nh÷ng hÖ thèng thñy lùc lµm viÖc víi t¶i träng thay ®æi nhá, hoÆc trong hÖ thèng kh«ng yªu cÇu cã vËn tèc kh«ng ®æi. Nh­îc ®iÓm kh¸c cña hÖ thèng ®iÒu chØnh b»ng tiÕt l­u lµ mét phÇn n¨ng l­îng kh«ng dïng biÕn thµnh nhiÖt trong qu¸ tr×nh tiÕt l­u, nhiÖt l­îng Êy lµm gi¶m ®é nhít cña dÇu, cã kh¶ n¨ng lµm t¨ng l­îng dÇu rß, ¶nh h­ëng ®Õn sù æn ®Þnh vËn tèc cña c¬ cÊu chÊp hµnh. V× nh÷ng lý do ®ã, ®iÒu chØnh b»ng tiÕt l­u th­êng 71 dïng trong nh÷ng hÖ thèng thñy lùc cã c«ng suÊt nhá, th­êng kh«ng qu¸ 3÷3,5 kw. HiÖu suÊt cña hÖ thèng ®iÒu chØnh nµy kho¶ng 0,65÷0,67. 3.1.2. §iÒu chØnh b»ng thÓ tÝch §Ó gi¶m nhiÖt ®é dÇu, ®ång thêi t¨ng hÖu suÊt cña hÖ thèng thñy lùc, ng­êi ta dïng ph­¬ng ph¸p ®iÒu chØnh vËn tèc b»ng thÓ tÝch. Lo¹i ®iÒu chØnh nµy ®­îc thùc hiÖn b»ng c¸ch chØ ®­a vµo hÖ thèng thñy lùc l­u l­îng dÇu cÇn thiÕt ®Ó ®¶m b¶o mét vËn tèc nhÊt ®Þnh. L­u l­îng dÇu cã thÓ thay ®æi víi viÖc dïng b¬m dÇu pitt«ng hoÆc c¸nh g¹t ®iÒu chØnh l­u l­îng. §Æc ®iÓm cña hÖ thèng ®iÒu chØnh vËn tèc b»ng thÓ tÝch lµ khi t¶i träng kh«ng ®æi, c«ng suÊt cña c¬ cÊu chÊp hµnh tû lÖ víi l­u l­îng cña b¬m. V× thÕ, lo¹i ®iÒu chØnh nµy ®­îc dïng réng r·i trong c¸c m¸y cÇn thiÕt mét c«ng suÊt lín khi khëi ®éng, tøc lµ cÇn thiÕt lùc kÐo hoÆc m«men xo¾n lín. Ngoµi ra nã còng ®­îc dïng réng r·i trong nh÷ng hÖ thèng thùc hiÖn chuyÓn ®éng th¼ng hoÆc chuyÓn ®éng quay khi vËn tèc gi¶m, c«ng suÊt cÇn thiÕt còng gi¶m. Nh­ vËy: ­u ®iÓm cña ph­¬ng ph¸p ®iÒu chØnh b»ng thÓ tÝch lµ ®¶m b¶o hiÖu suÊt truyÒn ®éng cao, dÇu Ýt bÞ lµm nãng, nh­ng b¬m dÇu ®iÒu chØnh l­u l­îng cã kÕt cÊu phøc t¹p, chÕ t¹o ®¾t h¬n lµ b¬m dÇu cã l­u l­îng kh«ng ®æi. H×nh 3.3. S¬ ®å thñy lùc ®iÒu chØnh b»ng thÓ tÝch Thay ®æi Q b»ng c¸ch thay ®æi qb cña b¬m Qb = qb.n Trªn h×nh 3.3 ta thÊy: Thay ®æi ®é lÖch t©m e (xª dÞch vßng tr­ît)  qb sÏ thay ®æi  Qb thay ®æi. 72 3.1.3. æn ®Þnh vËn tèc Trong nh÷ng c¬ cÊu chÊp hµnh cÇn chuyÓn ®éng ªm, ®é chÝnh x¸c cao, th× c¸c hÖ thèng ®iÒu chØnh ®¬n gi¶n nh­ ®· tr×nh bµy ë trªn kh«ng thÓ ®¶m b¶o ®­îc, v× nã kh«ng kh¾c phôc ®­îc nh÷ng nguyªn nh©n g©y ra sù kh«ng æn ®Þnh chuyÓn ®éng, nh­ t¶i träng kh«ng thay ®æi, ®é ®µn håi cña dÇu, ®é rß dÇu còng nh­ sù thay ®æi nhiÖt ®é cña dÇu. Ngoµi nh÷ng nguyªn nh©n trªn, hÖ thèng thñy lùc lµm viÖc kh«ng æn ®Þnh cßn do nh÷ng thiÕu sãt vÒ kÕt cÊu (nh­ c¸c c¬ cÊu ®iÒu khiÓn chÕ t¹o kh«ng chÝnh x¸c, l¾p r¸p kh«ng thÝch hîp,..). Do ®ã, muèn cho vËn tèc ®­îc æn ®Þnh, duy tr× ®­îc trÞ sè ®· ®iÒu chØnh th× trong c¸c hÖ thèng ®iÒu chØnh vËn tèc kÓ trªn cÇn l¾p thªm mét bé phËn, thiÕt bÞ ®Ó lo¹i trõ ¶nh h­ëng cña c¸c nguyªn nh©n lµm mÊt æn ®Þnh vËn tèc. Ta xÐt mét sè ph­¬ng ph¸p th­êng dïng ®Ó æn ®Þnh vËn tèc cña c¬ cÊu chÊp hµnh. H×nh 3.4b §å thÞ H×nh 3.4a H×nh 3.4. S¬ ®å m¹ch thñy lùc cã l¾p bé æn tèc trªn ®­êng vµo T¹i van gi¶m ¸p ta cã: (3.7) HiÖu ¸p qua van tiÕt l­u (3.8) 73 (3.9) Gi¶i thÝch: gi¶ sö FL ↑  p1 ↑  pitt«ng van gi¶m ¸p sang tr¸i  cöa ra cña van gi¶m ¸p më réng  p3 ↑ ®Ó dÉn ®Õn ∆p = const. Trªn ®å thÞ: (3.10) + Khi p1 ↑  p3 ↑  ∆p = const  v = const. + Khi p3 = p0, tøc lµ cöa ra cña van më hÕt cë (t¹i A trªn ®å thÞ), nÕu tiÕp tôc ↑ FL  p1 ↑ mµ p3 = p1 kh«ng t¨ng n÷a  ∆p = p3 - p1 (p3 = p0) ↓  v ↓ vµ ®Õn khi p1 = p3 = p0  ∆p = 0  v = 0. 1. Bé æn tèc l¾p trªn ®­êng ra cña c¬ cÊu chÊp hµnh H×nh b §å thÞ H×nh a H×nh 3.5. S¬ ®å m¹ch thñy lùc cã l¾p bé æn tèc trªn ®­êng ra + T¹i van gi¶m ¸p ta cã: (3.11) (3.12) 74 + Gi¶ sö: FL ↑  p2 ↓  p3 ↓  pitt«ng van gi¶m ¸p sang ph¶i  cöa ra më réng  p3 ↑ ®Ó ∆p = const. Trªn ®å thÞ: Khi FL = 0  p2 = p0 - pms  v = v0. Khi FL ↑  p2 ↓  van gi¶m ¸p duy tr× p3 ®Ó ∆p = const  v = const. NÕu tiÕp tôc ↑ FL  p2 = p3 (t¹i A trªn ®å thÞ), nÕu t¨ng n÷a  p2 = p3 ↓ = 0  ∆p = 0  v = 0. 2. æn ®Þnh tèc ®é khi ®iÒu chØnh b»ng thÓ tÝch kÕt hîp víi tiÕt l­u ë ®­êng vµo L­u l­îng cña b¬m ®­îc ®iÒu chØnh b»ng c¸ch thay ®æi ®é lÖch t©m e. Khi lµm viÖc, stato cña b¬m cã xu h­íng di ®éng sang tr¸i do t¸c dông cña ¸p suÊt dÇu ë buång nÐn g©y nªn. H×nh 3.6. æn ®Þnh tèc ®é khi ®iÒu chØnh b»ng thÓ tÝch kÕt hîp víi tiÕt l­u ë ®­êng vµo 75 Ta cã ph­¬ng tr×nh c©n b»ng lùc cña stato (bá qua ma s¸t): Flx + p1.F1 - p0.F2 - k.p0 = 0 (k: hÖ sè ®iÒu chØnh b¬m) (3.13) NÕu ta lÊy hiÖu tiÕt diÖn F1 - F2 = k  F1 = F2 + k Ta cã l­u l­îng qua van tiÕt l­u: (3.14) (3.15) (3.16) (3.17) Tõ c«ng thøc (3.17) ta thÊy: L­u l­îng Q kh«ng phô thuéc vµo t¶i träng (®Æc tr­ng b»ng p1, p0). Gi¶ sö: FL ↑  p1 ↑  pitt«ng ®iÒu chØnh sÏ ®Èy stato cña b¬m sang ph¶i  e ↑  p0 ↑  ∆p = p0 - p1 = const. 3.2. ThiÕt kÕ hÖ thèng ®iÒu khiÓn 1 xi lanh 3.2.1 Môc ®Ých Môc ®Ých cña phÇn nµy lµ giíi thiÖu cho sinh viªn ph­¬ng ph¸p thiÕt kÕ hÖ thèng thñy lùc øng dông trong c¸c m¸y s¶n xuÊt mµ chØ sö dông mét xi lanh. 3.2.2 ThiÕt kÕ hÖ thèng truyÒn ®éng dÇu Ðp 1. C¸c b­íc thiÕt kÕ B­íc 1: Ph©n tÝch yªu cÇu B­íc 2: ThiÕt kÕ lùa chän c¸c phÇn tö B­íc 3: VÏ s¬ ®å m¹ch 2. C¸c s¬ ®å thñy lùc VÝ dô 1: M¸y dËp thñy lùc ®iÒu khiÓn b»ng tay víi yªu cÇu c«ng nghÖ sau: B­íc 1: Ph©n tÝch c«ng nghÖ: Khi cã tÝn hiÖu t¸c ®éng b»ng tay (bµn ®¹p), xilanh A mang ®Çu dËp ®i xuèng. Khi th¶ tay ra, xilanh lïi vÒ vÞ trÝ ban ®Çu. 76 B­íc 2: ThiÕt kÕ lùa chän c¸c phÇn tö - Lùa chän Xi lanh A theo yªu cÇu thùc tiÔn bao gåm lùc Ðp khi Xilanh ®i xuèng, ®é dµi qu·ng ®­êng ®i, tèc ®é di chuyÓn. - Lùa chän Van ®¶o chiÒu 3/2 t¸c ®éng b»ng bµn ®¹p, cã lß xo phôc håi ( Do khi ta bá tay g¹t th× xi lanh tù ®i vÒ). - Lùa chän ®éng c¬ b¬m dÇu, van trµn theo ®iÒu kiÖn thùc tÕ - Lùa chän ¸p kÕ: Lo¹i th«ng th­êng ®o ®­îc ¸p lùc cao phô thuéc vµo lùc Ðp cña xi lanh A. B­íc 3: VÏ s¬ ®å m¹ch Trong ®ã: 0.1 B¬m; 0.2 Van trµn; 0.3 ¸p kÕ; 1.1 Van mét chiÒu; 1.2 Van ®¶o chiÒu 3/2, ®iÒu khiÓn b»ng tay g¹t; 1.0 Xilanh. H×nh 3.7. S¬ ®å hÖ thèng thñy lùc ®iÒu khiÓn b»ng tay cña m¸y dËp VÝ dô 2: C¬ cÊu rãt tù ®éng cho quy tr×nh c«ng nghÖ ®óc víi yªu cÇu c«ng nghÖ sau: 77 H×nh 3.8. S¬ ®å m¹ch thñy lùc c¬ cÊu rãt ph«i tù ®éng Trong ®ã: 0.1 B¬m; 0.2 Van trµn; 0.3 ¸p kÕ; 1.3 Van mét chiÒu; 1.1 Van ®¶o chiÒu 4/2, ®iÒu khiÓn b»ng tay g¹t; 1.0 Xilanh; 1.2 Van c¶n. Nguyªn lý ho¹t ®éng: §Ó chuyÓn ®éng cña xilanh, gµu xóc ®i xuèng ®­îc ªm, ta l¾p thªm mét van c¶n 1.2 vµo ®­êng x¶ dÇu vÒ. VÝ dô 3: C¬ cÊu n©ng h¹ chi tiÕt s¬n trong lß sÊy víi yªu cÇu c«ng nghÖ sau: H×nh 3.9. C¬ cÊu n©ng h¹ chi tiÕt s¬n trong lß sÊy 78 H×nh 3.10. S¬ ®å m¹ch thñy lùc n©ng h¹ chi tiÕt ®­îc s¬n trong lß sÊy Trong ®ã: 0.1 B¬m; 0.2 Van trµn; 0.3 ¸p kÕ; 1.1 Van ®¶o chiÒu 4/3, ®iÒu khiÓn b»ng tay g¹t; 1.2 Van mét chiÒu ®iÒu khiÓn ®­îc h­íng chÆn; 1.0 Xilanh. Nguyªn lý ho¹t ®éng: §Ó cho chuyÓn ®éng cña xilanh ®i xuèng ®­îc ªm vµ cã thÓ dõng l¹i vÞ trÝ bÊt kú, ta l¾p thªm van mét chiÒu ®iÒu khiÓn ®­îc h­íng chÆn 1.2 vµo ®­êng nÐn cña xilanh. VÝ dô 4: C¬ cÊu kÑp chÆt chi tiÕt gia c«ng víi yªu cÇu cong nghÖ sau: H×nh 3.11. C¬ cÊu kÑp chÆt chi tiÕt gia c«ng 1. Xilanh; 2. Chi tiÕt; 3. Hµm kÑp. 79 Nguyªn lý ho¹t ®éng: Khi t¸c ®éng b»ng tay, pitt«ng mang hµm kÑp di ®éng ®i ra, kÑp chÆt chi tiÕt. Khi gia c«ng xong, g¹t b»ng tay cÇn ®iÒu khiÓn van ®¶o chiÒu, pitt«ng lïi vÒ, hµm kÑp më ra. §Ó cho xilanh chuyÓn ®éng ®i tíi kÑp chi tiÕt víi vËn tèc chËm, kh«ng va ®Ëp víi chi tiÕt, ta sö dông van tiÕt l­u mét chiÒu. Trªn s¬ ®å, van tiÕt l­u mét chiÒu ®Æt ë trªn ®­êng ra vµ van tiÕt l­u ®Æt ë ®­êng vµo (h·y so s¸nh hai c¸ch nµy). H×nh 3.12. S¬ ®å m¹ch thñy lùc c¬ cÊu kÑp chÆt chi tiÕt gia c«ng Trong ®ã: 0.1 B¬m; 0.2 Van trµn; 0.3 ¸p kÕ; 1.1. Van ®¶o chiÒu 4/2, ®iÒu khiÓn b»ng tay g¹t; 1.2 Van tiÕt l­u mét chiÒu; 1.0 Xilanh. 3.3. HÖ thèng ®iÒu khiÓn nhiÒu xi lanh C¬ cÊu kÑp chÆt chi tiÕt gia c«ng cña m¸y khoan bµn ®­îc ®iÒu khiÓn víi yªu cÇu c«ng nghÖ theo h×nh sau: 80 H×nh 3.13. C¬ cÊu kÑp chi tiÕt gia c«ng cña m¸y khoan bµn H×nh 3.14. S¬ ®å m¹ch thñy lùc c¬ cÊu kÑp chÆt chi tiÕt gia c«ng cña m¸y khoan 0.1 B¬m; 0.2 Van trµn; 1.1. Van ®¶o chiÒu 4/2, ®iÒu khiÓn b»ng tay g¹t; 1.2. Van gi¶m ¸p; 1.0 Xilanh A; 1.3. Van mét chiÒu; 2.1. Van ®¶o chiÒu 4/3, ®iÒu khiÓn b»ng tay g¹t; 2.2. Bé æn tèc; 2.3. Van mét chiÒu; 2.4. Van c¶n; 2.5. Van mét chiÒu; 2.6. Van tiÕt l­u; 2.0. Xilanh B. Nguyªn lý ho¹t ®éng: §Ó cho vËn tèc trong qu¸ tr×nh kh«ng ®æi, mÆc dï träng thay cã thÓ t¶i ®æi, ta dïng bé æn tèc 2.2. ¸p suÊt cÇn ®Ó kÑp chi tiÕt nhá, ta sö dông van gi¶m ¸p 1.2. 81 C©u hái vµ bµi tËp ch­¬ng 3 1.ThiÕt kÕ m¹ch Ðp gia nhiÖt tù ®éng víi yªu cÇu kü thuËt nh­ sau: Khi nót nhÊn S1 ®­îc t¸c ®éng th× pitt«ng Ðp ®i xuèng vµ ch¹m vµo c«ng t¾c hµnh tr×nh S2 th× b¾t ®Çu gia nhiÖt víi thêi gian t. Sau ®ã trë vÒ vÞ trÝ ban ®Çu vµ ch¹m vµo c«ng t¾c hµnh tr×nh S3 th× qu¸ tr×nh tiÕp tôc l¹i tõ ®Çu. Trong qu¸ tr×nh thùc hiÖn nÕu nhÊn nót S4 th× pÝtt«ng sÏ quay vÒ vÞ trÝ ban ®Çu. 2. ThiÕt kÕ m¹ch thñy lùc ®iÒu khiÓn m¸y dËp khu«n kim lo¹i (H×nh 3.15), víi yªu cÇu kü thuËt sau: Lóc ®Çu, ®Çu dËp ë vÞ trÝ chê (S1), khi ®­a chi tiÕt cÇn dËp vµo ta Ên nót S3, ®Çu dËp tÞnh tiÕn ®i xuèng vµ dËp chi tiÕt, khi S2 bÞ t¸c ®éng th× ®Çu dËp quay vÒ. Trong qu¸ tr×nh gia c«ng nÕu x¶y ra sù cè, Ên nót S4 ®Çu dËp sÏ ë l¹i vÞ trÝ ®ã. H×nh 3.15. S¬ ®å c«ng nghÖ m¸y dËp khu«n kim lo¹i 3. ThiÕt bÞ l¾p r¸p cã ®é d«i ThiÕt kÕ m¹ch ®iÒu khiÓn thñy lùc cña c¬ cÊu dïng ®Ó l¾p r¸p cã ®é d«i, víi yªu cÇu kü thuËt nh­ sau: §­a chi tiÕt cÇn l¾p vµo vÞ trÝ l¾p, Ên nót S1 c¬ cÊu tÞnh tiÕn xuèng l¾p vµ Ðp chÆt chi tiÕt ®Õn khi ®ñ ¸p suÊt 20 bar, ®Ìn H s¸ng, th× c¬ cÊu tù quay vÒ. NÕu trong qu¸ tr×nh gia c«ng x¶y ra sù cè th× Ên nót S2 c¬ cÊu quay vÒ vÞ trÝ ban ®Çu. 4. C¬ cÊu cÊp ph«i theo kiÖn ThiÕt kÕ m¹ch ®iÒu khiÓn thñy lùc cÊp ph«i theo khèi kiÖn nhiÒu s¶n phÈm, víi yªu cÇu kü thuËt sau: NhÊn nót 1S c¬ cÊu ®Èy ph«i ho¹t ®éng tõ vÞ trÝ giíi h¹n S1 ®Õn giíi h¹n S2 ®Ó ®Èy s¶n phÈm. Khi c«ng t¾c S2 t¸c ®éng th× pitt«ng ®Èy trë vÒ vÞ trÝ ban ®Çu vµ thùc hiÖn tiÕp lÇn ®Èy míi. §Èy ®óng 12 ph«i th× ngõng ë vÞ trÝ ban ®Çu. Trong qu¸ tr×nh ®Èy ph«i cã vÊn ®Ò th× nhÊn nót 2S vµ trë vÒ vÞ trÝ ban ®Çu. 82 5. HÖ thèng Ðp thñy lùc ®­îc dïng ®Ó l¾p r¸p c¸c chi tiÕt thµnh s¶n phÈm ®­îc m« t¶ nh­ H×nh 3.16. Khi nhÊn nót khëi ®éng S1 th× pitt«ng Ðp thùc hiÖn l¾p r¸p chi tiÕt cho ®Õn ¸p suÊt ®¹t ®Õn 3Mpa th× pitt«ng trë vÒ vÞ trÝ ban ®Çu gÆp 1S1 th× dõng. Trong qu¸ tr×nh Ðp hoÆc trë vÒ nÕu nót Stop (S2) ®­îc nhÊn th× pit t«ng dõng l¹i. NÕu S1 l¹i ®­îc nhÊn th× pit t«ng sÏ tiÕp tôc hµnh tr×nh cßn l¹i. H·y thiÕt kÕ m¹ch ®éng lùc, vµ vÏ s¬ ®å m¹ch ®iÒu khiÓn H×nh 3.16. S¬ ®å c«ng nghÖ hÖ thèng Ðp thñy lùc 6. Mét m¸y Ðp thñy lùc cã s¬ ®å m¹ch thñy lùc nh­ H×nh 3.17. §iÒu g× sÏ x¶y ra khi b¬m vÉn ho¹t ®éng vµ t¹o ra mét l­u l­îng khi van ®iÒu khiÓn ®¶o chiÒu ë vÞ trÝ a vµ xy lanh duçi ra hÕt hµnh tr×nh. Z 1 A B 1.1 a 0 b P T P T M H×nh 3.17. HÖ thèng ®iÒu khiÓn dÇu Ðp cho 1 xy lanh 7. Nªu tr×nh tù thiÕt kÕ hÖ thèng ®iÒu khiÓn b»ng dÇu Ðp. Cho vÝ dô minh häa. 83 PhÇn 2 HÖ thèng truyÒn ®éng khÝ nÐn Ch­¬ng 4: §¹i c­¬ng vÒ truyÒn ®éng khÝ nÐn 4.1. Qu¸ tr×nh ph¸t triÓn vµ kh¶ n¨ng øng dông cña khÝ nÐn 4.1.1 Qu¸ tr×nh ph¸t triÓn cña truyÒn ®éng khÝ nÐn øng dông khÝ nÐn ®· cã tõ thêi tr­íc C«ng Nguyªn, tuy nhiªn sù ph¸t triÓn cña khoa häc kü thuËt thêi ®ã kh«ng ®ång bé, nhÊt lµ sù kÕt hîp c¸c kiÕn thøc vÒ c¬ häc, vËt lý, vËt liÖu cßn thiÕu, cho nªn ph¹m vi øng dông cña khÝ nÐn cßn rÊt h¹n chÕ. §Õn thÕ kû thø XIX, c¸c m¸y mãc thiÕt bÞ sö dông n¨ng l­îng khÝ nÐn lÇn l­ît ®­îc ph¸t minh. Víi sù ph¸t triÓn m¹nh mÏ cña n¨ng l­îng ®iÖn, vai trß sö dông n¨ng l­îng b»ng khÝ nÐn bÞ gi¶m dÇn. Tuy nhiªn, viÖc sö dông n¨ng l­îng b»ng khÝ nÐn vÉn ®ãn mét vai trß cèt yÕu ë nh÷ng linh vùc mµ khi sö dông ®iÖn sÏ kh«ng an toµn. KhÝ nÐn ®­îc sö dông ë nh÷ng dông cô nhá nh­ng truyÒn ®éng víi vËn tèc lín nh­: Bóa h¬i, dông cô dËp, t¸n ®inh nhÊt lµ c¸c dông cô, ®å g¸ kÑp chÆt trong c¸c m¸y. Sau chiÕn tranh thÕ giíi thø hai, viÖc øng dông n¨ng l­îng b»ng khÝ nÐn trong kü thuËt ®iÒu khiÓn ph¸t triÓn kh¸ m¹nh mÏ. Nh÷ng dông cô, thiÕt bÞ, phÇn tö khÝ nÐn míi ®­îc s¸ng chÕ vµ øng dông vµo nhiÒu lÜnh vùc kh¸c nhau. Sù kÕt hîp khÝ nÐn víi ®iÖn - ®iÖn tö sÏ quyÕt ®Þnh cho sù ph¸t triÓn cña kü thuËt ®iÒu khiÓn trong t­¬ng lai. 4.1.2 Kh¶ n¨ng øng dông cña khÝ nÐn a. Trong lÜnh vùc ®iÒu khiÓn + Vµo nh÷ng thËp niªn 50 vµ 60 cña thÕ kû 20, lµ thêi gian ph¸t triÓn m¹nh mÏ cña giai ®o¹n tù ®éng hãa qu¸ tr×nh s¶n xuÊt, kü thuËt ®iÒu khiÓn b»ng khÝ nÐn ®­îc ph¸t triÓn réng r·i vµ ®a d¹ng trong nhiÒu lÜnh vùc kh¸c nhau. + HÖ thèng ®iÒu khiÓn b»ng khÝ nÐn ®­îc sö dông trong c¸c lÜnh vùc nh­: c¸c thiÕt bÞ phun s¬n, c¸c lo¹i ®å g¸ kÑp chi tiÕt hoÆc lµ sö dông trong lÜnh vùc s¶n xuÊt c¸c thiÕt bÞ ®iÖn tö v× ®iÒu kiÖn vÖ sinh m«i tr­êng rÊt tèt vµ an toµn cao. + Ngoµi ra hÖ thèng ®iÒu khiÓn b»ng khÝ nÐn ®­îc sö dông trong c¸c d©y chuyÒn röa tù ®éng, trong c¸c thiÕt bÞ vËn chuyÓn vµ kiÓm tra cña thiÕt bÞ lß h¬i, thiÕt bÞ m¹ ®iÖn, ®ãng gãi, bao b× vµ trong c«ng nghiÖp hãa chÊt. 84 b. HÖ thèng truyÒn ®éng + C¸c dông cô, thiÕt bÞ m¸y va ®Ëp: c¸c thiÕt bÞ, m¸y mãc trong lÜnh vù khai th¸c ®¸, khai th¸c than, trong c¸c c«ng tr×nh x©y dùng (x©y dùng hÇm má, ®­êng hÇm,...). + TruyÒn ®éng th¼ng: vËn dông truyÒn ®éng b»ng ¸p suÊt khÝ nÐn cho chuyÓn ®éng th¼ng trong c¸c dông cô, ®å g¸ kÑp chÆt chi tiÕt, trong c¸c thiÕt bÞ ®ãng gãi, trong c¸c lo¹i m¸y gia c«ng gç, trong c¸c thiÕt bÞ lµm l¹nh còng nh­ trong hÖ thèng phanh h·m cña «t«. + TruyÒn ®éng quay: truyÒn ®éng xilanh, ®éng c¬ quay víi c«ng suÊt lín b»ng n¨ng l­îng khÝ nÐn. + Trong c¸c hÖ thèng ®o vµ kiÓm tra: ®­îc dïng trong c¸c thiÕt bÞ ®o vµ kiÓm tra chÊt l­îng s¶n phÈm. 4.2. CÊu tróc vµ ®Æc ®iÓm cña hÖ thèng truyÒn ®éng khÝ nÐn 4.2.1 CÊu tróc cña hÖ thèng truyÒn ®éng khÝ nÐn 85 S¬ ®å nguyªn lý truyÒn ®éng H×nh 4.1. S¬ ®å nguyªn lý cña m¹ch ®iÒu khiÓn vµ c¸c phÇn tö 4.2.2 §Æc ®iÓm cña hÖ thèng truyÒn ®éng b»ng khÝ nÐn 1. ¦u ®iÓm + Cã kh¶ n¨ng truyÒn n¨ng l­îng ®i xa, bëi v× ®é nhít ®éng häc cña khÝ nÐn nhá vµ tæn thÊt ¸p suÊt trªn ®­êng dÉn nhá. + Do kh¶ n¨ng chÞu nÐn (®µn håi) lín cña kh«ng khÝ, nªn cã thÓ trÝch chøa khÝ nÐn rÊt thuËn lîi. V× vËy cã kh¶ n¨ng øng dông ®Ó thµnh lËp mét tr¹m trÝch chøa khÝ nÐn. + Kh«ng khÝ dïng ®Ó nÐn, hÇu nh­ cã sè l­îng kh«ng giíi h¹n vµ cã thÓ th¶i ra ng­îc trë l¹i bÇu khÝ quyÓn. + HÖ thèng khÝ nÐn s¹ch sÏ, dï cho cã sù rß rØ kh«ng khÝ nÐn ë hÖ thèng èng dÉn, do ®ã kh«ng tån t¹i mèi ®e däa bÞ nhiÔm bÈn. + Chi phÝ nhá ®Ó thiÕt lËp mét hÖ thèng truyÒn ®éng b»ng khÝ nÐn, bëi v× phÇn 86 lín trong c¸c xÝ nghiÖp, nhµ m¸y ®· cã s¼n ®­êng dÉn khÝ nÐn. + HÖ thèng phßng ngõa qu¸ ¸p suÊt giíi h¹n ®­îc ®¶m b¶o, nªn tÝnh nguy hiÓm cña qu¸ tr×nh sö dông hÖ thèng truyÒn ®éng b»ng khÝ nÐn thÊp. + C¸c thµnh phÇn vËn hµnh trong hÖ thèng (c¬ cÊu dÉn ®éng, van, ...) cã cÊu t¹o ®¬n gi¶n vµ gi¸ thµnh kh«ng ®¾t. + C¸c van khÝ nÐn phï hîp mét c¸ch lý t­ëng ®èi víi c¸c chøc n¨ng vËn hµnh logic, vµ do ®ã ®­îc sö dông ®Ó ®iÒu khiÓn tr×nh tù phøc t¹p vµ c¸c mãc phøc hîp. 2. Nh­îc ®iÓm + Lùc ®Ó truyÒn t¶i träng ®Õn c¬ cÊu chÊp hµnh thÊp. + Khi t¶i träng trong hÖ thèng thay ®æi, th× vËn tèc truyÒn còng thay ®æi theo, bëi v× kh¶ n¨ng ®µn håi cña khÝ nÐn lín. (Kh«ng thÓ thùc hiÖn ®­îc nh÷ng chuyÓn ®éng th¼ng hoÆc quay ®Òu). + Dßng khÝ tho¸t ra ë ®­êng dÉn ra g©y nªn tiÕng ån. 4.3. TÝnh chÊt cña khÝ nÐn vµ ®¬n vÞ ®o l­êng 4.3.1 TÝnh chÊt cña khÝ nÐn - Møc ®é s¹ch: Kh«ng khÝ nÐn s¹ch ngay c¶ trong tr­êng hîp l­u th«ng trong c¸c ®­êng èng hay thiÕt bÞ. Kh«ng mét nguy c¬ g©y bÈn nµo ph¶i lo tíi. §iÒu nµy ®Æc biÖt cÇn thiÕt trong c¸c ngµnh c«ng nghiÖp: Thùc phÈm, v¶i sî, l©m s¶n... - VËn tèc: Kh«ng khÝ nÐn cã thÓ l­u th«ng víi tèc ®é rÊt cao. VËn tèc c«ng t¸c cña c¸c xi lanh khÝ nÐn th­êng trong kho¶ng 1 ®Õn 2 m/s, trong mét sè tr­êng hîp cã thÓ ®¹t 5 m/s. - TÝnh dÔ ®iÒu chØnh: VËn tèc vµ ¸p lùc cña nh÷ng thiÕt bÞ c«ng t¸c dïng khÝ nÐn ®­îc ®iÒu chØnh mét c¸ch v« cÊp. - C¸ch xö lý: Kh«ng khÝ nÐn ph¶i ®­îc chuÈn bÞ sao cho kh«ng chøa bôi bÈn, t¹p chÊt vµ n­íc v× chóng lµm cho c¸c phÇn tö khÝ nÐn chãng mßn. - TÝnh chÞu nÐn: Khong khÝ cã tÝnh nÐn ®­îc, cho phÐp thay ®æi vµ ®iÒu chØnh vËn tèc cña Piston. - Lùc t¸c dông: Kh«ng khÝ ®­îc nÐn sÏ kh«ng kinh tÕ nÕu ch­a ®¹t ®­îc c«ng suÊt nhÊt ®Þnh, ¸p suÊt lµm viÖc th­êng ®­îc chÊp nhËn lµ 7 bar. Lùc t¸c dông ®­îc giíi h¹n trong kho¶ng 20000 ®Õn 30000 N (20000 ®Õn 30000 KP). §é lín cña lùc t¸c dông cßn phô thuéc vµo vËn tèc vµ hµnh tr×nh. 87 - Tho¸t khÝ: Kh«ng khÝ nÐn x¶ ra ngoµi t¹o ©m thanh g©y ån, nh­ng nhê c¸c bé gi¶m thanh g¾n ë tõng ®­êng tho¸t nªn vÊn ®Ò nµy ®· ®­îc gi¶i quyÕt. - Gi¸ thµnh: Kh«ng khÝ nÐn lµ mét nguån n¨ng l­îng dåi dµo, ®¬n gi¶n vµ s½n cã nªn hÖ thèng sö dông cã gi¸ thµnh thÊp. 4.3.2 §¬n vÞ ®o l­êng cña khÝ nÐn 1. ¸p suÊt §¬n vÞ ®o c¬ b¶n cña ¸p suÊt theo hÖ ®o l­êng SI lµ pascal. 1 pascal lµ ¸p suÊt ph©n bè ®Òu lªn bÒ mÆt cã diÖn tÝch 1 m2 víi lùc t¸c dông vu«ng gãc lªn bÒ mÆt ®ã lµ 1 N. 1 Pa = 1 N/m2 1 Pa = 1 kgm/s2/m2 = 1 kg/ms2 1 Pa = 10-6 Mpa Ngoµi ra ta cßn dïng ®¬n vÞ lµ bar. 1 bar = 105 Pa 2. Lùc §¬n vÞ cña lùc lµ Newton (N). 1 N lµ lùc t¸c dông lªn ®èi träng cã khèi l­îng 1 kg víi gia tèc 1 m/s2. 1 N = 1 kg.m/s2 3. C«ng suÊt §¬n vÞ cña c«ng suÊt lµ Watt. 1 Watt lµ c«ng suÊt trong thêi gian 1 gi©y sinh ra n¨ng l­îng 1 Joule. 1 W = 1 Nm/s 4.4. C¸c ®Þnh luËt c¬ b¶n cña khÝ nÐn 4.4.1. §Þnh luËt Boyle - Mariotte §Þnh luËt Boyle - Mariotte ®· ph¸t biÓu: Mét l­îng khÝ nhÊt ®Þnh ë nhiÖt ®é kh«ng thay ®æi th× ¸p suÊt tuyÖt ®èi tû lÖ nghÞch víi thÓ tÝch (V) hoÆc thÓ tÝch riªng (v). t(T) = Const (4-1) ta cã: p.V = Const hoÆc p.v = Const (4-2) 88 §iÒu ®ã cã nghÜa lµ tÝch gi÷a ¸p suÊt vµ thÓ tÝch lµ h»ng sè ®èi víi mét l­îng khÝ x¸c ®Þnh (p t¨ng th× V gi¶m). p1.V1= p2.V2= p3.V3= Const (4-3) 4.4.2. §Þnh luËt Gay - Lussac Mét l­îng khÝ nhÊt ®Þnh ë ®iÒu kiÖn ¸p suÊt kh«ng ®æi th× thÓ tÝch (V) hay thÓ tÝch riªng (v) vµ nhiÖt ®é tuyÖt ®èi (T) tû lÖ thuËn víi nhau...hèng sÏ bÞ dõng. §iÒu khiÓn tuÇn tù ®­îc thiÕt kÕ cho c¸c vËn hµnh tù ®éng hoÆc b¸n tù ®éng. B¸n tù ®éng khi tÝn hiÖu khëi ®éng ph¶i ®­îc t¸c ®éng b»ng tay cho mçi lÇn ch¹y. H×nh 6.10 m« t¶ m¹ch ®iÒu khiÓn tuÇn tù b¸n tù ®éng. H×nh 6.11 m« t¶ m¹ch ®iÒu khiÓn tuÇn tù hoµn toµn tù ®éng. H×nh 6.10 §iÒu khiÓn tuÇn tù b¸n tù ®éng 128 H×nh 6.11 M¹ch ®iÒu khiÓn tuÇn tù tù ®éng 6.4. ThiÕt kÕ m¹ch ®iÒu khiÓn hÖ thèng khÝ nÐn M¹ch ®iÒu khiÓn ®­îc xem nh­ lµ mét qu¶ tim cña mét hÖ thèng lµm viÖc khÝ nÐn vµ thñy lùc. Do ®ã nhiÖm vô thiÕt kÕ hoµn chØnh mét m¹ch ®iÒu khiÓn ®¶m b¶o ®­îc sù ®óng ®¾n vÒ nguyªn lý ho¹t ®éng, ®¬n gi¶n, tin cËy, æn ®Þnh vµ linh ho¹t lµ hÕt søc ®­îc quan t©m. Muèn nh­ vËy, vÒ c¬ b¶n ta cã thÓ thùc hiÖn tr×nh tù nh÷ng b­íc sau: • ThiÕt kÕ biÓu ®å chøc n¨ng hoÆc biÓu ®å tr¹ng th¸i cña qu¸ trÝnh ®iÒu khiÓn. • ThiÕt kÕ l­u ®å tiÕn tr×nh. • X©y dùng m¹ch ®iÒu khiÓn. 1. ThiÕt kÕ biÓu ®å chøc n¨ng (BiÓu ®å tr¹ng th¸i) BiÓu ®å tr¹ng th¸i biÓu diÔn c¸c tr¹ng th¸i ho¹t ®éng cña c¸c phÇn tö trong hÖ thèng, mèi liªn hÖ gi÷a c¸c phÇn tö vµ tr×nh tù chuyÓn m¹ch cña c¸c phÇn tö. Do ®ã nã ®­îc xem nh­ lµ c¬ së thÓ hiÖn nguyªn lý ho¹t ®éng cña mét hÖ thèng. Trôc tung cña biÓu ®å tr¹ng th¸i lµ biÓu diÔn tr¹ng th¸i (hµnh tr×nh chuyÓn ®éng, ¸p suÊt, gãc quay). Trôc hoµnh biÓu diÔn c¸c b­íc thùc hiÖn hoÆc lµ thêi gian hµnh tr×nh. Hµnh tr×nh lµm viÖc ®­îc chia thµnh nhiÒu b­íc. Sù thay ®æi tr¹ng th¸i c¸c b­íc ®­îc biÓu diÔn b»ng 129 c¸c ®­êng nÐt ®Ëm. Sù liªn kÕt c¸c tÝn hiÖu ®­îc thÓ hiÖn b»ng c¸c nÐt nhá vµ chiÒu t¸c ®éng ®­îc biÓu diÔn b»ng mòi tªn. Tïy thuéc vµo tÝnh n¨ng lµm viÖc cña hÖ thèng mµ trong mét hÖ thèng ®iÒu khiÓn cã thÓ cã mét hay nhiÒu m¹ch ®iÒu khiÓn thùc hiÖn c¸c nhiÖm vô riªng biÖt. MÆt kh¸c, hÇu hÕt trong c¸c hÖ thèng, c«ng nghÖ tù ®éng hiÖn ®¹i cã sù kÕt hîp rÊt nhiÒu c¸c c¬ cÊu chÊp hµnh kh¸c nhau rÊt ®a d¹ng: C¬ khÝ, khÝ nÐn, thñy lùc, ®iÖn. Do ®ã trong qu¸ tr×nh ®iÒu khiÓn, tÊt yÕu lµ nhiÒu hÖ thèng ®iÒu khiÓn ®­îc kÕt hîp víi nhau, vÝ dô: ®iÒu khiÓn khÝ nÐn kÕt hîp víi ®iÖn, thñy lùc, ®iÒu khiÓn theo ch­¬ng tr×nh PLC, m¸y tÝnh. §Ó ®¬n gi¶n qu¸ tr×nh ®iÒu khiÓn còng nh­ tèi ­u vµ ®¬n gi¶n thiÕt kÕ ta ph¶i thùc hiÖn nhiÖm vô biÓu diÔn chøc n¨ng cña qu¸ tr×nh ®iÒu khiÓn ®Çy ®ñ vµ hoµn chØnh nhÊt. VÝ dô 1: Cho hÖ thèng khÝ nÐn ho¹t ®éng nh­ sau: Khi cã ph«i ®å g¸ nhê Piston 1.0 m sÏ ®i vµo kÑp chi tiÕt, Piston 2.0 sÏ ®i xuèng ®­a ®Çu khoan vµo khoan chi tiÕt. Sau khi khoan xong piston 2.0 thu vÒ th× piston 1.0 nh¶ kÑp ph«i. H×nh 6.12 a. Nguyªn lý ho¹t ®éng cña hÖ thèng khoan khÝ nÐn BiÓu ®å tr¹ng th¸i ®­îc x©y dùng nh­ h×nh 6.12b. B­íc 1-2 Piston 1.0 ®i ra thùc hiÖn kÑp ph«i; b­íc 2-3 Piston 2.0 ®i ra thùc hiÖn khoan chi tiÕt; b­íc 3-4 Piston 2.0 thu vÒ; b­íc 4-5 piston 1.0 thu vÒ nh¶ kÑp ph«i. 130 H×nh 6.12b BiÓu ®å tr¹ng th¸i ®­îc x©y dùng dùa theo nguyªn lý ë h×nh a VÝ dô 2: ThiÕt kÕ biÓu ®å tr¹ng th¸i cña quy tr×nh ®iÒu khiÓn (nh­ h×nh 6.13) Xy lanh t¸c dông kÐp 1A dÉn h­íng c¸c ph«i côc trßn ®Õn mét kh©u lµm viÖc kÕ tiÕp, thêi gian cña hµnh tr×nh ®i lµ t1 = 0.6 s, thêi gian hµnh tr×nh vÒ lµ t2 = 0.4 s, thêi gian pitt«ng l­u tró t¹i vÞ trÝ 1S3 lµ t3 =1 s. tiÕp. ë hai phÝa ®Çu vµ cuèi hµnh tr×nh cã g¾n 2 c÷ hµnh tr×nh 1S2 vµ 1S3. Pitt«ng dÞch chuyÓn ®Èy ph«i (hµnh tr×nh ®i) khi ®ång thêi 1S2 vµ nót nhÊn 1S1 ®­îc t¸c ®éng. H×nh 6.13a. M« t¶ hÖ thèng cÊp ph«i côc trßn L­u ®å ®iÒu khiÓn ®­îc thiÕt kÕ nh­ h×nh 6.13b d­íi ®©y: H×nh 6.13b. L­u ®å ®iÒu khiÓn 131 2. ThiÕt kÕ l­u ®å tiÕn tr×nh Nguyªn t¾c ho¹t ®éng cña m¹ch ®iÒu khiÓn ë h×nh 6.13 ®­îc thùc hiÖn nh­ sau: H×nh 6.14 Nguyªn lý ho¹t ®éng cña m¹ch ®iÒu khiÓn - B­íc thùc hiÖn thø nhÊt: Khi pitt«ng ë vÞ trÝ ban ®Çu (1S2 =1, 1S3=0) nót nhÊn khëi ®éng 1S1 t¸c ®éng pitt«ng ®i ra (1A+). - B­íc thùc hiÖn thø hai: Khi pitt«ng ®i ®Õn cuèi hµnh tr×nh ch¹m c«ng t¾c 1S2, pitt«ng sÏ lïi vÒ (1A-). - B­íc thùc hiÖn thø ba: T¹i vÞ trÝ ban ®Çu pitt«ng ch¹m c«ng t¾c 1S2, qu¸ tr×nh ®iÒu khiÓn kÕt thóc. Qu¸ tr×nh ®iÒu khiÓn ®­îc viÕt nh­ sau: - B­íc thùc hiÖn thø nhÊt: 1S11S21S3= 1A+ ? 1S3 - B­íc thùc hiÖn thø hai: 1S3=1A- ? 1S2 - B­íc thùc hiÖn thø ba: 1S2 = kÕt thóc qu¸ tr×nh 132 H×nh 6.15 L­u ®å tiÕn tr×nh ®iÒu khiÓn 3. VÏ (X©y dùng) s¬ ®å m¹ch ®iÒu khiÓn - M¹ch ®iÒu khiÓn lµ tæ hîp c¸c tÇng. TÇng lµ tæ hîp cña c¸c phÇn tö logic ®iÖn theo c¸c ph­¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn ®· viÕt ®­îc ë trªn. - Mçi ph­¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn cã thÓ xem nh­ lµ mét tÇng. Trong ®ã Kn lµ hµm cña c¸c tÇng vµ ®­îc g¸n cho c¸c ®Çu ra c«ng suÊt cña c¸c van ®iÒu khiÓn. - S¬ ®å ®iÒu khiÓn cã thÓ thùc hiÖn theo ®iÒu khiÓn b»ng phÇn tö khÝ nÐn (gäi lµ ®iÒu khiÓn khÝ-khÝ). H×nh 6.16a,b lµ s¬ ®å m¹ch ®iÒu khiÓn x©y dùng cho vÝ dô 1,2 trong môc 6.4.1. - S¬ ®å ®iÒu khiÓn cã thÓ thùc hiÖn theo ®iÒu khiÓn b»ng phÇn tö ®iÖn (gäi lµ ®iÒu khiÓn ®iÖn-khÝ) nh­ h×nh 6.16c lµ s¬ ®å m¹ch ®iÒu khiÓn b»ng ®iÖn 133 H×nh 6.16a. S¬ ®å m¹ch ®iÒu khiÓn dïng khÝ nÐn 134 H×nh 6.16b. S¬ ®å m¹ch ®iÒu khiÓn dïng khÝ nÐn H×nh 6.16c. S¬ ®å m¹ch ®iÒu khiÓn ®iÖn- khÝ nÐn 135 6.5. øng dông PLC vµo ®iÒu khiÓn hÖ thèng dÇu Ðp, khÝ nÐn Trªn ®©y, chóng ta ®· sö dông lý thuyÕt ®¹i sè Boole, c¸c phÇn tö nhí ®Ó tæ hîp thµnh c¸c ph­¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn vµ sö dông c¸c luËt logic ®Ó tèi ­u chóng. B­íc kÕ tiÕp míi tiÕn hµnh x©y dùng m¹ch ®iÒu khiÓn trªn tæ hîp ®· tèi ­u ®­îc. Víi ph­¬ng thøc nµy sÏ gÆp nhiÒu khã kh¨n ®èi víi nh÷ng hÖ thèng cã qu¸ tr×nh ho¹t ®éng phøc t¹p, hÖ thèng ®ßi hái ph¶i thay ®æi c¸c th«ng sè lµm viÖc th­êng xuyªn, khã kh¨n khi b¶o tr×, söa ch÷a hoÆc c¶i tiÕn, n©ng cÊp ®Ó phï hîp víi nhu cÇu. MÆt kh¸c ph­¬ng thøc nµy tèn kÐm chi phÝ, kh«ng gian vµ tÝnh an toµn, æn ®Þnh lµm viÖc rÊt thÊp ¶nh h­ëng rÊt lín ®Õn hiÖu qu¶ s¶n xuÊt. §Ó gi¶i quyÕt nh÷ng h¹n chÕ cña ph­¬ng thøc nµy ng­êi ta ®· sö dông c¸c bé ®iÒu khiÓn cã kh¶ n¨ng lËp tr×nh thay thÕ hoµn toµn cho c¸c m¹ch ®iÒu khiÓn trªn t¹o ra mét sù linh ho¹t mÒm dÎo tõ ý t­ëng ®Õn hoµn thiÖn m¹ch. Sö dông bé ®iÒu khiÓn lËp tr×nh, chóng ta kh«ng cÇn quan t©m ®Õn b¶n chÊt cña sù nèi m¹ch do ®iÒu nµy ®­îc gi¶i quyÕt b»ng ch­¬ng tr×nh. Ch­¬ng tr×nh cã thÓ viÕt d­íi d¹ng ng«n ng÷ STL, LAD, FBD. Trong phÇn nµy t¸c gi¶ sö dông ng«n ng÷ ®¬n gi¶n LAD ®Ó m« t¶ vµ lËp tr×nh c¸c ho¹t ®éng cña hÖ thèng. TÝnh linh ho¹t vµ mÒm dÎo mµ thiÕt bÞ ®iÒu khiÓn lËp tr×nh (PLC) cã ®­îc lµ nhê nã cã cÊu tróc phÇn cøng vµ ch­¬ng tr×nh phÇn mÒm cã thÓ thay ®æi ®­îc dÔ dµng. Do phÇn cøng cã cÊu tróc d­íi d¹ng module mµ tïy theo ®èi t­îng ®iÒu khiÓn, ta cã thÓ lùa chän c¸c module vµ khai b¸o ®Ó thiÕt lËp phÇn cøng mét bé ®iÒu khiÓn lËp tr×nh c¸ch dÔ dµng. MÆc kh¸c tïy theo yªu cÇu ®iÒu khiÓn cña ®èi t­îng ®iÒu khiÓn mµ ng­êi lËp tr×nh cã thÓ thay ®æi ch­¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn. §Ó thùc hiÖn c¸c c«ng viÖc trªn cÇn ph¶i sö dông ®­îc phÇn mÒm mµ nhµ chÕ t¹o thiÕt bÞ ®· s¶n xuÊt ®i kÌm. ThiÕt bÞ ®iÒu khiÓn lËp tr×nh PLC S7-300 ®­îc thiÕt lËp tõ c¸c Module chÝnh vµ module më réng th«ng qua viÖc sö dông cã phÇn mÒm Simatic manager ®Ó khai b¸o vµ ch­¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn ®­îc lËp tr×nh th«ng qua viÖc thùc hiÖn c¸c gi¶i thuËt nhê c¸c lÖnh cña Simatic manager. 136 H×nh 6.17.(a,b) : KÕt nèi c¸c modules chÝnh vµ modules më réng H×nh 6.18: MÆt tr­íc cña thiÕt bÞ ®iÒu khiÓn lËp tr×nh PLC 1. Module nguån PS 2. Nguån nu«i mét chiÒu 3. KÕt nèi nguån 24 vol 4. ChuyÓn m¹ch chän chÕ ®é ho¹t ®éng module CPU 5. Nhãm ®Ìn tÝn hiÖu b¸o tr¹ng th¸i lµm viÖc cña module CPU 6. R·nh dµnh cho Card nhí 7. §Çu nèi dµnh cho c¸c thiÕt bÞ lËp tr×nh 8. §Çu ra nèi tíi c¸c phÇn tö chÊp hµnh 9. S¬ ®å kÕt nèi víi c¸c phÇn tö vµo ra ChØ khi nµo sö dông thµnh th¹o ®­îc phÇn mÒm th× míi lµm chñ ®­îc thiÕt bÞ ®iÒu khiÓn lËp tr×nh PLC S7-300. 137 6.5.1. PhÇn mÒm Simatic S7 -300 1. Mét sè nhiÖm vô khi khai th¸c phÇn mÒm Khi t¹o gi¶i ph¸p tù ®éng hãa víi STEP 7, cã mét sè nhiÖm vô c¬ b¶n thÓ hiÖn theo l­u ®å sau: Cài đặt phần mềm Step7 Lập nội dung điều khiển và thiết kế cấu trúc chương trình Khởi động phần mềm , tạo mới dự án Có Thiết lập cấu hình phần cứng L฀pLập c฀u cấu hình phànphàn cứngc฀ng vàvà kếtk฀t nốin฀i Không -Thi฀t-Thiết l฀plập cáccác mô ฀unđun -- LiênLiên k฀tkết các trạmtr฀m -- K฀tKết n฀inối ฀฀nđến các đối฀฀i tác truyềntruy฀n thôngthông - K฀t n฀i ฀฀n các ฀฀i tác truy฀n thông Có Lập bảng symbol Thiết lập các symbol Không Tạo chương trình - Lập trình các khối - Gọi khối trong chương trình - Xác định các kí hiệu cục bộ Có Tạo các khối dữ liệu ngay Có Tạo các khối dữ liệu Không Lựa chọn - Lập tin nhắn - Tạo biến cho điều khiển chương trình Bạn đã sẵn sàng thiết lạp phần cứng Có Không Kết nối phần cứng Download chương trình H×nh 6.19: S¬ ®å nhiÖm vô khi Kiểm tra và phát hiện lỗi khai th¸c phÇn mÒm Simatic S7 -300 In và ghi nhận kết quả 138 2. Cµi ®Æt phÇn mÒm + ChuÈn bÞ cµi ®Æt Windows 95/98/NT/2000/XP/Me ph¶i ®­îc khëi ®éng tr­íc khi khëi ®éng cµi ®Æt phÇn mÒm Kh«ng ®ßi hái bé nhí ngoµi nÕu viÖc cµi ®Æt phÇn mÒm STEP 7 ®­îc l­u s½n trªn æ cøng cøng cña (PG) thiÕt bÞ lËp tr×nh §Ó cµi ®Æt STEP 7 tõ Disketle, h·y chÌn Disk 1 vµo æ Disk cña PC/PG §Ó cµi ®Æt tõ CDROM , h·y chÌn CDROM vµo æ ®Üa cña PC B¾t ®Çu cµi ®Æt: §Ó cµi ®Æt phÇn mÒm, thùc hiÖn c¸c b­íc sau; - ChÌn ®Üa (disk1) hoÆc CDROM vµ kÝch ®óp vµo file “SETUP. EXE” - TiÕp theo trªn mµn h×nh theo tõng b­íc h­íng dÉn cña ch­¬ng tr×nh cµi ®Æt Ch­¬ng tr×nh sÏ h­íng dÉn lÇn l­ît tÊt c¶ c¸c b­íc cµi ®Æt, cã thÓ thùc hiÖn c¸c b­íc tiÕp theo hoÆc quay trë l¹i b­íc tr­íc ®ã. Trong qu¸ tr×nh cµi ®Æt, hép héi tho¹i xuÊt hiÖn nh¾c ta lùa chän tõ c¸c lùa chän ®­îc ®­îc thÓ hiÖn. vµ nh÷ng ghi nhí gióp nhanh chãng vµ dÔ dµng t×m thÊy c©u tr¶ lêi ®óng. - NÕu Version cña STEP 7 s½n sµng cµi ®Æt NÕu viÖc cµi ®Æt t×m version kh¸c cña STEP 7 trªn thiÕt bÞ lËp tr×nh, th× ®o¹n héi tho¹i sÏ xuÊt hiÖn. khi ®ã cã thÓ lùa chän; Cã thÓ kh«ng cµi ®Æt STEP 7 version cò vµ sau ®ã khëi ®éng l¹i Setup hoÆc tiÕp tôc cµi ®Æt vµ ghi ®Ì lªn version tr­íc. + Lùa chon cµi ®Æt: Cã 3 lùa chän cµi ®Æt: - Cµi ®Æt chuÈn: TÊt c¶ ng«n ng÷ héi tho¹i dïng gi¸o tiÕp, tÊt c¶ nh÷ng øng dông vµ tÊt c¶ nh÷ng vÝ dô. Nh÷ng th«ng tin s¶n phÈm hiÖn t¹i, nh÷ng th«ng tin vÒ dung l­îng bé nhí ®ßi hái cho phÇn cøng. - Cµi ®Æt c¬ b¶n: ChØ dïng mét lo¹i ng«n ng÷, kh«ng vÝ dô, nh÷ng th«ng tin vÒ dung l­îng bé nhí ®ßi hái cho phÇn cøng. - Ng­êi dïng ®Þnh nghÜa cµi ®Æt: Cã thÓ x¸c ®Þnh viÖc cµi ®Æt, vÝ dô ch­¬ng tr×nh, d÷ liÖu, nh÷ng vÝ dô vµ chøc n¨ng chuyÒn th«ng. 3. Khëi ®éng phÇn mÒm Tr­íc hÕt ph¶i khëi ®éng Windows, t×m ®­îc biÓu t­îng cña Simatics Manager, khëi ®éng phÇn mÒm STEP7 trªn nÒn Windows Ph­¬ng ph¸p khëi ®éng nhanh STEP 7, kÝch ®óp con trá vµo vÞ trÝ cña biÓu t­îng cña Simatics Manager, cöa sæ Window chøa néi Simatics Manager ®­îc më ra, tõ ®©y ta cã thÓ truy xuÊt tÊt c¶ c¸c chøc n¨ng ®· cµi ®Æt cho c¸c gãi chuÈn vµ mét vµi gãi lùa chän kh¸c. Ta còng cã thÓ khëi ®éng SIMATIC Manager tõ Menu Start trªn thanh taskbar cña hÖ thèng vµ sÏ t×m thÊy “Simatc Manager”. 139 SIMATIC Manager øng dông cho viÖc thiÕt lËp phÇn cøng vµ lËp tr×nh, chóng ta cã thÓ thùc hiÖn theo c¸c chøc n¨ng trong SIMATIC Manager - ThiÕt lËp Project - CÊu h×nh, thiÕt lËp th«ng sè phÇn cøng - KÕt nèi m¹ng phÇn cøng - LËp tr×nh khèi - Gì rèi ch­¬ng tr×nh Cã thÓ lµm viÖc SIMATIC Manager theo 2 c¸ch :  Offline, kh«ng cÇn kÕt nèi ®èi t­îng ®iÒu khiÓn lËp tr×nh  Online, kÕt nèi ®èi t­îng ®iÒu khiÓn lËp tr×nh. 4. T¹o mét Project vµ download Khi lµm viÖc cïng SIMATIC Manager lÇn ®Çu, ta t×m ®Õn vµ sö dông Help, trong Help m« t¶ rÊt c¬ b¶n cho viÖc lËp tr×nh trong SIMATIC S7. + T¹o project míi, thùc hiÖn më menu lÖnh File > New Project , cöa sæ new project xuÊt hiÖn nh­ h×nh 1 cho phÐp ®Æt tªn cho Project míi >OK H×nh 6.20: Cöa sæ New Project + Chän Insert trªn thanh c«ng cô, di chuét ®Õn dßng Program, kÝch chuét vµo dßng "S7 program." + KÝch ®óp chuét lªn biÓu t­îng OB1®· xuÊt hiÖn bªn nöa ph¶i cña mµn h×nh, cã thÓ t¹o thªm khèi míi trong øng dông ®· khëi ®éng. 140 H×nh 6.21: T¹o thªm khèi míi trong øng dông + Trong ®Æc ®iÓm ®èi t­îng cña ch­¬ng tr×nh S7 c¸c th«ng tin ®Þa chØ MPI cña c¸c modules ®· ®­îc t¹o ra. NÕu muèn kiÓm tra, lùa chän S7 program trong online view vµ chän menu lÖnh Edit > Object Properties. H×nh 6.22: §Æc ®iÓm ®èi t­îng + Trong offline view cña project window, lùa chän ch­¬ng tr×nh “Block” folder hoÆc nh÷ng khèi muån download. + Download ®èi t­îng ®· lùa chän tíi thiÕt bÞ ®iÒu khiÓn lËp tr×nh b»ng c¸ch lùa chän menu lÖnh PLC-->Download. 6.5.2. Khai b¸o phÇn cøng thiÕt bÞ ®iÒu khiÓn lËp tr×nh PLC C¸c thñ tôc t¹o ®Þnh d¹ng vµ x¸c ®Þnh c¸c th«ng sè tíi vïng ®Þnh d¹ng ®ßi hái ph¶i më ®­îc Project hoÆc t¹o ra mét Project míi trong SIMATIC Manager bao gåm c¸c b­íc nh­ h×nh vÏ sau: 141 Tạo một trạm Vào thiết lập cấu hình phần cứng Đặt các racks Sắp xếp các mô đun Đặt thuộc tính các mô đun Lưu cấu hình phần cứng Down load cấu hình phần cứng H×nh 6.23 Thñ tôc t¹o mét Project míi + T¹o mét tr¹m Ph¶i më ®­îc SIMATIC Manager vµ më mét Project hoÆc t¹o mét project míi Lùa chän project trong nöa bªn tr¸i cña project window Lùa chän Menu lÖnh Insert > Station>SIMATIC 300- Station > kÝch chuét tr¸i; KÝch ®óp chuét tr¸i lªn folder SIMATIC 300 cöa sæ bªn tr¸i cña project window; KÝch ®óp chuét tr¸i lªn folder hardware cöa sæ bªn ph¶i cña project window Chän SIMATIC 300> Rack 300.> Rail ta ®­îc: 142 H×nh 6.24: Khai b¸o cÊu tróc phÇn cøng cña thiÕt bÞ lËp tr×nh + LuËt s¾p xÕp c¸c modules trong cÊu h×nh phÇn cøng cña SIMTIC 300 Lùa chän vµ khai b¸o c¸c th«ng sè c¸c modules lÇn l­ît tõ modules chÝnh råi ®Õn m« ®un më réng (chó ý m·, c¸c th«ng sè vµ vÞ trÝ khai b¸o cña modules liªn quan tíi ®Þa chØ qu¶n lý d÷ liÖu) ; C¸c modules ph¶i ®­îc ghÐp liÒn nhau mµ kh«ng cã kho¶ng trèng Rack 0 : Slot 1: ChØ cã module nguån cung cÊp, vÝ dô 6ES7 307-2A Slot 2: ChØ cã module CPU, vÝ dô , 6ES7 314-.. Slot 3: Module giao tiÕp 6ES7 360-.../361-... hoÆc ®Ó trèng Slot 4 ®ªn 11: Modules tÝn hiÖu hoÆc modules chøc n¨ng, modules xö lý truyÒn th«ng hoÆc modules tù do kh¸c. Rack 1 ®Õn 3 Slot 1: Module nguån cung cÊp, vÝ dô 6ES7 307-.. hoÆc ®Ó trèng Slot 2: Tù do Slot 3: Module giao tiÕp Slot 4 ®ªn 11: Modules tÝn hiÖu hoÆc modules chøc n¨ng, modules xö lý truyÒn th«ng hoÆc modules tù do kh¸c. 143 H×nh 6.25: VÞ trÝ khai b¸o vµ s¾p xÕp c¸c modules cña thiÕt bÞ lËp tr×nh Sau khi khai b¸o cÊu h×nh phÇn cøng L­u cÊu h×nh phÇn cøng cña bé PLC ®· khai b¸o. 144 6.5.3. C¸c b­íc thiÕt kÕ ch­¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn Phân tích bài tóan chi tiết và rõ ràng, bao Bài toán – Phân tích gồm tất cả trình tự chuyển động, tín hiệu vào, ra và các hàm logic chức năng. Một biểu đồ mô tả quá trình điều khiển Mô hình trên biểu đồ sẽ dễ dàng vẽ sơ đồ mạch và lập trình và sơ đồ Tên, vị trí của các cơ cấu chấp hành, Xác định tên, vị trí các phần tử đầu vào, ra và cảm biến. - Sơ đồ trạng thái phần tử- Giản đồ thời gian - Biểu đồ chức năng. - Giản đồ thời gian Sơ đồ mạch điện động lực có các phần tử ở dạng ký hiệu. Mạch – Sơ đồ Lập trình Lập trình điều khiển PLC dựa vào biểu đồ trạng thái và sơ đồ chức năng. và sơ đồ Danh mục các phần tử là rất cần thiết để Các phần tử - Danh mục có thể đặt hàng từ nhà sản suất cũng như chuẩn bị lắp đặt, sắp xếp tất cả các thiết bị , dụng cụ. Lắp ráp và cài đặt Phân tích bài toán chi tiết và rõ ràng, bao gồm tất cả trình tự chuyển động, tin hiệu vào, ra và các hàm logic chức năng. Mô hình trên biểu đồ và sơ đồ Nạp chương trình vào thiết bị PLC. Vận hành Khởi động hệ thống và kiểm tra chức năng giống như mô tả trong bài toán. Kiểm tra chương trình PLC sau khi nạp chương trình H×nh 6.26: C¸c b­íc thiÕt kÕ ch­¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn 145 6.5.4. ViÕt ch­¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn Sau khi ®· t¹o ®­îc dù ¸n gåm tªn dù ¸n, cÊu h×nh phÇn cøng , l­u vµo sÏ ®­îc CPU khai b¸o --> S7 program--> Block, Symbols Trong Block chøa khèi OB1 ®Ó viÕt ch­¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn chÝnh. Trong b¶ng symbols cho phÐp ta ®Æt c¸c ®Þa chØ h×nh thøc thay thÕ cho ®Þa chØ chÝnh thøc nh»m môc ®Ých dÔ dµng lËp tr×nh, dÔ hiÓu h¬n khi kiÓm so¸t ch­¬ng tr×nh. H×nh 6.27: B¶ng Symbols Nh­ b¶ng symbol trªn nót Stop ®­îc g¾n víi ®Þa chØ I0.0. Nh­ thÕ khi lËp tr×nh ta cã thÓ viÕt ®Þa chØ lµ “Stop” thay v× viÕt I0.0 + C¸ch vµo mµn h×nh lËp tr×nh. Khi vµo khèi OB1 ®Ó lËp tr×nh, mµn h×nh sÏ hái ng«n ng÷ lËp tr×nh ta chän STL,LAD, FBD tïy ý. ë ®©y ta chän ng«n ng÷ LAD (H×nh thang). Sau khi chÊp nhËn ta cã mµn h×nh lËp tr×nh. 146 Chèn network mới Tập lệnh Chèn các của S7 lệnh vào H×nh 6.28: TËp lÖnh cña S7-300 lÊy trong INSERT-->Program element C¸c lÖnh ®­îc chÌn nh­ h×nh vÏ (H×nh 6.29). T¹i c¸c dÊu hái chÊm ta viÕt ®Þa chØ vµo ®ã theo ch­¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn. H×nh 6.29: C¸c lÖnh ®­îc chÌn vµo ch­¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn Ch­¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn viÕt xong nh­ h×nh (H×nh 6.30) 147 H×nh 6.30: Ch­¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn viÕt xong Sau khi viÕt xong ch­¬ng tr×nh cã thÓ ch¹y m« pháng trong PLCsim cña phÇn mÒm. Néi dung m« pháng nh­ sau: Tõ mµn h×nh Simatic manager chän biÓu t­îng m« pháng khi ®ã xuÊt hiÖn mµn h×nh m« pháng -CPU ®ang ë chÕ ®é Stop. - Ngâ vµo IB0, ngâ ra QB0 H×nh 6.31: M« pháng trong PLCsim Do phÇn lËp tr×nh ngâ ra cña ta lµ Q4.0 nªn ®æi “QB O” thµnh “QB4” H×nh 6.32: Download ®Ó ch¹y thö ch­¬ng tr×nh ChuyÓn c«ng t¾c CPU vÒ chÕ ®é RUN. Muèn bit ®Çu vµo b»ng 1 ta nh¾p chuét vµo « t­¬ng øng ë ®©y ta nh¾p vµ nh¶ Start “I0.1” ®Çu ra Q4.0 sÏ lªn 1 (dÊu tÝch), nh¾p nh¶ I0.0 ®Çu ra sÏ mÊt. 148 H×nh 6.33: Giao diÖn m« pháng b»ng PLCSim Ta cã thÓ quan s¸t trªn mµn h×nh lËp tr×nh b»ng c¸ch nh¾p vµo Debug --> Monitor. B©y giê ta cã thÓ thùc hiÖn mét vÝ dô lËp tr×nh míi. 6.5.5. VÝ dô T¹o míi mét dù ¸n trong ®ã: - Tªn dù ¸n “ Bai 1 tao mot du an” - Dïng mét m« ®un nguån 5A, CPU 312C, 32 ngâ vµo sè, 24 ngâ ra sè, 2 ngâ vµo t­¬ng tù, 4 ngâ ra t­¬ng tù. - Sö dông c¸c lÖnh logic tiÕp ®iÓm viÕt ch­¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn ®éng c¬ H×nh 6.34: §Æt tªn cho New Project 149 H×nh 6.35: Khai b¸o cÊu h×nh phÇn cøng TiÕp theo ta chän SIMATIC 300 Station , khi ®ã ®­îc mµn h×nh míi vµ chän SIMATIC 300 (1) Chän Hardware Chän Rack300--> Rail 150 H×nh 6.36: CÊu h×nh phÇn cøng cña PLC 151 H×nh 6.37: ChÌn c¸c m« ®un vµo sÏ ®­îc cÊu h×nh phÇn cøng Ta chÌn c¸c m« ®un vµo sÏ ®­îc cÊu h×nh phÇn cøng nh­ H×nh 6.37 Khi cÇn ®Æt thuéc tÝnh cho m« ®un nµo ta nh¸y kÐp vµo m« ®un ®ã. VÝ dô ta muèn thay ®æi ®Þa chØ m« ®un DI32xDC24V, nh¸y kÐp vµo ta ®­îc. H×nh 6.38: Thay ®æi ®Þa chØ cña m« ®un Vµo addresses ta cã thÓ thay ®æi ®­îc ®ia chØ hiÖn thêi b»ng c¸ch bá “System default” vµ gâ vµo ®Þa chØ míi mong muèn. KÕt thóc ta “save” ®Ó l­u gi÷ vµ chuyÓn vÒ mµn h×nh lËp tr×nh nh­ thùc hiÖn ë phÇn trªn. 6.5.6. Bµi tËp: T¹o míi mét dù ¸n trong ®ã: Tªn dù ¸n “ LT DK HT dong dau” Sö dông phÇn mÒm Simatic Manager, PLC S7-300 ®Ó lËp tr×nh ®iÒu khiÓn hÖ thèng tù ®éng ®ãng dÊu trªn tem nh·n niªm phong cña hép s¶n phÈm ho¹t ®éng theo yªu cÇu c«ng nghÖ sau: 152 HÖ thèng kÕt nèi nh­ h×nh 6.39. Ban ®Çu c¸c xi lanh ë vÞ trÝ thu vµo, m« t¬ chÊm mùc ë phÝa ngoµi. Khi cã tÝn hiÖu Start hÖ th«ng khëi ®éng. Xi lanh1 ®Èy b¨ng giÊy vµo vÞ trÝ, Xilanh 2 ®Èy hép mùc vµo vÞ trÝ, m« t¬ 3 quay chÊm mùc cho con dÊu. Sau khi chÊm xong m« t¬ 3 quay vÒ vÞ trÝ ®Çu, Xilanh 2 thu vÒ. 5 4 2 1 3 H×nh 6.39: HÖ thèng ®ãng dÊu Trong ®ã: 1- Xi lanh ®Èy giÊy (X1) 4- Xi lanh chÆn giÊy (X4) 2- Xi lanh ®Èy hép mùc dÊu (X2) 5- Xi lanh ®Èy dao c¾t giÊy (X5) 3- M« t¬ quay chÊm mùc (M3) 1. Gi¶n ®å thêi gian Star t A2 1 A1 X1 B2 0 1 B1 X2 0 C2 1 C M3 1 0 H×nh 6.40: Gi¶n ®å b­íc c¸c phÇn tö khÝ t¸c ®éng Ghi chó: A1, A2, B1, B2, C1, C2 lµ c¸c c¶m biÕn hµnh tr×nh t¸c ®éng ®iÖn. 2. Lùa chän thiÕt bÞ, khai b¸o phÇn cøng bé ®iÒu khiÓn lËp tr×nh PLC vµ kÕt nèi thiÕt bÞ phÇn cøng. a. Lùa chän thiÕt bÞ 153 STT Tªn phÇn tö Ký hiÖu Th«ng sè kü thuËt Sè l­îng 1 Nót khëi ®éng ON Putton 5A, 220v 01 chiÕc 2 Nót dõng OFF Putton 5A, 220v 01 chiÕc 3 CÇu dao CD 1 pha, 15A, 380V 01 chiÕc 4 R¬ le trung gian K1; ...K6 Mét chiÒu 24v 06 bé 5 M« h×nh ®ãng dÊu xxx ThiÕt bÞ KFV 01Bé 6 Nguån c©p khÝ xxx ThiÕt bÞ KFV 01Bé 7 D©y dÉn ®iÖn PVC 1x 0,75 10 mÐt 8 M« ®un nguån PS.... 01 module 9 M« ®un xö lý CPU... 01 module PLC –S7300 10 M« ®un më réng ®Çu vµo sè DI.... 01module 11 M« ®un më réng ®Çu ra sè DO... 01 module 12 Bé dông cô l¾p ®Æt K×m, tuèc l« vÝt.... 01 bé .... ......................................... H×nh 6.41: Lùa chän thiÕt bÞ cho mét nhãm thùc tËp b. Khai b¸o phÇn cøng bé ®iÒu khiÓn lËp tr×nh PLC Sö dông phÇn mÒm simatic manager khai b¸o phÇn cøng (hardware) theo thø tù c¸c b­íc : §Æt tªn New project Insert station simatic 300 Hardware Rack 300 Rail; Lùa chän vµ khai b¸o c¸c m« ®un lÇn l­ît m« ®un chÝnh råi ®Õn m« ®un më réng (chó ý m· cña, c¸c th«ng sè vµ vÞ trÝ khai b¸o cña m« ®un liªn quan tíi ®Þa chØ qu¶n lý d÷ liÖu) ; L­u cÊu h×nh phÇn cøng cña bé PLC ®· khai b¸o. c. KÕt nèi thiÕt bÞ phÇn cøng + KÕt nèi m¹ch ®éng lùc (M¹ch khÝ nÐn) 154 B1 B2 A1 A2 50% 50% 50% 50% 50% 50% 4 2 4 2 4 2 1Y2 2Y21Y3 2Y3 1Y1 2Y1 5 3 5 3 5 3 1 1 1 H×nh 6.42: S¬ ®å m¹ch khÝ nÐn + KÕt nèi PLC víi c¸c phÇn tö vµo, ra - C¸c phÇn tö ®Çu vµo kÕt nèi víi m« ®un më réng ®Çu vµo - C¸c phÇn tö chÊp hµnh kÕt nèi víi m« ®un më réng ®Çu ra - KÕt nèi nguån cho PLC vµ cuén d©y r¬ le (nguån mét chiÒu 24v cÊp cho PLC) H×nh 6.43: S¬ ®å kÕt nèi PLC 155 3. X¸c ®Þnh ®Þa chØ miÒn nhí cho c¸c phÇn tö vµo ra vµ c¸c ph©n tö trung gian cña bé ®iÒu khiÓn lËp tr×nh PLC a. C¸c phÇn tö ®Çu vµo D I4.0 ; M I4.1; b. C¸c phÇn tö chÊp hµnh (1Y1) K1 Q8.0 ; (2Y1) K2 Q8.1; (1Y2) K3 Q8.2; (2Y2) K4 Q8.3; (1Y3)K5 Q8.4; (2Y3)K6 Q8.5 c. C¸c phÇn tö trung gian vµ biÕn cê M Bé thêi gian Timer : S- ODT BiÕn cê M0.0 – M0.7 4. LËp tr×nh ®iÒu khiÓn Sö dông phÇn mÒm “Tr×nh qu¶n lý Simatic S7- 300” vµ tËp lÖnh cña nã viÕt ch­¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn hÖ thèng ®ãng dÊu nh­ sau: 156 157 5. N¹p ch­¬ng tr×nh vµ ch¹y thö a. CÊp nguån cho thiÕt bÞ lËp tr×nh ®iÒu khiÓn + Nguån (+)/(-) 24v DC cho PLC + Nguån khÝ cho phÇn tö chÊp hµnh b. ChuÈn bÞ vµ n¹p ch­¬ng tr×nh + BËt c«ng t¾c chuyÓn ®æi chÕ ®é lµm viÖc cña thiÕt bÞ lËp tr×nh vÒ vÞ trÝ Reset ®Ó xãa bé nhí. + BËt c«ng t¾c chän chÕ ®é Stop, download ch­¬ng tr×nh lªn thiÕt bÞ ®iÒu khiÓn lËp tr×nh c. Ch¹y thö + BËt c«ng t¾c chän chÕ ®é Run, ch¹y thö ch­¬ng tr×nh, söa lçi + KiÓm tra hoµn thiÖn. 6. Mét sè lçi th­êng gÆp vµ ph­¬ng ph¸p kh¾c phôc STT H­ háng (lçi) Nguyªn nh©n PP kh¾c phôc 1 PhÇn cøng KÕt nèi kh«ng tiÕp xóc KiÓm tra, nèi l¹i cho tiÕp xóc kh«ng t¸c ®éng tèt 2 Ch­¬ng tr×nh LÖnh, gi¶i thuËt ch­a KiÓm tra l¹i lÖnh, vµ gi¶i thuËt ch¹y sai. ®óng 3 Thao t¸c, vËn Kh«ng ®óng tr×nh tù, Thao t¸c ®óng tr×nh tù hµnh vµ yªu cÇu ®iÒu khiÓn B¶ng 6.8 Mét sè lçi th­êng gÆp vµ ph­¬ng ph¸p kh¾c phôc 158 C©u hái vµ Bµi tËp ch­¬ng 6 1. Cho s¬ ®å m¹ch khÝ nÐn nh­ h×nh vÏ: 1.0 1.3 1.4 2.0 1.5 1.2 1.1 H×nh 6.44 S¬ ®å m¹ch khÝ nÐn ®iÒu khiÓn 2 c¬ cÊu chÊp hµnh a. Nªu tªn vµ ghi ký hiÖu c¸c thiÕt bÞ trong s¬ ®å; b. ThuyÕt minh s¬ ®å m¹ch khÝ nÐn trªn; c. ThiÕt kÕ m¹ch ®iÖn - khÝ nÐn ®iÒu khiÓn 1.0 vµ 2.0 theo cïng quy tr×nh ho¹t ®éng trªn. 159 2. Cho s¬ ®å m¹ch khÝ nÐn nh­ h×nh vÏ: 1.0 2.0 1.4 1.5 1.6 1.7 1.2 1.3 1.1 H×nh 6.45 S¬ ®å m¹ch khÝ cã ®iÒu khiÓn tèc ®é cho 1 c¬ cÊu chÊp hµnh a. Nªu tªn vµ ghi ký hiÖu c¸c thiÕt bÞ trong s¬ ®å; b. ThuyÕt minh s¬ ®å m¹ch khÝ nÐn trªn; c. ThiÕt kÕ m¹ch ®iÖn - khÝ nÐn ®iÒu khiÓn 1.0 vµ 2.0 theo cïng quy tr×nh ho¹t ®éng trªn. 160 3. Cho s¬ ®å m¹ch khÝ nÐn nh­ h×nh vÏ: 1.0 1.4 1.5 1.6 1.8 2.0 1.2 1.3 1.7 1.1 H×nh 6.46 S¬ ®å m¹ch khÝ cã ®iÒu khiÓn tèc ®é cho 2 c¬ cÊu chÊp hµnh a. Nªu tªn vµ ghi ký hiÖu c¸c thiÕt bÞ trong s¬ ®å; b. ThuyÕt minh s¬ ®å m¹ch khÝ nÐn trªn; c. ThiÕt kÕ m¹ch ®iÖn - khÝ nÐn ®iÒu khiÓn 1.0 vµ 2.0 theo cïng quy tr×nh ho¹t ®éng trªn. 4. Cho c¸c s¬ ®å m¹ch khÝ sau: Yªu cÇu: - Chó thÝch tªn vµ gi¶i thÝch chøc n¨ng cña tõng phÇn tö trong s¬ ®å. - ThiÕt kÕ s¬ ®å m¹ch ®iÖn - khÝ nÐn. - Ph©n tÝch nguyªn lý lµm cña m¹ch ®iÖn - khÝ nÐn. 161 A0 A1 4 2 5 3 1 2 2 12 A0 1 3 50% 3 2 1 1 1 2 2 2 A1 1 3 1 3 1 3 H×nh 6.47. M¹ch khÝ nÐn tù ®éng ®¶o chiÒu Xy lanh 1.0 1S2 1S3 2.0 2S1 2S2 40% 40% 2v3 1v2 2v24 2 1v1 4 2 Y1 Y2 5 3 X1 X2 2 1 5 3 1 2v1 1 3 H×nh 6.48. M¹ch khÝ nÐn ®iÒu khiÓn tèc ®é cña 2 Xy lanh 162 A0 A1 2S 50% 50% 50% 50% 4 2 4 2 5 3 1 5 3 1 2 2 A0 2 1 1 1 3 A1 1 3 2 2S 2 1 3 1 3 2 3 12 1 H×nh 6.49. M¹ch khÝ nÐn ®iÒu khiÓn ®¶o chiÒu 2 Xy lanh (sö dông 3 CTHT) 1.0 1S2 1S3 2.0 2S1 2S2 40% 40% 1v4 2v2 4 2 1v1 4 2 5 3 2 1 5 3 1 2v1 1v2 2 2v3 1 3 2v5 2 2 2S1 1v3 1S3 1 1 1 3 2 1 3 2S2 ss1 2 2 2v4 ss2 2 1 3 1S2 1 3 1 3 1 3 H×nh 6.50. M¹ch khÝ nÐn ®iÒu khiÓn ®¶o chiÒu 2 Xy lanh(sö dông 4 CTHT) 163 1.0 A1 A0 2 1 3 60% 2 1 1 2 V 2 1 3 4 2 X1 X2 5 3 V 1 4 12 Y1 5 3 1 H×nh 6.51. M¹ch khÝ nÐn ®iÒu khiÓn ®¶o chiÒu 1 Xy lanh (cã ®iÒu chØnh tèc ®é) A1 A0 2 1 3 60% 2 1 1 2 1 3 4 2 2 5 3 1 A1 4 2 1 3 open 2 5 3 2 1 12 1 3 30% 3 1 2 A0 1 3 H×nh 6.52.M¹ch khÝ nÐn ®iÒu khiÓn tù ®éng ®¶o chiÒu 1 Xy lanh 5. Mét c¸nh cöa ®ãng, më ®­îc ®iÒu khiÓn b»ng hÖ thèng truyÒn ®éng ®iÖn - khÝ nÐn nh­ sau: 164 NhÊn 1 trong hai nót S1 hoÆc S2 xy lanh t¸c ®éng 2 phÝa ®i ra lµm më c¸nh cöa.khi nh¶ nót nhÊn c¸nh cöa sÏ chê mét kho¶ng thêi gian th× xy lanh míi ®­îc ®i vµo ®ãng c¸nh cöa. Yªu cÇu: - H·y vÏ s¬ ®å m¹ch ®iÒu khiÓn ®iÖn - khÝ nÐn. - Chó thÝch tªn vµ gi¶i thÝch chøc n¨ng cña tõng phÇn tö trong s¬ ®å - Ph©n tÝch nguyªn lý lµm viÖc cña m¹ch. 6. Mét thanh truyÒn cña mét xy lanh t¸c ®éng 2 phÝa ®­îc di chuyÓn ®i ra b»ng c¸ch t¸c ®éng vµo nót nhÊn, cuèi hµnh tr×nh ®ång thêi ®¹t ®Õn ¸p suÊt b»ng 10 bar th× xy lanh sÏ tù quay vÒ. Yªu cÇu: - H·y vÏ s¬ ®å m¹ch ®iÒu khiÓn ®iÖn - khÝ nÐn. - Chó thÝch tªn vµ gi¶i thÝch chøc n¨ng cña tõng phÇn tö trong s¬ ®å - Ph©n tÝch nguyªn lý lµm viÖc cña m¹ch. 7. Nh÷ng thïng carton cÇn ®­îc mang ®Õn b¨ng t¶i kh¸c, nhÊn nót Start xy lanh A ®i ra chËm n©ng thïng carton lªn phÝa trªn, ®Õn cuèi hµnh tr×nh xy lanh B ®i ra chËm ®Ó ®Èy thïng carton vµo b¨ng t¶i. Sau ®ã xy lanh B ®i trë vµo, ®Õn cuèi hµnh tr×nh xy lanh A tiÕp tôc ®i vµo hoµn tÊt mét chu tr×nh. Yªu cÇu: - H·y vÏ s¬ ®å m¹ch ®iÒu khiÓn ®iÖn - khÝ nÐn. - Chó thÝch tªn vµ gi¶i thÝch chøc n¨ng cña tõng phÇn tö trong s¬ ®å - Ph©n tÝch nguyªn lý lµm viÖc cña m¹ch. 8. Mét chi tiÕt b»ng nh«m cÇn ®­îc ®ãng nh·n hiÖu ®­îc ®iÒu khiÓn b»ng hÖ thèng ®iÖn- khÝ nÐn nh­ sau: NhÊn nót Start xy lanh t¸c ®éng 2 phÝa ®i ra chËm ®Ó ®Èy chi tiÕt vµo vÞ trÝ dËp, sau ®ã xy lanh t¸c ®éng 2 phÝa B ®i ra ®Ó ®ãng nh·n hiÖu chi tiÕt, cuèi cïng c¶ 2 xy lanh A vµ B ®Òu trë vÒ cïng mét lóc. Yªu cÇu: - H·y vÏ s¬ ®å m¹ch ®iÒu khiÓn ®iÖn - khÝ nÐn. - Chó thÝch tªn vµ gi¶i thÝch chøc n¨ng cña tõng phÇn tö trong s¬ ®å. - Ph©n tÝch nguyªn lý lµm viÖc cña m¹ch. 9. C¸c chi tiÕt d¹ng trô sau khi gia c«ng xong ë d©y truyÒn kh¸c cÇn ph¶i ®­îc kiÓm tra kÝch th­íc, ®­îc ®iÒu khiÓn b»ng hÖ thèng sau: 165 NhÊn 1 nót nhÊn xy lanh 1.0 ®i ra víi thêi gian T1=0,6s ®ång thêi ®Èy chi tiÕt vµo bé phËn kiÓm tra, ®Õn cu«Ý hµnh tr×nh vµ chê mét kho¶ng thêi gian T2-1s sau ®ã xy lanh 1.0 quay trë vÒ víi thêi gian T3=0,4s.Chu tr×nh ®­îc ®iÒu khiÓn tù ®éng ( Yªu cÇu khi hÕt ph«i ®Ó kiÓm tra th× chu tr×nh tù dõng l¹i). Yªu cÇu: + VÏ m¹ch ®iÒu khiÓn ®iÖn - khÝ nÐn + Ph©n tÝch nguyªn lý lµm viÖc cña m¹ch. 10. Mét chi tiÕt cÇn khoan 4 lç gièng nhau ®­îc ®iÒu khiÓn bëi hÖ thèng sau: Chi tiÕt ®­îc ®Æt vµo b»ng tay, nhÊn nót Start xy lanh A mang ®Çu khoan sÏ ®i ra thùc hiÖn chuyÓn ®éng khoan lç thø nhÊt, cuèi hµnh tr×nh quay trë vÒ. Sau ®ã xy lanh B ®i vµo ®Ó di chuyÓn chi tiÕt ®Õn lç khoan thø hai, xy lanh A ®i ra thùc hiÖn khoan lç khoan thø hai råi lïi vÒ , xy lanh C ®i vµo ®Ó di chuyÓn chi tiÕt ®Õn lç khoan thø ba, xy lanh A l¹i ®i ra thùc hiÖn khoan lç thø ba råi ®i vÒ, xy lanh B ®i ra ®Ó di chuyÓn chi tiÕt ®Õn lç khoan thø t­ sau ®ã xy lanh A l¹i ®i ra thùc hiÖn khoan lç khoan thø t­ råi lïi vÒ, xy lanh C ®i ra ®Ó trë vÒ vÞ trÝ ban ®Çu vµ hoµn tÊt mét chu tr×nh khoan. Yªu cÇu: + VÏ m¹ch ®iÒu khiÓn ®iÖn - khÝ nÐn + Ph©n tÝch nguyªn lý lµm viÖc cña m¹ch. 11. Tr×nh bµy c¸c phÐp biÕn ®æi cña ®¹i sè Boole. 166 Tµi liÖu tham kh¶o [1] NguyÔn Ngäc CÈn, TruyÒn ®éng dÇu Ðp trong m¸y c¾t kim lo¹i, NXB §¹i häc Quèc gia Tp. Hå ChÝ Minh, 2002. [2] NguyÔn Ngäc Ph­¬ng, HÖ thèng ®iÒu khiÓn b»ng khÝ nÐn, NXB Gi¸o dôc, 2001. [3] NguyÔn Ngäc Ph­¬ng - Huúnh NguyÔn Hoµng, HÖ thèng ®iÒu khiÓn b»ng thñy lùc, NXB Gi¸o dôc, 1999. [4] NguyÔn Ngäc CÈn, §iÒu khiÓn tù ®éng, NXB §¹i häc Quèc gia Tp. Hå ChÝ Minh, 2000. [5] Automation with PLC Simatic S7-300, Siemens, Germany. [6] John J., The technology of fluid power, Prentice Hall, 1993. [7] Hydraulics Applications, Lab Volt, 2000. [8] Werner Deppert - Kurt Stoll, Pneumatic Application, Vogel Buchverlag, 1983. 167

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • pdfbai_giang_truyen_dong_dau_ep_va_khi_nen.pdf