ỦY BAN NHÂN DÂN TỈNH NINH THUẬN
TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ NINH THUẬN
--------------------------------------------------
GIÁO TRÌNH
MÔ ĐUN 28: ĐIỀU KHIỂN KHÍ NÉN
NGHỀ: CƠ ĐIỆN TỬ
TRÌNH ĐỘ CAO ĐẲNG
(Ban hành kèm theo Quyết định số: /QĐ-... ngày ..... tháng.... năm 2017
của Trường Cao đẳng nghề Ninh Thuận)
Ninh Thuận, năm 2017
(Lưu hành nội bộ)
TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN
Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thông tin có thể được phép
dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo.
Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu
lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm.
LỜI GIỚI THIỆU
Trong hầu hết các trường hợp, khí nén được sử dụng để thực hiện các di chuyển
và tạo ra lực. Các động cơ khí nén có nhiệm vụ chuyển đổi năng lượng lưu trữ trong
không khí đã nén thành động năng. Mặt khác, các thành phần chính của hệ thống khí
nén bao gồm các thiết bị hoạt động bằng không khí như xi lanh và động cơ ở một
mặt và các bộ phận điều khiển (van). Ngày nay, các hệ thống khí nén được sử dụng
chủ yếu cho tự động hóa, do đó thường phục vụ cho việc tinh giản các quy trình kỹ
thuật.
Để đáp ứng nhu cầu về tài liệu học tập cho học sinh - sinh viên và tài liệu cho
giáo viên khi giảng dạy. Khoa Cơ khí - Xây dựng Trường Cao đẳng nghề Ninh Thuận
đã biên soạn bộ giáo trình “Điều khiển khí nén”. Đây là môn học bắt buộc trong
chương trình đào tạo của bậc cao đẳng nghề Cơ điện tử.
Người biên soạn đã có rất nhiều cố gắng, nhưng không tránh khỏi những khiếm
khuyết, rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của độc giả để giáo trình được hoàn
thiện hơn.
Xin chân thành cảm ơn!
Ninh Thuận, ngày….. tháng.... năm 2017
Người biên soạn
MỤC LỤC
III. NỘI DUNG MÔ ĐUN ........................................................................................ 1
BÀI 1: KHÁI NIỆM VỀ KHÍ NÉN, ỨNG DỤNG CỦA KHÍ NÉN ....................... 2
1. Khái niệm chung ................................................................................................ 2
1.1. Vài nét về sự phát triển ................................................................................ 2
1.2. Khả năng ứng dụng của khí nén .................................................................. 2
1.3. Ưu nhược điểm của hệ thống truyền động bằng khí nén ............................. 3
2. Một số đặc điểm của hệ truyền động bằng khí nén ........................................... 4
2.1. Độ an toàn khi quá tải .................................................................................. 4
2.2. Sự truyền tải năng lượng .............................................................................. 4
2.3. Tuổi thọ và bảo dưỡng ................................................................................. 4
2.4. Khả năng thay thế những phần tử thiết bị .................................................... 4
2.5. Vận tốc truyền động ..................................................................................... 4
2.6. Khả năng điều chỉnh lưu lượng dòng và áp suất ......................................... 4
2.7. Vận tốc truyền tải ......................................................................................... 5
3. Đơn vị đo trong hệ thống điều khiển ................................................................. 5
3.1. Áp suất ......................................................................................................... 5
3.2. Lực ............................................................................................................... 5
3.3. Công ............................................................................................................. 5
3.4. Công suất...................................................................................................... 5
3.5. Độ nhớt động ............................................................................................... 5
4. Cơ sở tính toán khí nén ...................................................................................... 6
4.1. Thành phần hoá học của khí nén ................................................................. 6
4.2. Phương trình trạng thái nhiệt động học ....................................................... 6
4.3. Độ ẩm không khí ........................................................................................ 11
4.4. Phương trình dòng chảy ............................................................................. 12
4.5. Lưu lượng khí nén qua khe hở ................................................................... 13
4.6. Tổn thất áp suất của khí nén .................................................................... 14
BÀI 2: CÁC PHẦN TỬ TRONG HỆ THỐNG KHÍ NÉN .................................... 20
1. Máy nén khí ...................................................................................................... 20
1.1. Nguyên tắc hoạt động và phân loại máy nén khí ....................................... 20
1.2. Máy nén khí kiểu pít- tông ......................................................................... 20
1.3. Máy nén khí kiểu cánh gạt ......................................................................... 21
1.4. Máy nén khí kiểu bánh răng- trục vít ......................................................... 23
1.5. Máy nén khí kiểu Root. .............................................................................. 24
1.6. Máy nén khí kiểu tuabin ............................................................................ 25
2. Thiết bị xử lý khí nén ....................................................................................... 26
2.1. Yêu cầu về khí nén ..................................................................................... 26
2.2. Các phương pháp xử lý khí nén ................................................................. 26
2.3. Bộ lọc ......................................................................................................... 28
3. Bình trích chứa khí nén ................................................................................... 30
4. Xilanh .............................................................................................................. 34
4.1 Xilanh tác động đơn. ................................................................................... 34
4.2 Xilanh tác động kép. ................................................................................... 35
4.3 Xi lanh có giảm chấn ở cuối hành trình. ..................................................... 36
4.4 Ngoài ra còn có các kiểu giảm chấn khác: ................................................. 36
5. Động cơ khí nén ............................................................................................... 39
5.1 Động cơ kiểu bánh răng. ............................................................................ 39
5.2 Động cơ kiểu Pittông ................................................................................. 40
5.3 Động cơ kiểu cánh gạt. ............................................................................... 41
5.4 Động cơ tuabin. .......................................................................................... 41
6. Van đảo chiều:.................................................................................................. 41
7. Van đảo chiều 2/2 ........................................................................................... 44
8. Van đảo chiều 3/2 ............................................................................................ 44
9. Van đảo chiều 4/2 ........................................................................................... 47
10. Van xoay đảo chiều 4/3. ................................................................................ 48
11. Van điều khiển 5/3. ........................................................................................ 51
12. Van chắn: ....................................................................................................... 51
13. Van một chiều: ............................................................................................... 51
14. Van logic OR: ................................................................................................ 52
14. Van logic AND: ............................................................................................. 52
15. Van xả khí nhanh: .......................................................................................... 53
16. Van tiết lưu ..................................................................................................... 53
17. Van áp suất: .................................................................................................... 55
18. Van chân không: ............................................................................................ 60
19. Công tắc hành trình điện – cơ. ....................................................................... 61
20. Cảm biến điện t. .......................................................................................... 63
21. Cảm biến điện dung. ...................................................................................... 63
22. Cảm biến quang điện. ..................................................................................... 63
23. Cảm biến áp suất. ........................................................................................... 64
BÀI 3: THIẾT KẾ VÀ LẮP ĐẶT HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN KHÍ NÉN ỨNG
DỤNG ..................................................................................................................... 71
1. Biểu diễn chức năng của quá trình điều khiển ................................................. 71
1.1 Biểu đồ trạng thái: ....................................................................................... 71
1.2 Sơ đồ chức năng: ........................................................................................ 75
1.3 Lưu đồ tiến trình: ........................................................................................ 80
2. Phân loại phương pháp điều khiển ................................................................... 81
2.1. Điều khiển bằng tay ................................................................................... 82
2.2. Điều khiển tùy động theo thời gian: .......................................................... 83