Mô tả:
Tự động hóa truyền động thủy khí trên máy công nghiệp - Chương 3- tài liệu nội bộ ĐHKTCN thái nguyên
CHƯƠNG 3
CƠ SỞ LÝ THUYẾT
VỀ TRUYỀN ðỘNG VÀ ðIỀU KHIỂN BẰNG
KHÍ NÉN
3.1. Lịch sử phát triển của truyền ñộng và
ñiều khiển bằng khí nén.
+, Từ trước công nguyên truyền ñộng và
ñiều khiển bằng khí nén ñã ñược ứng
dụng trong các thiết bị bắn tên hay máy
ném ñá.
+, Truyền dẫn năng lượng khí nén ñược
sử dụng rộng rãi nhất trong kỹ thuật
ñiều khiển. Với những dụng cụ, thiết bị,
phần tử mới ñược sáng chế và ñược
+, Thế kỷ 17 Kỹ sư Otto Von Guerike (ðức),
Nhà toán học Blaise Pascal và Nhà vật lý
Denis Papin (Pháp) ñã xây dựng nền tảng
cho việc ứng dụng khí nén.
+, Hiện nay truyền dẫn khí nén ñóng vai trò
cốt yếu trong những lĩnh vực mà không
thể sử dụng năng lượng ñiện như dụng cụ
cầm tay, truyền ñộng cao tốc, ñồ gá tháo
kẹp nhanh…
3.2. Khả năng ứng dụng của khí nén.
3.2.1. Trong hệ thống truyền ñộng.
+/ Các dụng cụ, thiết bị máy va ñập: các
ứng dụng vào nhiều lĩnh vực khác nhau,
thiết bị, máy móc trong lĩnh vực khai
sự kết hợp khí nén với ñiện - ñiện tử là
thác ñá, khai thác than, trong các công
nhân tố quyết ñịnh cho sự phát triển của
kỹ thuật ñiều khiển trong tương lai.
trình xây dựng (xây dựng hầm mỏ,
ñường hầm,...).
+/ Truyền ñộng thẳng: vận dụng truyền
+/ Truyền ñộng quay: truyền ñộng xilanh,
ñộng bằng áp suất khí nén cho chuyển
ñộng cơ quay với công suất lớn bằng
ñộng thẳng trong các dụng cụ, ñồ gá kẹp
năng lượng khí nén.
chặt chi tiết, trong các thiết bị ñóng gói,
trong các loại máy gia công gỗ, trong các
thiết bị làm lạnh cũng như trong hệ thống
phanh hãm của ôtô.
+/ Trong các hệ thống ño và kiểm tra:
ñược dùng trong các thiết bị ño và kiểm
tra chất lượng sản phẩm.
1
3.2.2. Trong lĩnh vực ñiều khiển.
+/ Vào những thập niên 50 và 60 của thế
+/ Hệ thống ñiều khiển bằng khí nén
ñược sử dụng trong các lĩnh vực như:
kỷ 20, là thời gian phát triển mạnh mẽ
các thiết bị phun sơn, các loại ñồ gá kẹp
của giai ñoạn tự ñộng hóa quá trình sản
chi tiết hoặc là sử dụng trong lĩnh vực
xuất, kỹ thuật ñiều khiển bằng khí nén
sản xuất các thiết bị ñiện tử vì ñiều kiện
ñược phát triển rộng rãi và ña dạng
vệ sinh môi trường rất tốt và an toàn
trong nhiều lĩnh vực khác nhau.
cao.
+/ Ngoài ra hệ thống ñiều khiển bằng khí
nén ñược sử dụng trong các dây
chuyền rửa tự ñộng, trong các thiết bị
vận chuyển và kiểm tra của thiết bị lò
hơi, thiết bị mạ ñiện, ñóng gói, bao bì và
trong công nghiệp hóa chất.
3.2.3. Ưu nhược ñiểm của hệ thống truyền
ñộng khí nén.
* Ưu ñiểm của hệ thống truyền dẫn khí nén.
+/ Có khả năng truyền năng lượng ñi xa, là
do ñộ nhớt ñộng học của khí nén nhỏ và
tổn thất áp suất trên ñường dẫn nhỏ.
+/ Do khả năng chịu nén (ñàn hồi) lớn của
không khí, nên có thể trích chứa khí nén rất
thuận lợi. Vì vậy có khả năng ứng dụng ñể
thành lập một trạm tích chứa khí nén.
+/ Không khí dùng ñể nén, hầu như có số
+/ Chi phí nhỏ ñể thiết lập một hệ thống
lượng không giới hạn và có thể thải ra
truyền ñộng bằng khí nén, bởi vì phần
ngược trở lại bầu khí quyển.
lớn trong các xí nghiệp, nhà máy ñã có
+/ Hệ thống khí nén sạch sẽ, dù cho có
sẳn ñường dẫn khí nén.
sự rò rỉ không khí nén ở hệ thống ống
+/ Hệ thống phòng ngừa quá áp suất giới
dẫn, do ñó không tồn tại mối ñe dọa bị
hạn ñược ñảm bảo, nên tính nguy hiểm
nhiễm bẩn.
của quá trình sử dụng hệ thống truyền
ñộng bằng khí nén thấp.
2
+/ Các thành phần vận hành trong hệ
thống (cơ cấu dẫn ñộng, van, ...) có cấu
tạo ñơn giản và giá thành không ñắt.
+/ Các van khí nén phù hợp một cách lý
tưởng ñối với các chức năng vận hành
logic, và do ñó ñược sử dụng ñể ñiều
khiển trình tự phức tạp và các máy móc
phức hợp.
3.3. Một số ñặc ñiểm của hệ thống
truyền ñộng khí nén.
+ An toàn quá tải tốt, không có sự cố, hư
hỏng ở trạng thái áp suất tới hạn .(Hơn
hệ cơ, ñiện cơ, như hệ thuỷ lực)
+ Truyền tải năng lượng với tổn thất áp
suất và giá thành hệ thống tương ñối
* Nhược ñiểm của hệ thống truyền dẫn khí nén.
+/ Lực ñể truyền tải trọng ñến cơ cấu chấp hành
thấp.
+/ Khi tải trọng trong hệ thống thay ñổi, thì vận
tốc truyền cũng thay ñổi theo, bởi vì khả năng
ñàn hồi của khí nén lớn. (Không thể thực hiện
ñược những chuyển ñộng thẳng hoặc quay
ñều).
+/ Dòng khí thoát ra ở ñường dẫn ra gây nên
tiếng ồn.
+Tuổi thọ và bảo dưỡng: Hệ thống hoạt
ñộng tốt khi mạng ñạt tới áp suất tới
hạn, không làm ảnh hưởng môi trường,
ñòi hỏi cao về lọc khí và chắn kín.
+ Khả năng thay thế: dễ dàng nhờ các
phần tử tiêu chuẩn.
thấp .(Hơn truyền ñộng ñiện, kém thuỷ
lực, cơ khí)
+ Vận tốc truyền ñộng lớn: do trọng
3.4. Cơ sở tính toán.
lượng các phần tử nhỏ, khả năng giản
+/
ðộ nhớt ñộng..
nở khí nén lớn.
+/
Tính toán mặt cắt ống dẫn.
+/
Thành phần hoá học của khí nén.
+/
Phương trình dòng chảy.
+ Khả năng ñiều chỉnh lưu lượng và áp
+/
Lưu lượng khí nén qua khe hở.
suất dễ dàng tuy nhiên không tuyến
+/
Tổn thất áp suất trong hệ thống khí nén.
tính.
+/
Tính toán hệ thống khí nén.
+ Vận tốc truyền tải và xử lí tín hiệu
tương ñối thấp.
3
3.5. ðơn vị ño các ñại lượng.
+/ ðo áp suất: (pascal) 1 Pascal là áp suất
phân bố ñều lên bề mặt có diện tích 1 m2 với
lực tác dụng vuông góc lên bề mặt ñó là 1 N.
1 Pa = 1 N/m2
1 Pa = 1 kgm/s2/m2 = 1 kg/ms2
1 Pa = 10-6 Mpa
Ngoài ra ta còn dùng ñơn vị là bar.
1 bar = 105 Pa
+/ ðo lực: (Newton - N)
1 N là lực tác dụng lên ñối trọng có khối
lượng 1 kg với gia tốc 1 m/s2.
1 N = 1 kg.m/s2
+/ ðo công suất (Watt)
1 Watt là công suất trong thời gian 1 giây
sinh ra năng lượng 1 Joule.
1 W = 1 Nm/s
4
- Xem thêm -