Tài liệu Nghiên cứu thiết kế đồ gá hàn tự động ống xả xe ô tô du lịch

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ ĐỒ GÁ HÀN TỰ ĐỘNG ỐNG XẢ XE Ô TÔ DU LỊCH Học viên: Ngô Minh Khôi Chuyên ngành: Kỹ thuật Cơ khí Mã số: 8.52.01.03 Trường Đại học Bách khoa – ĐHĐN Khóa: 2019 Tóm tắt – Với sự phát triển của khoa học công nghệ và xu thế ứng dụng công nghệ 4.0. Từ đó, Công ty THACO đẩy mạnh vai trò lao động sáng tạo, sáng kiến cải tiến trong sản xuất và thực hiện các biện pháp nâng cấp công nghệ và hợp lý hóa sản xuất. Vậy Thiết kế đồ gá hàn tự động ống xả xe Ô tô du lịch đã và đang được ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực sản xuất Ô tô. Với thiết kế này sẽ có ý nghĩa rất lớn trong lĩnh vực sản xuất linh kiện phụ tùng Ô tô vì nó tăng độ chính xác và thẩm mỹ để nâng cao chất lượng, tăng năng suất lao động, giảm giá thành nhằm đảm bảo tính cạnh tranh cho các sản phẩm mang thương hiệu Thaco. Với ý nghĩa đó, chúng tôi đã thiết kế và chế tạo đồ gá hàn tự động ống xả xe Ô tô du lịch kết hợp với công nghệ hàn bằng robot và sử dụng phương pháp hàn MIG & MAG đảm bảo được độ chính xác và được ứng dụng đồ gá hàn tự động ống xả xe Ô tô du lịch tại Công ty TNHH Cơ khí Chu Lai – Trường Hải. Từ khóa – Đồ gá hàn, Phương pháp hàn MIG & MAG, công nghệ Hàn Robot. RESEARCH & DESIGNING OF AUTOMATIC WELDING JIGS FOR PASSENGER CARS’ EXHAUST PIPE Student: Khoi Ngo Minh (Mr.) Code: 8.52.01.03 Major: Mechnical Engineering Year: 2019 The University of Science and Technology - The University of Danang Overall introduction – With the development of science and technology toward 4.0 industrial revolution, Thaco enhances creativity, improvement activities to improve technology and rationalization in manufacturing. The designing of automatic welding jigs for Passenger Cars’ exhaust pipe has widely applied in automobile. The design highly contrinbutes to auto parts manufacturing as the accuracy and aesthetics to improve quality, productivity and reduce costs to ensure competitiveness for Thaco brand products. In that sense, our auto exhaust welding jigs for Passenger Carss exhaust pipe with combination of robotic and MIG & MAG welding ensure the accuracy and will be applied at Exhaust pipe line in Chu Lai - Truong Hai Mechanical Co., Ltd. MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG BIỂU ............................................................................................. 4 DANH MỤC HÌNH ẢNH ............................................................................................... 4 1. Lý do chọn đề tài ..................................................................................................... 1 2. Mục tiêu nghiên cứu ................................................................................................ 1 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ........................................................................... 1 4. Phương pháp nghiên cứu ......................................................................................... 1 5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn ................................................................................. 2 6. Cấu trúc của luận văn .............................................................................................. 2 Chương 1 - TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ..........................................3 1.1. GIỚI THIỆU CÁC DÒNG XE Ô TÔ DU LỊCH TRƯỜNG HẢI ........................ 3 1.1.1. Xe du lịch Peugeot và Mazda ............................................................................ 3 1.1.2. Xe Kia ................................................................................................................ 3 1.2. SẢN LƯỢNG SẢN XUẤT ỐNG XẢ XE Ô TÔ DU LỊCH VÀ THƯƠNG MẠI QUA TỪNG NĂM (ĐVT: Bộ) ....................................................................................... 4 1.3. CẤU TẠO CHUNG ỐNG XẢ XE DU LỊCH ...................................................... 5 1.4. QUY TRÌNH HÀN ỐNG XẢ XE Ô TÔ DU LỊCH ............................................. 6 1.4.1. Cụm ống trước của ống xả xe du lịch ................................................................ 6 1.4.2. Cụm ống giữa ..................................................................................................... 7 1.4.3. Cụm ống sau của ống xả xe Ô tô du lịch ........................................................... 9 1.5. QUY TRÌNH GIA CÔNG ỐNG XẢ XE DU LỊCH TẠI THACO .................... 10 Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT ..................................................................................11 2.1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG KHÍ NÉN ..................... 11 2.1.1. Hệ thống các trang bị khí nén công nghiệp ..................................................... 11 2.1.2. Tính toán truyền động hệ thống khí nén .......................................................... 13 2.1.3. Một số sơ đồ mạch điều khiển khí nén ............................................................ 23 2.2. HÀN HỒ QUANG TỰ ĐỘNG VÀ BÁN TỰ ĐỘNG TRONG MÔI TRƯỜNG KHÍ BẢO VỆ ................................................................................................................ 24 2.2.1. Giới thiệu ......................................................................................................... 24 2.2.2. Sơ đồ nguyên lý hàn trong môi trường khí bảo vệ .......................................... 24 2.2.3. Phân loại các phương pháp hàn trong môi trường khí bảo vệ ......................... 24 2.2.4. Đặc điểm hàn tự động trong môi trường khí bảo vệ ........................................ 26 2.2.5. Hàn trong môi trường khí CO2 ........................................................................ 27 2.3. 2.3.1. ROBOT HÀN ...................................................................................................... 30 Định nghĩa công nghiệp ................................................................................... 30 2.3.2. Cấu tạo chung của Robot ................................................................................. 31 2.3.3. Ứng dụng.......................................................................................................... 32 KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 .................................................................................... 33 2.4. Chương 3. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ ĐỒ GÁ HÀN ỐNG XẢ XE DU LỊCH .............35 CÁC YÊU CẦU ĐẶT RA KHI CHỌN, THIẾT KẾ ĐỒ GÁ HÀN................... 35 3.1. 3.1.1. Tổng quan về đồ gá hàn ................................................................................... 35 THIẾT BỊ VÀ ĐỒ GÁ HÀN CHI TIẾT ỐNG XẢ XE Ô TÔ HIỆN TẠI ......... 35 3.2. 3.2.1. Hàn bằng máy tự động hai mỏ hàn .................................................................. 35 3.2.2. Hàn bằng máy hàn quay ................................................................................... 37 NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ ĐỒ GÁ HÀN ỐNG XẢ XE DU LỊCH .................. 38 3.3. 3.3.1. Tổng thể hệ thống đồ gá hàn tự động (JIG) ..................................................... 39 3.3.2. Thiết kế cụm đồ gá trước ống xả xe Ô tô du lịch............................................. 39 3.4. ĐỒ GÁ KIỂM TRA SẢN PHẨM .......................................................................... 42 Chương 4. CHẾ TẠO, LẮP ĐẶT, THỬ NGHIỆM VÀ NGHIỆM THU.....................43 4.1. ĐỒ GÁ HÀN VÀ CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT YÊU CẦU ỐNG XẢ XE Ô TÔ DU LỊCH ................................................................................................................. 43 QUY TRÌNH ĐỒ GÁ HÀN ỐNG XẢ XE Ô TÔ DU LỊCH.............................. 47 4.2. 4.2.1. Hàn cụm ống xả trước ...................................................................................... 47 KẾT LUẬN ...................................................................................................................64 1. KẾT QUẢ .............................................................................................................. 64 2. KẾT QUẢ CỤ THỂ ĐỒ GÁ HÀN ĐẠT ĐƯỢC SAU KHI CẢI TIẾN SO VỚI DÂY CHUYỀN HÀN ĐÃ CÓ TRƯỚC ĐÂY. ............................................................ 64 3. HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI ................................................................. 65 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................. 66 DANH MỤC BẢNG BIỂU Số hiệu Bảng 1.1 Bảng 1.2 Bảng 1.3 Bảng 1.4 Tên Kết quả sản xuất ống xả của xe du lịch và thương mại năm 2016 Kết quả sản xuất ống xả của xe du lịch và thương mại năm 2017 Kết quả sản xuất ống xả của xe du lịch và thương mại năm 2018 Kế hoạch sản xuất ống xả của xe du lịch và thương mại năm 2019 Trang 9 9 9 9 Bảng 1.5 Bảng chi tiết của cụm ống xả trước xe Ô tô du lịch. 12 Bảng 1.6 Bảng chi tiết của cụm ống xả giữa xe Ô tô du lịch. 13 DANH MỤC HÌNH ẢNH Số hiệu Tên Trang Hình 1-1 Quá trình phát triển các dòng xe Peugeot và Mazda tại Thaco 10 Hình 1-2 Quá trình phát triển các dòng xe KIA tại Thaco 10 Hình 1.3 Cấu tạo chung của ống xả xe Ô tô du lịch 12 Hình 1.4 Cấu tạo chung của ống xả xe Ô tô du lịch 12 Hình 1.6 Hình ảnh cụm ống trước của ống xả xe Ô tô du lịch 13 Hình 1.7 Quy trình hàn cụm ống xả trước xe Ô tô du lịch 14 Hình 1.8 Hình ảnh chung cụm ống giữa xe Ô tô du lịch 14 Hình 1.9 Thông số kỹ thuật cụm ống giữa xe Ô tô du lịch 15 Hình 1.10 Quy trình hàn cụm ống xả giữa xe Ô tô du lịch 16 Hình ảnh cấu tạo chung cụm ống sau của ống xả xe Ô tô du Hình 1.11 lịch 16 Hình 1.12 Thông số kỹ thuật cụm ống sau xe Ô tô du lịch 16 Hình 1.13 Quy trình hàn cụm ống sau của ống xả xe Ô tô du lịch 17 Hình 1.14 Quy trình gia công ống xả xe Ô tô du lịch tại Thaco 17 Hình 2.1 Hệ thống công nghệ khí nén công nghiệp 18 Hình 2.2 Truyền động piston – xilanh 19 Hình 2.3 Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển và các phần tử 19 Hình 2.5 Tiết diện gãy khúc 22 Hình 2.9 Chiều dài tương đương 25 Hình 2.10 Máy nén kiểu piston 26 Hình 2.11 Các loại bình trích chứa khí nén 27 Hình 2.12 Bộ lọc khí 28 Hình 2.13 Van lọc khí 28 Hình 2.14 Van điều chỉnh áp suất 29 Hình 2.15 Van tra dầu 29 Mô tả nguyên lý hoạt động phương pháp hàn trong môi Hình 2.18 trường khí bảo vệ 31 Hình 2.19 Sơ đồ phân loại phương pháp hàn 32 Hình 2.20 Nguyên lý hoạt động của phương pháp Hàn MIG & MAG 32 Hình 2.22 Hình ảnh Robot hàn tại Thaco 37 Hình 2.23 Cấu tạo chung của Robot hàn 38 Hình 2.24 Robot hàn đường 40 Hình 3.1 Máy hàn tự động 2 mỏ hàn để hàn ống xả xe Ô tô du lịch 42 Hình 3.2 Máy hàn quay 43 Hình 3.3 Tổng thể hệ thống đồ gá hàn tự động ống xả xe du lịch 45 Hình 3.4 Đồ gá cụm trước của ống xả xe Ô tô du lịch 46 Hình 3.5 Đồ gá cụm giữa của ống xả xe Ô tô du lịch 47 Hình 3.6 Đồ gá cụm sau của ống xả xe Ô tô du lịch 47 Hình 3.7 Đồ gá kiểm tra hoàn thiện ống xả xe Ô tô du lịch 48 1 MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài - Với sự phát triển của khoa học công nghệ và xu thế ứng dụng công nghệ 4.0. Từ đó, Công ty THACO đẩy mạnh vai trò lao động sáng tạo, sáng kiến cải tiến trong sản xuất và thực hiện các biện pháp nâng cấp công nghệ và hợp lý hóa sản xuất để nâng cao chất lượng, tăng năng suất lao động, giảm giá thành nhằm tăng tính cạnh tranh cho các sản phẩm mang thương hiệu Thaco. - Thực tế này đặt ra yêu cầu cấp bách phải cải tiến dây chuyền sản xuất để nâng cao năng suất (giảm thiểu số nhân công, rút ngắn thời gian sản xuất, tăng chất lượng và giảm giá thành sản phẩm). Trong đó nâng cấp thiết bị hàn, công nghệ hàn và đồ gá để hàn ống xả xe Ô tô là rất cấn thiết. - Xuất phát từ nhu cầu trên em chọn đề tài Luận văn tốt nghiệp cao học là: “Nghiên cứu thiết kế đồ gá hàn tự động ống xả xe ôtô du lịch”. 2. Mục tiêu nghiên cứu - Trang bị công nghệ cho các các công đoạn hàn tự động từng bộ phận của ống xả xe du lịch có kết hợp với hệ thống kẹp. - Nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm. - Linh hoạt trong quá trình sản xuất tiến đến khả năng tự động hóa trong quá trình sản xuất. 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu - Nâng cấp Công nghệ và thiết bị Hàn tự động. - Nâng cấp các loại ống xả và quy trình hàn ống xả xe du lịch. 4. Phương pháp nghiên cứu - Nghiên cứu kết cấu hệ thống Cơ khí, gồm: Bộ đồ gá hàn và thiết bị hàn tự động. - Nghiên cứu, thiết kế trang bị công nghệ hàn tự động ống xả xe bằng robot hàn. 2 5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn - Ý nghĩa khoa học: Nghiên cứu các loại đồ gá cho hàn ống xả xe Ô tô du lịch - Ý nghĩa thực tiễn:  Nâng cấp ứng dụng đồ gá hàn ống xả cho dây chuyền sản xuất xe ô tô du lịch tại Công ty Ô tô Trường Hải  Có thể ứng dung cho các dây chuyền hàn hàn cho cả 2 dòng xe Ô tô du lịch và thương mại.  Phục vụ công tác đào tạo nghề và đào tạo nguồn nhân lực trong lĩnh vực hàn tự động. 6. Cấu trúc của luận văn MỞ ĐẦU GỒM 4 CHƯƠNG: CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT. CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ ĐỒ GÁ HÀN TỰ ĐỘNG ỐNG XẢ XE Ô TÔ DU LỊCH. CHƯƠNG 4: CHẾ TẠO, LẮP ĐẶT, THỬ NGHIỆM VÀ NGHIỆM THU. KẾT LUẬN VÀ TRIỂN VỌNG. DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO. 3 Chương 1 - TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1. GIỚI THIỆU CÁC DÒNG XE Ô TÔ DU LỊCH TRƯỜNG HẢI 1.1.1. Xe du lịch Peugeot và Mazda Hình 1-1. Quá trình phát triển các dòng xe Peugeot và Mazda tại Thaco 1.1.2. Xe Kia Hình 1-2. Quá trình phát triển các dòng xe KIA tại Thaco 4 1.2. SẢN LƯỢNG SẢN XUẤT ỐNG XẢ XE Ô TÔ DU LỊCH VÀ THƯƠNG MẠI QUA TỪNG NĂM (ĐVT: Bộ) Bảng 1.1. Kết quả sản xuất ống xả của xe du lịch và thương mại năm 2016 Kết quả và kế hoạch sản xuất năm 2016 TT Sản phẩm 4 Ống xả 4.1 Ống xả xe tải 4.2 Ống xả xe du lịch Tổng năm 2016 T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7 T8 T9 T10 T11 T12 3,300 3,300 - 1,790 1,790 - 3,380 3,380 - 3,826 3,806 20 4,220 4,105 115 3,120 3,120 - 2,784 2,639 145 3,260 2,100 1,160 4,010 2,390 1,620 4,925 2,885 2,040 4,680 3,090 1,590 4,428 43,723 2,460 35,065 1,968 8,658 Bảng 1.2. Kết quả sản xuất ống xả của xe du lịch và thương mại năm 2017 Kết quả và kế hoạch sản xuất năm 2017 TT Sản phẩm 4 Ống xả 4.1 Ống xả xe tải 4.2 Ống xả xe du lịch 2016 T1 T2 T3 43,723 2,970 4,190 35,065 1,795 3,160 8,658 1,175 1,030 T4 T5 T6 T7 T8 5,300 4,410 3,835 3,125 2,400 2,420 4,460 3,550 3,145 2,295 1,480 1,460 840 860 690 830 920 960 T9 T10 T11 2,749 2,149 600 5,260 4,940 320 5,102 4,022 1,080 Tổng năm 2017 5,843 47,604 4,323 36,779 1,520 10,825 T12 Bảng 1.3. Kết quả sản xuất ống xả của xe du lịch và thương mại năm 2018 KẾ HOẠCH SẢN XUẤT NĂM 2018 TT 4 4.1 4.2 4.3 Sản phẩm Ống xả Ống xả xe tải Ống xả xe du lịch Ống xả xe Bus ĐVT T1 Chỉnh T2 Chỉnh 3,080 3,080 2,140 2,140 Bộ T3 T4 chỉnh T5 chỉnh T6 chỉnh Chỉnh 2,042 2 2,040 2,620 720 1,900 2,840 1,560 1,280 2,971 1,415 1,556 Tổng năm 2018 T7 T8 T9 T10 T11 T12 2,900 1,000 1,900 2,990 1,070 1,920 2,444 500 1,944 2,280 240 2,040 - 1,793 640 1,153 - 3,208 31,308 780 7,927 2,428 23,381 - Bảng 1.4. Kế hoạch sản xuất ống xả của xe du lịch và thương mại năm 2019 Kết quả và kế hoạch sản xuất năm 2019 TT 4 4.1 4.2 4.3 Sản phẩm Ống xả Ống xả xe tải Ống xả xe du lịch Ống xả xe Bus ĐVT T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7 T8 T9 T10 T11 T12 Bộ 4,861 1,240 3,621 2,080 560 1,520 3,800 1,200 2,600 3,245 1,365 1,880 2,760 1,320 1,440 2,260 920 1,340 1,822 480 1,342 2,990 1,320 837 2,880 840 2,040 3,406 960 2,446 4,777 1,240 3,537 5,025 1,210 3,815 Tổng năm 2019 39,073 12,655 26,418 - 5 CẤU TẠO CHUNG ỐNG XẢ XE DU LỊCH 1.3. 400 Hình 1.3. Cấu tạo chung của ống xả xe Ô tô du lịch 3279 MUFFLER ASSY-CTR MS: 28650-M6220 MS: 28710-M6120 MUFFLER ASSY-FR MS: 28610-M6120 Hình 1.4. Cấu tạo chung của ống xả xe Ô tô du lịch 6 QUY TRÌNH HÀN ỐNG XẢ XE Ô TÔ DU LỊCH 1.4. Hình 1.5. Quy trình hàn ống xả xe Ô tô du lịch 1.4.1. Cụm ống trước của ống xả xe du lịch MUFFLER ASSY-FR MS: 28610-M6120 Hu ?ng chi?u H-H 18.8 69 20 82.4 30.5 31.4 8.6 25.4 42.9 M? T C? T F-F 36.2 36.2 19.6 181.3 18.8 25 23.7 5 1. 1 M 20 39.6 x 8X 73.9 27 Hu ?ng nhìn M 92.8 F 4±1 8±1 F D 2-M12x1.25 2-R39 0.3 D 191.88 149.1 140.8 125 5.9 6.4 21.19 8±1 H 21.19 46.29 37.03 M 178 (200) Ø64.5±0.2 0.3 H Ø48.6 306 Ø48.6 102 284.6 Ø75 ±0.2 Ø64.5±0.2 .8 30 252.3 4±1 0.3 B? NG DUNG SAI Kho?ng kích thu?c Dung sai 0.5 = DIM < 30 ±0.5 30 = DIM < 120 ±0.8 120 = DIM < 400 ±1.2 400 = DIM < 1000 ±2 1000 = DIM ±3 13 2-Ø13±0.3 (2- Ðkính trong c?a ?ng sau khi hàn t?i v?trí hàn luôn =44.6) Hình 1.6. Hình ảnh cụm ống trước của ống xả xe Ô tô du lịch 7 a. Cấu tạo cụm ống xả trước bao gồm các chi tiết sau: Bảng 1.5. Bảng chi tiết của cụm ống xả trước xe Ô tô du lịch. Seat- Mặt bích Sensor 1 Ống vào Móc treo Khớp Mặt bích Bulong giảm âm 2 M12 b. Quy trình hàn Hình 1.7. Quy trình hàn cụm ống xả trước xe Ô tô du lịch 1.4.2. Cụm ống giữa Hình 1.8. Hình ảnh chung cụm ống giữa xe Ô tô du lịch 8 MUFFLER ASSY-CTR MS: 28650-M6220 1505.6 1405.5 1061.4 1010.5 908 450 454.5 447.9 368.9 310.4 411.7 863.5 512.6 51 51 58.8 1795.4 1848.2 1852 Ø12±0.3 10±1 43.7 15.7 ±0 92 .2 14.9 1° 5.3 10±1 8.8 22.6 1855.8 0.3 0.3 2-R42.5 21° ± 102 0.2 2-Ø13±0.3 E 2-Ø13±0.3 0.3 E 2± 1 20 20 B? NG DUNG SAI Kho?ng kích thu ?c Dung sai 0.5 = DIM < 30 ±0.5 30 = DIM < 120 ±0.8 120 = DIM < 400 ±1.2 400 = DIM < 1000 ±2 20 08 ±3 1000 = DIM Hình 1.9. Thông số kỹ thuật cụm ống giữa xe Ô tô du lịch a. Cấu tạo cụm ống giữa bao gồm các chi tiết sau: Bảng 1.6. Bảng chi tiết của cụm ống xả giữa xe Ô tô du lịch. Mặt bích 1 Ống đầu vào b. Quy trình hàn Móc treo Bầu giảm âm Mặt bích 2 Mặt bích 2 9 Hình 1.10. Quy trình hàn cụm ống xả giữa xe Ô tô du lịch 1.4.3. Cụm ống sau của ống xả xe Ô tô du lịch Hình 1.11. Hình ảnh cấu tạo chung cụm ống sau của ống xả xe Ô tô du lịch MS: 28710-M6100 1120.9 1067.5 981.8 971.3 921 2-Ø10±0.3 358.3 347.8 265.9 237.1 92 22.7 16.5 46.2 131.6 Ø45 ° 55 20.4 (Toàn b? chi?u dài) 16.5 24.8 91.2 58.8 42.8 96.2 131.4 3.8 176.1 3.8 18.6 141.1 Ø45 42.8 10±1 0.3 92±0.2 10±1 2±1 B? NG DUNG SAI Kho?ng kích thu ? c Dung sai 0.5 = DIM < 30 ±0.5 30 = DIM < 120 ±0.8 120 = DIM < 400 ±1.2 400 = DIM < 1000 1000 = DIM 20 20 03 20 20 ±2 ±3 Hình 1.12. Thông số kỹ thuật cụm ống sau xe Ô tô du lịch 10 b. Quy trình hàn Hình 1.13. Quy trình hàn cụm ống sau của ống xả xe Ô tô du lịch 1.5. QUY TRÌNH GIA CÔNG ỐNG XẢ XE DU LỊCH TẠI THACO Hình 1.14. Quy trình gia công ống xả xe Ô tô du lịch tại Thaco 11 Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG KHÍ NÉN 2.1.1. Hệ thống các trang bị khí nén công nghiệp Trước khi cấp khí nén cho khí cụ - công cụ, khí nén còn đi qua: - Bộ lọc F để lọc các chất rắn dưới dạng bụi, các hạt nước hoặc dầu dơ bẩn còn cuốn theo dòng khí, không cho chúng đi vào khí cụ - công cụ. - Bộ điều chỉnh áp suất R để chỉnh và ổn định áp suất dòng khí đi vào khí cụ -công cụ. - Phun dầu L để đưa một lượng nhỏ dầu sạch dưới dạng sương, cuốn theo dòng khí bôi trơn cho công cụ. Đối với dòng khí cấp cho bộ điều khiển không cần phun dầu bôi trơn bởi cơ cấu hoạt động của bộ điều khiển không cần bôi trơn. Hình 2.1. Hệ thống công nghệ khí nén công nghiệp Trong đó: 1 - Động cơ; 2 - Máy nén khí; 3 - Bình dự trữ; 4 – Bộ làm khô; 5 và 8 - Van xả; 6 - Mạng dẫn khí; 7 - Bình ngưng tụ; 9 - Bộ điều khiển; 10 và 11 - Xy lanh khí nén; 12 và 13 - Van phân phối khí nén; 14 - Vật gia công trên máy; F - Lọc; R - Điều chỉnh áp; L - Phun dầu; Xi - Tín hiệu vào; Yi - Lệnh điều khiển; P1- Nguồn khí nén cấp cho bộ chấp hành; P2 - Nguồn khí nén cấp cho bộ điều khiển; A và B Các 12 cửa dẫn khí vào xi lanh. * Xi lanh hai chiều, một piston: - Khí nén có thể vào bên trái hoặc bên phải xi lanh, loại này hành trình piston dài, chuyển động được cả hai phía. Hình 2.2. Truyền động piston – xilanh - Khi khí nén đi vào buồng bên trái, lực kẹp là:  .D 2 Q= 4 . p. - Khí nén đi vào buồng bên phải, lực kẹp là: 2 2 Q =  .( D  d ) . p. 4 * Sơ đồ nguyên lý truyền động: Hình 2.3. Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển và các phần tử 13 - Cơ cấu chấp hành có nhiệm vụ biển đổi năng lượng khí nén thành năng lượng cơ học. - Cơ cấu chấp hành có thể thực hiện chuyển động thẳng của xi lanh hoặc chuyển động quay động cơ khí nén. - Ở trạng thái làm việc ổn định, thì khả năng truyền năng lượng có phương pháp tính toán giống thủy lực. 2.1.2. Tính toán truyền động hệ thống khí nén a. Khái niệm Hệ thống truyền động khí nén hoạt động tốt trên cơ sở đảm bảo về việc phân bố, tính toán và lựa chọn các phần tử thích hợp. Chúng ta đều biết rằng, toàn bộ các phần tử trong hệ thống truyền động hệ thông khí nén và thủy lực đều có những yêu cầu kỹ thuật nhất định. Những yêu cầu này chỉ có thể được thỏa mãn, nếu như các thông số cơ bản của các phân tử ấy được tính toán, lựa chọn và bố trí hợp lý. Các cơ cấu chấp hành, cơ cấu biến đổi năng lượng, cơ cấu điều khiển và điều chỉnh, cũng như phần lớn các thiết bị phụ khác trong hệ thống đều được tiêu chuẩn hóa. Do đó việc thiết kế hệ thống truyền động chỉ là việc tính toán, lựa chọn bố trí thích hợp cơ cấu trên. b. Tổn thất trong hệ thông điều khiển khí nén Thiết kế nên một hệ thống khí nén đảm bảo theo những tiêu chí hoạt động thì vấn đề tính toán tổn thất là một vấn đề rất quan trọng và lắm phức tạp. Do hệ thống sử dụng lưu chất là khí nên chỉ cần quan tâm đến các tổn thất sau: - Tổn thất áp suất trong ống dẫn thẳng (∆PR). - Tổn thất áp suất trong tiết diện thay đổi (∆PE). - Tổn thất áp suất trong các loại van (∆PV). c. Tổn thất áp suất trong ống dẫn thẳng Tổn thất khí trong ống dẫn thẳng được (∆PR) được tính theo công thức: 2 ∆PR = λ. l. .w 2.d Trong đó: [N/m2]. 14 l (m) ρn = 1,293 (kg/m3) Khối lượng riêng không khí ở trạng thái chuẩn. ρ= ρn . Chiều dài ống dẫn. p abs (kg/m3) Khối lượng riêng của không khí. pn W (610) (m/s) Vận tốc của dòng chảy (w=qo/A). d (m) Đường kính ống dẫn. λ= 64 Re Hệ số ma sát ống có giá trị cho ống trơn và chảy tầng. d. Tổn thất áp suất trong tiết diện thay đổi (∆PE) Trong các hệ thống truyền dẫn khí nén, ngoài những ống thẳng còn có ống rẽ nhánh, tiết diện thay đổi, tập hợp nhánh,… Tổn thất áp suất trong ống có tiết diện thay đổi được tính theo công thức: ∆pE = ζ.  2 .w 2 [N/m2]. Trong đó: ζ: Hệ số cản phụ thuộc vào loại tiết diện ống dẫn, số Re. - Khi tiết diện thay đổi đột ngột. Tổn thất áp suất: Hình 2.4. Tiết diện thay đổi đột ngột A1 2  2 ) . .w1 2 A2 [N/m2]  A1 - 1)2. .w2 2 2 A2 [N/m2] ∆pE = (1∆pE = ( Trong đó: w1, w2 vận tốc chảy trung bình của tiết diện A1, A2. - Khi ống gãy khúc. Tổn thất áp suất: ∆pE2 =0.5. ζ. .w 2 [N/m2] Trong đó hệ số ζ phụ thuộc vào độ nhẵn của bề mặt của ống. 15 Hình 2.5. Tiết diện gãy khúc - Khi ống dẫn bị cong. Tổn thất áp suất: ∆pE3 = ζg.  2 .w 2 [N/m2] Trong đó hệ số cản ζg bao gồm: ζg= ζu + ζRe ζu: Hệ số cản do độ cong. ζRe: Hệ số cản do ảnh hưởng số Raynold (ma sát ống). Hình 2.6. Tiết diện uốn cong - Sự thay đổi tỉ số R/d sẽ thay đổi tỉ lệ do hệ số cản ζu và ζRe. - Hệ số cản ζu phụ thuộc vào góc uốn cong φ, tỉ số R/d và chất lượng bề mặt của ống. e. Tổn thất áp suất trong ống dẫn khí phân dòng Hình 2.7. Ống phân nhánh - Tổn thất áp: suất trong ống phân nhánh: ∆PEa = ζa.  2 .wz2 [N/m2]