Bai dich sach power pneumatics 2

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

KHOA CƠ KHÍ

BÀI TẬP

KỸ THUẬT THỦY LỰC VÀ KHÍ NÉN PHẦN II: KHÍ NÉN

GVHD: TRẦN NGUYÊN DUY PHƯƠNG

LỚP: CK10KSTN

NHÓM 1

1. PHAN PHƯỚC THIỆN ......... 21003177

2. NGUYỄN CÔNG THỨC ...... 21003348

3. NGÔ HỒNG THUẬN ............ 21003284

4. LÊ MINH CHỌN ................... 21000315

5. LÊ MỘNG HẢI HOÀNG ....... 21001099

6. NGUYỄN XUÂN THỊNH ....... 21003218

7. NGUYỄN ĐỨC HƯNG ........ 21001384

8. NGUYỄN TUẤN KHANH ..... 21001465

9. NGUYỄN TIẾN KHANG ....... 21001451

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH THÁNG 12 – 2012

BÀI TẬP KỸ THUẬT THỦY LỰC VÀ KHÍ NÉN

NHÓM 1 – CK10KSTN 2

BÀI TẬP VỀ NHÀ 8

Ví dụ 1.1 đến ví dụ 10.5 sách Power Pneumatics

Chương 1: NGUYÊN LÝ KHÍ NÉN Ví dụ 1.1: Một vật có khối lượng 1 kg, trọng lượng của nó là bao nhiêu khi:

(a) Trên trái đất có gia tốc trọng trường là 9,81 m/s2 . (b) Trên một hành tinh có gia tốc trong trường là 6 m/s2.

Giải: (a) Trọng lượng của vật trên trái đất:

W = mg =1× 9,81 = 9,81 kgm/s2 = 9,81 N. (b) Trọng lượng của vật trên hành tinh:

W = mg =1× 6 = 6 kgm/s2 = 6 N.

Ví dụ 1.2: Một vật nặng 1 kg treo trên lò xo, gia tốc lớn nhất khi lên và xuống là 3, tính khối lượng vật nặng khi lò xo: (a) Khi gia tốc hướng lên. (b) Khi gia tốc hướng xuống.

Giải: (a) Khi gia tốc hướng lên:

Trọng lượng vật: W = m(g + a) = 1.(3 + 9,81) = 12,81 N Khối lượng vật:

𝑀𝑀 = 12,819,81

= 1,306 𝑘𝑘𝑘𝑘

(b) Khi gia tốc hướng xuống: Trọng lượng vật: W = m(g - a) = 1.(9,81 - 3) = 6,81 N Khối lượng vật:

𝑀𝑀 = 6,819,81

= 0,694 𝑘𝑘𝑘𝑘

Ví dụ 1.3: Một xy lanh khí nén có đường kính là 100 mm đẩy một lực 3000N, xác định áp suất khí yêu cầu.

Giải: Áp suất của khí cấp cho xy lanh:

𝑝𝑝 = 𝐹𝐹𝐴𝐴

=𝐹𝐹𝜋𝜋𝐷𝐷2 =

3000𝜋𝜋. 0,12 = 3,82. 105

𝑁𝑁𝑚𝑚2 = 3,82 𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏

Áp suất tuyệt đối của khí trong xy lanh: 3,82 + 1 = 4,82 bar



Ví dụ 1.4: Một máy nén có lưu lượng là 500 m3/giờ có áp suất tương đối là 7 bar và nhiệt độ là 400C. khí sau khi nén có độ ẩm là 80%, và nhiệt độ là 200C. tính lượng nước tách ra từ không khí trong 1 giờ.

Giải: Ở 200C và 0 bar (tương đối), 100m3 không khí có chứa 1,73 kg nước. Ở độ ẩm 80%, lượng nước chứa trong 100 m3 không khí là 1,384 kg. Lượng nước chứa trong không khí có nhiệt độ là 400C, và áp suất khí 7 bar là

0,728 + 0,5672

= 0,647 𝑘𝑘𝑘𝑘

Lượng nước tách ra khỏi không khí trong 1 giờ là: M = lượng nước vào – lượng nước ra = 5.(1,384 – 0.647) 3,68 kg Ví dụ 1.5: Một máy nén có lưu lượng 3 m3/ph ở 7bar (áp suất tương đối).biết PV1,3 = const. tính công lý thuyết của quá trình.

Giải: Ta có: P1 = áp suất khí quyển = 1 bar, n = 1,3. V1 = 3m3/ph = 0,05m3/s P2 = 7 bar (áp suất tương đối) = 8 bar ( áp suất tuyệt đối).

(𝑃𝑃1𝑉𝑉1)1,3 = (𝑃𝑃2𝑉𝑉2)1,3

𝑉𝑉2 = 𝑉𝑉1 �𝑃𝑃1

𝑃𝑃2�

1,3

= 0,05 × �18�

1,3

= 0,0102𝑚𝑚3

𝑠𝑠

Công của quá trình nén:

𝑊𝑊 =1,3

1,3 − 1× (8 × 0,0102 − 1 × 0,05) × 105 = 1,37 ×

104𝑁𝑁𝑚𝑚𝑠𝑠

= 13,7𝑘𝑘𝑊𝑊

Ví dụ 1.6: Tính công đẳng nhiệt trong ví dụ 1.5.

Giải: Ta có: P1 = 1 bar, V1 = 3m3/ph = 0,05m3/s P2 = 8 bar ( áp suất tuyệt đối). Công trong quá trính đẳng nhiệt:

𝑊𝑊 = 1 × 0,05 × 105 × ln �81�

= 10,4 × 103 𝑁𝑁𝑚𝑚/𝑠𝑠 = 10,4𝑘𝑘𝑊𝑊

Ví dụ 1.7: Cho máy nén khí 2 bậc lưu lượng, có áp suất tương đối 7 bar, tính áp suất của bình lạnh trung gian để công suất nguồn vào nhỏ nhất.

Giải: 𝑃𝑃𝑖𝑖 = �[(7 + 1) × 1] = 2,82 𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏 𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡ệ𝑡𝑡 đố𝑖𝑖 = 1,82 𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏 𝑡𝑡ươ𝑛𝑛𝑘𝑘 đố𝑖𝑖



Ví dụ 1.8: Xem xét sự tổn thất áp suất qua L = 100m ống có đường kính d = 50mm, lưu lượng dòng là Q = 100 l/s, với áp suất tuyệt đối Pm = 5 bar tương đối = 6 bar tuyệt đối, hệ số ma sát f = 500.

Giải:

∆𝑃𝑃 =𝑓𝑓𝑓𝑓𝑄𝑄2

𝑑𝑑5.𝑃𝑃𝑚𝑚=

500 × 100 × 1002

505 × 6= 0,27 𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏

Đường kính ống dẫn tăng sẽ làm giảm tổn thất áp suất. Tính toán lại tổn thất áp suất khi d = 60 mm:

∆𝑃𝑃 =𝑓𝑓𝑓𝑓𝑄𝑄2

𝑑𝑑5.𝑃𝑃𝑚𝑚=

500 × 100 × 1002

605 × 6= 0,107 𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏

Ví dụ 1.9: Một máy nén lưu lượng 200 l/s, ở áp suất 7 bar, biết vận tốc lớn nhất là 6m/s, tính đường kính ống cần thiết.

Giải: Hệ số nén của máy nén:

𝑘𝑘 =𝑃𝑃𝑜𝑜𝑃𝑃𝑖𝑖

=7 + 1

1= 8

Lưu lương ra của máy nén:

𝑄𝑄 =200

8= 25 𝑙𝑙/𝑠𝑠 = 0,035 𝑚𝑚3/𝑠𝑠

𝑄𝑄 =𝜋𝜋𝑑𝑑2

4× 𝑣𝑣

⟹ 𝑑𝑑 = � 4𝑄𝑄𝜋𝜋 × 𝑣𝑣

= �4.0,0256𝜋𝜋

= 0,073𝑚𝑚 = 73𝑚𝑚𝑚𝑚

Chương 2: SẢN XUẤT VÀ PHÂN PHỐI KHÍ NÉN

Ví dụ 2.1: Một dòng khí lý tưởng có luu lượng 10m3/phút ở áp suất 7 bar. Lưu lượng trung bình là 7 m3/phút dao động trong khoảng áp suất từ 6 đến 7 bar . Thể tích thực tế sử dụng là 4m3 . Xác định số lần máy nén khí ép tải trong mỗi giờ ?

Giải a) Ở 7 bar:

1 1 2 2

1 2

PV PVT T

=

P1=1 bar V1=? P2=(7+1)bar V2=4m3

T1=T2

32 21

1

8 4 321

PVV mP

×= = =



b) Tương tự ở 6 bar:

3 3 4 4

3 4

PV PVT T

=

P3=1 bar V3=4m3

P4=(6+1)bar V4=? m3

33 34

4

7 4 281

PVV mP

×= = =

Thời gian hút cần thiết= 4m33m3/min

=1,33 phút

Thời gian xả cần thiết := 4m37m3/min

=0,57phut

Tổng thời gian hút xả là : 1,33+0,57=1,9 phút

Ví dụ 2.2: Một xy lanh có đường kính 100mm, đường kính cần xylanh là 32 mm và chiều dài xylanh là 300mm với áp suất 6 bar. Nếu xylanh thực hiện 25 chu kỳ chuyển động /1 phút; hãy tính toán lượng khí tiêu thụ ?

Giải

Dung tích xylanh là: 2

3100 300 2,3554

mm lπ × ×=

Dung tích tính khi có cần là : 2 2

3(100 32 ) 300 2,1144

mm lπ −× =

Tổng dung tích : 2,355+2,114=4,469l Lưu lượng khí qua xy lanh là :=4,469x25=111,7l/phút

Ta có: 1 1 2 2

1 2

PV PVT T

=

P1=1bar V1? P2=6bar V2=111,7L/phút T1=T2 P1V1=P2V2 V1=(6+1)x111,7=782l/phut V2=

78228,6

=27,4ft3/phút

Ví dụ 2.3: Tính toán phần trăm thay đổi lưu lượng trong vd2.2 nếu áp suất trong quá trình là 2bar.

Giải Với p=2bar ta có:



P1V1=P2V2

2 21

1

2 1 2,114 6,341

PVV lP

+= = × =

Với p=6bar ta có: P1V1=P2V2

2 21

1

6 1 2,355 18,481

PVV lP

+= = × =

Tổng dung tích khí : 18,48+6,34=24,82l Quay 25 vòng/phút : 24,8x25=620l/phút Phần trăm thay đổi lưu lượng khí là :

782−620782𝑋𝑋100

=20,7% Ví dụ 2.4: Xylanh như ví dụ 2.2.Tính sự tăng lên của lưu lượng khí tiêu thụ giữa van và xylanh . đường kính ống dẫn là 12mmva2 khoảng cách giữa xylanh và van là 1m

Giải Thể tích ống làm việc là:

23 312 1000 2 226,224 0,226

4mm mm lπ × × × = =

Áp suất tác động lên thành ống là 6bar : Lưu lượng khí đi qua ống :

0,226x(6+11

)x25=39,6l/phút Ví dụ 2.5: Cho biết: Q = 20m3/phút; Pmin= 5bar ở 7 bar thì Q = 35m3/phút hệ thống hoạt động ở áp suất 7 bar còn p=5bar thì van khóa nếu n=20, xác định thể tích nhận vào ?

Giải Thời gian cần thiết :=3𝑥𝑥20

35=1,714 phút

Thể tích khí nhận vào là :1,286x20=25,72m3 Thể tích khí tự do ở 7 bar là: Vx(7+1

1)m3=8V m3

Thể tích khí tự do ở 5bar là :Vx(5+11

)m3=6V m3 38 6 2V V V Vm∆ = − =

2V=25,72m3V=12,86m3 chọn V=13m3



Ví dụ 2.6: Tương tự ví dụ 2.5 lưu lượng giới hạn là 15m3/phút. ở 7 bar thì Q=35m3/phút. Thể tích khí nhận vào là 13m3.xác định số lần khởi động nếu ở 7 và 5 bar hệ thống đều hoạt động?

Giải Thể tích khí nhận vào ở 7 bar là: 13x(7+1

1)m3=104 m3

Thể tích khí nhận vào ở 5 bar là: 13x(5+1

1)m3=78 m3

3104 78 26V m∆ = − = Lưu lượng khí giảm đi là :35-15=20m3 Thời gian nạp khí là :26

20=1,3 phút

Thời gia xả là:1,73+1,3=3,03phut Số lần khởi động của máy nén khí là: 60

3.03=19,9

Chọn số lần khởi động là 20 lần Ví dụ 2.7: Cho hệ thống khí nén như vd2.4 nhưng với Q thay đổi từ 20->25m3/phút.tính toán số lần công tắc đóng mở trong 1 giờ . nếu số lần khởi động là 20 lần/1 giờ.hệ thống chịu Pmax=7bar

Giải Thời gian xả khí là := 26

25=1,04phut

Thời gian nạp là: := 2610

=2,6phut Tồng thời gian 1 chu kỳ là:1,04+2,6=3,64 phút Thể tích khí sử dụng là =13xP m3 Thời gian :=13𝑥𝑥𝑃𝑃

25phút

Thời gian xả khí : 13

35 25P−

13 825 10

13 13 325 10

0,52 1,3 31,82 3

1,65

P P

P P

P PP

P bar

+

+ ≥

+ ≥≥

⇒ ≥

Ví dụ 2.8: Một thiết bị cần lưu lượng khí là 0.1 m3/ph cho mỗi xy lanh ở áp suất tương đối 4 bar, có 25 xy lanh hoạt động trong 1 phút. Khí được cấp bởi hệ dây dẫn vòng giữa áp suất tương đối 7 và 3 bar thay đổi tuyến tính, hành trình xy lanh là 20s. Tính kích thước bình chứa giữa thiết bị và hệ dây dẫn vòng, áp suất nhỏ nhất là 4 bar ở thiết bị.



Biết độ chênh của hệ dẫn vòng dưới 4 bar cho 5s trên mỗi xylanh. Đây là thời gian để bình chứa có đủ khí để thiết bị hoạt động ở áp suất lớn nhất là 5 bar, áp suất trung bình và nhỏ nhất của 4bar.

Giải:

Gọi thể tích bể chứa là V, thể tích khí đi ra từ bình chứa là:

𝑉𝑉5𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏 − 𝑉𝑉4𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏 = 𝑉𝑉 ×5 + 1

1− 𝑉𝑉 ×

4 + 11

= 𝑉𝑉 𝑚𝑚3𝑓𝑓. 𝑏𝑏.𝑑𝑑 (1)

Thể tích cần cho thiết bị trong 5s là lượng khí tiêu thụ cho xylanh trong 5s: 0.1 × 25 × 5

60= 0.208 𝑚𝑚3𝑓𝑓.𝑏𝑏.𝑑𝑑 (2)

Do đó thể tích nhỏ nhất của bể chứa được xác định từ (1) và (2): V = 0.208 m3

Ví dụ 2.9: Trong một lần kiểm tra trên một hệ dây dẫn vòng, thấy rằng khi bình chứa đầy đến 7 bar và ngắt điện máy nén mất 10 phút cho độ chênh áp suất là 6.5 bar (áp suất tương đối). Bình có dung tích là 20m3 và hệ dây dẫn có đường kính 100mm và chiều dài 800m. Xác định dòng rò từ hệ thống. Nếu tổng công suất vào là 100kW, xác định phần trăm lượng công suất bị rò so với công suất vào.

Giải: Thể tích của hệ dây dẫn là:

𝑉𝑉 = 𝜋𝜋0.12

4× 800 = 6.28 𝑚𝑚3

Tổng thể tích của bình chứa và hệ dây dẫn là: 20 + 6.28 = 26.8 m3 Thể tích khí của bình chứa và hệ dây dẫn khi áp suất giảm từ 7 bar đến 6.5 bar:

(7 − 6.5) × 26.8 = 13.14 𝑚𝑚3 Lưu lượng dòng khí rò rỉ trong 600s là:

13.14600

= 0.0219 𝑚𝑚3/𝑠𝑠 𝑓𝑓.𝑏𝑏.𝑑𝑑



Hay dòng khí rò rỉ từ hệ thống ở áp suất trung bình 6.75 bar là 1.314 m3/ph. Như phần trước, 75l/ph f.a.d ở áp suất tương đối 7 bar yêu cầu nguồn vào 1kW. Do đó, công suất yêu cầu để cấp 1.314 m3/ph ở 6.75 bar là:

1.314 × 100075

×6.75 + 1

7 + 1= 16.97 𝑘𝑘𝑊𝑊

Do đó, phần trăm công suất rò rỉ là: 16.97100

× 100 = 16.97 %

Chương 3: VAN

Ví dụ 3.1: từ hình 3.18 ( sách power pneumatics), áp suất cung cấp là P1 = 6 bar, áp suất ra là P2 = 5 bar, ta tìm được lưu lượng dòng là Qn = 1500l/ph Ví dụ 3.2: Giống điều kiện ví dụ trên, áp suất ra sụt còn 4bar thì lưu lượng dòng sẽ tăng lên đến 1900 l/ph.

Chương 4: CƠ CẤU CHẤP HÀNH Ví dụ 4.1: Một xy lanh tác động kép dùng kẹp phôi với một lực thực tế 3 kN. Áp suất cung cấp nhỏ nhất là 5 bar, xy lanh trở về thì tải cực tiểu. Tính kích thước xy lanh cần thiết với giả thiết hiệu suất là 96%.

Giải 𝐹𝐹𝑒𝑒𝑥𝑥𝑡𝑡 = 𝑃𝑃 × 𝐴𝐴 × 𝜂𝜂

⟹ 𝐴𝐴 =𝐹𝐹𝑒𝑒𝑥𝑥𝑡𝑡𝑃𝑃 × 𝜂𝜂

=3000

5 × 105 × 0.96= 0.00626 𝑚𝑚2

𝐴𝐴 =𝜋𝜋𝐷𝐷2

4⟹𝐷𝐷 = �4𝐴𝐴

𝜋𝜋= �4 × 0.00626

𝜋𝜋= 0.0893 𝑚𝑚 = 89.3 𝑚𝑚𝑚𝑚

Trong trường hợp này nên chọn xy lanh có đường kính 100 mm, giá trị này gần đường kính xy lanh tiêu chuẩn nhất mà có thể đảm bảo lực cần thiết. Ví dụ 4.2: Một xy lanh khí nén dùng để di chuyển thùng giấy 200 kg đi lên mặt phẳng nghiêng 600 một khoảng 600 mm. Hệ số ma sát là 0.15. Giả thiết rằng gia tốc của tải sẽ xuất hiện trong chiều dài đệm (30 mm) và tải đạt vận tốc 0.6 m/s. Áp suất tối đa có thể của pittông là 5 bar, xác định:

(a) Kích thước cần thiết của cơ cấu chấp hành. (b) Lượng khí tiêu thụ nếu xy lanh vận hành ở mức 15 chu kỳ/phút.

Giả thiết ma sát trong cộng thêm các mất mát khác tương dương 10% tổng lực đạt được. Giải

Xác định tổng lực trực đối của chuyển động: 𝐹𝐹𝑡𝑡𝑜𝑜𝑡𝑡 = 𝐹𝐹1 + 𝐹𝐹𝑡𝑡 + 𝐹𝐹𝑏𝑏



Trọng lực: 𝐹𝐹1 = 𝑚𝑚 × 𝑘𝑘 × 𝑠𝑠𝑖𝑖𝑛𝑛600 = 200 × 9.81 × 0.866 = 1699 𝑁𝑁 Lực ma sát: 𝐹𝐹𝑡𝑡 = 𝑚𝑚 × 𝑘𝑘 × 𝑐𝑐𝑜𝑜𝑠𝑠600 × 𝜇𝜇 = 200 × 9.81 × 0.5 × 0.15 = 147 𝑁𝑁 Lực gia tốc: 𝐹𝐹𝑏𝑏 = 𝑚𝑚 × 𝑏𝑏 Từ phương trình chuyển động: 𝑉𝑉2 = 𝑈𝑈2 + 2𝑏𝑏𝑠𝑠 Vật chuyển động từ trạng thái nghỉ nên U = 0

⟹ 𝑏𝑏 =𝑉𝑉2

2𝑠𝑠

⟹ 𝐹𝐹𝑏𝑏 = 𝑚𝑚 × 𝑏𝑏 =𝑚𝑚𝑉𝑉2

2𝑠𝑠=

200 × 0.62

2 × 0.03= 1200 𝑁𝑁

⟹ 𝐹𝐹𝑡𝑡𝑜𝑜𝑡𝑡 = 𝐹𝐹1 + 𝐹𝐹𝑡𝑡 + 𝐹𝐹𝑏𝑏 = 1699 + 147 + 1200 = 3046 𝑁𝑁 Ma sát trong + tổng tổn thất = 0.1 × 3046 𝑁𝑁 Tổng lực tác dụng: 𝑅𝑅𝑇𝑇 = 1.1 × 3046 𝑁𝑁 Đường kính pittông:

𝐷𝐷 = �4𝑅𝑅𝑇𝑇𝜋𝜋𝑃𝑃

= �4 × 1.1 × 3046𝜋𝜋 × 5 × 105 = 0.085 𝑚𝑚 = 85 𝑚𝑚𝑚𝑚

Theo tiêu chuẩn chọn D = 100 mm. Tính lưu lượng cần thiết của xy lanh:

𝑄𝑄 = 𝜋𝜋 ×2𝐷𝐷2 − 𝑑𝑑2

4× 𝑓𝑓 × 𝑛𝑛 ×

𝑃𝑃1 − 𝑃𝑃0

𝑃𝑃0= 𝜋𝜋 ×

2 × 0.12 − 0.0252

4× 0.6 × 15 ×

5 − 11

= 0.55 𝑚𝑚3 𝑝𝑝ℎ = 9.13 𝑙𝑙 𝑠𝑠⁄⁄ Ví dụ 4.3: Một xy lanh khí nén hoàn hảo với van phân phối được ghép nối với nhau dùng để di chuyển khối lượng 3 kg với áp suất cung cấp là 8 bar. Dự đoán thời gian hành trình ra.

Giải Dữ liệu của nhà sản xuất xy lanh là:

D = 50 mm; L = 240 mm; Lc = 29 mm. Và cho van là:

Ce = 2.76 T1 = 0.05

Thời gian cần thiết để đến chỗ giảm chấn = T2

𝑇𝑇2 =1.2(𝑓𝑓 − 𝑓𝑓𝑐𝑐)𝐷𝐷2

𝐶𝐶𝑒𝑒 × 106 =1.2(240 − 29) × 502

2.76 × 106 = 0.229 𝑠𝑠

Mặt khác,

𝑇𝑇2 𝑚𝑚𝑖𝑖𝑛𝑛 =0.05(𝑓𝑓 − 𝑓𝑓𝑐𝑐) × �𝑚𝑚 𝑃𝑃1⁄

𝐷𝐷=

0.05(240 − 29) × �3 8⁄50

= 0.129 𝑠𝑠

Trường hợp này T2 min < T2, thiết bị giảm chấn không bị hỏng. Vận tốc giảm chấn tối đa có thể là:



𝑉𝑉𝑖𝑖 =30𝐷𝐷𝑚𝑚

=30 × 50

3= 500𝑚𝑚𝑚𝑚 𝑠𝑠⁄

Vận tốc chấp nhận được của xy lanh là 300 mm/s.

𝑇𝑇3 =𝑓𝑓𝑐𝑐𝑉𝑉𝑖𝑖

=29

300= 0.097 𝑠𝑠

Thời gian hành trình nhỏ nhất thực tế = T1 + T2 + T3 = 0.05 + 0.229 + 0.097 = 0.376 s. Ví dụ 4.4: Sử dụng lại ví dụ 4.3 nhưng với tải tăng lên là 15 kg, xác định thời gian hành trình.

Giải Từ kết quả ví dụ 4.3: T1 = 0.05 s và T2 = 0.229 s


𝐷𝐷=

0.05(240 − 29) × �15 8⁄50

= 0.289 𝑠𝑠

T2 min > T2, ngõ thoát cần thiết cho hiệu quả quá trình giảm chấn.

𝐶𝐶𝑒𝑒 =1.2(𝑓𝑓 − 𝑓𝑓𝑐𝑐)𝐷𝐷2

𝑇𝑇2 𝑚𝑚𝑖𝑖𝑛𝑛 × 106 =1.2(240 − 29) × 502

0.289 × 106 = 2.19

Thời gian suốt quá trình giảm chấn là:


=𝑓𝑓𝑐𝑐𝑚𝑚30𝐷𝐷

=29 × 1530 × 50

= 0.29 𝑠𝑠

Vậy, tổng thời gian là: Ttot = T1 + T2 + T3 = 0.05 + 0.289 + 0.29 = 0.629 s. Ví dụ 4.5: Một xy lanh định vị đứng khối lượng 5 kg được dẫn xuống với vận tốc 1.5 m/s bởi một áp suất cung cấp 8 bar. Áp suất làm việc lớn nhất của xy lanh là 10 bar. Xác định kích thước xy lanh mà cung cấp bộ phận giảm chấn trong phù hợp.

Giải

𝐸𝐸 =𝑚𝑚𝑉𝑉2

2= 𝐹𝐹𝑥𝑥𝐸𝐸𝑐𝑐𝑡𝑡𝑠𝑠ℎ

⟹ 𝐸𝐸𝑐𝑐𝑡𝑡𝑠𝑠ℎ =𝑚𝑚𝑉𝑉2

2𝐹𝐹𝑥𝑥=

5 × 1.52

2 × 1.5= 3.75 𝑁𝑁𝑚𝑚

(trong đó, Fx =1.5 (hình 4.28)) Theo bảng 4.3 , với Ecush = 3.75 Nm ta chọn xy lanh có đường kính 32 mm. Xác định áp suất giảm chấn:

𝑃𝑃𝑐𝑐𝑡𝑡𝑠𝑠ℎ = 𝑃𝑃𝑠𝑠 + 10 �𝐹𝐹𝑒𝑒𝑏𝑏 �

= 8 + 10 ×5 × 9.81

800= 8.6 𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏

Do đó, áp suất giảm chấn nhỏ hơn áp suất làm việc tối đa, xy lanh 32 mm có thể hãm hiệu quả.



Ví dụ 4.6: Một xy lanh định vị đứng khối lượng 24 kg được dẫn lên với vận tốc 1.8 m/s bởi áp suất 6 bar. Nếu áp suất làm việc tối đa là 10 bar, xác định kích thước xy lanh mà cung cấp bộ phận giảm chấn trong phù hợp.

Giải




2𝐹𝐹𝑥𝑥=

24 × 1.82

2 × 1.8= 21.6 𝑁𝑁𝑚𝑚

(trong đó, Fx =1.8 (hình 4.28)) Theo bảng 4.3, với Ecush = 21.6 Nm ta chọn xy lanh có đường kính 63 mm. Xác định áp suất giảm chấn:

𝑃𝑃𝑐𝑐𝑡𝑡𝑠𝑠ℎ = 𝑃𝑃𝑠𝑠 − 10 �𝐹𝐹𝑒𝑒𝑏𝑏 �

= 6 − 10 ×24 × 9.81

3110= 5.24 𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏

Kết quả tính toán chứng minh xy lanh 63 mm là phù hợp. Ví dụ 4.7: Một xy lanh đường kính 50 mm, có hành trình 5000 mm, chuyển tải ra 1400 N. Nếu độ uốn không quá 1 mm, xác định số bước của giá đỡ.

Giải A1 được xác định từ nhà sản xuất. Trong trường hợp này sử dụng 300 mm.

𝑡𝑡𝑚𝑚𝑖𝑖𝑛𝑛 =𝐴𝐴1 + 𝐻𝐻à𝑛𝑛ℎ 𝑡𝑡𝑏𝑏ì𝑛𝑛ℎ

𝑓𝑓1=

300 + 50001700

= 3.18

Chiều dài thực giữa các bước, hệ thống giá đỡ (c):

𝑓𝑓 =𝐴𝐴1 + 𝐻𝐻à𝑛𝑛ℎ 𝑡𝑡𝑏𝑏ì𝑛𝑛ℎ

𝑡𝑡𝑠𝑠𝑒𝑒𝑙𝑙=

300 + 50004

= 1325 𝑚𝑚𝑚𝑚

(với hệ thống giá đỡ (c), tsel = 4; với hệ thống giá đỡ (d), tse l = 4.5) Chiều dài thực giữa các bước, hệ thống giá đỡ (d):



300 + 50004.5

= 1178 𝑚𝑚𝑚𝑚

Theo hình 4.31, giá trị cực đại là 1700 mm, do đó cả hai hệ thống giá đỡ đều có thể chấp nhận được.

Chương 5: ĐIỀU KHIỂN XY LANH Ví dụ 5.1: một thùng hàng được hạ xuống chậm nhờ bồn dầu, thùng hàng dừng lại và được giữ nhờ hệ thống xylanh khí nén có đường kính theo tiêu chuẩn ISO. Thùng hàng nặng 60kg và áp suất khí nén lớn nhất là 5 bar.

Giải: Dùng van 5/3 (5 ngõ, 3 trạng thái) có ngõ giữa đóng.



Hệ thống xả được điều chỉnh để khi quá tải sẽ nâng lên hoặc hạ xuống tùy vào van hoạt động. kích thước xy lanh phải xét đến áp suất trở về và phải lớn hơn hệ thống yêu cầu. khi giỏ hàng được nâng lên, thì tải và áp suất về ngược lại chuyển động của xy lanh và kích thước xy lanh phải tính toàn theo điều kiện này. Áp lực khi trở về của xy lanh phải vượt qua tảo và áp suất trở về: Diện tích pit tong là A, diện tích của cần là a, áp suất của khí cấp vào là Ps, và áp suất trở về là Pb, cân bằng lực tác dụng lên xy lanh:

𝑃𝑃𝑏𝑏 × 𝐴𝐴 + 60 𝑘𝑘𝑘𝑘 = 𝑃𝑃𝑠𝑠(𝐴𝐴 − 𝑏𝑏) Khi hệ thống xả tải được điều chỉnh sẽ biến đổi áp suất về, nếu biết Ps là 60% của áp suất cấp vào, do đó:

𝑃𝑃𝑏𝑏 = 0.6𝑃𝑃 = 0.6 × 5 × 105 = 3 × 105𝑁𝑁/𝑚𝑚2 Cân bằng lực ngang trên pit tong là:

3 × 105 × 𝐴𝐴 + 60 × 9.81 = 5 × 105(𝐴𝐴 − 𝑏𝑏) a rất nhỏ, nên có thể bỏ qua, do đó:

3 × 105 × 𝐴𝐴 + 60 × 9.81 = 5 × 105 × 𝐴𝐴 ⟹ 𝐴𝐴 = 2.943 × 10−3

𝑚𝑚à 𝐴𝐴 = 𝜋𝜋𝐷𝐷2

4= 2.943 × 10−3

⟹𝐷𝐷 = �2.943 × 10−3 × 4𝜋𝜋

= 0.061 𝑚𝑚 = 61𝑚𝑚𝑚𝑚

Theo tiêu chuẩn chọn D = 63 mm, tuy nhiên rất gần với giá trị tính toán, và đường kính cần đã bị bỏ qua nên có thể chọn kích thước lớn hơn là 80mm. Đường kính xy lanh là 63 mm có thể dùng được nếu hệ thống được điều chỉnh bới van giảm áp có giá trị dưới 60% áp suất cấp cho mạch. Ví dụ 5.2: một máy khí nén hoạt động như hình vẽ, gồm một xy lanh cấp phôi và 1 xy lanh kẹp, trình tự hoạt động của hệ thống: cấp – kẹp – pit tong cấp trở về - pit tong kẹp thôi kẹp. Để đảm bảo an toàn thì xy lanh kẹp phải được cấp nguồn trước khi có hư hỏng ở nguồn cấp khí.



Giải: Trình tự hoạt động sẽ là: A+ B+ A– B– Xy lanh kẹp tiến hành kẹp phôi và giữ yên (B+), thiết bị phải dừng khi phần chứa phôi hết, cần 1 van để ngừng xy lanh trong trường hợp này. Trong trường hợp phần cấp khí bị lỗi xy lanh kẹp phải được cấp điện. Hình bên dưới mô tả kết cấu thiết bị:

Dãy hoạt động được bắt đầu bởi công tắc hành trình b0, khi có phôi, đồng thời phải gạt cần của công tắc sang vị trí khởi động (A+), pít tong A đi ra, chạm vào công tắc hành trình a1 là một van khởi động lại. là van VB chuyển sang trạng thái bên phải, xy lanh B tiến ra, khi xy lanh B đi hết hành trình, áp suất bên phần diện tích vành khăn sẽ bằng 0, và kích hoạt ngõ điều khiển b1 làm xy lanh A trở về (A-) chạm công tắc hành trình a0, khởi động lại a1, kích hoạt cho xy lanh B đi về, chạm công tắc hành trình b0 và hành trình sẽ được lặp lại. Khi nguồn cấp khí bị hư hỏng, van VB sẽ khởi động lại, nhờ lò xo. Khí trong bể chứa sẽ giúp giữ xy lanh kẹp chặt.Van một chiều ngăn không cho khí từ xy lanh trở về nguồn khi nguồn bị hư hỏng. Ví dụ 5.3: Hệ thống gồm cấp phôi, khoan, cắt ren như trên hình:



Xy lanh cấp phôi A tiến ra cấp phôi và khi chạm công tắc hành trình thì xy lanh kẹp B sẽ kẹp phôi, tiếp theo là khoan sẽ tiến ra và tự động lui về. Khi khoan đã lui về thì xy lanh cắt ren tự động bắt đầu cắt. Quá trình cắt giống như khoan: tiến ra, cắt đúng chiều cao thì lui về.Khi đã lui về hoàn toàn thì chu trình mới được tiếp tục. Kí hiệu D là hoạt động của xy lanh khoan, T là hoạt động của xy lanh cắt ren, B là hoạt động của xy lanh kẹp, các bước của 1 hành trình: A+ B+ D+D- T+T- B- lặp lại

A- có thể xay ra bất cứ lúc nào khi B+ hoạt động, D+ và D- hoạt động tự động khoan khi xy lanh hoàn thành hành trình của mình, dãy hoạt động trở thành:

𝐴𝐴+ 𝐵𝐵+ | 𝐴𝐴−𝐷𝐷 𝑇𝑇 𝐵𝐵−� 𝑁𝑁ℎó𝑚𝑚 𝐼𝐼 𝑁𝑁ℎó𝑚𝑚 𝐼𝐼𝐼𝐼

Biết xy lanh cấp phôi trở về sau khi xy lanh kẹp hoat động. Vì cần phải kẹp đúng áp suất kẹp và phải kẹp đúng vị trí, nên xy lanh kẹp phải có cảm biến áp suất. Khi D hoàn thành thì T mới bắt đầu hoạt dộng,khi nó kết thúc hành trình xy lanh kẹp trở về. khi xy lanh kẹp trở về thì nó ăn tác động công tắc hành trình bảo đảm xy lanh đều trở về hoàn toan trước khi xy lanh kế tiếp hoạt động. Chú ý: công tắc hành trình a0 và b0 hoạt động như cổng logic AND đảm bảo xy lanh A trở về hoàn toàn trước khi xy lanh kế tiếp hoạt động. Vídụ 5.4: Một mạch thủy lực hoạt động lựa chọn vị trí được biểu diễn dưới dạng sơ đồ hình 5.47 được sử dụng để di chuyển linh kiện từ điểm 1 đến điểm 2 trên băng chuyền. Chuổi hoạt động bao gồm: vị trí kẹp chặt 1, kẹp chặt linh kiện, nâng linh kiện, di chuyển đến điểm 2, hạ xuống, thả linh kiện, nâng và trở lại vị trí bắt đầu.



Điều này được đưa ra giống như một chuổi, bắt đầu với 3 xy lanh rút vào

B+ C+ B– A+ B+ C- B- A- Nó sẽ được ghi chú rằng xy lanh B hoạt động ở trạng thái 2 trong chuổi, vì vậy nó rất cần thiết có một cặp van chuyển hướng và cảm biến đặt tại cuối chu kỳ. Từ điều kiện an toàn linh kiện vẫn phải kẹp chặt nếu không có không khí cung cấp. Điều đó có thể thay thế bằng cách sử dụng giống một máy thu không khí đã biểu diễn trong hình 5.13 hoặc sử dụng lò xo kẹp tải hoặc kẹp xy lanh. Điều này đạt được khi nguồn được mở trong ví dụ lò xo kẹp tải được sử dụng. Điều cần xem xét tiếp theo là làm thế nào để mạch trở nên đơn giản hoặc giảm chuổi thời gian. Có thể hai bước xảy ra tại một thời điểm? có thể một số bước bị khử? Có thể nhiều bước xảy ra trong các chuỗi khác nhau? Trong trường hợp này tất cả các bước thì cơ bản và chuổi không thể thay đổi, tuy nhiên xy lanh A có thể kéo ra giống như xy lanh B bắt đầu nâng và, một cách tương tự, A bắt đầu rút lại trước khi xy lanh B bắt đầu nâng. Chuổi có thể bị điều chỉnh như

B+ C+ B- B+ C- B- Delay A+ delay A-

Một tín hiệu có thể được sử dụng để kích B- và A+ với một mạch khí nén thời gian nghỉ đến tín hiệu A+ Chia chuổi thành nhiều nhóm:



Giống như C là xy lanh kẹp phôi, cảm biến áp suất được dùng để dò tìm đạt yêu cầu hoàn thành của C+. Một van nhả có thể sử dụng để dò tìm C- . Chuổi mạch điện được biểu diễn trên hình 5.48. Thời gian nhã thì biểu diễn bởi cả hai buồng điều khiển đến van VA, và van con thoi đến đường điều khiển của van VB Dụng cụ kẹp là lò xo tải để đơn giản hóa hoạt động của xy lanh kẹp. Một xy lanh hoạt động đơn có thể được sử dụng để khử năng lượng kẹp. Thay đổi mạch điện cho hoạt động của xy lanh C thì biểu diễn trong hình 5.49 và sử dụng van 3/2 VC Dấu “–“ điều khiển trên VC giúp ở chế độ không kẹp và “+ “ điều khiển kẹp



Vídụ 5.5: Một bàn máy chuyển động qua lại được một khoảng 750mm. Tốc độ được điều khiển giữa 20 và 100 mm/ph. Chuyển tiếp áp suất yêu cầu có giá trị lớn nhất là 1,3 kN. Chu kỳ lặp lại là xấp xỉ 1m/ph. Thiết kế tiện dụng mạch khí nén định cỡ xy lanh và bể chứa khí – dầu sử dụng. Không khí cung cấp có giá trị áp suất lớn nhất của áp kế là 6 bar.

Giải Tốc độ khá thấp nên mạch thủy lực được sử dụng. Hãm tốc độ là bộ so tăng tốc và vì thế một mạch khí nén có thể được sử dụng.

Áp lực động: 0,3 x áp lực ổn định Đường kính xy lanh D Áp lực xy lanh ổn định = áp suất x diện tích Trong đó: Áp suất = 6 bar = 6.105 N m-2 Áp lực động = 1,3 kN = 1300N Áp lực động = 0,3 x áp lực ổn định

25

2 25

0,3.6.10 .4

1300.4 95,60,3.6.10 .

D

D m mm

Π

= =Π

Chiều dài xy lanh chuẩn lớn hơn giá trị tính toán đường kính trong là 100 cm. Cho một áp lực yếu hơn yêu cầu, một áp suất bộ điều chỉnh có thể sử dụng để giảm áp suất cung cấp. Mạch điện được biểu diễn ở hình 5.59. Dung lượng dầu lưu trữ ở bể chứa hơn giá trị yêu cầu 25% bởi xy lanh. Dung lượng lớn nhất của dầu trong xy lanh là diện tích của piston gấp chu kỳ.



Dung lượng bể chứa = 2

1, 25. .4D LΠ

ở D=0,1 m và L=0,75 m.

dung lượng bể chứa = 2

2.0,11,25. .0,75 0,00736 7,364

m lΠ= =

nếu bể chứa được gia công, độ dài của nó sẽ gấp 3 lần đường kính. Mặt thoáng bể chứa được định vị dọc. Vídụ 5.6: Một bàn được di chuyển dọc đến tấm xếp chồng, độ dày của tấm được cài đặt trước tại giá trị giữa 10 và 50 mm. Bàn được bố trí sao cho tại phía trên của đường chạy. Tấm đầu tiên có thể trượt lên trên bàn và bàn thì ở dưới bởi một lượng tương đương chiều dày của tấm. Tấm thứ hai cung cấp để trượt trên bàn, quá trình lặp đi lặp lại cho đến khi bàn ở dưới cùng của di chuyển. Bàn được cung cấp năng lượng thủy lực bởi xy lanh thủy lực và được sắp đặt như trong hình 5.63. Tốc độ sản phẩm lớn nhất là 4 tấm mỗi phút, giả sử rằng cứ 10s đến thấp hơn bàn và 15s để trượt tấm lên trên bàn. Bàn phải được giữ chặt ở mỗi vị trí. Khi bàn đầy tải thì nâng và tấm được xếp chồng lên. Thiết kế một mạch khí nén phù hợp và đánh giá cỡ của xy lanh có tiết diện ti bằng một nữa đường kính trong xy lanh. Không ngừng khuếch đại khí nén với tỷ lệ 10:1 và lưu lượng dầu lớn nhất 0,2 l/phút để sử dụng. Bỏ qua tất cả mất mát và giả sử áp suất cung cấp là 5 bar. Xy lanh thủy lực có giá trị đường kính trong là 10mm.

Giải Với tỉ lệ 10:1 khuếch đại áp suất thủy lực lớn nhất là: 10.5 = 50 bar Xác định đường kính xy lanh: F = P.A



Chọn đường kính trong xy lanh gần nhất là 40 mm. Diện tích ti bằng một nữa diện tích piston, do đó đường kính ti sẽ là:

240 282

mm=

Lưu lượng lớn nhất của xy lanh khi thấp hơn-cao nhất là 50mm- có thể xác định theo số lần thấp hơn trong 10s. Diện tích vành khăn X vận tốc

2 26 3

9 3

3 9

3

40 28 50.10 . .104 10

3200.10 /3200.10 .60.10 /0,19 /

m sl phut

m phut

− −

−

−

−= Π

=

=

=



Chương 6: LÔ GÍCH Ví dụ 6.1: Cửa được mở bằng xilanh khí nén, xilanh được điều khiển bởi trạng thái của hai nút nhấn A và B. Khi van mở cửa sẽ đóng.

Giải: Tín hiệu vào là trạng thái các nút A, B. Tín hiệu ra là S, khi cửa mở S = 1. Lập bảng sự thật: liệt kê tất cả các trạng thái có thể của A, B và suy ra trạng thái S của tất cả các trường hợp:



Bảng sự thật: mở cửa khi tác động van A OR/AND B, đóng khi cả hai van điều không bị tác động.

A B S S

0 0 0 1

1 0 1 0

0 1 1 0

1 1 1 0

Từ bảng sự thật ta thấy S = 1 khi: A = 1; B = 0 A = 0; B = 1 A = 1; B = 1 Sử dụng các hàm boolean ta có: . . .S A B A B A B= + + Trong đó: (.) AND; (+) OR; A = 1; A = 0 Phương trình trên cũng có thể rút gọn nhờ sử dụng các phương trình đại số:

.( ) .S A B B A B

S A ABS A B

= + +

⇔ = +⇔ = +

Từ bảng sự thật ta có: .S A B= .A B A B S A B= + ⇒ = +

Chu trình khí nén tìm được từ phương trình sẽ có 1 coonhr OR. Sử dụng 1 xilanh tác động kép và van phân phối kiểu 5/2. (Hình 6.14) Trạng thái đóng mở của cửa sẽ được điều khiển bởi sự thay đổi trạng thái của các nút A,B. Nó củng giống như là 2 công tắc điều khiển 1 bóng đèn ở trong nhà. Giả sử như cả A và B điều tắt thì S củng tắt, nếu trái giả sử thì tất cả các trường hợp còn lại đều giống nhau. Bảng sự thật: trạng thái của cửa khi thay đổi trạng thái A,B.

A B S S

0 0 0 1

1 0 1 0

1 1 0 1

0 1 1 0

Ta có phương trình: .S A B AB= + .



Ta có sơ đồ dùng các cổng OR, AND để tạo hàm S: hình 6.15

Cũng có thể viết: .S A B A B= + + . Suy ra sơ đồ logic hình 6.16

Ví dụ 6.2:

Cho hàm: . . . . . . . . .S A B A B C A B C D A B C D= + + + Yêu cầu: a) Thể hiện hàm trên bìa Karnaugh. b) Rút gọn về 2, 4 hoặc 8. c) Viết biểu thức rút gọn của hàm chứa tất cả các biến.

Giải:

00 01 11 10

00 1 1

01 1 1

11 1 1

10 1 1

Hình 6.22: Bìa Karnaugh được thu gọn

00 01 11 10

00 1 1

01 1 1

11 1 1

10 1 1

Hình 6.23: Bìa Karnaugh được biến đổi với các biến được nhóm lại. Bảng được vẽ lại với các biến được nhóm lại thành từng nhóm gồm 2 hay 4 gia trị. Ta có hàm được rút gọn như sau: . . . . . .S A B B C AC D AC D= + + +

AB

. .A B C CD

. . .A B C D A

. . .A B C D

CD .B C

. .AC D

AB

A.C.D A.B



Ví dụ 6.3: Một bàn máy (hình 6.24) được khoan 2 lổ A và B. Máy kiểm tra khí nén đước dùng để kiểm tra sự có mặt của các lổ và chiều dài của bàn. Cảm biến khí nén W, X, Y, Z được dùng để kiểm tra các lổ và chiều dài cảu bàn. Tín hiệu của cảm biến có dạng: W = lổ ở A; W = không có lổ ở A.

00 01 11 10

00 1 1 1 1

01 1 1 1

11

10

Hình 6.25: Bìa Karnaugh để gia công lại. X = lổ ở B; X = lổ không ở B Y = bàn quá ngắn; Z = bàn qua dài. Để bàn không qua được máy kiểm tra thì điều kiên sau phải được thỏa: Đúng = W. . .X Y Z Nếu không có lổ hoặc bàn quá dài thì phải gia công lại

W. . . W. . . W. . . W. . .

W. . . W. . . W. . .

Gia cong lai X Y Z X Y Z X Y Z X Y Z

X Y Z X Y Z X Y Z

= + + +

+ + +

00 01 11 10

00 1 1 1 1

01 1 1 1

11

10 X X X X

YZ

WX

YZ WX

WX



Hình 6.26: Bìa Karnaugh để gia công lại bao gồm các trạng thái tùy định. Nếu bàn quá ngắn thì bị bỏ đi: Bo i = W. . . W. . . W. . . W. . .đ X Y Z X Y Z X Y Z X Y Z+ + + Trạng thái không thể xảy ra ở tín hiệu ra của cảm biến: W. . . W. . . W. . . W. . .X Y Z X Y Z X Y Z X Y Z+ + + Để rút gọn biểu thức vẽ bìa Karnaugh cho những trạng thái gia công lại hình 6.25. Những trạng thái không xảy ra và phải gia công lại hình 6.26. Nhóm tín hiệu theo nhóm gồm 2 hay 4 hay 8. Có 3 nhóm gồm 4 tín hiệu bao gồm tất cả các tín hiệu báo gia công lại và không chứa tín hiệu không xảy ra ( tùy định). . W. .Gia cong lai Y Z Y X Y= + + Bìa Karnaugh cho các tín hiệu không xảy ra hình 6.27: 1 = bỏ đi X = không xảy ra

00 01 11 10

00

01

11 1 1 1 1

10 X X X X

Hình 6.27: Bìa Karnaugh gồm các trạng thái bỏ đi và không xảy ra. Kết luận: Đúng = W. . .X Y Z Bỏ đi = Y

Gia công lại = W. . .X Y Z Y+ Từ các cổng logic có sẵn ta có thể được xuất ra một cách đơn giản.

Ví dụ 6.4: Tuần tự: A+ B – A – B + Sơ đồ được thể hiện như hình 6.40. Vận hành A+ và B+ một cách đồng thời, có thể A+ sẽ hoàn thành trước, từ hình vuông 1 đến hình vuông 2 đến hình vuông 4. Nếu B+ hoàn thành trước thì đi từ hình vuông 1 đến hình vuông 3 và hình vuông 4.

YZ WX



Hình 6.40: Bìa Karnaugh tuần tự A+ B – A – B + Mặc dù hình vuông 3 hoặc 4 có thể bị chiếm khi đang trên đường đi có nhiều cơ hội để chúng để trống ở bước vận hành kế tiếp, B-, có thể đi đến trực tiếp vào hình vuông 2. A+ and B+ = S.a1, x1 X+ = a2.b2.x1 B- = x2

A- = a2.b1,x2 X- = a1.x1

Chương 7: ĐIỆN KHÍ NÉN Ví dụ 7.1: Nếu rơ le bật tín hiệu là S1, tín hiệu là S2 hoặc S3, vẽ sơ đồ mạch điện cho rơ le: Rơ le bật K1e = S1 Rơ le tắt K1d = 2 3S S+ = 2 3.S S Chú ý S2, S3 ở trạng thái thường đóng



Chương 8: BỘ ĐIỀU KHIỂN KHẢ LẬP TRÌNH Ví dụ 8.1: Phân tích mạch hãm điện như hình

Trên xylanh A, tín hiệu của khóa giới hạn hành trình a0 cho biết piston đã lui về đến giới hạn dưới, a1 báo piston đã tiến ra hết hành trình giới hạn trên với khoảng hành trình từ a0 đến a1. Tương tự cho các tín hiệu b0 và b1 cho xylanh B. b0 báo piston lùi đến cận dưới, b1 lùi đến cận trên của đoạn hành trình b0 đến b1. Mạch vận hành khi kích các cuộn A+ B+ A- B-. Xác định thứ tự các lệnh điều khiển, giả sử rằng 1 công tắc S được mở?

Giải: Tín hiệu A+ xuất hiện khi nút nhấn tại đầu tương ứng với nó được kích và khi đó xylanh B bắt đầu đi ra, khóa giới hạn tại b0 được vận hành. Công thức: A+p=S AND b0 =s.b0 Tín hiệu A- xuất hiện khi cylanh B đi ra hết hành trình đến b1, hay: A-p=b1 Tương tự: B+p=a1 và B-p=a0 Ví dụ 8.2: Viết các lệnh nạp cho PLC được trình bày trong hình 8.7[1].

Các lệch được thực hiện theo thứ tự bản 8.4.[1]



Ví dụ 8.3: Chú ý cái bể nước có gắn 2 cái bơm A và B. Bơm A bơm chất lỏng vào bể từ nguồn bên ngoài và bơm B lại có nhiệm vụ bơm chất lỏng từ bể ra ngoài. Công tắc S1,S2 được gắn trên bể như hình 8.9. [1]

Giải

Bơm A được hoạt động khi mực chất lỏng giảm xuống dưới SW2 và vẫn hoạt động khi mực chất lỏng đến chạm công tắc SW2. Do đó, ở bơm A thì:

• Mở S1 • Giữ nguyên khi S2 bù • Tắt ở S2.

Tương tự đối với bơm B.



• Mở ở S2 • Cố định tại S1 • Tắt khi S1 bù.

Tại bơm A, A-p=S2, ngừng hoặc tắt tín hiệu ở S2 bù. Ngược lại ngắt tín hiệu của mạch chốt, bởi vậy: Ad=bù(A-p) Hoặc Bơm A ngắt đường điều khiển. Tương tự đối với bơm B: B-p=bù(S1) và Bd=bù(B-p) Chú ý: ở ví dụ 1 bơm sẽ hoạt động trực tiếp

Ví dụ 8.4: Cho mạch hãm điện H.8.12 [1] sử dụng cuộn dây tác động đơn với các tín hiệu điều khiển tuần tự là A+ B+ A- B-

Chú ý: Van ổn định đơn và tín hiệu cuôn dây bị khóa



Giải Dùng tín hiệu S, ta có: A+p=S.b0 và A-p=b1 Ad, tín hiệu bị ngắt, thì Ad= bù(A-p)=bù( b1). Các lệnh cho ví dụ 8.1:

Ví dụ 8.5: Cho mạch hãm điện như hình 8.12 được vận hành bởi tín hiệu tuần tự A+ B+ B- A-. Viết code lập trình cho PLC.

Giải: Chú ý thứ tự các bậc điều khiển, đoạn đầu vào:

A+ B+ B- A-

Nhóm I Nhóm II

Bên trong hệ thống PLC sẽ phản hồi lại W để chỉ sự khác nhau giữa 2 nhóm,



Nhóm I=bù (W) Nhóm II=W

Luôn luôn các tín hiệu bắt đầu tuần tự bằng việc phản hồi bằng việc ngắt nguồn điện. Kế tiếp xác định các câu lệnh với từng bước , sử dụng tín năng on/off của công tắc S. Các câu lệnh tuần tự được viết như sau:

A+p=S.bù(W) đầu tiên vận hành nhóm I B+p=bù(W).a1 B-p=W đầu tiên vận hành nhóm II A-p=W.b0

Các bước lệnh cho tín hiệu điều khiển:

Wp=bù(W).b1 Bù(Wp)=W.a0

Nếu sự phản hồi bên trong của PLC có set/reset điện dung thì biểu thức của Wp và Wd là: Wd=bù(Wp)=bù(W.a0)=bù(W)+bù(a0)



Ví dụ 8.6: Chú ý mạch hãm điện H.8.12 và các lệnh tuần tự: A+ B+ A- B- A+ A- Tạo mạch tuần tự như sơ đồ ghép tầng Bước đầu tiên là gắn trạng thái replay cho mỗi nhóm. Chú ý là nhóm đầu theo thứ thì có tất cả các replay bên trong

1. Relay W 2. Replay V, W 3. Replay U,V, W.

Ví dụ 8.7: Đề cập đến sơ đồ hình 8.12, vẽ sơ đồ bậc thang cho chuỗi sau:

A + B + B – B + B – B + B – A – Nếu một hệ thống bậc thang sử dụng nó thì cần phải có 6 nhóm, nhưng với việc sử dụng bộ đếm này thì giảm xuống chỉ còn 2 nhóm. Chuỗi được viết như sau:

A + �𝐵𝐵 + 𝐵𝐵 −𝑥𝑥3 �A –

Nó sẽ cho 2 nhóm như hàm lặp đi lặp lại có như một thao tác duy nhất. A+[(B+B-)x3] A- Group I Group II Relay 𝑊𝑊� Relay W

Như van có một cuộn dây được sử dụng, tín hiệu đến cuộn dây sẽ phải dừng lại. Qua kiểm tra, lệnh báo sẽ là:

A + p = 𝑊𝑊� .S A – p = W

Với S là tín hiệu bắt đầu.



Do đó: Ad = 𝐴𝐴 − 𝑝𝑝�� = 𝑊𝑊� B + p = 𝑊𝑊� .a.b0.𝐶𝐶60��

(Chú ý: giống như B+ được điều khiển bởi chức năng đếm, B không phải kéo dài để mở rộng cho đến khi nó hoạn toàn rút ngắn lại).

B – p = 𝑊𝑊� .b1 Vậy: Bd = 𝑊𝑊. 𝑏𝑏1�� = W + 𝑏𝑏1��

Wp = 𝑊𝑊� .b0.C60 Ta có:

𝑊𝑊𝑝𝑝�� = W.a0 Wd = 𝑊𝑊.𝑏𝑏0�� = 𝑊𝑊� + 𝑏𝑏0��

Bộ đếm phải được thiết lập lại sau khi quá trình đếm hoàn tất.Trong trường hợp, lúc bắt đầu của nhóm 2:

Counter reset CR = W Hàm đếm là bước đầu tiên trong hoạt động đếm, chẳng hạn như B+.Hệ số đếm K là số mà hoạt động yêu cầu. Do đó:

Counter function CF = 𝑊𝑊� .b1 (K = 3). Bây giờ, có thể xây dựng sơ đồ bậc thang như hình dưới.



Lệnh báo cáo cho sơ đồ bậc thang được cho như bảng dưới đây:

Ví dụ 8.8. Xem xét một mạch khí nén như hình 8.3.Bởi vì hạn chế trong hệ thống này thì không thể phù hợp với một chuyển đổi giới hạn để mở rộng diều kiện của xy lanh B.Chuỗi được cho: A + A – B + B – Như không có chuyển đổi giới hạn b1, một thời gian trễ được sử dụng để bắt đầu B-.Xây dựng các sơ đồ bậc thang và viết các lệnh đầu ra cho một PLC để cho trình tựu đó.

Giải Sử dụng một giải pháp bằng bậc thang (W là khoảng thời gian chuyển tiếp):

A+ A-B+ B- Group I Group II Group I 𝑊𝑊� W 𝑊𝑊�

��𝐴 + p = W.S.b0 A – p = W B + p = W.a0 𝐵𝐵� - p = 𝑊𝑊� 𝑊𝑊𝑝𝑝�� = 𝑊𝑊� .a1 𝑊𝑊𝑝𝑝�� = W.T50



Do vậy: Wd = 𝑊𝑊.𝑇𝑇50�� = 𝑊𝑊� + 𝑇𝑇50�� Bộ đếm thời gian cho phép (đầu vào): phần cao này biểu diễn cho thời gian trễ.Cho phép bộ đếm thời gian được cài đặt ở A – tín hiệu của nhóm II. Cho rằng mở rộng trục của xy lanh mất 3 s, sau đó cài đặt thời gian trễ, cho biết, 4s.Điều này có thể được điều chỉnh khi máy đã hoạt động.Do đó:

T enable = W.a0 (K = 4s). Sơ đồ bậc thang cho các biểu thức được biểu diễn trong hình trên. Lệnh báo cáo cho sơ đồ bậc thang được cho như bảng dưới đây:



Chương 9: BẢO DƯỠNG Ví dụ 9.1: Khảo sát mạch được cho ở hình dưới.Máy dừng lại với xy lanh B rút ngắn lại hoàn toàn và xy lanh A mở rộng hoàn toàn.Các lỗi bất ngờ xảy ra, không có gì trên máy bị thay đổi. Kiểm tra: cung cấp chính xác không khí. Hãy xác định vị trí trong chu kỳ mà máy bị dừng lại.

Giải Điều này có nghĩa là sau A+ , sau B-, và trước A+. Nếu diểm này không thể được quyết định bởi kiểm tra trực quang , bằng cách kiểm tra các điểm của đầu ra V1 (nhóm van điều khiển) – nếu khí được cung cấp cho nhóm I và nhóm II. Chúng ta hãy giả định rằng lỗi xảy ra giữa A+ và B+. Điều đó có nghĩa là xy lanh B sẽ không được mở rộng. Một loạt kiểm tra có thể được thực hiện, như biểu diễn ở bảng dưới, để giúp xác định vị trí lỗi.



Kiểm tra Kết quả Hành động

Khí vào xy lanh qua cổng mở rộng B

Khí ở cổng điều khiển VB+

Khí ở đầu ra a1

Khí hiện tại

Không có khí

Khí hiện tại

Không có khí

Khí hiện tại

Không có khí

Xy lanh bị kẹt: thoát khí trên cổng thu hẹp

Ống xả hẹp bị khóa

Van VB không làm việc

Tiến hành kiểm tra tiếp theo

Tất cả khí ở cổng điều khiển của ống đang khóa VB

V1 không làm việc (cả nhóm được cung cấp với khí)

Cổng duy nhất không làm việc của VB

Tiến hành kiểm tra tiếp theo

Đường VB bị khóa

Kiểm tra nguồn cấp a1, nếu nguồn cấp và van điều khiển hướng, van phải không làm việc.



Ví dụ 9.2: Khảo sát một mạch khí nén bậc thang trong hình 9.7. Nó gồm hai mạch bậc thang với thời gian trễ và cảm biến áp lực. Trước khi thử xác định nguyên nhân của lỗi, nghiên cứu các sơ đồ mạch triệt để, qua lần lượt từng bước một.Cần chắc chắn rằng chức năng của mỗi thành phần đều đã được hiểu. Khi xác định lỗi cần đọc các biểu hiện một cách cẩn thận, sau đó xem xét ảnh hưởng của lắp không khít và trục trặc. Nó có thể là có nhiều hơn một lỗi cho các biểu hiện đó, trong trường hợp này cần liệt kê tất cả.Trong lỗi thực tế của việc tìm kiếm, khi có nhiều hơn một lỗi, luôn luôn kiểm tra lại các lỗi đó không yêu cầu tháo gỡ các mạch đó ban đầu, cài đặt các điều khiển lưu lượng, công tắc áp suất, van điều khiển hướng. Các biểu hiện của một loạt lỗi được biểu diễn ở bảng dưới cùng với các nguyên nhân của lỗi.

Biểu hiện Nguyên nhân có thể

1.Đúng trình tự nhưng thời gian trễ trước B – quá ngắn. Điều chỉnh thời gian trễ van điều khiển lưu lượng thì không có hiệu quả.

Thời gian trễ van một chiều bị rò rỉ.Van điều khiển lưu lượng không làm việc.(Mũi kim không được điều khiển bởi núm điều chỉnh).Van điều khiển hướng a1 không hoàn toàn mất hết tín hiệu trước.

Van điều khiển hướng c0 không hoạt động



2.Trình tự dừng lại ứng với xy lanh A, B và thêm cả D, xy lanh C bị rút lại.

3.Sau một thời gian tắt máy sẽ không khởi động.

4.Xy lanh D di chuyển bình thường nhưng không khí thoát qua cổng thải VD khi xy lanh mở rộng hoàn toàn.

5.Xy lanh B bị giật nẩy trên trục xy lanh mở rộng.

6.Máy dừng lại với xy lanh B và C mở rộng và A và D thu lại.

chính xác.Van VD bị kẹt.

Áp suất khí cung cấp quá thấp.

Van V2 ở một vị trí trung gian.

Không khí bị kẹt trên cả 2 mặt của van VA.

Van VA bị kẹt.

Không có đầu ra từ d2

Dấu hiệu lỗi trên xy lanh D. Rò rỉ bên trong van VD.

Áp suất khí thấp

Quá tải trên xy lanh

Xy lanh dẫn hướng hoặc tải dẫn hướng cần bôi trơn.

Van V4 bị kẹt.

Thời gian trễ bị thu hẹp tổn hại hoàn toàn hoặc bị khóa.

Van VB bị kẹt.

Chương 10: THIẾT KẾ HỆ THỐNG KHÍ NÉN Ví dụ 10.1: Xy lanh khí nén với kích thước lỗ là 100 mm và trục piston là 200 mm hoàn thành 40 chu kỳ trong 1 phút. Bỏ qua khối lượng trục piston, xác định khả năng tiêu thụ của bình khí nén nếu như nó được cung cấp với áp suất là 6,5 bar.

Giải



Thể tích quét của mỗi xy lanh trên trục piston là V: V = thể tích quét mở rộng + thể tích quét thu hẹp Khi ảnh hưởng của trục piston được bỏ qua, thể tích quét mở rộng và thu hẹp là như nhau. Do đó: V = 2.diện tích lỗ xylanh.trục

= 2.𝜋𝜋.0,1²4

.0,2 m3 Chú ý: tất cả các đường kính tính theo hệ mét. Do đó:

V = 0,00314 m3 trên trục Lượng khí nén được sử dụng trên 1 phút sẽ là thể tích quét trên mỗi trục số lượng trục trên 1 phút:

Lưu lượng Q = 0,00314.40 = 0,1256 m3/phút. Để diễn tả tốc độ dòng chảy trong các phần của khí tự do thì nó phải được nhân với tỉ lệ nén. Tỉ lệ của áp suất cung cấp đối với áp suất khí quyển. Áp suất cung cấp là 6,5 bar đánh giá, với 6,5 +1 tương ứng với 7,5 bar tuyệt đối trong trường hợp này, do vậy tỉ lệ nén là: 7,5:1 Do đó: Q = 0.1256.7,5 m3/phút f.a.d. = 0,942 m3/phút f.a.d. = 15,7 l/s f.a.d. Ví dụ 10.2: Ước lượng kích thước của van điều khiển hướng cần thiết để cung cấp cho xy lanh được cho trong ví dụ 10.1. Áp suất mất trên van không vượt quá 0,25 bar.

Giải Sử dụng công thức:

Q = 6,844CV�[∆𝑃𝑃. �(𝑃𝑃𝑠𝑠 + 1) − ∆𝑃𝑃�]

Với: Q = 15,7 l/s f.a.d. ∆P = 0,25 bar Ps = 6,5 bar

Q = 15,7 = 6,844CV�[0,25. �(6,5 + 1) − 0,25�]

Do đó: CV = 15,7

6,844.�[0,25.�(6,5+1)−0,25�] = 1,7

Van A 38 BSP có CV là 2.0 và sẽ có mất áp nhỏ hơn 0,25 bar khi xy lanh di chuyển.



Vi dụ 10.3: Xác định đường kính ống của đường dẫn khí chính có lưu lượng 6m3/ph ở áp suất làm việc là 6,5 bar.

Giải Chuyển sang đơn vị chuẩn l/s:

6𝑥𝑥100060

= 100𝑙𝑙𝑠𝑠

Xác định thể tích không khí khi nó bị nén ở 6,5 bar. Cộng thêm 1 bar khi tính áp suất tuyệt đối, tỉ lệ áp suất là: (6,5+1):1 = 7:1. Vì vậy 6m3 được nén ở 6,5 bar là:

6/7,5 = 0,8m3 Vậy tốc tối đa qua ống là 5m/s, đường kính ống được tính như sau:

0,860

=𝜋𝜋𝑑𝑑2

4𝑥𝑥5

𝑑𝑑 = � 4𝑥𝑥0,8𝜋𝜋𝑥𝑥60𝑥𝑥5

= 0,0583 = 58,3𝑚𝑚𝑚𝑚

Theo tiêu chuẩn ta chọn đường ống có kích thước 65mm. Vi dụ 10.4: Đường ống sử dụng trong bài 10.3 dài 300m. Xác định độ rơi áp trên đường ống có đường kính 65 mm và 50 mm. Lưu lượng là 100 l/s. Tỉ lệ nén là:

CR = 6,5 +1 : 1 = 7,5 : 1 Rơi áp trên đường kính ống 65 mm

800𝑥𝑥300𝑥𝑥1002

7,5𝑥𝑥655,3 = 0,079 𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏

Rơi áp trên đường kính ống 50 mm 800𝑥𝑥300𝑥𝑥1002

7,5𝑥𝑥505,3 = 0,32 𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏

Trong trường hợp này độ mất áp là 0,32 bar là không quá lớn. Tuy nhiên, để đảm bảo nhu cầu áp suất của hệ thống ta nên lấy đường kính ống là 65 mm. Vi dụ 10.5: Kiến thức liên quan tới điều khiển PLC, bài quá phức tạp, tạm thời bỏ qua.




Bài tập 123, Appendix 2, sách Power Pneumatics

Bài 1: Lưu lượng yêu cầu của hệ thống là 40 dm3/s (không khí tự do) ở áp suất 7 bar. Xác định đường kính chuẩn gần nhất của ống dẫn khí với vận tốc không đổi là 6 m/s.

Giải Ta có: P1V1 = P2V2 (do nhiệt độ T không đổi)

⇔1.40 = (7+1).V2

⇒ V2 = 5 lít/s

Đường kính ống 3

24 4.5.10.6

Vdvπ π

−

= = = 0,03257 m = 32,57 mm

Theo tiêu chuẩn chọn d = 32 mm. Bài 2: Moto khí nén sử dụng 0,5 dm3/vòng từ máy nén khí. Xác định đường kính chuẩn nhỏ nhất khi moto hoạt động 240 vòng/phút. Vận tốc tối đa không đổi của dòng khí nén là 8 m/s.

Giải Lưu lượng cần cấp cho moto Q = 0,5.240 = 120 lít/phút = 2 lít/s

Đường kính ống 34. 4.2.10

.8Qdvπ π

−

= = = 0,01784 m = 17,84 mm

Chọn d = 20 mm. Bài 3: Hệ thống khí nén vận hành ở áp suất 6 bar. Với 3 xylanh tác động kép với đường kính mỗi xylanh là 100mm, hành trình từng xylanh lần lượt là 200, 350, 450 mm. Tổng thời hành trình là 15s. Bỏ qua hiệu suất của ty piston và thể tích ống. Xác định yêu cầu của hệ thống.Tính đường kính của ống nếu như vận tốc không đổi là 6m/s.

Giải Tổng lượng khí hệ thống cần cấp trong một chu trình: V = π.12/4.(2+3,5+4,5).2 = 15,71 lít/1 chu trình. Lưu lượng cần cấp Q = V/15 = 15,71/15 = 1,05 lít/s

Đường kính ống 34. 4.1,05.10

.6Qdvπ π

−

= = = 0,01493 m = 14,93 mm

Chọn d = 15 mm.



Bài 4: Một đường ống vận chuyển khí nén có đường kính 100 mm và dài 150 m. Xác định lưu lượng dòng chảy qua ống nếu áp suất rơi là 1 bar và áp suất vào là 7 bar. Sử dụng công thức P = flQ2/d5Pave, cho f = 500. Xác định vận tốc trung bình trong đường ống.

Giải P = flQ2/d5Pave trong đó : P = 7 bar = 7.105Pa; Pave = 1bar = 105Pa l = 150 m d = 100 mm = 0,1 m Q = 0,98m3/s ≈ 1000 l/s

Ta có Q = v.A với 2 2

3 2.0,1 7,85.104 4dA mπ π −= = =

v=124,8m/s

Bài 5: Khí thải từ một nhà máy hoạt động bằng khí nén trong một nhà máy sản xuất thực phẩm có đường ống để xả không khí ra bên ngoài nhà máy. Lưu lượng khí thải ra là 100 dm3/s; ống xả có đường kính 50 mm và dài 100 m. Tính áp suất vào tại đường ống.

Giải Tương tự bài 4 từ công thức P = flQ2/d5Pave trong đó:

P = ? l = 100 m d = 50 mm=0,05 m Q = 100 dm3/s = 0,1 m3/s

P = 148030 Pa ≈ 1,48 bar Bài 6: Một thiết bị cần cấp khí từ một hệ thống khí nén 200 dm3/min f.a.d, ở áp suất 4 bar. Được đánh giá là trong 5 năm tiếp theo, hệ thống cần 400 dm3/min f.a.d. Một máy nén khí có lưu lượng 500 dm3/min f.a.d. Áp suất được cài đặt lớn nhất là 7 bar. Xác định kích thước bình chứa khí để số lượng bắt đầu không quá 20. Biết áp suất tổn thất trên đường ống là 0.5 bar. Số lần khởi động trong một giờ là bao nhiêu nếu hệ thống chỉ yêu cầu nửa tải.

Giải Thể tích khí nhận vào ở 7 bar là:

0.4 x �7 + 1

1 � = 3.2 m3

Thể tích khí nhận vào ở 4 bar là:

0.2 x �4 + 1

1 � = 1 m3

∆V = 2.2 m3 Lưu lượng khí giảm đi là: 0.2 m3/ph Thời gian nạp khí là :

2.20.2

= 11 𝑝𝑝ℎ



Thời gia xả là: 11+ 11 = 22 phút Số lần khởi động của máy nén khí là:

6022

= 2.73

Bài 7: Một thiết bị khí nén cần 200 dm3/min f.a.d thời gian cho hành trình xy lanh là 25s, áp suất khí cấp là 6 bar, áp suất nhỏ nhất của thiết bị là 4.5 bar. Một bình chứa được cài đặt ngược dòng với thiết bị thiết bị. Tính kích thước nhỏ nhất của bình chứa.

Giải Gọi thể tích bể chứa là V, thể tích khí đi ra từ bình chứa là:

𝑉𝑉6𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏 − 𝑉𝑉4.5𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏 = 𝑉𝑉 ×6 + 1

1− 𝑉𝑉 ×

4.5 + 11

= 1.5𝑉𝑉 𝑚𝑚3𝑓𝑓.𝑏𝑏.𝑑𝑑 (1)

Thể tích cần cho thiết bị trong 5s là lượng khí tiêu thụ cho xylanh trong 5s: 0.2 × 25 × 25

60= 2.1 𝑚𝑚3𝑓𝑓. 𝑏𝑏.𝑑𝑑 (2)

Do đó thể tích nhỏ nhất của bể chứa được xác định từ (1) và (2): V = 3.2 m3

Bài 8: Một xy lanh khí nén có đường kính D = 80 mm, đường kính cần là d = 28 mm, chiều dài xy lanh là 400 mm. Nếu xy lanh thực hiện 3 hành trình/phút, cung cấp áp suất khí 6.5 bar. Xác định năng lượng tiêu thụ khí. Nếu áp suất cấp giảm còn 2.5 bar, xác định năng lượng lưu trữ trong 1 phút.

Giải Dung tích xylanh là:

𝜋𝜋 × 802 × 4004

= 2 × 106 𝑚𝑚𝑚𝑚2 = 2𝑙𝑙

Dung tích tính khi có cần là: 𝜋𝜋(802 − 282) × 400

4= 1.764 × 106 𝑚𝑚𝑚𝑚2 = 1.764 𝑙𝑙

Tổng dung tích : 2.000+1.764 = 3.764 l Lưu lượng khí qua xy lanh là: = 3.764x3 = 11.292 l/phút Ta có: giả sử là quá trình đẳng nhiệt: P1V1 = P2V2 P1 = 1 bar

P2 = 6.5 bar V2 = 11.292 l/phút T1=T2 P1V1=P2V2 V1=(6.5+1) ×11.292 = 84.69 l/ph

Nếu P2 = 2.5 bar V1 = (2.5 + 1)×11.292 = 39.5 l/ph



Bài 9: Không khí được nén đoạn nhiệt từ áp suất 1 bar đến áp suất tuyệt đối 8 bar. Nếu ban đầu không khí có nhiệt độ 200C, xác định nhiệt độ sau khi nén, lấy chỉ số đoạn nhiệt là 1.4.

Giải Quá trình nén khí đoạn nhiệt

Ta có phương trình:

1 1,4 15 1,4

02 2 220 5

1 1

8.10 36,2220 1.10

KKT P T T C

T P C

− −

= <=> = => =

Bài 10: Một máy nén được yêu cầu cung cấp 12 m3/phút f.a.d tại áp suất 8 bar. Xác định công suất tiêu thụ của máy nén một tầng. Nếu một máy nén hai tầng được sử dụng, xác định công suất tiết kiệm lớn nhất, nếu giả sử sau khi nén P.V1.3 = C trong mọi trường hợp.

Giải Ta có: P1 = áp suất khí quyển = 1 bar, n = 1,3.

V1 = 12m3/ph = 0,2m3/s P2 = 8 bar (áp suất tương đối) = 9 bar (áp suất tuyệt đối).

(𝑃𝑃1𝑉𝑉1)1,3 = (𝑃𝑃2𝑉𝑉2)1,3

𝑉𝑉2 = 𝑉𝑉1 �𝑃𝑃1

𝑃𝑃2�

1,3

= 0,2 × �19�

1,3

= 0,0115𝑚𝑚3

𝑠𝑠

Công suất tiêu thụ trên máy nén một tầng. Bài 11: Đường khí vào của máy nén có nhiệt độ là 20oC với độ ẩm là 70%. Máy nén, cái mà có lưu lượng cung cấp là 80 dm3/s f.a.d. với áp suất đo được là 7 bar, hệ thống làm mát làm giảm nhiệt độ xuống còn 30oC. Hãy ước tính lượng nước mà được chiết suất từ máy nén khí mỗi giờ?

Giải Ta có phương trình trạng thái khí lý tưởng:

P.V = G.R.T

G1 = 𝑃𝑃.𝑉𝑉𝑅𝑅.𝑇𝑇

= 7.105.80.10−3

831429 .(273+20)

.3600 = 2399,99 kg

G2 = 𝑃𝑃.𝑉𝑉𝑅𝑅.𝑇𝑇

= 7.105.80.10−3

831429 .(273+50)

.3600 = 2177,09 kg

∆𝐺𝐺 = G1 - G2 = 2399,99 – 2177,09 = 223 kg. Bài 12: Một xylanh khí nén tác động đơn với đường kính trục piston là 50 mm được yêu cầu để kẹp một chi tiết với một lực là 18 kN. định tiêu chuẩn Hãy xác xylanh nhỏ nhất để sinh ra lực đó khi được cung cấp với áp suất khí lớn nhất là 7 bar.Cần những yêu cầu gì với áp suất không khí được cung cấp để tạo lực chính xác 18 kN và lượng khí được sử dụng trên trục xylanh là bao nhiêu?

Giải Ta có diện tích mặt piston chịu tác dụng của lực khi piston kẹp chi tiết:



A = 𝐹𝐹𝑝𝑝 = 18000

7.105 = 0,0257 m2.

𝜋𝜋4.(D2 – 0,052) = 0,0257 D = 0,188 m = 188 mm.

Theo tiêu chuẩn chọn đường kính cho xy lanh nên ta chọn D = 200 mm. Áp suất không khí cần thiết để cung cấp chp xylanh để tạo lực chính xác 18 kN là:

P = 𝐹𝐹𝐴𝐴′ = 18000

𝜋𝜋40,22 = 573000 pa = 5,73 bar.

Bài 13: Một xy lanh khí nén tác động kép với đường kính trục piston là 500 mm để tạo ra một lực đẩy là 1 kN khi kéo dài ra và 0,3 kN khi co ngắn lại. Hãy tính kích thước nhỏ nhất cho xylanh khí nén nếu áp suất khí cung cấp là 6 bar.Giả sử rằng lực đẩy động là 0,6 x lực đẩy tĩnh. Hãy vẽ mạch để biểu diễn cho xylanh được điều khiển và lực hiệu chỉnh. Nếu xylanh có chu kỳ thời gian là 10s hãy ước tính tiêu thụ lượng khí nén khi xylanh đẩy như đã nêu.

Giải Lực động khi đẩy piston dài ra ban đầu là 1 kN. Do đó, lực tĩnh để đẩy piston khi áp suất tác dụng lên piston là 6 bar là:

F = 1/0,6 = 1,67 kN. Khi đó, đường kính nhỏ nhất của xylanh để tạo ra lực tĩnh 1,67 kN là:

D = �𝐹𝐹𝑃𝑃.𝜋𝜋4

= �1,67.1000

6.105.𝜋𝜋4 = 0,06 m = 60 mm.

Theo tiêu chuẩn ta chọn đường kính nhỏ nhất của xylanh là 63 mm. Theo bảng tra số liệu ta có ứng với đường kính xylanh là 63 mm thì đường kính trục piston là 20 mm và lưu lượng là 0,0495 dm3/đường kính xylanh/đường kính trục. Do đó, lưu lượng chính thức của khí cấp vào xylanh là :

Q = 0,0495.20.63 = 62,37 dm3. Lưu lượng cần cho tác dụng tĩnh:

Q’ = 62,37/0,6 = 103,95 dm3 Khi đó, lưu lượng cần thiết cung cấp trong 1 giây ứng với áp suất 1 bar là:

q = 103,95(1+6).10

= 1,485 dm3/s.

Mạch biểu diễn xylanh:



Bài 14: Một xilanh khí nén được dùng đẻ nâng tải có khối lượng là 0,7 tấn lên thẳng đứng với chiều cao là 4,0 m. Xilanh được định vi mặt đầu và cuối đầu ti pittong được lắp khớp để có thể quay và tải được dẫn hướng (hình 4.23). Áp suất khí nén cung cấp lớn nhất cho xilanh là 6,5 bar.

Sử dụng công thức: K = π2EJ/L2. Trong đó: K là độ uốn (kg) của ti pittong có đường kính là d (cm), E là môđun đàn hồi có giá trị là 2,1.106 kg/cm2. Hệ số an toàn của ti pittong là S = 4 khi đó tải để ti pittong là việc an toàn là F = K/S. Chọn đường kính pittong theo tiêu chuẩn với giả thuyết là tải động bằng 0,6 lần tải tỉnh.

Giải • Tính toán cho đường kính ti:

Ta có công thức tính tải theo lý thuyết để chọn xilanh là: K = π2EJ/L2 4

64dJ π

=

700.4 2800KF K FS kgS

= ⇒ = = =

2 3 4 2 24 4

2 2 3 6 3

EJ Ed 64 64.400 .2800 4,58 (1)64 . 2,1.10 .

L KK d cmL L E

π ππ π

= = ⇒ = = =

• Tính toán cho dường kính pittong: Áp lực động lúc xilanh làm việc bằng 0,6 lần lúc đứng yên nên áp lực lúc xilanh làm việc

sẽ là: 27000,6 183

0,6 0,6.6,5.0,981

4 4.183 15,26 (2)

FF PA A cmP

AD cmπ π

= ⇒ = = =

⇒ = = =

Từ (1) và (2) theo tiêu chuẩn ta chọn xilanh có: đường kính xilanh 200 mm; đường kính ti 50 mm.

Bài 15: Bàn nâng xe được vaabj hành bằng pittong khí nén. Tổng khối lượng tải mà pittong nâng là 1,2 tấn và chiều dài quảng đường nâng là 2 m. Bàn nâng có khả năng khóa ở mọi vị trí. Thiết kế hệ thống thích hợp sử dụng xilanh tiêu chuẩn để nâng tải. Ảnh hưởng của áp suất thủy lực ở xilanh bằng 0,4 lần áp suất khí ở mặt thoáng của khí và dầu. Vẽ chu trình vận hành bằng tay thích hợp và tính toán đường kính xilanh khí nén tiêu chuẩn. Biết áp suất khí cung cấp tối đa là 7 bar. Biết máy nén cung cấp 25 l/s f.a.d để vận hành hệ thống tính toán khoảng thời gian nâng tải (hết cả hành trình) dưới điều kiện tải trọng tối đa.

Giải Tính toán đường kính pittong :



21200 437.0,4.0,981 7.0,4.0,981

4 4.437 23.5

FA cmP

AD cmπ π

= = =

⇒ = = =

Theo tiêu chuẩn chọn pittong có đường kính 250 mm

• Tính toán thời gian nâng tải: Với áp suất khí trời là 1 bar thì tỉ số nén được tính như sau

7 1 81

ti so nen += =

Nên lưu lượng khí cung cấp cho mạch là Q = 25/8 = 3,125 l/s

3. 437.200.10 28 â3,125

V A Lt gi yQ Q

−

= = = =

• Thiết kế sơ đồ mạch như sau:



Bài 16: Một xylanh vận hành bằng khí nén có đườngn kính xylanh là D=80 mm, đường kính ti là d=25mm kéo một tải nặng 1500N với vận tốc không đổi là 1m/ph ở điều kiện ổn định. Xy lanh được điều khiển bởi 1 van 2 trạng thái 5 ngõ với độ sụt áp suất ở 2 đường đều không được lớn hơn 0,1bar. Nếu áp cung cấp là 6bar, tính lưu lượng dòng khí khi sử dụng

Giải Diện tích của mặt tác dụng lực:

2 22( ) 45

4D dA cmπ −

= =

Áp suất ra là: P2 = F/A = 1500/45.10-4 = 3,3 bar Ta có áp vào là P1 = 6bar và ra là P2 = 3,3 bar Tra hình 3.18 [1] ta được: Qn = 2100 l/phút Nếu độ sụt áp tối đa là 0,1bar thì lưu lượng sẽ tăng lên nhưng không đáng kể, khi đó:

Qn = 2150 (l/phút). Bài 17: Cho 2 xylanh vận hành tuần tự A+ B+ B- A- B+ B-. Các thông số của 2 xy lanh như sau:

Xy lanh 1: Đường kính xylanh D1 = 80 mm Đường kính ti là d1 = 25 mm Hành trình l1 = 150 mm Xy lanh 2: Đường kính xylanh D2=200 mm Đường kính ti: d2=40mm Hành trình là l2= 50mm

Nguồn khí nuôi xylanh cung cấp ở áp suất là 6bar. Nếu thời gian đi hết hành trình là 10s, hãy tính toán lượng không khí cần dùng trong 1 phút.

Giải Trình tự hoạt động sẽ là: A+ B+ A– B– Xy lanh kẹp tiến hành kẹp phôi và giữ yên (B+), thiết bị phải dừng khi phần chứa phôi hết, cần 1 van để ngừng xy lanh trong trường hợp này. Trong trường hợp phần cấp khí bị lỗi xy lanh kẹp phải được cấp điện. Hình bên dưới mô tả kết cấu thiết bị:



Dãy hoạt động được bắt đầu bởi công tắc hành trình b0, khi có phôi, đồng thời phải gạt cần của công tắc sang vị trí khởi động (A+), pít tong A đi ra, chạm vào công tắc hành trình a1 là một van khởi động lại. là van VB chuyển sang trạng thái bên phải, xy lanh B tiến ra, khi xy lanh B đi hết hành trình, áp suất bên phần diện tích vành khăn sẽ bằng 0, và kích hoạt ngõ điều khiển b1 làm xy lanh A trở về (A-) chạm công tắc hành trình a0, khởi động lại a1, kích hoạt cho xy lanh B đi về, chạm công tắc hành trình b0 và hành trình sẽ được lặp lại. Khi nguồn cấp khí bị hư hỏng, van VB sẽ khởi động lại, nhờ lò xo. Khí trong bể chứa sẽ giúp giữ xy lanh kẹp chặt.Van một chiều ngăn không cho khí từ xy lanh trở về nguồn khi nguồn bị hư hỏng. Bài 18: Một van có hệ số Cv = 1,7 được đặt trong hệ thống và cấp áp là 8 bar, nếu độ sụt áp không vượt quá 0,5 bar hãy tính lưu lượng khí cần thiết.

Giải Ta có: 6,844 . [ (( 1) )] 24 /v sQ C P P P l s= ∆ + − ∆ =

Với: Cv = 1,7 ΔP = 0,5 bar Ps = 8 bar.

Bài 19: Một tải trọng là 250 kg được nâng lên thẳng đứng quãng đường là 900 mm bởi một xy lanh thủy lực. Giả sử rằng quá trình tăng tốc và giảm tốc diễn ra trong đoạn đường 28 mm giảm chấn và tải đạt được tốc độ là 0,8m/s. Giả sử mất mát do ma sát gây ra chiếm 8% tổng tải trọng. Áp suất lớn nhất đạt được là 6 bar. Xác định kích thước xy lanh và lưu lượng không khí vào xy lanh nếu xy lanh hoạt động 10 chu kỳ/phút.

Giải Xác định tổng lực tác dụng:

Ftot = Fl + Fa trong đó:

Fl = m.g = 250.9,81 = 2452,5 N Fa = m.a = 250.a

Mặt khác, ta có: v2 – v0

2 = 2as

𝑏𝑏 = 𝑣𝑣2 − 𝑣𝑣0

2

2𝑠𝑠=

0,82

2.0,028= 11,43 𝑚𝑚/𝑠𝑠2

Fa = 250.11,43 = 2857,14 N Ftot = Fl + Fa = 2452,5 + 2857,14 = 5309,64 N Suy ra đường kính piston là:

𝐷𝐷 = �4.𝑅𝑅𝑇𝑇𝜋𝜋.𝑃𝑃

= �4.5309,64.1,08

𝜋𝜋. 6. 105 = 0,1103𝑚𝑚 = 110,3 𝑚𝑚𝑚𝑚



Theo tiêu chuẩn ta chọn D = 125 mm, d = 32 mm. Lưu lượng không khí vào:

𝑄𝑄𝑡𝑡𝑜𝑜𝑡𝑡 = 𝜋𝜋.�2𝐷𝐷2 − 𝑑𝑑2

4� . 𝑓𝑓.𝑛𝑛. �

𝑃𝑃1 + 𝑃𝑃0

𝑃𝑃0�

= 𝜋𝜋.�2. 0,1252 − 0,0322

4� . 0,9.10. �

6 + 11 � = 1,4956𝑚𝑚3/ min = 24,92 𝑙𝑙/𝑠𝑠

Bài 20: Một xy lanh thủy lực được dùng để di chuyển một khối lượng 5 kg. Nếu áp suất cung cấp là 6 bar. Xác định thời gian hành trình và vận tốc lớn nhất của piston. Với các dữ kiện như sau:

Xy lanh:

• d = 50mm • L = 200mm • Lc = 30mm

Van:

• CV = 1,15 • T0 = 0,05 s • Hệ số Ce= 2.4

Giải Ta có: Thời gian đáp ứng của van điều khiển hướng là: T0 = 0,05 s Thời gian hành trình T2, được tính như sau:

𝑇𝑇2 =0,05(𝑓𝑓 − 𝑓𝑓𝑐𝑐)�𝑚𝑚𝑃𝑃1

𝐷𝐷=

0,05(200 − 30)�56

50= 0,155 𝑠𝑠

Thời gian giảm chấn được tính như sau: Ta có, vận tốc giảm chấn:


=30.50

5= 300 𝑚𝑚𝑚𝑚/𝑠𝑠

Thời gian giảm chấn:


=30

300= 0,1𝑠𝑠

Thời gian hành trình piston: T = T0 + T2 +T3 = 0,05 + 0,155 + 0,1 = 0,305s

Vận tốc lớn nhất của piston:

𝑉𝑉𝑚𝑚𝑏𝑏𝑥𝑥 =103𝑥𝑥𝐶𝐶𝑒𝑒

𝑏𝑏=

103𝑥𝑥2,4𝜋𝜋. 502

4

= 1,22 𝑚𝑚/𝑠𝑠



Bài 21: Xy lanh khí nén nối với van và đường ống trong bài tập trước có tải tăng lên 10 kg. Xác định thời gian hành trình cho điều kiện tải mới.

Giải Theo ví dụ 4.3, ta có: Áp suất cung cấp là 8 bar. Dữ liệu của nhà sản xuất xy lanh là:

D = 50 mm; L = 240 mm; Lc = 29 mm. Và cho van là:

Ce = 2.76 T1 = 0.05

Thời gian cần thiết để đến chỗ giảm chấn = T2

𝑇𝑇2 =1.2(𝑓𝑓 − 𝑓𝑓𝑐𝑐)𝐷𝐷2

𝐶𝐶𝑒𝑒 × 106 =1.2(240 − 29) × 502

2.76 × 106 = 0.229 𝑠𝑠

Mặt khác,


𝐷𝐷=

0.05(240 − 29) × �10 8⁄50

= 0.236 𝑠𝑠

Trường hợp này T2 < T2 min, ngõ thoát cần thiết cho hiệu quả quá trình giảm chấn. Vận tốc giảm chấn tối đa có thể là:


=30 × 50

10= 150𝑚𝑚𝑚𝑚 𝑠𝑠⁄

⇒ 𝑇𝑇3 =𝑓𝑓𝑐𝑐𝑉𝑉𝑖𝑖

=29

150= 0.193 𝑠𝑠

Thời gian hành trình = T1 + T2 + T3 = 0.05 + 0.236 + 0.193 = 0.479 s. Bài 22: Một khối lượng 30 kg được nâng lên bởi một xy lanh định vị đứng không ti chuyển động với vận tốc 1.2 m/s. Áp suất cung cấp là 10 bar và áp suất làm việc tối đa của xy lanh là 12 bar. Xác định kích thước của xy lanh mà đảm bảo bộ giảm chấn phù hợp.

Giải




2𝐹𝐹𝑥𝑥=

30 × 1.22

2 × 1= 21.6 𝑁𝑁𝑚𝑚

(trong đó, Fx = 1 (hình 4.28)) Theo bảng 4.3, với Ecush = 21.6 Nm ta chọn xy lanh có đường kính 63 mm. Xác định áp suất giảm chấn:

𝑃𝑃𝑐𝑐𝑡𝑡𝑠𝑠ℎ = 𝑃𝑃𝑠𝑠 − 10 �𝐹𝐹𝑒𝑒𝑏𝑏 �

= 10 − 10 ×30 × 9.81

3117= 9.056 𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏

Kết quả tính toán chứng minh xy lanh 63 mm là phù hợp.



Bài 23: Một xy lanh không ti có đường kính 63 mm, dài 6 m mang một tải 200 kg. Xác định số giá đỡ tối thiểu cần thiết và bước của chúng nếu khoảng cách từ cuối xy lanh đến điểm giữa bàn dao là 430 mm và độ uốn tối đa là 1 mm.

Giải Trọng lượng tải = 200 × 9.81 = 1962 N Theo hình 4.31, ta có L1 = 2100 mm. Số bước tối thiểu:

𝑡𝑡𝑚𝑚𝑖𝑖𝑛𝑛 =𝐴𝐴1 + 𝐻𝐻à𝑛𝑛ℎ 𝑡𝑡𝑏𝑏ì𝑛𝑛ℎ

𝑓𝑓1=

430 + 60002100

= 3.062

Chiều dài thực giữa các bước, hệ thống giá đỡ (c):



430 + 60004

= 1607.5 𝑚𝑚𝑚𝑚

(với hệ thống giá đỡ (c), tsel = 4) Theo hình 4.31, giá trị cực đại là 2100 mm, do đó hệ thống giá đỡ có thể chấp nhận được.




Bài 1: Gọi tên các phần tử trong sơ đồ và cho biết chức năng của chúng:

Hình 1. Sơ đồ các phần tử trong mạch khí nén

----- Bảng 1. Gọi tên và chức năng các phần tử khí nén

Tên phần tử Chức năng 1: Động cơ điện. Dẫn động máy nén khí. 2: Máy nén khí một chiều, lưu lượng riêng cố định.

Nén khí vào bình, tạo áp suất khí cao.

3: Bộ lọc khí. Lọc bụi bẩn của khí trước khi vào máy nén. 4: Van một chiều. Cho phép khí chỉ đi một chiều. 5: Bộ giải nhiệt bằng thủy lực.

Giảm nhiệt khí, đảm bảo hiệu suất nén cao.

6: Bộ tách nước xả tự động. Tách nước khỏi không khí. 7: Bình chứa khí. Chứa khí với áp suất cao. 8: Đồng hồ đo áp suất. Hiển thị áp suất khí trong bình. 9: Van an toàn (van giới hạn áp suất tác động trực tiếp không điều chỉnh được).

Xả khí khi áp suất quá cao, đảm bảo không nổ bình chứa.

10: Bộ làm khô không khí. Sấy khô không khí trước khi vào làm việc.

11: Van tuần hoàn. Tạo sự tuần hoàn khí, đảm bảo làm khô khí triệt để.



Bài 2: Gọi tên, giải thích hoạt động, vẽ ký hiệu của những van có kết cấu cho trong những hình sau ?

1. Hình 2:

Hình 2: Van phân phối 4/2

• Gọi tên: Van phân phối 4 cửa 2 trạng thái có ngõ điều khiển. • Giải thích hoạt động:

Khi tác động tín hiệu lên ngõ Y, con trượt di chuyển từ trái sang phải làm P thông A và B thông R.

Khi tác động tín hiệu lên ngõ X, con trượt di chuyển từ phải sang trái làm P thông B và A thông R.

Khi tác động tín hiệu đồng thời X và Y, do diện tích hai bề mặt tác động như nhau nên van giữ nguyên vị trí trước đó.



• Vẽ kí hiệu:

Hình 3. Kí hiệu van phân phối 4/2

2. Hình 4:

Hình 4. Van phân phối 5/2



• Gọi tên: Van phân phối 5 cửa 2 trạng thái có ngõ điều khiển, có trạng thái ưu tiên.

• Giải thích hoạt động: Khi tác động tín hiệu lên ngõ Y, con trượt di chuyển từ phải sang trái làm P

thông B và A thông R. Khi tác động tín hiệu lên ngõ X, con trượt di chuyển từ trái sang phải làm P

thông A và B thông S. Khi tác động tín hiệu đồng thời X và Y, do diện tích tác động ở ngõ X lớn

hơn diện tích tác động ở ngõ Y nên con trượt di chuyển từ trái sang phải làm P thông A và B thông S.

• Vẽ kí hiệu:

Hình 5. Kí hiệu van phân phối 5/2



Bài 3: a) Cho biết bản chân trị của những RS-Flipflop khí nén sau ? b) Vẽ sơ đồ và giải thích hoạt động một mạch khí nén sử dụng một

trong hai RS-Flipflop này ? -----

1. RS-Flipflop 1:

Hình 6. RS-Flipflop 5/2

Bảng 2. Bảng chân trị RS-Flipflop 5/2 X Y A B 0 0 Nhớ trạng thái trước 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 Nhớ trạng thái trước



2. RS-Flipflop 2:

Hình 7. RS-Flipflop 4/2 có ưu tiên

Bảng 3. Bảng chân trị RS-Flipflop 4/2 có ưu tiên X Y A B 0 0 Nhớ trạng thái trước 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 1 0



3. Sơ đồ mạch khí nén: Pittông tự động di chuyển về

Hình 8. Sơ đồ mạch pittông tự lùi về

• Giải thích hoạt động: Khi nhấn nút START, có tín hiệu kích vào ngõ X của van phân phối 5/3,

trạng thái bên trái của van này được kích hoạt, dòng khí nén đẩy pittông ra. Khi pittông chạm công tắc hành trình, có tín hiệu kích vào ngõ Y của van

phân phối, trạng thái bên phải của van này được kích hoạt, dòng khí nén đẩy pittông lùi về.

Lúc này hệ thống trở về trạng thái chờ nút START.



Bài 4: a) Giải thích hoạt động, vẽ biểu đồ thời gian của các phần tử khí nén

sau? b) Vẽ sơ đồ và giải thích hoạt động một mạch khí nén sử dụng một

trong hai phần tử khí nén này? -----

1. Phần tử khí nén 1: Bộ hẹn giờ tác động cạnh lên (delay-on)

Hình 9. Bộ hẹn giờ delay-on

• Giải thích hoạt động:

Khi có tín hiệu kích (12), dòng khí qua phần tiết lưu của van tiết lưu một chiều, phải chờ một khoảng thời gian ∆t dòng khí điền đầy bình tích áp thì mới có tín hiệu kích van phân phối, lúc này 1 thông 2.

Khi mất tín hiệu kích, lực lò xo làm van phân phối chuyển trạng thái ngắt 1 và 2 ngay lập lức, dòng khí qua van một chiều xả ra ngoài. • Biểu đồ thời gian:

Hình 10. Biểu đồ thời gian Time delay-on, van thường đóng



2. Phần tử khí nén 2: Bộ hẹn giờ tác động cạnh xuống (delay-off)

Hình 11. Bộ hẹn giờ delay-off


Khi có tín hiệu kích (10), dòng khí qua van một chiều của bộ tiết lưu một chiều, tác động kích trạng thái bên trái của van phân phối ngay lập tức, lúc này 1 ngắt 2.

Khi mất tín hiệu kích, lực lò xo tác dụng làm chuyển trạng thái bên phải của van phân phối, tuy nhiên sự chuyển trạng thái này phải mất một khoảng thời gian ∆t do dòng khí phải tích đầy bình tích áp rồi mới thoát ra ngoài qua phần tiết lưu của van tiết lưu một chiều. • Biểu đồ thời gian:

Hình 12. Biểu đồ thời gian Time delay-off, van thường mở



3. Mạch ứng dụng:

Hình 13. Mạch ứng dụng Time delay-on điều khiển xy lanh


Khi nhấn nút START (1S1), dòng khí tác động lên bộ hẹn giờ tác động cạnh lên (1V1), sau một khoảng thời gian ∆t1 có tín hiệu kích van phân phối làm 1 thông 2, có tín hiệu kích trạng thái bên trái của van phân phối 5/3 (1V3), pittông (1A) tiến ra.

Khi pittông chạm công tắc hành trình (1S2), có tín hiệu kích bộ hẹn giờ tác động cạnh lên (1V2), sau một khoảng thời gian ∆t2 có tín hiệu kích van phân phối làm 1 thông 2, có tín hiệu kích trạng thái bên phải của van phân phối 5/3 (1V3), pittông (1A) lùi về.

Lúc này hệ thống trở về trạng thái chờ nút nhấn START.



Bài 5: Cho sơ đồ mạch khí nén

Hình 14. Sơ đồ mạch khí nén điều khiển hai xy lanh

a) Giải thích hoạt động? b) Cho biết biểu đồ trạng thái? c) Vẽ sơ đồ chức năng?

-----

a) Giải thích hoạt động: Hệ thống hoạt động theo sơ đồ: (1.0)+ (2.0)+ (2.0)– (1.0)– Trạng thái ban đầu: công tắc hành trình S.1 và S.3 bị kích, S.2 và S.4 chưa bị

kích. Khi nhấn nút S.0, có tín hiệu khí nén qua S.0, qua S.1 tác động lên ngõ a của

van 1.1 và ngõ bên trái của van 0.1, pittông 1.0 tiến ra. Khi pittông 1.0 chạm S.2, có dòng khí qua S.2, qua van 0.1, kích ngõ a của

van 2.1, pittông 2.0 tiến ra. Khi pittông 2.0 chạm S.4, có dòng khí qua S.4, tác động lên ngõ b của van

2.1 và ngõ bên phải của van 0.1, pittông 2.0 lui về.



Khi pittông 2.0 lui về chạm S.3, có dòng khí qua S.3, qua van 0.1, tác động vào ngõ b của van 1.1, dòng khí vào xy lanh 1.0 bị ngắt, dưới tác động của lực lò xo pittông 1.0 lui về.

Khi pittông 1.0 chạm S.1, hệ thống trở về trạng thái chờ.

b) Biểu đồ trạng thái:

Hình 15. Biểu đồ trạng thái hệ thống trong một chu kỳ



c) Sơ đồ chức năng của hệ thống: Ví dụ dưới đây là một mô hình ứng dụng của hệ thống.

Hình 16. Hệ thống vận chuyển hàng hóa theo bậc



Bài 6: Cho hai sơ đồ grafcet như sau. Vẽ hệ thống khí nén với mạch điều khiển dùng sổ ghi tuần tự hoạt động như mô tả trong sơ đồ?

-----

1. Sơ đồ 1:

Hình 17. Sơ đồ Grafcet không rẽ nhánh



Từ sơ đồ grafcet, ta chuyển vể sơ đồ mạch dùng sổ ghi tuần tự như sau:

Hình 18. Mạch điều khiển dùng sổ ghi tuần tự



2. Sơ đồ 2:

Hình 19. Sơ đồ Grafcet rẽ nhánh lựa chọn



Từ sơ đồ grafcet, ta chuyển vể sơ đồ mạch dùng sổ ghi tuần tự như sau:

Hình 20. Mạch điều khiển dùng sổ ghi tuần tự

Bai dich sach power pneumatics 2

Engineering

Transcript of Bai dich sach power pneumatics 2