Bài giảng Điều khiển tự động thuỷ lực và khí nén - Chương 6: Phương pháp thiết kế mạch thuỷ lực

Bài giảng cung cấp cho người học các kiến thức: Phương pháp thiết kế mạch thuỷ lực, giới thiệu về hệ thống điều khiển, phân loại phương pháp điều khiển, điều khiển theo chương trình cứng,... Hi vọng đây sẽ là một tài liệu hữu ích dành cho các bạn sinh viên đang theo học môn dùng làm tài liệu học tập và nghiên cứu.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Điều khiển tự động thuỷ lực và khí nén - Chương 6: Phương pháp thiết kế mạch thuỷ lực TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ ­ ĐỊA CHẤT BỘ MÔN TỰ ĐỘNG HOÁ ­­­­­o0o­­­­­ ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG  THUỶ LỰC ­ KHÍ NÉN GIẢNG VIÊN: ThS.UÔNG QUANG TUYẾN EBOOKBKMT.COM Hà Nội ­ 2010 BÀI GIẢNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG THUỶ LỰC - KHÍ NÉN BM.TỰ ĐỘNG HOÁ CHƯƠNG 6. PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ MẠCH THUỶ LỰC 6.1. Giới thiệu về hệ thống điều khiển Trong kỹ thuật điều khiển, các hoạt động của các cơ cấu trong hệ thống điều khiển tự động đều xuất phát từ các phương trình chuyển động được xây dựng trên nguyên lý làm việc của hệ thống. Các phương trình này là hàm tích hợp những giá trị của tín hiệu vào và tín hiệu ra và được viết dưới dạng các biến số của đại số Bool. Quá trình định nghĩa tín hiệu vào ra đầy đủ, tuân thủ nguyên lý hoạt động của hệ thống để xây dựng được các hàm tối ưu, tức giảm thiểu được tối đa các phần tử logic trong thiết kế là một nhiệm vụ quan trọng trong kỹ thuật điều khiển. Tùy theo mức độ đơn giản hay phức tạp của hoạt động hệ thống ta có thể có ít hay nhiều phương trình điều khiển. ThS.Uông Quang Tuyến 2 BÀI GIẢNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG THUỶ LỰC - KHÍ NÉN BM.TỰ ĐỘNG HOÁ CHƯƠNG 6. PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ MẠCH THUỶ LỰC Ví dụ: Cơ cấu một đầu khoan tự động thủy lực mô tả hình 6.1, với yêu cầu kỹ thuật như sau: Đưa chi tiết cần khoan vào vị trí cần khoan, khi đó ta ấn nút Start PB, đầu khoan tịnh tiến đến và khoan chi tiết. Đạt đến chiều sâu cần thiết (S2) đầu khoan tự động quay về. Trong quá trình khoan nếu xảy ra sự cố ta ấn nút Stop PB đầu khoan tự động lùi về. Hình 6.1- Cơ cấu khoan Hình 6.2- Mạch thuỷ lực cơ cấu khoan ThS.Uông Quang Tuyến 3 BÀI GIẢNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG THUỶ LỰC - KHÍ NÉN BM.TỰ ĐỘNG HOÁ CHƯƠNG 6. PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ MẠCH THUỶ LỰC Phương trình điều khiển được viết như sau: Phương trình tải: 1Y = K Dựa vào phương trình điều khiển và phương trình tải, mạch điện điều khiển được thiết kế như hình 6.3 và mạch điều khiển bằng thủy lực hình 6.4. Hình 6.3- Mạch điều khiển bằng thuỷ lực Hình 6.4- Mạch điều khiển điện ThS.Uông Quang Tuyến 4 BÀI GIẢNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG THUỶ LỰC - KHÍ NÉN BM.TỰ ĐỘNG HOÁ CHƯƠNG 6. PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ MẠCH THUỶ LỰC 6.2. Phân loại phương pháp điều khiển 1. Điều khiển tùy thuộc Điều khiển tùy thuộc là điều khiển thường các tác động được thực hiện bằng tay hay bằng chân. Trong điều khiển khí nén – thủy lực tùy thuộc tín hiệu đầu vào là các van tác động bằng tay, chúng kích hoạt các pít tông dịch chuyển về phía trước hoặc trở về vị trí ban đầu theo mong muốn. Tất cả những điều khiển tùy thuộc đòi hỏi vận hành của con người mới trở nên hiệu lực. Điều khiển tùy thuộc thích hợp ở bất cứ nơi đâu mà ta không quan tâm đến chu trình làm việc tự động của hệ thống. Hình 6.5 mô tả mạch dập đơn giản điều khiển tùy chọn. Gồm một van 4/2 có nhớ 2.6, một phần tử OR và 3 van tác động tín hiệu bằng tay. Hình 6.5- Điều khiển tuỳ thuộc ThS.Uông Quang Tuyến 5 BÀI GIẢNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG THUỶ LỰC - KHÍ NÉN BM.TỰ ĐỘNG HOÁ CHƯƠNG 6. PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ MẠCH THUỶ LỰC 2. Điều khiển theo hành trình Trong một hệ thống điều khiển theo hành trình, hoạt động của các phần tử đưa tín hiệu khởi động các cơ cấu chuyển hướng hay vận hành các vòng lặp điều khiển khác được thực hiện bởi chính các phần tử chấp hành. Các tín hiệu hành trình được kích trực tiếp từ cần pit tông ở cuối của mỗi hành trình. Tuy nhiên để thực hiện những nhiệm vụ hoặc những yêu cầu nào đó, ta có bố trí các tín hiệu hành trình ở những vị trí bất kỳ trên khoảng chạy của pít tông. Hình 6.6 mô tả một mạch làm việc được lặp đi lặp lại. Ngay khi nguồn khí cung cấp được mở bởi van 0.1, pít tông được khởi động qua lại trong xy lanh cho tới khi nguồn khí cung cấp được đóng lại. Van tác động con lăn 1.1 và 1.2 được bố trí như các hành trình để đưa tín hiệu tới van nhớ trạng thái 4/2 1.3 khi cần pit tông chạm vào con lăn. Hình 6.6- Điều khiển theo hành trình ThS.Uông Quang Tuyến 6 BÀI GIẢNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG THUỶ LỰC - KHÍ NÉN BM.TỰ ĐỘNG HOÁ CHƯƠNG 6. PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ MẠCH THUỶ LỰC 3. Điều khiển theo thời gian Điều khiển theo thời gian là trạng thái điều khiển của hệ thống tác động chỉ phụ thuộc vào đại lượng thời gian của các phần tử định thời. Các phần tử định thời có thể là khí nén, dầu ép hoặc điện. Hình 6.7 mô tả hệ thống ép ủi hơi két nón. Khi nhấn nút ấn S1 van đảo chiều 1Y đổi vị trí, pittông 1A đi lên để ép két nón, đồng thời dòng điện vào phần tử relay thời gian T1. Sau thời gian t thì pittông sẽ đi xuống trở về vị trí ban đầu. Hình 6.7- Điều khiển theo thời gian ThS.Uông Quang Tuyến 7 BÀI GIẢNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG THUỶ LỰC - KHÍ NÉN BM.TỰ ĐỘNG HOÁ CHƯƠNG 6. PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ MẠCH THUỶ LỰC Hình 6.8 là cơ cấu điều khiển dịch chuyển pittông khí nén để đẩy các sản phẩm theo nguyên lý thời gian. Với các phần tử thời gian sử dụng nguồn năng lượng lưu chất thì chỉ hoạt động ở hai vị trí cuối của xylanh khí nén. Thời gian trì hoãn phụ thuộc vào độ hiệu chỉnh của van tiết lưu. Hình 6.8- Điều khiển theo thời gian bằng lưu chất khí nén ThS.Uông Quang Tuyến 8 BÀI GIẢNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG THUỶ LỰC - KHÍ NÉN ...