Giáo trình thủy khí-Chương 1

Khái niệm hệ thống khí nén Hệ thống khí nén là hệ thống mà trong đó các thiết bị hoạt động nhờ sự tác động của khí nén. Bằng việc nén khí, năng lượng khí được tích lũy để cung cấp cho các hệ thống khí. Hệ thống khí nén bao gồm các mối liên kết giữa các nhóm phần tử như sơ đồ sau: Thực hiện lệnh Cơ cấu chấp hành Tín hiệu ra Cơ cấu điều chỉnh Phần tử xử lý tín hiệu Phần tử đưa tín hiệu Các phần tử Xử lý tín hiệu Tín hiệu vào Dòng tín hiệu...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Giáo trình thủy khí-Chương 1 Chương 1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN KHÍ NÉN 1.1. Khái niệm về hệ thống điều khiển khí nén 1.1.1. Khái niệm hệ thống khí nén Hệ thống khí nén là hệ thống mà trong đó các thiết bị hoạt động nhờ sự tác động của khí nén. Bằng việc nén khí, năng lượng khí được tích lũy để cung cấp cho các hệ thống khí. Hệ thống khí nén bao gồm các mối liên kết giữa các nhóm phần tử như sơ đồ sau: Thực hiện lệnh Cơ cấu chấp hành Tín hiệu ra Cơ cấu điều chỉnh Phần tử xử lý tín Xử lý tín hiệu hiệu Phần tử đưa tín Tín hiệu vào hiệu Dòng tín hiệu Các phần tử Hình 1.1 Hệ thống khí nén Các nhóm phần tử này hình thành nên đ ường điều khiển cho dòng tín hiệu, bắt đầu từ phần tín hiệu (đầu vào) cho tới phần chấp hành (đ ầu ra). 1.1.2. Lịch sử phát triển hệ thống khí nén Ứng dụng khí nén đã có từ trước Công nguyên. Năm 140 trước Công nguyên, nhà triết học người Hylạp Ktesibios và học trò của ông đã chế tạo ra thiết bị bắn tên hay ném đá sử dụng năng lượng khí nén. Đến thế kỷ 17, nhà k ỹ sư chế tạo người Đức Otto von Guerike (1602 - 1686), nhà toán học và triết học người Pháp Blaise Pascal (1623 - 1662), cũng như nhà vậy lý người Pháp Denis Papin (1647 - 1712) đã xây d ựng nên nền tảng cơ bản ứng dụng khí nén. Trong thế kỷ 19 các máy móc thiết bị sử dụng năng lượng khí nén lần lượt được phát minh, như thư vận chuyển trong ống bằng khí nén (1835), phanh bằng khí nén (1880)… Sau chiến tranh Thế giới thứ 2, việc ứng dụng năng lượng bằng khí nén trong kỹ thuật điều khiển phát triển khá mạnh mẽ, với nhiều dụng cụ, thiết bị phần tử khí nén mới đ ược sáng chế và được ứng dụng vào nhiều lĩnh vực khác nhau. 1.2. Phạm vi ứng dụng của hệ thống khí nén 1.2.1. Ưu nhược điểm khi sử dụng hệ truyền động bằng khí nén a) Ưu điểm - Hầu hết các nhà máy công nghiệp đều có sẵn các nguồn khí và được phân bố đều trong nhà máy. - Chất khí sau khi sử dụng thải trực tiếp ra môi truờng không cần thiết phải thu hồi. - Tính đồng nhất năng lượng giữa phần điều khiển và chấp hành nên bảo dưỡng, sửa chữa, tổ chức kỹ thuật đơn giản, thuận tiện. 1 - Không yêu cầu cao đặc tính kỹ thuật của nguồn năng lượng: 3 – 8 b ar. - Khả năng quá tải lớn của động cơ khí. - Độ tin cậy khá cao ít trục trặc kỹ thuật, tuổ i thọ lớn. - Tính đồng nhất năng lượng giữa các cơ cấu chấp hành và các phần tử chức năng báo hiệu, kiểm tra, điều khiển nên làm việc trong môi trường dễ nổ, và bảo đảm môi trường sạch vệ sinh. - Có khả năng truyền tải năng lượng xa, bởi vì độ nhớt động họ c khí nén nhỏ và tổn thất áp suất trên đường dẫn ít. - Do trọng lượng của các phần tử trong hệ thống điều khiển bằng khí nén nhỏ, hơn nữa khả năng giãn nở của áp suất khí lớn, nên truyền động có thể đạt đ ược vận tốc rất cao. b) Nhược điểm - Khí điều khiển phải qua quá trình xử lý phức tạp. - Thời gian đáp ứng chậm so với điện tử. - Khả năng lập trình kém, chỉ điều khiển theo chương trình có sẵn. Khả năng điều khiển phức tạp kém. Khả năng tích hợp hệ điều khiển phức tạp và cồng kềnh. - Lực truyền tải trọng thấp. - Dòng khí nén thoát ra ở đường dẫn gây tiếng ồn. - Không điều khiển được quá trình trung gian giữa 2 ngưỡng. 1.2.2. Đặc điểm của hệ thống truyền động bằng khí nén Ký hiệu (+)(=)(-) có nghĩa là: thích hợp hơn/b ằng/ít hơn với truyền động bằng khí nén. a. Độ an toàn khi quá tải: Khi hệ thống đạt đ ược áp suất làm việc tới hạn, thì truyền động vẫn an toàn, không có sự cố, hư hỏng xảy ra. Truyền động điện – cơ (-), truyền động bằng thủy lực (=), truyền động bằng cơ (-). b. Sự truyền tải năng lượng Tổn thất áp suất và giá đầu tư cho mạng truyền tải bằng khí nén tương đối thấp. Truyền động điện (+), truyền động bằng thủy lực (-), truyền động bằng cơ (-). c. Tuổi thọ và bảo dưỡng Hệ thống đòi hỏi rất cao vấn đề lọc chất bẩn của áp suất không khí trong hệ thống. Truyền động điện – cơ (-/=), hệ thống cơ (-), truyền động bằng thủy lực (=), hệ thống điện (+). d. Khả năng thay thế phần tử, thiết bị Điều khiển bằng điện (+), hệ thống điều khiển cơ (-), hệ thống điều khiển bằng thủy lực (=). e. Vận tốc truyền động Do trọng lượng của các phần tử trong hệ thống điều khiển bằng khí nén nhỏ, hơn nữa khả năng giãn nở của áp suất khí lớn, nên truyền động có thể đạt đ ược vận tốc rất lớn. Điện – cơ (-), cơ (-), thủy lực (-) f. Khả năng điều chỉnh lưu lượng dòng và áp suất Truyền động bằng khí nén có khả năng điều chỉnh lưu lượng và áp su ất một cách đơn giản. Tuy nhiên khi tải trọng thay đổi thì vận tốc bị thay đổi. 2 Điện – cơ (-), cơ (-), thủy lực (+) g. Vận tốc truyền tải: Vận tốc truyền tải và xử lý tín hiệu tương đ ối chậm. Điện (+), cơ (=/-), thủy lực (=). 1.2.3. Phạm vi ứng dụng của điều khiển khí nén - Hệ thống điều khiển khí nén đ ược sử dụng rộng rãi ở những lĩnh vực mà ở đ ó vấn đề nguy hiểm, hay xảy ra các cháy nổ, như: các đồ gá kẹp các chi tiết nhựa, chất dẻo. - Sử dụng trong ngành cơ khí như cấp phôi gia công. ...