Giáo trình nghề Điện tử công nghiệp - Môđun: Điều khiển điện khí nén

BỘ CÔNG THƯƠNG

TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHIỆP VÀ THƯƠNG MẠI

GIÁO TRÌNH

Tên mô đun: Điều khiển điện khí nén

NGHỀ: ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP

TRÌNH ĐỘ TRUNG CẤP/CAO ĐẲNG NGHỀ

Ban hành kèm theo Quyết định số:

/QĐ-CĐCNPY, ngày tháng năm 2018

của Hiệu trưởng trường Cao đẳng Công nghiệp và Thương mại

Vĩnh Phúc, năm 2018

MỤC LỤC

MÔ ĐUN ĐÀO TẠO ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN KHÍ NÉN ....................................... 4

BÀI 1: GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG KHÍ NÉN ............................................... 6

1.1. Sơ lược về lịch sử ra đời và phát triển hệ thống điều khiển điện khí

nén…………………………………………………………………………...6

1.2. Ưu, nhược điểm của hệ thống điều khiển điện khí nén............................... 8

1.3. Phạm vi ứng dụng của khí nén. .................................................................... 9

BÀI 2: CÁC PHẦN TỬ TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN KHIỂN KHÍ NÉN........... 12

1.1. Các loại van trong hệ thống điều khiển khí nén............................................ 10

1.2. Các phần tử điện. ......................................................................................... 29

1.3. Xy lanh, biểu diễn quá trình hoạt động bằng biểu đồ trạng thái và Sơ đồ chức

năng của hệ thống điều khiển điện khí nén.......................................................... 39

BÀI 3: THIẾT KẾ, LẮP ĐẶT VÀ VẬN HÀNH HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN

– KHÍ NÉN......................................................................................................... 53

1.1. Nguyên lý thiết kế hệ thống điều khiển điện khí nén.................................... 53

1.2. Điều khiển xy lanh bằng van hai cuộn dây................................................. 60

1.3. Điều khiển hai xy lanh ................................................................................. 68

1.4. Biểu đồ trạng thái......................................................................................... 73

BÀI 4: VẬN HÀNH VÀ KIỂM TRA HỆ THỐNG ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN –

KHÍ NÉN. .......................................................................................................... 85

4.1. Điều khiển xy lanh bằng van hai cuộn dây. .................................................. 85

4.2. Điều khiển xy lanh bằng cảm biến tiệm cận . ............................................... 95

4.3. Điều khiển xy lanh bằng cảm biến tiệm cận với rơle.................................... 103

4.4. Điều khiển xy lanh với hàm AND, OR......................................................... 106

4.5. Điều khiển xy lanh với van một cuộn dây - Điều khiển tự duy trì................. 108

4.6. Điều khiển hai xy lanh làm việc một chu trình ............................................. 110

4.7. Điều khiển hai xy lanh làm việc lớn hơn một chu trình ................................ 114

1

CHƯƠNG TRÌNH MÔ ĐUN

Tên mô đun: ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN KHÍ NÉN

Mã mô đun: MĐTC14020010

Thời gian đào tạo mô đun: 75 giờ (Lý thuyết: 15 giờ; Thực hành: 57 giờ; KT: 3

giờ)

I. Vị trí, tính chất của mô đun:

- Vị Trí: Trước khi học mô đun này phải hoàn thành các mô đun cơ sở ngành/nghề.

- Tính chất: Là mô đun tự chọn trong chương trình đào tạo ngành/ nghề Điện tử

công nghiệp.

II. Mục tiêu mô đun:

- Về kiến thức:

+ Trình bày được cấu trúc, phân tích được sơ đồ của một số hệ thông điều khiển

khí nén thông dụng.

- Về kỹ năng:

+ Thiết lập được sơ đồ hệ thống điều khiển điện khí nén theo yêu cầu cho những

thiết bị công nghệ đơn giản, điển hình.

+ Lựa chọn, đo kiểm tra chức năng, lắp ráp và hiệu chỉnh được các phần tử khí

nén, điện - khí nén trong sơ đồ hệ thống khí nén cơ bản.

+ Chạy thử, vận hành và kiểm tra các hệ thống điều khiển điện - khí nén.

+ Phát hiện và khắc phục được các lỗi cơ bản trong hệ thống.

- Về năng lực tự chủ và trách nhiệm:

+ Thực hiện đúng các quy tắc an toàn trong vận hành, bảo dưỡng các thiết bị của

hệ thống truyền động khí nén.

+ Chủ động, sáng tạo và an toàn trong thực hành.

III. Nội dung môn học:

1. Nội dung tổng quát và phân bố thời gian:

Thời gian (giờ)

Thực

hành,

thí

nghiệm,

thảo

STT

Tên các bài trong mô đun

Tổng

số

Lý

thuyết

Kiểm

tra

luận,

bài tập

2

1

2

0

BÀI 1. GIỚI THIỆU HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN

KHÍ NÉN.

1.1. Sơ lược về lịch sử ra đời và phát triển

hệ thống điều khiển điện khí nén.

1.2. Ưu, nhược điểm của hệ thống điều

khiển điện khí nén.

1.3. Phạm vi ứng dụng.

2

3

Bài 2. Các phần tử trong hệ thống điện khí

nén

1.1. Các loại van trong hệ thống điều

khiển điện khí nén.

1.2. Các phần tử điện.

1.3. Sơ đồ chức năng.

Bài 3. Thiết kế, lắp đặt và vận hành hệ

thống điều khiển điện khí nén.

1.1. Nguyên lý thiết kế hệ thống điều

khiển điện khí nén.

15

30

4

10

25

1

1.2. Điều khiển xy lanh bằng van hai cuộn

dây.

1.3. Điều khiển hai xy lanh

1.4. Biểu đồ trạng thái.

4

Bài 4. Vận hành và kiểm tra hệ thống điều

khiển điện - khí nén.

28

5

22

1

4.1. Điều khiển xy lanh bằng van hai cuộn

dây.

4.2. Điều khiển xy lanh bằng cảm biến

tiệm cận .

4.3. Điều khiển xy lanh bằng cảm biến

tiệm cận với rơ le.

4.4. Điều khiển xy lanh với hàm AND,

OR.

4.5. Điều khiển xy lanh với van một cuộn

dây - Điều khiển tự duy trì.

4.6. Điều khiển hai xy lanh làm việc một

chu trình

4.7. Điều khiển hai xy lanh làm việc lớn

hơn một chu trình

Tổng cộng

75

15

57

3

BÀI 1

GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG KHÍ NÉN

Giới thiệu:

Hệ thống khí nén: Là tự động hóa quá trình công nghệ là yêu cầu bức

thiết của giai đoạn chuyển tiếp khoa học kỹ thuật tự động hóa công nghê cao.

Lĩnh vực truyền động khí nén với các phương thức điều khiển đa dạng để ứng

dụng thiết kế máy tự động hay các hệ thống phức tạp cơ điện tử, đã đóng góp

nhiều đổi mới đem lại một bước tiến mới.

Ngày nay công nghệ khí nén đang được khoa học áp dụng một cách phổ

biến để chế tạo các loại máy móc phục vụ cho phát triên sản suất trong cuộc

sống.

- Các dụng cụ,thiết bị máy va đập:

Các thiết bị,máy móc trong lĩnh vực như khai thác như: khai thác đá,khai

thác than, trong các công trình xây dựng như: xây dựng hầm mỏ, đường hầm.

- Truyền động quay:

Truyền động động cơ quay với công suất lớn bằng khí nén giá thành rất

cao. Nếu so sánh giá thành tiêu thụ điện của một động cơ quay bằng năng

lượng khí nén và một động cơ điện có cùng công suất, thì giá thành tiêu thụ

điện của một động cơ quay bằng năng lượng khí nén cao hơn 10 đến 15 lần so

với động cơ điện. Nhưng ngược lại thể tích và trọng lượng nhở hơn 30% so

với động cơ điện có cùng công suất.

Những dụng cụ vặn vít, máy khoan, công suất khoảng 3,5 Kw, máy mài,

công suất khoảng 2,5 Kw cũng như máy mài với công suất nhỏ, nhưng số

vòng quay khoảng 100.000 vòng/phút thì khả năng sử dụng truyền động bằng

khí nén là phù hợp.

- Truyền động thẳng:

Vận dụng truyền động thẳng bằng áp suất khí nén cho truyền động thẳng

trong các dụng cụ, đồ gá kẹp chi tiết, trong các thiết bị đóng gói, trong các

loại máy gia công gỗ, thiết bị làm lạnh cũng như trong hệ thống phanh hãm

của ô tô.

- Trong các thiết bị đo và kiểm tra máy nén khí

Mục tiêu:

- Trình bày được ưu, nhược điểm của hệ thống điều khiển điện khí nén.

- Phân biệt được các phạm vi ứng dụng của hệ thống điều khiển điện khí

nén.

- Chủ động, sáng tạo và an toàn trong thực hành.

4

1. 1. Sơ lược về lịch sử ra đời và phát triển hệ thống điều khiển điện khí

nén.

- Mục tiêu:

Giới thiệu cho người học hiểu về các hệ thống điều khiển chuyển mạch

tự động và vai trò quan trọng trong việc thiết kế một hệ thống tuần tự, mà cụ

thể là hệ thống khí nén tuần tự

Trong những thập niên 50 và 60 của thế kỷ 20, kỹ thuật tự động hóa quá

trình sản xuất đã được phát triển mạnh mẽ; cùng với quá trình đó, kỹ thuật

điều khiển bằng khí nén được phát triển rộng rãi và được ứng dụng vào nhiều

lĩnh vực khác nhau. Trong tự động hóa, hệ thống tự động hóa bắng khí nén

thuộc về loại hệ thống chuyển mạch (switching systems) tự động do vậy trước

khi trình bầy về kỹ thuật tư động hóa trong hệ thống điều khiển bằng khí nén,

điện - khí nén, một số kiến thức cơ bản liên quan sẽ được đề cập dưới đây:

+ Giới thiệu về các hệ thống điều khiển chuyển mạch tự động

Các hệ thống chuyển mạch (hình 1.1) tự động bao gồm trong đó hai loại

chính:

- Các hệ thống kết hợp (combinational systems)

- Các hệ thống tuần tự (sequencial systems) bao gồm hệ thống đồng bộ và

không đồng bộ.

Hình 1.1 Các loại hệ thống chuyển mạch.

+ Các hệ thống chuyển mạch kết hợp

Trong các hệ thống chuyển mạch kết hợp hay hệ thống mạch logic kết

hợp, các tín hiệu ra (outputs) nhị phân luôn chỉ là hàm của các tín hiệu vào

(inputs) hiện tại.

Ví dụ: Các cổng logic đặc trưng cho các hệ thống kết hợp, trong đó các

tín hiệu ra chỉ phụ thuộc vào trạng thái kết hợp của các tín hiệu vào hiện tại.

+ Các hệ thống chuyển mạch tuần tự

Khác với các hệ thống chuyển mạch kết hợp, trong các hệ thống chuyển

mạch tuần tự, một số hoặc tất cả các tín hiệu ra phụ thuộc vào các tín hiệu vào

trước đó

5

có nghĩa nó phục thuộc vào “quá khứ” của hệ thống này. Do vậy, hệ thống

tuần tự phải sử dụng các flip – flop, các phần tử nhớ các trạng thái trước đó.

Các hệ thống chuyển mạch tuần tự được chia nhỏ làm hai loại hệ thống đồng

bộ và hệ thống không đồng bộ.

- Hệ thống không đồng bộ hoạt động trên cơ sở sự kiện. điều này có nghĩa

là một bước hoạt động nào đó xẩy ra chỉ khi một bước hoạt động trước của hệ

thống đã được hoàn tất.

- Các hệ thống đồng bộ là hệ thống hoạt động trên cơ sở thời gian. Ở các

hệ thống này, người ta sử dụng một đồng hồ tạo ra xung, mục đích để ra các

xung với chu kỳ nhất định, mà mỗi xung này được kích hoạt các bước tiếp

theo.

Hình 1.2 Cấu tạo của hệ thống chuyển mạch tuần tự

Hình 1.2 thể hiện cấu tạo chung của một hệ thống chuyển mạch tuần tự

trong đó bao gồm cả hệ thống kết hợp (logic); trong các tín hiệu x_ivà z_jlần

lượt là các tín hiệu vào ra của hệ thống, các phần tử nhớ flip-flop đóng vai trò

ghi nhớ các trạng thái “quá khứ” trước đó, chúng bao gồm các hàm kích hoạt

S_kvà R_k(tín hiệu điều khiển flip-flop) và các biến trạng thái y_kva y’_k(tín hiệu

ra flip-flop). Các tín hiệu vào x_i, y_kvà y’_kcủa hệ thống thong qua các hệ

thống kết hợp sẽ tạo ra các tín hiệu ra z_jvà các hàm kích hoạt S_kvà R_kđể tác

động trở lại flip-flop để tạo ra các biến y_kvà y’_ktương ứng các sự kiện tiếp

theo.

Vì vậy, khi thiết kế một hệ thống tuần tự, việc quan trọng đầu tiên là phải

xác định số lượng flip-flops và các hàm kích hoạt.

Như trên đã trình bầy, các hệ thống logic kết hợp, các phần tử nhớ flip-flop

đóng vai trò quan trọng trong việc thiết kế một hệ thống tuần tự, mà cụ thể là

hệ thống khí nén tuần tự. Để hiểu rõ bản chất quá trình thiết kế, điều khiển

các hệ thống khí nén, cần lắm vững một số lý thuyết cơ bản nhất định, đặc

biệt là đại số Boolean và các phần tử logic cơ bản.

1.2. Ưu, nhược điểm của hệ thống điều khiển điện khí nén.

- Mục tiêu:

6

So sánh tính ưu nhược điểm của hệ thống điều khiển điện khí nén hiện

nay, trong lĩnh vực điều khiển, người ta thường kết hợp hệ thống điều khiển

bằng khí nén với điện hoặc điện tử. Cho nên rất khó xác định một cách chính

xác, rõ ràng ưu điển của từng hệ thống điều khiển.

Tuy nhiên, có thể so sánh một số khía cạnh,đặc tính của truyền động

bằng khí nén đối với truyền động bằng cơ, bằng điện.

a) Ưu điểm

- Tính đồng nhất năng lượng giữa phần I và O ( điều khiển và chấp hành)

nên bảo dưỡng, sửa chữa, tổ chức kỹ thuật đơn giản, thuận tiện.

- Không yêu cầu cao đặc tính kỹ thuật của nguồn năng lượng: 3 – 8 bar.

- Khả năng quá tải lớn của động cơ khí

- Độ tin cậy khá cao ít trục trặc kỹ thuật

- Tuổi 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 học 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, nền truyền động có thể đạt

được vận tốc rất cao.

b) Nhược điểm

- Thời gian đáp ứng chậm so với điện tử

- Khả năng lập trình kém vì cồng kềnh so với điện tử , 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.

1.3. Phạm vi ứng dụng của khí nén.

- Mục tiêu:

Làm rõ mục tiêu chính phạm vi ứng dụng của khí nén sau:

+ Trong lĩnh vực điều khiển

+ Trong lĩnh vực truyền động: Các dụng cụ,thiết bị máy va đập, truyền

động quay, truyền động thẳng, trong các thiết bị đo và kiểm tra

Hệ thống điều khiển khí nén được sử dụng rộng rãi ở những lĩnh vực mà

ở đó vấn đề nguy hiểm, hay xảy ra các cháy nổ, như: các đồ gá kẹp các chi

tiết nhựa, chất dẻo; hoặc được sử dụng trong ngành cơ khí như cấp phôi gia

7

công; hoặc trong môi trường vệ sinh sạch như công nghệ sản xuất các thiết bị

điện tử. Ngoài ra hệ thống điều khiển bằng khí nén được sử dụng trong các

dây chuyền sản xuất thực phẩm, như: rữa bao bì tự động, chiết nước vô

chai…; trong các thiết bị vận chuyển và kiểm tra của các băng tải, thang máy

công nghiệp, thiết bị lò hơi, đóng gói, bao bì, in ấn, phân loại sản phẩm (hình

1.4) và trong công nghiệp hóa chất, y khoa và sinh học.

Hình 1.4 Phân loai sản phẩm

Hình 1.3 Súng xiết bulông

- Sự phát triển về điều khiển bằng

khí nén không ngừng diễn ra. Các

ứng dụng của khí nén để điều khiển

như: phun sơn, gá kẹp chi tiết v.v..

Các ứng dụng của khí nén

trong truyền động như máy vặn vít

(hình 1.3) , các moto khí nén, máy

khoan, các máy va đập dùng trong

đào đường, hệ thống phanh ôtô

v.v..

Hình 1.5 Đóng gói sản phẩm

Yêu cầu đánh giá:

Nội dung:

8

+ Về kiến thức: Trình bày được các ứng dụng của khí nén trong sản suất công

nghiệp hay trong đời sống. Nêu được những bước tiến trong công nghệ điều

khiển điện khí nén

+ Về kỹ năng: Hiểu chính xác các ứng dụng điều khiển từ đó có cái nhìn

thiết thực khi học mô đun này

+ Về thái độ: Đảm bảo an toàn và vệ sinh công nghiệp.

Phương pháp:

+ Về kiến thức: Được đánh giá bằng hình thức kiểm tra viết, phỏng vấn

9

BÀI 2

CÁC PHẦN TỬ TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN KHIỂN KHÍ NÉN

Giới thiệu:

Các phần tử trong hệ thống điện khí nén quan trọng vô cùng. Vì vậy

trước khi hiểu được và làm được thì chúng ta phải hiểu được nguyên lý, các

cấu tạo của các phần tử (Reed Switch, Actuators, Final control, Processing,

Sensors, Supply) trong mạch cần làm.

Một hệ thống khí nén có rất nhiều các phần tử điện khí nén và mỗi phần

tử có cấu tạo và nguyên lý hoạt động khác nhau. Như vậy chúng ta cần nắm

được những khiến thức trên thông qua bài này để điều khiển, thiết kế mạch

được tối ưu hơn.

Mục tiêu:

- Trình bày được cấu tạo và nguyên lý làm việc của các phần tử trong hệ

thống điều khiển điện khí nén.

- Lắp được hệ thống điều khiển điện khí nén cơ bản.

- Chủ động, sáng tạo và an toàn trong thực hành.

1.1. Các loại van trong hệ thống điều khiển khí nén.

- Mục tiêu:

Phân loại các loại van đảo chiều là cơ cấu chỉnh hướng có nhiệm vụ điều

khiển dòng khí nén. Hiểu được tín hiệu tác động của van và kí hiệu van đảo

chiều cũng như nguyên lý làm việc của các loại van điều khiển.

Giới thiệu các loại van khí nén trong thực tế và các loại van logic khác

Van đảo chiều.

Van đảo chiều là cơ cấu chỉnh hướng có nhiệm vụ điều khiển dòng năng

lượng đi qua van chủ yếu bằng cách đóng, mở hay chuyển đổi vị trí để thay

đổi hướng của dòng năng lượng. Các thành phần được mô tả ở hình 2.1.

Hình 2.1 Các thành phần van chỉnh hướng

10

Tín hiệu tác động

Nếu kí hiệu lò xo nằm ngay phía bên phải của kí hiệu van đảo chiều, thì

van đảo chiều đó có vị trí “không”, vị trí đó là ô vuông nằm bên phải của kí

hiệu van đảo chiều và được kí hiệu là “0”. Điều đó có nghĩa là chừng nào

chưa có lực tác động vào pít tông trượt trong nòng van, thì lò xo tác động vẫn

giữ ở vi trí đó. Tác động vào làm thay đổi trực tiếp hay gián tiếp pít tông trượt

là các tín hiệu sau (hình 2.2):

- Tác động bằng tay

- Tác động bằng cơ

11

- Tác động bằng điện

- Tác động bằng khí và dầu

Hình 2.2 Tín hiệu tác động

Kí hiệu van đảo chiều

Van đảo chiều có rất nhiều dạng khác nhau, nhưng dựa vào đặc điểm

chung là số cửa, số vị trí và số tín hiệu tác động để phân biệt chúng với nhau

(hình 2.3):

- Số vị trí: là số chỗ định vị con trượt của van. Thông thường van đảo

chiều có hai hoặc ba vị trí; ở những trường hợp đặc biệt thì có thể nhiều hơn.

Thường kí hiệu: bằng các chữ cái o, a, b,… hoặc các con số 0,1, 2,…

- Số cửa ( đường): là số lỗ để dẫn khí hoặc dầu vào hay ra. Số cửa của van

đảo chiều thường dùng là 2, 3, 4, 5. Đôi khi có thể nhiều hơn.

Thường kí hiệu: Cửa nối với nguồn : P

Cửa nối làm việc: A, B, C…

Cửa xả lưu chất: R, S, T…

- Số tín hiệu: là tín hiệu kích thích con trượt chuyển từ vị trí này sang vị trí

khác. Có thể là 1 hoặc 2. Thường dùng các kí hiệu: X, Y, …

12

Hình 2.3 Kí hiệu van đảo chiều

Quy ước về đặt tên các cửa van.

]

Cửa nối van được ký hiệu như

ISO 5599

ISO 1219

sau:

Cửa nối với nguồn(từ bộ lọc khí) 1

P

Cửa nối làm việc

Cửa xả khí

2 , 4, 6, …

3 , 5 , 7…

12 , 14…

A , B , C, …

R , S , T…

X , Y …

Cửa nối tín hiệu điều khiển

Một số van đảo chiều thông dụng

Van có tác động bằng cơ – lò xo lên nòng van và kí hiệu lò xo nằm ngay

vị trí bên phải của kí hiệu van ta gọi đó là vị trí “không”. Tác động tín hiệu

lên phía đối diện nòng van ( ô vuông phía bên trái kí hiệu van) có thể là tín

hiệu bằng cơ, khí nén, dầu hay điện. Khi chưa có tín hiệu tác động lên phía

bên trái nòng van thì lúc này tất cả các cửa nối của van đang ở vị trí ô vuông

nằm bên phải, trường hợp có giá trị đối với van đảo chiều hai vị trí. Đối với

van đảo chiều 3 vị trí thì vị trí “ không “ dĩ nhiên là nằm ô vuông ở giữa.

- Van đảo chiều 2/2

Hình 2.4 là van có 2 cửa nối P và A, 2 vị trí 0 và 1. Vị trí 0 cửa P và cửa

A bị chặn. Nếu có tín hiệu tác động vào, thì vị trí 0 sẽ chuyển sang vị trí 1,

như vậy cửa P và cửa A nối thông với nhau. Nếu tín hiệu không còn tác động

nữa, thì van sẽ chuyển từ vị trí 1 về vị trí 0 ban đầu, vị trí “ không “ bằng lực

nén lò xo.

Hình 2.4 Van 2/2

- Van đảo chiều 3/2

Hình 2.5 là có 3 cửa và 2 vị trí. Cửa P nối với nguồn năng lượng, cửa A

nối với buồng xylanh cơ cấu chấp hành, cửa T cửa xả. Khi con trượt di

13

chuyển sang trái cửa P thông với cửa A. khi con trượt di chuyển sang phải thì

cửa A thông với cửa T xả dầu về thùng hoặc là xả khí ra môi trường. Van này

thường dùng để làm Rơle dầu ép hoặc khí nén.

Hình 2.5 Van 3/2

- Van đảo chiều 4/2

Hình 2.6 là van có 4 cửa và 2 vị trí. Cửa P nối với nguồn năng lượng; cửa

A và cửa B lắp vào buồng trái và buồng phải của xylanh cơ cấu chấp hành;

cửa T lắp ở cửa ra đưa năng lượng về thùng đối với dầu, còn thải ra môi

trường xung quanh đối với khí nén.

Khi con trượt của van di chuyển qua phải cửa P thông với cửa A năng

lượng vào xylanh cơ cấu chấp hành, năng lượng ở buồng ra xylanh qua cửa B

nối thông với cửa T ra ngoài. Ngược lại khi con trượt của van di chuyển qua

trái, cửa P thông với cửa B và cửa A thông với cửa xả T.

Hình 2.6 Van 4/2

Hình 2.7 mô tả van 4/2 tác động mặc định là lực đẩy lò xo và tín hiệu tác

động phía còn lại là cuộn coil điện và có cả nút nhấn phụ.

1. Píttông

2. Lò xo

3. Vỏ van

4. Cuộn solenoid

5. Lõi

Hình 2.7 Van 4/2, 1 side (coil)

14

- Van đảo chiều 5/2

Hình 2.8 là van có 5 cửa 2 vị trí. Cửa P là cung cấp nguồn năng lượng,

cửa A lắp với buồng bên trái xylanh cơ cấu chấp hành, cửa B lắp với buồng

bên phải của xi lanh cơ cấu chấp hành, cửa T và cửa R là cửa xả năng lượng.

Khi con trượt van di chuyển qua phải, cửa P thông với cửa A, cửa B thông với

cửa T. Khi con trượt của van di chuyển qua trái, cửa P thông với cửa B, cửa A

thông với cửa R.

Hình 2.8 Van 5/2

- Van đảo chiều 4/3

Van 4/3 là van có 4 cửa 3 vị trí. Cửa A, B lắp vào buồng làm việc của

xylanh cơ cấu chấp hành, cửa P nối với nguồn năng lượng, cửa T xả về thùng

đối với dấu hoặc ra môi trường đối với khí.

Hình 2.9 mô tả van 4/3 có vị trí trung gian nằm ở giữa do sự cân bằng lực

căn lò xo ở hai vị trí trái và vị trí phải của van. Sự di chuyển vị trí con trượt

(píttông) sang trái hoặc sang phải bằng tín hiệu tác động bằng điện vào hai

cuộn solenoid hoặc có thể là nút nhấn phụ ở hai đầu. Ở vị trí trung gian năng

lượng vào cửa P bị chặn lại, cửa A, cửa B bị đóng nên xylanh cơ cấu chấp

hành không di chuyển. Khi tác động tín hiệu điện vào solenoid phải,

píttông(1) di chuyển sang trái, cửa P thông với cửa A, cửa P thông với cửa T.

Ngược lại tác động tín hiệu điện vào solenoid trái, píttông(1) di chuyển sang

phải, cửa P thông với cửa B, cửa A thông với cửa T.

Hình 2.9 Van đảo chiều 4/3 tác động điện 2 đầu

1. Píttông 5. Solenoid phải

3. Lò xo phải 7. Lõi phải

2. Vỏ van 6. Solenoid trái

4. Lò xo trái 8. Lõi trái

Hình 2.10 mô ta van 4/3 có vị trí trung gian an toàn. Vị trí trung gian cửa

P bị đóng, cửa làm việc A, B thông với cửa T.

15

Hình 2.10 Van 4/3 vị trí trung gian an toàn

Hình 2.11 mô tả van 4/3 vị trí trung gian có cửa P nối với T.

Hình 2.11 Van 4/3 vị trí trung gian có cửa P nối với T

- Van đảo chiều 5/3

Van 5/3 có 5 cửa và 3 vị trí. Cửa A, B lắp vào buồng làm việc của

xylanh cơ cấu chấp hành, cửa P nối với nguồn năng lượng, cửa T xả về thùng

đối với dấu hoặc ra môi trường đối với khí.

Hình 5.22 là kí hiệu của van 5/3. Van 5/3 thường được sử dụng trong hệ

thống khí nén.

16

Hình 2.12 Kí hiệu van 5/3

Van chặn

- Van một chiều là van dùng để điều khiển dòng năng lượng đi theo một

hướng, hướng còn lại dòng năng lượng bị chặn lại. Trong hệ thống điều

khiển khí nén – thủy lực van một chiều thường đặt ở nhiều vị trí khác nhau

tùy thuộc vào những mục đích khác nhau (hình 2.13).

Hình 2.13 Van một chiều

Van tiết lưu

Van tiết lưu có nhiệm vụ điều chỉnh lưu lượng khí đi qua, tức là điều

chỉnh vận tốc hoặc thời gian hoạt động của cơ cấu chấp hành.

Nguyên lý làm việc của van tiết lưu là lưu lượng dòng khí nén qua

van phu thuộc vào sự thay đổi tiết diện.

Van tiết lưu hai chiều

- Van tiết lưu hai chiều có tiết diện không thay đổi

Lưu lượng dòng chảy qua khe hở của van có tiết diện không thay đổi,

được kí hiệu như trên hình 2.14

Hình 2.14 Kí hiệu van tiết lưu có tiết diện không thay đổi

- Van tiết lưu hai chiều có tiết diện thay đổi

17

Van tiết lưu có tiết diện thay đổi điều chỉnh dòng lưu lượng qua van.

Hình 2.15 mô tả nguyên lý hoạt động và kí hiệu van tiết lưu có tiết diện thay

đổi, tiết lưu được cả hai chiều, dòng lưu chất đi từ A qua B và ngược lại.

Hình 2.15 Van tiết lưu 2 chiều

Van tiết lưu một chiều điều chỉnh bằng tay.

Nguyên lý hoạt động của van tiết lưu một chiêu điều chỉnh bằng tay được

trình bày như hình sau: tiết diện chảy A_xthay đổi nhờ điều chỉnh vít điều

chỉnh bằng tay. Khi dòng khí nén đi từ A qua B, lò xo đẩy màng chắn xuống

và dòng khí nén chỉ đi qua tiết diên A_x. Khi dòng khí nén đi từ B sang A, áp

suất khí nén thẳng lực lò xo đẩy màng chắn lên và như vậy dòng khí nén sẽ đi

qua khoảng hở giữa màng chắn và mặt tựa màng chắn, lưu lượng không được

điều chỉnh.

Hình 2.16 Van tiết lưu 1 chiều

1. Vít điều chỉnh bằng tay

2. Khe hở có tiết diện A_x

3. Lò xo

4. Màng Chắn

Hình 2.17 Cấu tạo van tiết lưu 1 chiều

18

- Van tiết lưu một chiều điều chỉnh bằng cữ chặn

Vận tốc của xylanh trong qúa trình chuyển động với những hành trình

khác nhau tương ứng vận tốc khác nhau, thường chọn van tiết lưu một chiều

điều chỉnh bằng cữ chặn.

Nguyên lý hoạt động của van tiết lưu một chiều điều chỉnh bằng cữ chặn

cũng tương tự như van tiết lưu một chiều điều chỉnh bằng tay. Khi điều chỉnh

vít cữ chặn tức là điều chỉnh được tiết diện chảy A_x.

Hình 2.18 Cấu tạo van tiết lưu 1 chiều điều chỉnh bằng cữ chặn

Van áp suất

Cơ cấu chỉnh áp dùng để điều chỉnh áp suất, có thể cố định hoặc tăng hoặc

giảm trị số áp suất trong hệ thống truyền động khí nén. Cơ cấu chỉnh áp có

các loại phần tử sau:

Van an toàn

Van an toàn có nhiệm vụ giữ áp suất lớn nhất mà hệ thống có thể tải. Khi

áp suất lớn hơn áp suất chó phép của hệ thống thì dòng áp suất lưu chất sẽ

thắng lực lò xo, và lưu chất sẽ theo cửa T ra ngoài không khí nếu là khí nén,

còn là dầu thì sẽ chảy về lại thùng chứa dầu (hình 2.19).

Hình 2.19 Van an toàn

19