Chơng 7: phần tử khí nén điện khí nén 7.1 cấu chấp hành Cơ cấu chấp hành có nhiệm vụ biến đổi lợng khí nén thành lợng học Cơ cấu chấp hành thực chuyển động thẳng (xilanh) chuyển động quay (động khí nén) trạng thái làm việc ổn định, khả truyền lợng có phơng pháp tính toán giống thủy lực Ví dụ: A v Công suÊt: N = p.Q (khÝ nÐn) Ft N v= VËn tốc: (cơ cấu chấp hành) Ft Flx + Ft ⎪⎪p.A = Flx + Ft ⇒ p = A Cô thÓ: ⎨ ⎪v = Q ⎪⎩ A Mét sè xilanh, động khí nén thờng gặp: Xilanh tác dụng đơn (t¸c dơng mét chiỊu) Q p Flx Xilanh t¸c dơng hai chiỊu (t¸c dơng kÐp) Xilanh t¸c dơng hai chiỊu có cấu giảm chấn không điều chỉnh đợc Xilanh tác dụng hai chiều có cấu giảm chấn điều chỉnh đợc Xilanh quay 96 Động khí nén chiều, chiều 7.2 Van đảo chiều Van đảo chiều có nhiệm vụ điều khiển dòng lợng cách đóng, mở hay chuyển đổi vị trí, để thay đổi hớng dòng lợng 7.2.1 Nguyên lý hoạt động van đảo chiều Khí nén (2) Thân van Nòng van (pittông điều khiển) Tín hiệu tác động (12) Lò xo Nối với nguồn Xả khí (3) khí nén (1) Hình 7.1 Nguyên lý hoạt động van đảo chiều Khi cha có tín hiệu tác động vào cửa (12), cửa (1) bị chặn cưa (2) nèi víi cưa (3) Khi cã tÝn hiƯu tác động vào cửa (12) (khí nén), lúc nòng van dịch chuyển phía bên phải, cửa (1) nối với cửa (2) cửa (3) bị chặn Trờng hợp tín hiệu tác động vào cửa (12) đi, dới tạc dụng lực lò xo, nòng van trở vị trí ban đầu 7.2.2 Ký hiệu van đảo chiều Chuyển đổi vị trí nòng van đợc biểu diễn ô vuông liền với chữ c¸i 0, a, b, c, hay c¸c sè 0, 1, 2, a b a b VÞ trÝ đợc ký hiệu vị trí, mà van cha có tác động tín hiệu vào Đối với van có vị trí, vị trí vị trí 0, van có vị trí, vị trí a b, thờng vị trí b vị trí Cửa nối van đợc ký hiệu nh sau: Theo t/c ISO5599 Theo t/c ISO1219 Cưa nèi víi ngn khÝ P Cưa nèi lµm viƯc 2, 4, 6, A, B, C, Cưa x¶ khÝ 3, 5, 7, R, S, T, Cưa nèi víi tÝn hiƯu ®iỊu khiĨn 12, 14, X, Y, 97 Bªn ô vuông vị trí đờng thẳng có hình mũi tên, biểu diễn hớng chuyển động dòng khí qua van Trờng hợp dòng bị chặn, đợc biĨu diƠn b»ng dÊu g¹ch ngang 4(B) 2(A) Cưa nèi ®iỊu khiĨn12(X) Cưa nèi víi cưa 14(Y) cưa nèi ®iỊu khiĨn Cưa nèi víi cưa 3(R) cửa xả khí 5(S) cửa xả khÝ cã mèi nèi cho èng dÉn mèi nèi cho ống dẫn 1(P) Hình 7.2 Ký hiệu cửa van đảo chiều Một số van đảo chiều thờng gặp: Van đảo chiều 2/2 Van đảo chiều 4/2 Van đảo chiều 5/2 Van đảo chiều 3/2 Van đảo chiều 4/3 Hình 7.3 Các loại van đảo chiều 7.2.3 Các tín hiệu tác động Nếu ký hiệu lò xo nằm phía bên phải ký hiệu van đảo chiều, van đảo chiều có vị trí Điều có nghĩa chừng cha có tác dụng vào nòng van, lò xo tác động giữ vị trí Tác đông phía đối diện van, ví dụ: tín hiệu tác động cơ, khí nén hay điện giữ ô vuông phía trái van đợc ký hiệu a Tín hiệu tác động b»ng tay 98 Ký hiƯu nót Ên tỉng qu¸t Nót bấm Tay gạt Bàn đạp b Tín hiệu tác động Đầu dò Cữ chặn lăn, tác động hai chiều Cữ chặn lăn, tác động chiều Lò xo Nút ấn có rÃnh định vị c Tín hiệu tác động khí nén Trực tiếp dòng khí nén vào Trực tiếp dòng khí nén Trực tiếp dòng khí nén vào với đờng kính đầu nòng van khác Gián tiếp dòng khí nén vào qua van phụ trợ Gián tiếp dòng khí nén qua van phụ trợ d Tín hiệu tác động nam châm điện 99 Trực tiếp Bằng nam châm điện van phụ trợ Tác động theo cách hớng dẫn cụ thể Hình 7.4 Các tín hiệu tác động 7.2.4 Van đảo chiều có vị trí "0" Van đảo chiều có vị trí loại van có tác động - lò xo lên nòng van a Van đảo chiều 2/2: tín hiệu tác động - đầu dò Van có cửa P R, vị trí Vị trí cửa P R bị chặn Ký hiệu R R P P Hình 7.5 Van đảo chiều 2/2 Nếu đầu dò tác động vào, từ vị trí van đợc chuyển đổi sang vị trí 1, nh cửa P R nối với Khi đầu dò không tác động nữa, van quay trở vị trí ban đầu (vị trí 0) lực nén lò xo b Van đảo chiều 3/2: +/ Tín hiệu tác động - đầu dò Van có cửa P, A R, có vị trí Vị trí cửa P bị chặn Cửa A nối với cửa R, đầu dò tác động vào, từ vị trí van đợc chuyển sang vị trí 1, nh− vËy cưa P vµ cưa A sÏ nèi víi nhau, cửa R bị chặn Khi đầu dò không tác động nữa, van quay vị trí ban đầu (vị trí 0) lực nén lò xo Ký hiƯu: A0 P R 100 Cưa x¶ khÝ R A P Hình 7.6 Kết cấu van đảo chiều 3/2 +/ Tín hiệu tác động tay - nút ấn Ký hiƯu: A0 P R +/ TÝn hiƯu t¸c động nam châm điện qua van phụ trợ Z Cuộn dây Lõi sắt (pittông trụ) Lò xo A0 P1 Van phụ trợ P R Van 12 Pittông phụ Lỗ khoan R A Nòng van P Hình 7.7 Ký hiệu kết cấu van đảo chiều 3/2, tác động nam châm điện qua van phụ trợ Tại vị trí cửa P bị chặn, cửa A nối với R Khi dòng điện vào cuôn dây, pittông trụ bị kéo lên, khí nén theo hớng P1, 12 tác động lên pittông phụ, pittông phụ bị đẩy xuống, van chuyển sang vị trí 1, lúc cửa P nối với A, cửa R bị chặn 101 Khi dòng điện đi, pittông trụ bị lò xo kéo xuống khí nén phần pittông phụ theo cửa Z thoát c Van đảo chiều 4/2: +/ Tín hiệu tác động tay - bàn ®¹p Ký hiƯu: A B P R +/ Tín hiệu tác động trực tiếp nam châm điện Ký hiƯu: A B S P R T¹i vÞ trÝ “0” cưa P nèi víi cưa B, cưa A với R Khi có dòng điện vào cuộn dây, van chuyển sang vị trí 1, lúc cửa P nèi víi cưa A, cưa B nèi víi cưa R d Van đảo chiều 5/2 +/ Tín hiệu tác động - đầu dò Ký hiệu: B A S P R Tại vị trí cửa P nèi víi cưa B, cưa A nèi víi R cửa S bị chặn Khi đầu dò tác động, van chuyển sang vị trí 1, lúc cửa P nèi víi cưa A, cưa B nèi víi cưa S cửa R bị chặn +/ Tín hiệu tác ®éng b»ng khÝ nÐn A B Ký hiÖu: Z S P R Tại vị trí cửa P nèi víi cưa A, cưa B nèi víi R vµ cửa S bị chặn Khi dòng khí nén Z tác động vào, van chuyển sang vị trí 1, lúc nµy cưa P nèi víi cưa B, cưa A nèi với cửa S cửa R bị chặn 7.2.5 Van đảo chiều vị trí "0" Van đảo chiều vị trí van mà sau tín hiệu tác động lần cuối lên nòng van không nữa, van giữ nguyên vị trí lần đó, chừng cha có tác động lên phía đối diện nòng van Ký hiệu vị trí tác động a, b, c, 102 Tín hiệu tác động lên nòng van là: ã Tác động tay, bàn đạp ã Tín hiệu tác động dòng khí nén điều khiển vào hay từ phía nòng van ã Tín hiệu tác động trực tiếp điện từ hay gián tiếp dòng khí nén qua van phụ trợ Loại van đợc gọi van đảo chiều xung, vị trí van đợc thay đổi có tín hiệu xung tác động lên nòng van a Van đảo chiều 3/2 Tín hiệu tác động tay, đợc ký hiệu: a A b P R Khi ë vÞ trÝ a, cưa P nối với cửa A cửa R bị chặn Vị trÝ b, cưa A nèi víi cưa R vµ cưa P bị chặn b Van xoay đảo chiều 4/3 Tín hiệu tác động tay, đợc ký hiệu: a b c A B P R NÕu vÞ trÝ xoay n»m vị trí a, cửa P nối với cửa A cửa B nối với R Vị trí xoay nằm vị trí b, cửa nối A, B, P, R bị chặn Vị trí xoay nằm vị trí c, cửa P nối với B cửa A nối cửa R c Van đảo chiều xung 4/2 Tín hiệu tác động dòng khí nén ®iỊu khiĨn ®i tõ phÝa nßng van Ký hiÖu: a b A B Y X P R Khi xả cửa X, nòng van dịch chuyển sang vị trÝ b, cưa P nèi víi víi cưa A vµ cưa B nèi víi cưa R Khi cưa X ngõng xả khí, vị trí cửa nòng van nằm vị trí b có tín hiệu xả khí cửa Y 7.3 Van chặn Van chặn loại van cho lu lợng khí qua chiều, chiều ngợc lại bị chặn Van chặn gồm loại sau: 103 +/ Van chiều +/ Van logic OR +/ Van logic AND +/ Van x¶ khÝ nhanh 7.3.1 Van mét chiỊu Van mét chiỊu cã t¸c dụng cho lu lợng khí qua chiều Ký hiÖu: A B 7.3.2 Van logic OR Van logic OR có chức nhận tín hiệu điều khiển vị trí khác hệ thống điều khiĨn A Ký hiƯu: P1 P2 Khi cã dßng khÝ nén qua cửa P1, đẩy pittông trụ van sang phải, chắn cửa P2 P1 nối với cửa A ngợc lại 7.3.3 Van logic AND Van logic AND có chức nhận tín hiệu điều khiển lúc vị trí khác hƯ thèng ®iỊu khiĨn A Ký hiƯu: P1 P2 Khi dòng khí qua P1 P1 bị chặn Ngợc lại dòng khí qua P2 P2 bị chặn Nếu dòng khÝ ®ång thêi qua P1, P2 ⇒ cưa A sÏ nhận đợc tín hiệu khí qua A 7.3.4 Van xả khí nhanh Van xả khí nhanh thờng lắp vị trí gần cấu chấp hành (pittông), có nhiệm vụ xả khí nhanh Ký hiệu: A P R 7.4 Van tiÕt l−u Van tiÕt l−u dïng ®Ĩ điều chỉnh lu lợng dòng khí 7.4.1 Van tiết lu có tiết diện không thay đổi Ký hiệu: A B 104 7.4.2 Van tiÕt l−u cã tiÕt diƯn thay ®ỉi Ký hiƯu: A B 7.4.3 Van tiÕt l−u mét chiỊu Ký hiƯu: A B 7.5 Van ®iỊu chØnh thêi gian 7.5.1 Rơle thời gian đóng chậm Ký hiệu: Bình chứa Van đảo chiều 3/2 A X X A t1 Van tiÕt l−u mét chiÒu P R KhÝ nÐn qua van chiều, cần thời gian t1 để làm đầy bình chứa, sau tác động lên nòng van đảo chiều, van đảo chiều chuyển đổi vị trí, cửa P nối với cửa A 7.5.2 Rơle thời gian ngắt chậm Ký hiệu: Bình chứa Van đảo chiều 3/2 A X X A Van tiÕt l−u mét chiÒu P R t1 Rơle thời gian ngắt chậm, nguyên lý, cấu tạo tơng tự nh rơle thời gian đóng chËm, nh−ng van tiÕt l−u mét chiỊu cã chiỊu ng−ỵc lại 7.6 Van chân không Van chân không cấu có nhiệm vụ hút giữ chi tiết lực chân không, chân không đợc tạo bơm chân không hay nguyên lý ống venturi Ký hiệu: R P U Ta có lực hút chân không: 105 π.D F= ∆p (∆p = p a − p u ) Trong đó: F - lực hút chân không (N); D - đờng kính đĩa hút (m); pa - áp suất không khí đktc (N/m2); pu - áp suất chân không cửa U (N/m2) Lực F phụ thuộc vào D pu 7.7 cảm biến tia Cảm biến tia loại cảm biến không tiếp xúc, tức trình cảm biến tiếp xúc phận cảm biến chi tiết Cảm biến tia có loại: cảm biến tia rẽ nhánh, cảm biến tia phản hồi c¶m biÕn b»ng tia qua khe hë 7.7.1 C¶m biÕn tia rẽ nhánh Cảm biến S Cữ chặn Ký hiƯu X X p p ¸p st ngn p, ¸p suất rẽ nhánh X khoảng cách S Nếu cữ chặn dòng khí thẳng (X=0) Nếu có cữ chặn dòng khí rẽ nhánh X (X=1) 7.7.2 Cảm biến tia phản hồi Cữ chặn a Ký hiệu Cảm biến p X p X Nếu không bị chặn dòng khí thẳng (X=0) Nếu bị chặn dòng khí phản hồi (X=1) 106 7.7.3 Cảm biÕn b»ng tia qua khe hë Gåm hai bé phËn: phận phát phận nhận, thờng phận phát phận nhận có áp suất p Vật chắn Bộ phận phát Bộ phận nhận p p X Ký hiƯu p X Khi ch−a cã vËt ch¾n (X=0) Khi cã vËt ch¾n (X=1) 107 ... động khí nén Trực tiếp dòng khí nén vào Trực tiếp dßng khÝ nÐn Trùc tiÕp b»ng dßng khÝ nÐn vào với đờng kính đầu nòng van khác Gián tiếp dòng khí nén vào qua van phụ trợ Gián tiếp dòng khí nén. .. Xả khí (3) khí nén (1) Hình 7.1 Nguyên lý hoạt động van đảo chiều Khi cha có tín hiệu tác động vào cửa (12), cửa (1) bị chặn cửa (2) nối với cửa (3) Khi có tín hiệu tác động vào cửa (12) (khí nén) ,... van đảo chiều 3/2, tác động nam châm điện qua van phụ trợ Tại vị trí cửa P bị chặn, cửa A nối với R Khi dòng điện vào cuôn dây, pittông trụ bị kéo lên, khí nén theo hớng P1, 12 tác động lên pittông