Giáo trình Thủy lực và khí nén - Chương 7: Các phần tử khí nén và điện khí nén
Ch−¬ng 7: c¸c phÇn tö khÝ nÐn vµ ®iÖn khÝ nÐn
7.1. c¬ cÊu chÊp hµnh
C¬ cÊu chÊp hµnh cã nhiÖm vô biÕn ®æi n¨ng l−îng khÝ nÐn thµnh n¨ng l−îng c¬ häc.
C¬ cÊu chÊp hµnh cã thÓ thùc hiÖn chuyÓn ®éng th¼ng (xilanh) hoÆc chuyÓn ®éng
quay (®éng c¬ khÝ nÐn).
ë tr¹ng th¸i lµm viÖc æn ®Þnh, th× kh¶ n¨ng truyÒn n¨ng l−îng cã ph−¬ng ph¸p tÝnh
to¸n gièng thñy lùc.
VÝ dô:
A
v
C«ng suÊt: N = p.Q
N
(khÝ nÐn)
Ft
VËn tèc:
v =
(c¬ cÊu chÊp hµnh)
Ft
Flx + Ft
⎧
Flx
Q
p
p.A = Flx + Ft ⇒ p =
⎪
⎪
A
Cô thÓ:
⎨
⎪
Q
v =
⎪
⎩
A
Mét sè xilanh, ®éng c¬ khÝ nÐn th−êng gÆp:
Xilanh t¸c dông ®¬n (t¸c dông mét chiÒu)
Xilanh t¸c dông hai chiÒu (t¸c dông kÐp)
Xilanh t¸c dông hai chiÒu cã c¬ cÊu gi¶m chÊn kh«ng ®iÒu chØnh ®−îc
Xilanh t¸c dông hai chiÒu cã c¬ cÊu gi¶m chÊn ®iÒu chØnh ®−îc
Xilanh quay b»ng thanh r¨ng
96
§éng c¬ khÝ nÐn 1 chiÒu, 2 chiÒu
7.2. Van ®¶o chiÒu
Van ®¶o chiÒu cã nhiÖm vô ®iÒu khiÓn dßng n¨ng l−îng b»ng c¸ch ®ãng, më hay
chuyÓn ®æi vÞ trÝ, ®Ó thay ®æi h−íng cña dßng n¨ng l−îng.
7.2.1. Nguyªn lý ho¹t ®éng cña van ®¶o chiÒu
KhÝ nÐn ra (2)
Th©n van
Nßng van
(pitt«ng ®iÒu khiÓn)
TÝn hiÖu t¸c
®éng (12)
Lß xo
Nèi víi nguån X¶ khÝ (3)
khÝ nÐn (1)
H×nh 7.1. Nguyªn lý ho¹t ®éng cña van ®¶o chiÒu
Khi ch−a cã tÝn hiÖu t¸c ®éng vµo cöa (12), th× cöa (1) bÞ chÆn vµ cöa (2) nèi víi
cöa (3).
Khi cã tÝn hiÖu t¸c ®éng vµo cöa (12) (khÝ nÐn), lóc nµy nßng van sÏ dÞch chuyÓn
vÒ phÝa bªn ph¶i, cöa (1) nèi víi cöa (2) vµ cöa (3) bÞ chÆn.
Tr−êng hîp tÝn hiÖu t¸c ®éng vµo cöa (12) mÊt ®i, d−íi t¹c dông cña lùc lß xo,
nßng van trë vÒ vÞ trÝ ban ®Çu.
7.2.2. Ký hiÖu van ®¶o chiÒu
ChuyÓn ®æi vÞ trÝ cña nßng van ®−îc biÓu diÔn b»ng c¸c « vu«ng liÒn nhau víi c¸c
ch÷ c¸i 0, a, b, c, ... hay c¸c sè 0, 1, 2, ...
a
0
b
a
b
VÞ trÝ “0” ®−îc ký hiÖu lµ vÞ trÝ, mµ khi van ch−a cã t¸c ®éng cña tÝn hiÖu ngoµi
vµo.
§èi víi van cã 3 vÞ trÝ, th× vÞ trÝ gi÷a lµ vÞ trÝ “0”, cßn ®èi víi van cã 2 vÞ trÝ, th× vÞ
trÝ “0” cã thÓ lµ a hoÆc b, th−êng vÞ trÝ b lµ vÞ trÝ “0”.
Cöa nèi van ®−îc ký hiÖu nh− sau: Theo t/c ISO5599
Theo t/c ISO1219
P
Cöa nèi víi nguån khÝ
Cöa nèi lµm viÖc
1
2, 4, 6, ...
3, 5, 7, ...
12, 14, ...
A, B, C, ...
R, S, T, ...
X, Y, ...
Cöa x¶ khÝ
Cöa nèi víi tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn
97
Bªn trong « vu«ng cña mçi vÞ trÝ lµ c¸c ®−êng th¼ng cã h×nh mòi tªn, biÓu diÔn
h−íng chuyÓn ®éng cña dßng khÝ qua van. Tr−êng hîp dßng bÞ chÆn, ®−îc biÓu diÔn
b»ng dÊu g¹ch ngang.
4(B)
2(A)
0
1
Cöa nèi ®iÒu khiÓn12(X)
14(Y) cöa nèi ®iÒu khiÓn
Cöa 1 nèi víi cöa 2
Cöa 1 nèi víi cöa 4
3(R) cöa x¶ khÝ kh«ng cã
mèi nèi cho èng dÉn
1(P)
5(S) cöa x¶ khÝ cã mèi nèi
cho èng dÉn
H×nh 7.2. Ký hiÖu c¸c cöa cña van ®¶o chiÒu
Mét sè van ®¶o chiÒu th−êng gÆp:
Van ®¶o chiÒu 2/2
Van ®¶o chiÒu 4/2
Van ®¶o chiÒu 5/2
Van ®¶o chiÒu 3/2
Van ®¶o chiÒu 4/3
H×nh 7.3. C¸c lo¹i van ®¶o chiÒu
7.2.3. C¸c tÝn hiÖu t¸c ®éng
NÕu ký hiÖu lß xo n»m ngay phÝa bªn ph¶i cña ký hiÖu cña van ®¶o chiÒu, th× van
®¶o chiÒu ®ã cã vÞ trÝ “0”. §iÒu ®ã cã nghÜa lµ chõng nµo ch−a cã t¸c dông vµo nßng
van, th× lß xo t¸c ®éng gi÷ vÞ trÝ ®ã.
T¸c ®«ng phÝa ®èi diÖn cña van, vÝ dô: tÝn hiÖu t¸c ®éng b»ng c¬, b»ng khÝ nÐn hay
b»ng ®iÖn gi÷ « vu«ng phÝa tr¸i cña van vµ ®−îc ký hiÖu “1”.
a. TÝn hiÖu t¸c ®éng b»ng tay
98
Ký hiÖu nót Ên tæng qu¸t
Nót bÊm
Tay g¹t
Bµn ®¹p
b. TÝn hiÖu t¸c ®éng b»ng c¬
§Çu dß
C÷ chÆn b»ng con l¨n, t¸c ®éng hai chiÒu
C÷ chÆn b»ng con l¨n, t¸c ®éng mét chiÒu
Lß xo
Nót Ên cã r·nh ®Þnh vÞ
c. TÝn hiÖu t¸c ®éng b»ng khÝ nÐn
Trùc tiÕp b»ng dßng khÝ nÐn vµo
Trùc tiÕp b»ng dßng khÝ nÐn ra
Trùc tiÕp b»ng dßng khÝ nÐn vµo víi ®−êng kÝnh
2 ®Çu nßng van kh¸c nhau
Gi¸n tiÕp b»ng dßng khÝ nÐn vµo qua van phô trî
Gi¸n tiÕp b»ng dßng khÝ nÐn ra qua van phô trî
d. TÝn hiÖu t¸c ®éng b»ng nam ch©m ®iÖn
99
Trùc tiÕp
B»ng nam ch©m ®iÖn vµ van phô trî
T¸c ®éng theo c¸ch h−íng dÉn cô thÓ
∗
H×nh 7.4. C¸c tÝn hiÖu t¸c ®éng
7.2.4. Van ®¶o chiÒu cã vÞ trÝ "0"
Van ®¶o chiÒu cã vÞ trÝ “0” lµ lo¹i van cã t¸c ®éng b»ng c¬ - lß xo lªn nßng van.
a. Van ®¶o chiÒu 2/2: tÝn hiÖu t¸c ®éng b»ng c¬ - ®Çu dß. Van cã 2 cöa P vµ R, 2 vÞ
trÝ “0” vµ “1”. VÞ trÝ “0” cöa P vµ R bÞ chÆn.
Ký hiÖu
R
1
0 R
P
P
H×nh 7.5. Van ®¶o chiÒu 2/2
NÕu ®Çu dß t¸c ®éng vµo, tõ vÞ trÝ “0” van sÏ ®−îc chuyÓn ®æi sang vÞ trÝ “1”, nh−
vËy cöa P vµ R sÏ nèi víi nhau. Khi ®Çu dß kh«ng t¸c ®éng n÷a, th× van sÏ quay trë vÒ
vÞ trÝ ban ®Çu (vÞ trÝ “0”) b»ng lùc nÐn lß xo.
b. Van ®¶o chiÒu 3/2:
+/ TÝn hiÖu t¸c ®éng b»ng c¬ - ®Çu dß. Van cã 3 cöa P, A vµ R, cã 2 vÞ trÝ “0” vµ
“1”. VÞ trÝ “0” cöa P bÞ chÆn.
Cöa A nèi víi cöa R, nÕu ®Çu dß t¸c ®éng vµo, tõ vÞ trÝ “0” van sÏ ®−îc chuyÓn
sang vÞ trÝ “1”, nh− vËy cöa P vµ cöa A sÏ nèi víi nhau, cöa R bÞ chÆn. Khi ®Çu dß
kh«ng t¸c ®éng n÷a, th× van sÏ quay vÒ vÞ trÝ ban ®Çu (vÞ trÝ “0”) b»ng lùc nÐn lß xo.
Ký hiÖu:
1
0
A
P R
100
Cöa x¶
A
P
H×nh 7.6. KÕt cÊu van ®¶o chiÒu 3/2
+/ TÝn hiÖu t¸c ®éng b»ng tay - nót Ên
Ký hiÖu:
1
0
A
P R
+/ TÝn hiÖu t¸c ®éng b»ng nam ch©m ®iÖn qua van phô trî
Z
Cuén d©y
Lâi s¾t (pitt«ng trô)
Lß xo
1
0
A
P1
Van phô trî
12 Pitt«ng phô
Lç khoan
R
A
P R
Van chÝnh
P
Nßng van
H×nh 7.7. Ký hiÖu vµ kÕt cÊu van ®¶o chiÒu 3/2, t¸c ®éng
b»ng nam ch©m ®iÖn qua van phô trî
T¹i vÞ trÝ “0” cöa P bÞ chÆn, cöa A nèi víi R. Khi dßng ®iÖn vµo cu«n d©y, pitt«ng
trô bÞ kÐo lªn, khÝ nÐn sÏ theo h−íng P1, 12 t¸c ®éng lªn pitt«ng phô, pitt«ng phô bÞ ®Èy
xuèng, van sÏ chuyÓn sang vÞ trÝ “1”, lóc nµy cöa P nèi víi A, cöa R bÞ chÆn.
101
Khi dßng ®iÖn mÊt ®i, pitt«ng trô bÞ lß xo kÐo xuèng vµ khÝ nÐn ë phÇn trªn pitt«ng
phô sÏ theo cöa Z tho¸t ra ngoµi.
c. Van ®¶o chiÒu 4/2:
+/ TÝn hiÖu t¸c ®éng b»ng tay - bµn ®¹p
Ký hiÖu:
1
0
A
B
P
R
+/ TÝn hiÖu t¸c ®éng trùc tiÕp b»ng nam ch©m ®iÖn
Ký hiÖu:
1
0
A
P
B
S
R
T¹i vÞ trÝ “0” cöa P nèi víi cöa B, cöa A víi R. Khi cã dßng ®iÖn vµo cuén d©y, van
sÏ chuyÓn sang vÞ trÝ “1”, lóc nµy cöa P nèi víi cöa A, cöa B nèi víi cöa R.
d. Van ®¶o chiÒu 5/2
+/ TÝn hiÖu t¸c ®éng b»ng c¬ - ®Çu dß
Ký hiÖu:
1
0
B
A
S P R
T¹i vÞ trÝ “0” cöa P nèi víi cöa B, cöa A nèi víi R vµ cöa S bÞ chÆn. Khi ®Çu dß t¸c
®éng, van sÏ chuyÓn sang vÞ trÝ “1”, lóc nµy cöa P nèi víi cöa A, cöa B nèi víi cöa S vµ
cöa R bÞ chÆn.
+/ TÝn hiÖu t¸c ®éng b»ng khÝ nÐn
1
0
Ký hiÖu:
A
B
Z
S P R
T¹i vÞ trÝ “0” cöa P nèi víi cöa A, cöa B nèi víi R vµ cöa S bÞ chÆn. Khi dßng khÝ
nÐn Z t¸c ®éng vµo, van sÏ chuyÓn sang vÞ trÝ “1”, lóc nµy cöa P nèi víi cöa B, cöa A
nèi víi cöa S vµ cöa R bÞ chÆn.
7.2.5. Van ®¶o chiÒu kh«ng cã vÞ trÝ "0"
Van ®¶o chiÒu kh«ng cã vÞ trÝ “0” lµ van mµ sau khi tÝn hiÖu t¸c ®éng lÇn cuèi lªn
nßng van kh«ng cßn n÷a, th× van sÏ gi÷ nguyªn vÞ trÝ lÇn ®ã, chõng nµo ch−a cã t¸c
®éng lªn phÝa ®èi diÖn nßng van. Ký hiÖu vÞ trÝ t¸c ®éng lµ a, b, c, ...
102
TÝn hiÖu t¸c ®éng lªn nßng van cã thÓ lµ:
• T¸c ®éng b»ng tay, bµn ®¹p.
• TÝn hiÖu t¸c ®éng b»ng dßng khÝ nÐn ®iÒu khiÓn ®i vµo hay ®i ra tõ 2 phÝa cña
nßng van.
• TÝn hiÖu t¸c ®éng trùc tiÕp b»ng ®iÖn tõ hay gi¸n tiÕp b»ng dßng khÝ nÐn ®i qua
van phô trî. Lo¹i van nµy ®−îc gäi lµ van ®¶o chiÒu xung, v× vÞ trÝ cña van ®−îc thay
®æi khi cã tÝn hiÖu xung t¸c ®éng lªn nßng van.
a. Van ®¶o chiÒu 3/2
TÝn hiÖu t¸c ®éng b»ng tay, ®−îc ký hiÖu:
a
A b
P R
Khi ë vÞ trÝ a, cöa P nèi víi cöa A vµ cöa R bÞ chÆn. VÞ trÝ b, cöa A nèi víi cöa R
vµ cöa P bÞ chÆn.
b. Van xoay ®¶o chiÒu 4/3
TÝn hiÖu t¸c ®éng b»ng tay, ®−îc ký hiÖu:
a
b
c
A
B
P
R
NÕu vÞ trÝ xoay n»m t¹i vÞ trÝ a, th× cöa P nèi víi cöa A vµ cöa B nèi víi R. VÞ trÝ
xoay n»m t¹i vÞ trÝ b, th× c¸c cöa nèi A, B, P, R ®Òu bÞ chÆn. VÞ trÝ xoay n»m t¹i vÞ trÝ c,
th× cöa P nèi víi B vµ cöa A nèi cöa R.
c. Van ®¶o chiÒu xung 4/2
TÝn hiÖu t¸c ®éng b»ng dßng khÝ nÐn ®iÒu khiÓn ®i ra tõ 2 phÝa nßng van.
Ký hiÖu:
a
b
A
B
Y
X
P R
Khi x¶ cöa X, nßng van sÏ dÞch chuyÓn sang vÞ trÝ b, cöa P nèi víi víi cöa A vµ cöa
B nèi víi cöa R.
Khi cöa X ngõng x¶ khÝ, th× vÞ trÝ cöa nßng van vÉn n»m ë vÞ trÝ b cho ®Õn khi cã
tÝn hiÖu x¶ khÝ ë cöa Y.
7.3. Van chÆn
Van chÆn lµ lo¹i van chØ cho l−u l−îng khÝ ®i qua mét chiÒu, chiÒu ng−îc l¹i bÞ chÆn.
Van chÆn gåm c¸c lo¹i sau:
103
+/ Van mét chiÒu
+/ Van logic OR
+/ Van logic AND
+/ Van x¶ khÝ nhanh.
7.3.1. Van mét chiÒu
Van mét chiÒu cã t¸c dông chØ cho l−u l−îng khÝ ®i qua mét chiÒu.
Ký hiÖu:
A
B
7.3.2. Van logic OR
Van logic OR cã chøc n¨ng lµ nhËn tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn ë nh÷ng vÞ trÝ kh¸c nhau
trong hÖ thèng ®iÒu khiÓn.
A
Ký hiÖu:
P1
P2
Khi cã dßng khÝ nÐn qua cöa P1, sÏ ®Èy pitt«ng trô cña van sang ph¶i, ch¾n cöa P2
⇒ P1 nèi víi cöa A vµ ng−îc l¹i.
7.3.3. Van logic AND
Van logic AND cã chøc n¨ng lµ nhËn tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn cïng mét lóc ë nh÷ng vÞ
trÝ kh¸c nhau trong hÖ thèng ®iÒu khiÓn.
A
Ký hiÖu:
P2
P1
Khi dßng khÝ qua P1 ⇒ P1 bÞ chÆn. Ng−îc l¹i dßng khÝ qua P2 ⇒ P2 bÞ chÆn.
NÕu dßng khÝ ®ång thêi qua P1, P2 ⇒ cöa A sÏ nhËn ®−îc tÝn hiÖu ⇒ khÝ qua A.
7.3.4. Van x¶ khÝ nhanh
Van x¶ khÝ nhanh th−êng l¾p ë vÞ trÝ gÇn c¬ cÊu chÊp hµnh (pitt«ng), cã nhiÖm vô
x¶ khÝ nhanh ra ngoµi.
Ký hiÖu:
A
P
R
7.4. Van tiÕt l−u
Van tiÕt l−u dïng ®Ó ®iÒu chØnh l−u l−îng dßng khÝ.
7.4.1. Van tiÕt l−u cã tiÕt diÖn kh«ng thay ®æi
Ký hiÖu:
A
B
104
7.4.2. Van tiÕt l−u cã tiÕt diÖn thay ®æi
Ký hiÖu:
A
B
7.4.3. Van tiÕt l−u mét chiÒu
Ký hiÖu:
A
B
7.5. Van ®iÒu chØnh thêi gian
7.5.1. R¬le thêi gian ®ãng chËm
Ký hiÖu:
Van ®¶o chiÒu 3/2
A
B×nh chøa
X
A
X
1
0
t1
Van tiÕt l−u mét chiÒu
P R
KhÝ nÐn qua van mét chiÒu, cÇn thêi gian t1 ®Ó lµm ®Çy b×nh chøa, sau ®ã t¸c ®éng
lªn nßng van ®¶o chiÒu, van ®¶o chiÒu chuyÓn ®æi vÞ trÝ, cöa P nèi víi cöa A.
7.5.2. R¬le thêi gian ng¾t chËm
Ký hiÖu:
Van ®¶o chiÒu 3/2
A
B×nh chøa
X
A
X
1
0
t1
Van tiÕt l−u mét chiÒu
P R
R¬le thêi gian ng¾t chËm, nguyªn lý, cÊu t¹o còng t−¬ng tù nh− r¬le thêi gian ®ãng
chËm, nh−ng van tiÕt l−u mét chiÒu cã chiÒu ng−îc l¹i.
7.6. Van ch©n kh«ng
Van ch©n kh«ng lµ c¬ cÊu cã nhiÖm vô hót vµ gi÷ chi tiÕt b»ng lùc ch©n kh«ng, ch©n
kh«ng ®−îc t¹o ra b»ng b¬m ch©n kh«ng hay b»ng nguyªn lý èng venturi.
Ký hiÖu:
R
P
U
Ta cã lùc hót ch©n kh«ng:
105
π.D2
4
F =
.∆p (∆p = pa − pu )
Trong ®ã: F - lùc hót ch©n kh«ng (N);
D - ®−êng kÝnh ®Üa hót (m);
pa - ¸p suÊt kh«ng khÝ ë ®ktc (N/m2);
pu - ¸p suÊt ch©n kh«ng t¹i cöa U (N/m2).
Lùc F phô thuéc vµo D vµ pu.
7.7. c¶m biÕn b»ng tia
C¶m biÕn b»ng tia lµ lo¹i c¶m biÕn kh«ng tiÕp xóc, tøc lµ qu¸ tr×nh c¶m biÕn kh«ng
cã sù tiÕp xóc gi÷a bé phËn c¶m biÕn vµ chi tiÕt.
C¶m biÕn tia cã 3 lo¹i: c¶m biÕn b»ng tia rÏ nh¸nh, c¶m biÕn b»ng tia ph¶n håi vµ
c¶m biÕn b»ng tia qua khe hë.
7.7.1. C¶m biÕn b»ng tia rÏ nh¸nh
C÷ chÆn
Ký hiÖu
X
X
p
p
¸p suÊt nguån p, ¸p suÊt rÏ nh¸nh X vµ kho¶ng c¸ch S.
NÕu kh«ng cã c÷ chÆn th× dßng khÝ ®i th¼ng (X=0)
NÕu cã c÷ chÆn th× dßng khÝ rÏ nh¸nh X (X=1).
7.7.2. C¶m biÕn b»ng tia ph¶n håi
C÷ chÆn
a
Ký hiÖu
p
X
p
X
NÕu kh«ng bÞ chÆn th× dßng khÝ ®i th¼ng (X=0)
NÕu bÞ chÆn th× dßng khÝ ph¶n håi (X=1).
106
7.7.3. C¶m biÕn b»ng tia qua khe hë
Gåm hai bé phËn: bé phËn ph¸t vµ bé phËn nhËn, th−êng bé phËn ph¸t vµ bé phËn
nhËn cã cïng ¸p suÊt p.
VËt ch¾n
Bé phËn ph¸t
Bé phËn nhËn
p
p
X
Ký hiÖu
p
X
Khi ch−a cã vËt ch¾n (X=0)
Khi cã vËt ch¾n (X=1).
107
12 trang
25600
Free
Bạn đang xem tài liệu "Giáo trình Thủy lực và khí nén - Chương 7: Các phần tử khí nén và điện khí nén", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- giao_trinh_thuy_luc_va_khi_nen_chuong_7_cac_phan_tu_khi_nen.pdf
