Bài giảng Truyền động thủy lực và khí nén trong công nghiệp - Chương 1: Cơ sở lý thuyết - Tôn Thất Đồng

Nội dung text: Bài giảng Truyền động thủy lực và khí nén trong công nghiệp - Chương 1: Cơ sở lý thuyết - Tôn Thất Đồng

1. TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHIỆP HUẾ 1
2. GV. TÔN THẤT ĐỒNG 2
3. CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT Nội dung 1.1. Tổng quan về hệ truyền động thủy lực và khí nén 1.1.1. Lịch sử phát triển của hệ truyền động thủy lực và khí nén 1.1.2. Đặc điểm của hệ thống truyền động thủy lực và khí nén 1.2. Phạm vi ứng dụng của truyền động thủy - khí trong công nghiệp 1.2.1. Ứng dụng của hệ thống thủy lực 1.2.2. Ứng dụng của hệ thống khí nén 1.3. Đơn vị đo của các đại lượng cơ bản trong hệ thống thủy – khí 1.1.1. Áp suất 1.1.2. Lực ép - nén 1.1.3. Công 1.1.4. Công suất 1.1.5. Độ nhớt động GV. TÔN THẤT ĐỒNG 3
4. CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1.1. Tổng quan về hệ truyền động thủy lực và khí nén 1.1.1. Lịch sử phát triển của hệ truyền động thủy lực và khí nén Hệ thống thủy lực: Hệ thống khí nén: - 1920: Ứng dụng trong các - Ứng dụng khí nén đã có từ thời trước Công máy công nghiệp Nguyên nhưng với những ứng dụng hạn - 1925: Được ứng dụng chế. rộng rãi trong các ngành - Đến thế kỷ thứ 19: các máy móc thiết bị sử công nghiệp, nông nghiệp, dụng năng lượng khí nén lần lượt được phát giao thông vận tải, khai minh ở những dụng cụ nhỏ nhưng truyền thác khoáng sản, hàng động với vận tốc lớn như: búa hơi, dụng cụ không dập, tán đinh nhất là các dụng cụ, đồ gá - Từ 1960 đến nay: được tự kẹp chặt trong các máy. động hóa thiết bị và dây - Sau chiến tranh thế giới thứ hai, khí nén chuyền sản xuất hiện đại ứng dụng trong kỹ thuật điều khiển phát trình độ cao, truyền động triển mạnh, kết hợp khí nén với điện - điện với công suất lớn tử tạo nên sự phát triển vượt bậc GV. TÔN THẤT ĐỒNG 4
5. CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1.1.2. Đăc điểm hệ truyền động thủy lực và khí nén 1.1.2.1. Ưu và nhược điểm hệ truyền động thủy lực ƯU ĐIỂM: NHƯỢC ĐIỂM: - Truyền động được công suất cao và - Mất mát năng lượng trong lực lớn đường ống dẫn và bên trong - Điều chỉnh được tốc độ làm việc tinh thiết bị và vô cấp. - Khó giữ được ổn định tốc độ - Nhờ có có quán tính nhỏ của bơm và làm việc khi phụ tải thay đổi do dầu ép nên không sợ bị va đập mạnh. tính nén của dầu và đàn hồi của - Kết cấu hệ thống gọn nhẹ ống - Có khả năng giảm thể tích và khối - Nhiệt độ và độ nhớt ảnh hưởng lượng thiết bị bằng cách tăng áp suất đén độ chính xác điều khiển - Dễ bảo vệ khi quá tải và dễ theo dõi - Khả năng lập trình và tích hợp thông số làm áp suất, lưu lượng hệ thống kém bằng đồng hồ đo. - Dễ tự động hóa hệ thống theo điều kiện làm việc hoặc chương trình làm việc cố định của công nghệ sản xuất GV. TÔN THẤT ĐỒNG 5
6. CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1.1.2.2. Ưu và nhược điểm hệ truyền động khí nén ƯU ĐIỂM: NHƯỢC ĐIỂM: - Đồng nhất năng lượng giữa phần điều - Lực truyền tải trọng thấp. Tốc khiển và động lực nên tổ chức kỹ độ truyền động phụ thuộc nhiều thuật đơn giản, thuận tiện. vào tải trọng phụ tải vì khả - Không yêu cầu cao về đặc tính kỹ năng đàn hồi của khí nén lớn. thuật của nguồn khí nén. Do đó, không thể thực hiện - Có khả năng chịu quá tải lớn. được những chuyển động thẳng - Độ tin cậy khá cao ít trục trặc kỹ đều hoặc quay đều. thuật, tuổi thọ lớn. - Dòng khí nén thoát ra ở đường - Không cháy nổ, không gây ô nhiễm dẫn gây ra tiếng ồn. môi trường, do đó phù hợp cho ngành Hiện nay, để nâng cao ứng dụng sản xuất sạch và siêu sạch. khí nén, người ta thường kết hợp - Có khả năng truyền tải năng lượng xa hệ thống điều khiển bằng khí nén bằng hệ thống ống dẫn vì độ nhớt với điện hoặc điện tử và ứng dụng động học khí nén nhỏ và tổn thất áp sâu rộng các giải pháp điều khiển suất trên đường dẫn ít. khác nhau. - Truyền động có thể đạt được vận tốc rất cao. GV. TÔN THẤT ĐỒNG 6
7. CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1.2. Ứng dụng của hệ thống thủy – khí trong công nghiệp 1.2.1. Ứng dụng của hệ thống thủy lực: Hệ thống điều khiển thủy lực được sử dụng trong lĩnh vực công nghiệp có công suất lớn như: máy ép áp lực, máy nâng chuyển, máy công cụ gia công kim loại, máy dập, máy xúc, tời kéo, * Gá kẹp chi tiết gia công: GV. TÔN THẤT ĐỒNG 7
8. CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT * Máy nâng hạ và xe cơ giới: GV. TÔN THẤT ĐỒNG 8
9. CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT * Máy nâng hạ và xe cơ giới: GV. TÔN THẤT ĐỒNG 9
10. CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT * Hệ thống trợ lực tay lái xe ô tô: GV. TÔN THẤT ĐỒNG 10
11. CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT * Hệ thống phanh thủy lực xe ô tô: GV. TÔN THẤT ĐỒNG 11
12. CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT * Một số ứng dụng khác: GV. TÔN THẤT ĐỒNG 12
13. CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT * Một số ứng dụng khác: GV. TÔN THẤT ĐỒNG 13
14. CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1.2.1. Ứng dụng của hệ thống khí nén: Hệ thống điều khiển khí nén được sử dụng rộng rãi ở những lĩnh vực sản xuất nguy hiểm dễ xảy ra các cháy nổ như: các đồ gá kẹp các chi tiết nhựa, chất dẻo. - Được sử dụng trong ngành cơ khí như trong các khâu kẹp và cấp phôi gia công - Trong môi trường sản xuất cần giữ vệ sinh sạch như: công nghệ sản xuất các thiết bị điện tử, vi xử lý 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 vào chai ; trong các thiết bị vận chuyển của các băng tải, thang máy công nghiệp, thiết bị lò hơi, đóng gói, bao bì, in ấn, phân loại sản phẩm và trong công nghiệp hóa chất, y khoa và sinh học GV. TÔN THẤT ĐỒNG 14
15. CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT Cánh tay gắp truyền động bằng khí nén GV. TÔN THẤT ĐỒNG 15
16. CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT Hệ thống phanh bằng khí nén Máy đóng nắp GV. TÔN THẤT ĐỒNG 16
17. CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT Hệ thống khí nén phân phối cho nhà xưởng sữa chữa ô tô GV. TÔN THẤT ĐỒNG 17
18. CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1.3. Đơn vị đo của các đại lượng cơ bản trong hệ thống thủy – khí 1.3.1. Lực Đơn vị của lực là Newton (N). 1 Newton là lực tác động lên đối trọng có khối lượng 1kg với gia tốc 1 m/s2. 1 N = 1 kg.m/s2 1.3.2. Áp suất Pascal (Pa) là áp suất phân bố đều lên bề mặt có diện tích 1m2 với lực tác động vuông góc lên bề mặt đó là 1 Newton (N) 1 Pascal = 1 N/m2 = 1kg.m/s2/m2 = 1kg/m.s2 Ngoài ra còn dùng đơn vị bar: 1 bar = 105Pa = 1Kg/cm2 = 1 at Một số nước châu Âu còn dùng đơn vị psi ( pound (=0.45336 kg) per square inch (=6.4521 cm2) Kí hiệu: lbf/in2 (psi) ➔ 1 bar = 14,5 psi GV. TÔN THẤT ĐỒNG 18
19. CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1.3. Đơn vị đo của các đại lượng cơ bản trong hệ thống thủy – khí 1.3.3. Lưu lượng Lưu lượng là vận tốc dòng chảy của lưu chất qua một tiết diện dòng chảy. Đơn vị thường dùng là l/min. Q = v.A = V/t Trong đó: Q Lưu lượng của dòng chảy A Tiết diện của dòng chảy v Vận tốc trung bình của dòng chảy V Thể tích lượng lưu chất chảy qua một tiết diện ngang t Thời gian Đơn vị: [l/ph] / [l/s] / [m3/s] 1.3.4. Công Đơn vị của công là Joule (J). 1 Joule là công sinh ra dưới tác động của lực 1N để vật dịch chuyển quãng đường 1m. 1J = 1Nm 1J = 1m2kg/s2 Công được tính theo công thức: W = F.l GV. TÔN THẤT ĐỒNG 19
20. CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1.3. Đơn vị đo của các đại lượng cơ bản trong hệ thống thủy – khí 1.3.5. Công suất Đơn vị công suất là Watt. 1 Watt là công suất, trong thời gian 1 giây sinh ra năng lượng 1 Joule. 1 W = 1 Nm/s 1 W = 1 m2.kg/s3 Công suất được tính theo công thức: 1.3.6. Độ nhớt Độ nhớt động của một chất là có độ nhớt động lực 1Pa.s và khối lượng riêng 1 kg/cm3. Trong đó: η: độ nhớt động lực [Pa.s] ρ: khối lượng riêng [kg/m3] v: độ nhớt động [m2/s] - Ngoài ra ta còn sử dụng đơn vị độ nhớt động là Stokes (St) hoặc là centiStokes (cSt). GV. TÔN THẤT ĐỒNG 20