<span class='text_page_counter'>(1)</span><div class='page_container' data-page=1>

<b>MƠN HỌC: HỆ THỐNG KHÍ NÉN – THỦY LỰC</b>

Pneumatic and Hydraulic System

<b>hệ thống </b>

<b>khí nén thủy </b>

<b>lực</b>

<b>Nguyễn Thanh Điểu</b>

</div>
<span class='text_page_counter'>(2)</span><div class='page_container' data-page=2>

Mục tiêu của môn học

 _{Hiểu chức năng, nguyên lý làm việc của các phần tử khí nén, điện}

-khí nén, thủy lực, điện thủy lực.

 _{Có kiến thức để thiết kế mạch điều khiển khí nén, thủy lực điện khí}

nén, thủy lực, điện.

 _{Đọc và phân tích được các hệ thống điều khiển bằng khí nén, thủy}

lực, điện thủy lực trong thực tế.

 _{Phát hiện lỗi cúa các phần tử và hệ thống, sữa chữa và bảo dưỡng}

</div>
<span class='text_page_counter'>(3)</span><div class='page_container' data-page=3>

Pneumatic and Hydraulic System

<b>Lý thuyết</b>: 30 tiết

Chương 1: Tổng quan về truyền động KN-TL

Chương 2: Cung cấp, xử lý và phân phối nguồn năng lượng
Chương 3: Các phần tử trong hệ thống khí nén

Chương 4: Các phần tử trong hệ thống thủy lực
Chương 5: Mạch ĐK khí nén-thủy lực

Chương 6: Mạch ĐK điện-khí nén, điện-thủy lực
Chương 7: Van thủy lực tuyến tính

<b>Thực hành</b>: 30 tiết (Học tại phòng X3.--)

</div>
<span class='text_page_counter'>(4)</span><div class='page_container' data-page=4>

Tài liệu tham khảo



<b>Tài liệu tham khảo chính: </b>

[1] Nguyễn Ngọc Phương, Hệ thống điều khiển bằng khí
nén, NXB Giáo dục, 1999.

[2] TS. Huỳnh Nguyễn Hồng, Hệ thống điều khiển bằng
thủy lực, NXB Giáo dục, 2006

[3] TS. Lê Hiếu Giang, Hệ thống khí nén trong công
nghiệp, NXB ĐHQG Tp. HCM, 2011

[4] Nguyễn Ngọc Phương- Nguyễn Trường Thịnh, Hệ
thống điều khiển tự động khí nén, NXB KHKT. HCM,
2012



<b>Các tài liệu khác</b>

</div>
<span class='text_page_counter'>(5)</span><div class='page_container' data-page=5>

<b>CHƯƠNG I</b>

<b>TỔNG QUAN VỀ TRUYỀN ĐỘNG </b>

<b>KHÍ NÉN – THỦY LỰC</b>

<b>MƠN HỌC: HỆ THỐNG KHÍ NÉN – THỦY LỰC</b>

</div>
<span class='text_page_counter'>(6)</span><div class='page_container' data-page=6>

<b>CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TRUYỀN ĐỘNG </b>
<b> KHÍ NÉN- THỦY LỰC</b>

<b>1.1. Tổng quan</b>

1.1.1. Lịch sử
1.1.2. Ứng dụng

1.1.3. Ưu và nhược điểm

<b>1.2. Cơ sở lý thuyết</b>
1.2.1. Đơn vị sử dụng

1.2.2. Áp suất

1.2.3. Lực

1.2.4. Lưu lượng

1.2.5. Các định luật khí

</div>
<span class='text_page_counter'>(7)</span><div class='page_container' data-page=7></div>
<span class='text_page_counter'>(8)</span><div class='page_container' data-page=8>

<b>TỔNG QUAN</b>



<b>_{Khí nén là một phần của lưu chất với khơng khí}</b>

hoặc các loại khí khác được nén lại.

<i><b>Pneumatics:</b> xuất phát từ tiếng Hy Lạp là Pneuma có nghĩa là </i>
<i>khí, gió hoặc hơi thở. </i>



_{Điều khiển khí nén được thiết kế với mục đích}

<b>hướng dịng chảy của khí nén theo các mạch để </b>

điều khiển cơ cấu chấp hành.



_{Các dòng chảy dưới dạng năng lượng khí nén sẽ}

</div>
<span class='text_page_counter'>(9)</span><div class='page_container' data-page=9>

<b>LỊCH SỬ</b>

 _{Cuối thế kỷ XVII,}_{Torricelli, Mariotte và sau đó là Bernoulli}_{đã tiến}

hành nghiên cứu các lý thuyết và ứng dụng liên quan đến áp suất và
lực đi ra từ các lỗ trên các thùng chứa nước và các đường dẫn. Blaise
Pascal đưa ra các định luật nền tảng của khoa học thủy lực.

 _{Cuối những năm 1930 và đặc biệt là trong khoảng thời gian chiến}

tranh TG thứ II, các hệ thống điều khiển bằng lưu chất được sử dụng
rộng rãi và phát triển khá mạnh, được ứng dụng rộng rãi trong các
máy móc sản xuất.

 _{Vào năm 1951 các ứng dụng trong công nghiệp tăng rất nhanh, các}

hội nghị được tổ chức như Detrit, Michigan với mục đích hình thành

nên một tiêu chuẩn cho các thiết bị khí nén và thủy lực.

 _{Vào năm 1966, một hệ thống ký hiệu được đưa ra bởi Viện tiêu}

chuẩn Hoa Kỳ (United States America Standards Institute). Khi

</div>
<span class='text_page_counter'>(10)</span><div class='page_container' data-page=10>

<b>Ứng dụng truyền động khí nén</b>

_{Trong lĩnh vực khai thác: khai thác đá, than, xây dựng hầm mỏ,}

đường hầm..



_{Lĩnh cực điều khiển:Các thiết bị phun sơn, đồ gá kẹp chi tiết}

nhựa, sản xuất các thiết bị điện tử, rửa tự động, mạ điện , đóng gói
bao bì trong cơng nghiệp hóa chất, y học, sinh học..

_{Chuyển động quay: dụng cụ vặn vít từ M4-M300, máy khoan,}

máy mài…

_{Chuyển động thẳng: đồ gá kẹp chặt chi tiết, máy gia công gỗ, hệ}

</div>
<span class='text_page_counter'>(11)</span><div class='page_container' data-page=11>

<b>Ứng dụng truyền động Thủy lực</b>

</div>
<span class='text_page_counter'>(12)</span><div class='page_container' data-page=12>

<i> </i>

<b>Máy cắt giấy và hệ thống cấp dung dịch vào chai </b>

<b>bằng hệ thống khí nén</b>

</div>
<span class='text_page_counter'>(13)</span><div class='page_container' data-page=13></div>
<span class='text_page_counter'>(14)</span><div class='page_container' data-page=14>

<i>Hệ thống nâng bảo dưỡng xe</i>

<i>Tay máy gắp sản phẩm </i>
<i>bằng khí nén</i>

</div>
<span class='text_page_counter'>(15)</span><div class='page_container' data-page=15>

<i>Máy cán thủy lực</i>

<i>Máy ép đế giày</i>

</div>
<span class='text_page_counter'>(16)</span><div class='page_container' data-page=16>

<b>Ứng dụng truyền động khí nén- Thủy lực</b>

</div>
<span class='text_page_counter'>(17)</span><div class='page_container' data-page=17></div>
<span class='text_page_counter'>(18)</span><div class='page_container' data-page=18>

<i>Máy khoan tự động bằng khí nén</i>

</div>
<span class='text_page_counter'>(19)</span><div class='page_container' data-page=19>

<b>Ứng dụng của truyền động KN, TL</b>

</div>
<span class='text_page_counter'>(20)</span><div class='page_container' data-page=20></div>
<span class='text_page_counter'>(21)</span><div class='page_container' data-page=21>

<i><b>Xy lanh A</b></i>

<i><b>Xy lanh B</b></i>
<i><b>S1</b></i>

<i><b>S2</b></i>

<i><b>S3</b></i>
<i><b>S4</b></i>
<i><b>B1</b></i>

</div>
<span class='text_page_counter'>(22)</span><div class='page_container' data-page=22>

<b>So sánh hệ thống khí nén, thủy lực</b>

<b>Các chỉ tiêu so sánh</b> <b>Khí nén </b> <b>Thủy lực</b>

Áp suất (5-10) bar (1-400) bar hoặc lớn hơn

Lực Nhỏ trung bình Lớn

Giá thành các phần tử Rẻ, (cho phép rị rĩ khí) Đắt (5-10) lần khí nén, độ chính
xác cao, khơng rị rĩ dầu

Đường truyền dẫn Ống nhựa, lắp ráp nhanh
bằng tay.

Khơng có đường hồi khí
về sau sử dụng

Ống dẫn làm bằng kim loại, đầu
nối phức tạp, đắt tiền

Có hệ thống hồi dầu về bể chứa

Độ chính xác vị trí

hành trình Ít tốt hơn , vì khơng khí bị nén Tốt, vì dầu khơng có sự đàn hồi

Nguồn năng lượng khí Dầu

Tạo chuyển động thẳng Đơn giản nhờ xi lanh

</div>
<span class='text_page_counter'>(23)</span><div class='page_container' data-page=23>

<b>Ưu nhược điểm khí nén</b>



<b>_{ƯU ĐIỂM}</b>



_{Độ an toàn làm việc cao trong mơi trường dễ}

cháy nổ

và có thể làm việc trong mơi trường

khắc nghiệt như

phóng xạ hoặc hố chất.



_{Độ tin cậy làm việc cao.}



_{Kết cấu, sử dụng và điều khiển đơn giản.}



_{Dễ dàng tự động hoá.}



_{Thời gian đáp ứng nhanh, tác động nhanh và}

</div>
<span class='text_page_counter'>(24)</span><div class='page_container' data-page=24>



<b>_{NHƯỢC ĐIỂM}</b>



_{Kích thước lớn hơn}

_{so với hệ thống thủy lực có cùng}

cơng suất.



_{Tính nén}

_{được của khí ảnh hưởng tới chất lượng làm}

việc của hệ thống.



_{Do khí xả}

_{ra qua các cửa tạo nên âm thanh khá ồn.}



_{Do vận tốc}

_{của các cơ cấu chấp hành khí nén lớn nên}

dễ xảy ra va đập ở cuối hành trình.



_{Việc điều khiển theo quy luật vận tốc cho trước và}

dừng lại ở vị trí trung gian

cũng khó thực hiện được

chính xác như đối với các hệ thống khác.

</div>
<span class='text_page_counter'>(25)</span><div class='page_container' data-page=25>

<b>Ưu nhược điểm Thủy lực</b>



<b>_{ƯU ĐIỂM}</b>



_{Truyền cơng suất cao, lực lớn, áp suất lớn}

_.



_{Điều chỉnh vơ cấp về lực, hành trình, tốc độ.}



_{Dễ đề phịng quá tải.}



_{Làm việc êm, ít ồn hơn khí nén.}



_{Khơng cần bơi trơn.}

</div>
<span class='text_page_counter'>(26)</span><div class='page_container' data-page=26>



<b>_{NHƯỢC ĐIỂM}</b>



_{Tổn thất cao, hiệu suất thấp so với truyền động}

khí nén.



_{Nhiệt độ làm thay đổi độ nhớt của dầu}

_

_ảnh

hưởng đến thông số kỹ thuật.



_{Dễ rị rĩ dầu}

_

_{lãng phí dầu, ảnh hưởng môi}

trường.



_{Các phần tử( van, xi lanh, ống dẫn, đầu nối..) yêu}

cầu độ chính xác cao



giá thành cao.

</div>
<span class='text_page_counter'>(27)</span><div class='page_container' data-page=27>

<b>CƠ SỞ LÝ THUYẾT</b>

<b>ĐẶC TÍNH CỦA KHÍ</b>



_{Khí là một trong ba trạng thái cơ bản của vật chất.}

Khí cũng có đặc tính tương tự với chất lỏng là

<b>khơng </b>

<b>có hình dạng xác định</b>

mà có hình dạng phụ thuộc

vào hình dạng của vật chứa và

<b>áp suất truyền theo </b>

<b>mọi hướng</b>

.



_{Khí khác với chất lỏng là khơng có thể tích cố định.}

</div>
<span class='text_page_counter'>(28)</span><div class='page_container' data-page=28>

<b>TỶ TRỌNG</b>

Các thí nghiệm ban đầu về các trạng thái khí và

khơng khí được thực hiện bởi các nhà khoa học như

Boyle và Charles

. Các kết quả của các thí nghiệm

chỉ ra đặc tính của khí theo các quy luật sau, quy

luật này được biết như là

<b>định luật khí lý tưởng</b>

.

1 1 2 2

1 2

. . .

<i>P V</i> <i>P V</i> <i>P V</i>

<i>T</i>  <i>T</i>  <i>T</i> = R = const (hằng số)

P: Áp suất tuyệt đối (bar).

V: Thể tích (m3 ).

</div>
<span class='text_page_counter'>(29)</span><div class='page_container' data-page=29>

<b>ĐƠN VỊ SỬ DỤNG</b>

Có 3 hệ thống đơn vị thường được sử dụng là:

•

_{Hệ thống đơn vị Metric}

_{: mét, kilơgram và giây}

•

_{Hệ thống Imperial System:}

_{foot, pound, giây}

</div>
<span class='text_page_counter'>(30)</span><div class='page_container' data-page=30>

<b>ÁP SUẤT</b>

<b>_{Áp suất khí quyển:}</b>_{Đây là áp suất tạo ra trên bề mặt trái đất}

bằng khối lượng khơng khí bao quanh trái đất là 14,7 psi

(Pound/inch). Áp suất khí quyển là áp suất khơng khí bao quanh
chúng ta (1 bar)

<b>_{Áp suất dư (Áp suất tương đối):}</b> _{áp suất sẽ được đo với mức}

chuẩn là áp suất khí quyển. Áp suất dư bằng 0 chính là áp suất khí
quyển

<b>_{Áp suất tuyệt đối:}</b>

<i><b>Áp suất tuyệt đối = Áp suất dư + Áp suất khí quyển. </b></i>

Áp suất khí quyển có thể đo bằng chiều cao của cột dung dịch
trong chân không (1013 mbar = 1000 mbar)

</div>
<span class='text_page_counter'>(31)</span><div class='page_container' data-page=31>

<b>ÁP SUẤT</b>

<i>Chân khơng tuyệt đối</i>

<b>P_v</b>

<b>P_g</b>

<b>P_ab</b>

<i>Áp suất khí quyển</i>

<i>Quan hệ các loại áp suất</i>

<b>1</b>
<b> a</b>
<b>tm</b>
1
,0

3
3
a
t
1
,0
1
3
b
a
r

<i>Áp suất dư</i>

<i>Chân không</i>

</div>
<span class='text_page_counter'>(32)</span><div class='page_container' data-page=32></div>
<span class='text_page_counter'>(33)</span><div class='page_container' data-page=33>

<b>ÁP SUẤT</b>

<i><b>_{Áp suất khí nén}</b></i><b>_:</b>_{áp suất khí nén là lực tác động trên một đơn vị diện tích.}

<i>F</i>

<i>P</i>

<i>A</i>



_(N/m2)

1Pa=1N/m2 = 10-5 bar

1bar= 105 _N/m2_{= 10}5_Pa

</div>
<span class='text_page_counter'>(34)</span><div class='page_container' data-page=34>

<b>LỰC</b>

 _{Khí nén tạo thành lực với giá trị bằng}<b>_{áp suất tác dụng lên bề mặt nhân}</b>

<b>với diện tích tác dụng. </b>

 _{Dung dịch trong bình được cung cấp áp suất và chuyển thành lực.}

.

<i>F P A</i>

Như vậy lực đẩy ra của piston sinh ra bởi áp
suất khí được tính bằng cách nhân diện tích
hiệu dụng với áp suất.

2

.

.

4

<i>D P</i>

<i>F</i>





Với :

F : Lực đẩy ra của piston (N).
D : Đường kính piston (m).

P : Áp suất khí nén cấp lên xy lanh (N/m2_).

</div>
<span class='text_page_counter'>(35)</span><div class='page_container' data-page=35>

<b>LƯU LƯỢNG</b>

 _{Lưu lượng được đo là một thể tích khơng khí tự do đi qua trong một}

đơn vị thời gian. Đơn vị thường sử dụng:
Lít hoặc dm3 trên giây : l/s hoặc dm3/s.
Thể tích trên phút : m3/ph.

Thể tích đo trên đơn vị feet trên 1 phút : scfm.

Lưu lượng thường được tính bằng
lít khí tự do trên một đơn vị thời gian.

- 1 m3_{/s = 35.31 scfm.}

- 1 dm3_{/s = 2.1 scfm.}

- 1 scfm = 0.472 l/s.

</div>
<span class='text_page_counter'>(36)</span><div class='page_container' data-page=36>

<b>CÁC ĐỊNH LUẬT KHÍ</b>



<b>_{Định luật khí lý tưởng}</b>

_:

_{Biểu diễn mối liên hệ giữa áp}

suất, thể tích và nhiệt độ. Khi áp dụng các định luật này

chúng ta chỉ sử dụng áp suất và nhiệt độ tuyệt đối.

<i>V</i>

<i>const</i>
<i>T</i> 

<i>P</i>

<i>const</i>

<i>T</i> 

Đẳng áp :

Đẳng tích :

Đẳng nhiệt : <i>P.V = const</i>

1 1 2 2
1 2

. .

<i>P V</i> <i>P V</i>

<i>const</i>

</div>
<span class='text_page_counter'>(37)</span><div class='page_container' data-page=37>

0 2 4 6 8 16
0
2
4
6

8
10
12
Volume V
P (bar)

10 12 14
14

16

0 2 4 6 8 16
0
2
4
6
8
10
12

10 12 14
14

16

V
P (bar)

0 2 4 6 8 16
0

2
4
6
8
10
12

10 12 14
14

16

V
P (bar)

0 2 4 6 8 16
0
2
4
6
8
10
12

10 12 14
14

16

V

P (bar)

<b>ĐẲNG NHIỆT</b>

<b>Định luật Boyle-Mariotte:</b>

<b>Tích của áp suất tuyệt đối và </b>
<b>thể tích của khối khí ln là </b>
<b>hằng số nếu nhiệt độ của khí </b>
<b>không thay đổi.</b>

<i>Biểu đồ đẳng nhiệt</i>

</div>
<span class='text_page_counter'>(38)</span><div class='page_container' data-page=38>

<b>CÁC ĐỊNH LUẬT KHÍ</b>

<b>ĐẲNG TÍCH</b>

<b>0</b> 5 <b>10</b> <b>20</b>

-60
-40
-20
0
20
40
60
Nhiệt độ
Celsius
15
80
100
<b>0</b>

<b>2</b>
<b>4</b>
<b>6</b> <b>8</b>
<b>bar</b>
<b>10</b>
<b>12</b>
<b>14</b>
<b>16</b>

<b>P1 P2</b>

<b>= c</b>
<b>= </b>

P (bar)

<b>0</b> 5 <b>10</b> <b>20</b>

-60
-40
-20
0
20
40
60
15
80
100
<b>0</b>
<b>2</b>

<b>4</b>
<b>6</b> <b>8</b>
<b>bar</b>
<b>10</b>
<b>12</b>
<b>14</b>
<b>16</b>

<b>P1 P2</b>

<b>= c</b>
<b>= </b>

Nhiệt độ
Celsius

P (bar)

<b>0</b> 5 <b>10</b> <b>20</b>

-60
-40
-20
0
20
40
60
Nhiệt độ
Celsius
15

80
100
<b>0</b>
<b>2</b>
<b>4</b>
<b>6</b> <b>8</b>
<b>bar</b>
<b>10</b>
<b>12</b>
<b>14</b>
<b>16</b>

<b>P1 P2</b>

<b>= c</b>
<b>= </b>

P (bar)
Nhiệt độ

Celsius

<b>0</b> 5 <b>10</b>

-60
-40
-20
0
20
40

60
P (bar)
15
80
100
<b>0</b>
<b>2</b>
<b>4</b>
<b>6</b> <b>8</b>
<b>bar</b>
<b>10</b>
<b>12</b>
<b>14</b>
<b>16</b>

<b>P1 P2</b>

<b>= c</b>
<b>= </b>

 <b>_{Từ định luật Boyle và}</b>

<b>Charles chúng ta có thể </b>

<b>nhận thấy rằng nếu thể tích </b>
<b>của một khối khí được giữ ở </b>
<b>một giá trị khơng đổi thì áp </b>
<b>suất sẽ tỷ lệ với nhiệt độ </b>

<b>tuyệt đối 0_K.</b>

 <b>_{Định luật Gay-Lussac: Áp}</b>

<b>suất tuyệt đối của khí tỷ lệ </b>
<b>thuận với nhiệt độ tuyệt đối </b>
<b>của nó (thể tích khí khơng </b>
<b>đổi V = const).</b>

</div>
<span class='text_page_counter'>(39)</span><div class='page_container' data-page=39>

<b>CÁC ĐỊNH LUẬT KHÍ</b>

<b>0</b> 0.25 0.5 0.75 <b>1</b> <b>2</b>

-60
-40
-20
0
20
40
60
V
Nhiệt độ (Celsius)

1.25 1.5 1.75

80
100

293K

<b>V1 V2</b>

<b>0</b> 0.25 0.5 0.75 <b>1</b> <b>2</b>

-60
-40
-20
0
20
40
60
Volume
Nhiệt độ (Celsius)

1.25 1.5 1.75

80

100 _366.25K

<b>V1 V2</b>

<b>0</b> 0.25 0.5 0.75 <b>1</b> <b>2</b>

-60
-40
-20
0
20
40
60

Volume
Nhiệt độ (Celsius)

1.25 1.5 1.75

80
100

219.75K

<b>V1 V2</b>

<b>0</b> 0.25 0.5 0.75 <b>1</b> <b>2</b>

-60
-40
-20
0
20
40
60
Volume
Nhiệt độ (Celsius)

1.25 1.5 1.75

80

100 _366.25K

219.75K
293K

<b>V1 V2</b>

<i>Biểu đồ đẳng áp</i>

</div>
<span class='text_page_counter'>(40)</span><div class='page_container' data-page=40>

<b>Bài tập Chương 1 </b>

<b>Bài tập 1.2:</b>

Người ta dùng 1 máy nén khí có lưu lượng hút (ở điều

kiện tiêu chuẩn T=273

o

K ; P=1,013 bar) là

V=2,5m

3

/phút để nén không khí vào 1 bình chứa có

thể tích 1m

3

. Hỏi cần thời gian nén là bao lâu để áp kế

</div>
<span class='text_page_counter'>(41)</span><div class='page_container' data-page=41>



/>

/



/>



/>

</div>
<span class='text_page_counter'>(42)</span><div class='page_container' data-page=42></div>

<!--links-->
<a href=' /><a href=' /> Giáo trình hệ thống khí nén - thủy lực

• 137
• 6
• 82