Image default
Thủy khí

Những mạch khí nén thông dụng

Khi phải phác thảo những mạch phức tạp, điều kiện tiên quyết là phải có kiến thức về đặc tính của các phần tử khí nén. Cho nên cần biết về nhiều loại thiết kế khác nhau (thí dụ như van trượt hay van nâng) và từ đó suy ra những đặc tính về tính năng chuyển đổi (tiến từ từ hay nhảy vọt). Tiếp đến là những đặc tính của van liên quan đến các loại tác động {thao tác), các lực tác động và tính năng dòng khí. Đó là những điều kiện tiên quyết để cấu tạo những mạch hoạt động được. Phân tích các sơ đồ chuyển mạch ta thấy những sơ đồ này luôn luôn là sự kết hợp của những mạch cơ bản sau đây.
1 Chuyển dịch tới và lùi đơn giản của xi lanh
Một trong những chức năng cơ bản trong kỹ thuật khí nén là xi lanh (tác động đơn hay tác động kép) chạy ra rồi lại chạy vào. Để thực hiện chức năng này có nhiều khả năng khác biệt nhất.
Điều khiển trực tiếp của xi lanh tác động đơn
Xi lanh 1A1 chạy ra khi nút nhấn 1S1 của van dẫn hướng 3/2 bị tác động. Nếu 1S1 không còn tác động nữa, xi lanh 1A1 lại chạy vào do tính đàn hồi của lò xo, có nghĩa là xi lanh chỉ đạt được vị trí cuối phía trước, khi nút nhấn 1S1 bị tác động trong suốt thời gian di chuyển đi ra (Hình 1).


Điều khiển trực tiếp chỉ được chọn, khi thể tích của xi lanh không lớn và quá trình chuyển đổi chỉ do một cơ cấu phát tín hiệu điều khiển. Tuy nhiên giá thành sẽ thuận lợi hơn khi điều khiển gián tiếp, vì ta chỉ dùng một van dẫn hướng 3/2.
Hình 1: Điều khiển trực tiếp của xi lanh tác động đơn
Điều khiển này (Hình 2) có chức năng giống như trên, tại đây còn gắn thêm van dẫn hướng 3/2 làm cơ cấu chấp hành được tác động bằng cách nhấn. Hơn nữa, điều khiển gián tiếp mang lại nhiều ưu điểm cho xi lanh có thể tích lớn, bởi vì phần từ phát tín hiệu 1S1 có thể định kích thước nhỏ hơn (sẽ có lợi cho điều khiển bằng tay và thời gian chuyển đổi ngắn). Cơ cấu tác động 1V1 (còn gọi là van công suất) phải tương thích với kích cỡ của xi lanh và lưu lượng dòng khí. Điều này cho phép ta sử dụng đường dây tín hiệu nhỏ từ 1S1 đến 1V1. Sau đó chỉ còn phải định kích cỡ của đường ống dẫn đến cơ cấu tác động 1V1 tương ứng với thông số đặc trưng của xi lanh, ồng dẫn ngắn này có ưu điểm là thể tích chứa khí trong ống dẫn (không gian chết) tương ứng nhỏ cho nên lượng khí tiêu thụ được giảm thiểu.
Điều khiển gián tiếp của xi lanh tác động kép
Trong Hình 3 xi lanh 1A1 chạy ra, khi van dẫn hướng 5/2 bị tác động và khi chuyển chiều tác động thì van di chuyển vào. ở đây ta cũng có thể sử dụng van dẫn hướng 4/2. Van này chỉ cho phép xả khí qua ngõ ra, nhưng không có khả năng như van dẫn hướng 5/2, việc xả khí ở chu trinh đi ra đi vào được tách riêng ờ 2 ngõ khác nhau.
Khác với xi lanh tác động đơn, xi lanh tác động kép cần một tác động riêng cho mỗi hành trình tới và trở về. Qua đó, cơ cấu tác động tương ứng phải có hai ngõ ra điều khiển khí nén. Cơ cấu tác động được thiết kế thông thường nhất là van dẫn hướng 5/2. Van có 2 đường làm việc (2; 4), 2 cổng xả khí (3; 5) và một cồng nối khi đi vào (1). ở một vị trí chuyển đổi khi nén di chuyển từ cổng 1 -> 2 và xả khí từ cổng 4 —> 5. ở một vị trí chuyển đổi khác khí nén di chuyển từ cổng 1 —> 4 và xà khí từ 2 —♦ 3 (Hình 3 Trang 438). Tùy theo cách thức tác động có nhiều cách điều khiển. Cơ bản có cách điều khiển di chuyền tới và lùi với hai van dân hướng 3/2 tách rời, nhưng khi đó phải chú ý đến sự trùng (chồng chập) tín hiệu (xem chương 10.4.6.6).


Điều khiển giàn tiếp của xi lanh tác động kép
Xi lanh 1A1 ờ Hình 1a chạy ra, khi phần từ phát tín hiệu 1S1 bị tác động và khi 1S1 không còn tác động (nhả) xi lanh 1A1 đi vào. Tại đây, xi lanh chỉ chạy hết hành trinh, khi 1S1 bị tác động trong suốt cả thời gian xi lanh đi ra. Ưu và nhược điểm cơ bàn của việc điều khiển trực tiếp hay gián tiếp của xi lanh tác động kép cũng giống như ờ xi lanh tác động đơn.
Việc điều khiển trong Hình 1b không có sự chọn lựa điều khiển trực tiếp. Xi lanh 1A1 chạy ra cho đến vị trí cuối, khi 1S1 bị tác động và chỉ chạy trở vào khi 1S2 tác động. Người ta cũng gọi cách thức điều khiển này là điều khiển do xung, bời vì cơ cấu tác động 1V1 chì cần có một xung áp suất ngắn cũng đủ để đổi chiều điều khiển. Van loại này được gọi là van duy trì (lưu giữ), vì tín hiệu điều khiển đồi chiều vị trí chỉ cần một xung và sau đó van sẽ duy trì vị trí này.
ÕQQQB Một điểm sản xuất thủ công (Hình 2) được tự động hóa một phần. Một ống lót được ép vào một chi tiết có lỗ khoan do sự trợ giúp của xi lanh tác động kép. Xi lanh chạy ra khi nút nhấn bị tác động. Sự di chuyển trở về xảy ra tự động, khi pit tông đạt được vị trí cuối ở phía trước. Ông lót và chi tiết được đưa vào bằng tay. Cách thực hiện điều khiển này không đáp ứng được các quy định về an toàn. Đẻ tăng sự an toàn ta cần phải thiết kế thêm những điều kiện tiếp theo, sẽ được trình bày ở phần sau.
Hình 2 mô tả tính năng duy trì tín hiệu cùa van dẫn hướng 5/2 1V1. Nếu 1S1 bị tác động cho đến khi đạt được vị tri cuối cùng, van 5/2 1V1 sẽ đổi chiều ờ cả hai phía khi có tín hiệu áp suất. Sự chuyển đổi điêu khiển đảo chiều chỉ thực hiện khi 1S1 được nhả ra. Bởi thế van điều khiển do xung 5/2 cũng là bộ lưu trữ với tính năng ưu tiên cho tín hiệu đến trước.
Dừng đúng vị trí cố định và dừng ờ bất kỳ vị trí trong quãng chạy
Trong mạch ở Hình 1, do vận hành nhấn rồi nhà, xi lanh có khả năng dừng lại và cố định ở bật kỳ vị trí nào trong hành trình tới (với 1S1) cũng nhự cho hành trình trờ về (với 1S2). Van dẫn hướng 5/3 sử dụng như một phân tử tác động, có vị trí giữa bị chặn. Hai vị trí chuyển đổi khác của cơ cấu tác động này giống như ở van dẫn hướng 5/2. Hai lò xo đưa van vào vị trí giữa, khi van không bị tác động và qua đó cũng bảo đảm xác định được vị trí tĩnh (vị trí 0 hay vị trí ờ giữa).
Đối với mạch này, việc định vị chính xác của cần pít tông không thể dựa vào kỹ thuật điều khiển khí nén do tính chịu nén của không khí. ở van dân hướng 5/3 với vị trí tĩnh bị chặn, xi lanh được di chuyển đến đúng vị trí tĩnh do phân từ tác động 1V1 điều khiển, có nghĩa là ờ đó nó không thể dịch chuyển được. Nếu sử dụng van dẫn hướng 5/3 với vị trí tĩnh linh hoạt thì xi lanh có thể điều khiển dịch chuyển được đến vị trí tĩnh của 1V1.

Ảnh hưởng của tốc độ

Trong nhiều ứng dụng thực tiễn, tốc độ của xi lanh phải hiệu chỉnh được khi xi lanh đi ra và/hoặc đi vào.
Thí dụ: Bài tập ờ trang 439 được mở rộng thêm, tốc độ đi ra của xi lanh có thể hiệu chỉnh được và tốc độ đi vào cùa xi lanh lớn càng lớn càng tốt (Hình 2).
Bài tập thí dụ trên đây cho thấy cơ bản có hai khả năng khác nhau đề gây ảnh hường lên tôc độ. Một mặt ta thử nghiệm làm tăng tốc độ của pit tông lớn như có thể và một mặt khác làm giảm tốc độ của pit tông.
Trong kỹ thuật điều khiển, van thoát khí nhanh có khả năng duy nhất để tăng tốc độ. Nếu van thoát khí vẫn không đạt được tốc độ thi phai thiết kế những van khác (có diện tích cửa thoát khí lớn hơn).


Để giảm tốc độ người ta sử dụng chủ yếu van tiết lưu một chiều. Tùy theo vị trí câu tạo ta phân biệt tiết lưu lúc xả khí và tiết lưu lúc nạp khí.
Tiết lưu lúc nạp khí (đường vào) (Hình 3) không nên dùng, vì những dao động nhỏ do tải sẽ gây ra hậu quả là pit tông có thể di chuyển không đều (bị giật cục).
Nếu vận hành với tiết lưu lúc xả khí (đường ra) (Hình 3) thì pit tông di chuyển giữa hai lớp đệm khí (do khi nạp và khí xả). Qua đó, pit tông được dẫn hướng và di chuyển đều. Vì lý do này việc sử dụng tiết lưu lúc xả khí được ưu tiên. Khi xi lanh có hành trình ngắn thì tiết lưu lúc xả khí không thể áp dụng được, vì tại đây lớp đệm khí tạo ra không đủ lớn.

Bài viết liên quan

Dầu thủy lực và các đặc tính cần biết

admin

Trùng lặp tín hiệu và ngắt tín hiệu trong hệ thống khí nén

admin

Mạch tuần hoàn thủy lực

admin

Công tắc, cảm biến và rơ le trong mạch điều khiển khí nén

admin

Ưu nhược điểm của hệ thống thủy lực

admin

Cấu tạo của van điện từ trong hệ thống khí nén và cách hoạt động

admin