Giáo trình Công nghệ khí nén và thủy lực ứng dụng - Diệp Minh Hạnh

c hiện của ng−ời kỹ thuật viên trình độ lμnh nghề. Trên cơ sở phân tích nghề vμ phân tích công việc (theo ph−ơng pháp DACUM) của các cán bộ, kỹ thuật viên có nhiều kinh nghiệm, đang trực tiếp sản xuất cùng với các chuyên gia đã tổ chức nhiều hoạt động hội thảo, lấy ý kiến.v.v, đồng thời căn cứ vμo tiêu chuẩn kiến thức, kỹ năng của nghề để biên soạn. Ban giáo trình môđun Công nghệ khí nén vμ thủy lực do tập thể cán bộ, giảng viên, kỹ s− của Tr−ờng Cao đẳng Công nghiệp Huế vμ các kỹ thuật viên giμu kinh nghiệm biên soạn. Ngoμi ra có sự đóng góp tích cực của các giảng viên Tr−ờng Đại học Bách khoa Hμ Nội vμ cán bộ kỹ thuật thuộc Công ty Cơ khí Phú Xuân, Công ty Ô tô Thống Nhất, Công ty sản xuất vật liệu xây dựng Long Thọ. Ban biên soạn xin chân thμnh cảm ơn Tr−ờng Đại học Bách khoa Hμ Nội, Trung tâm kiểm định ô tô Thừa Thiên Huế, Công ty ô tô Thống Nhất, Tr−ờng Cao đẳng Công nghệ Đμ Nẵng vμ tr−ờng Trung học Giao thông Vận tải Thừa Thiên Huế, Ban quản lý dự án GDKT&DN vμ các chuyên gia của Dự án đã công tác, tạo điều kiện giúp đỡ trong việc biên soạn giáo trình. Trong quá trình thực hiện, Ban biên soạn đã nhận đ−ợc nhiều ý kiến đóng góp thẳng thắn, khoa học vμ trách nhiệm của nhiều chuyên gia, công nhân bậc cao trong lĩnh vực nghề Sửa chữa ô tô. Song do điều kiện về thời gian, mặt khác đây lμ lần đầu tiên biên soạn giáo trình dựa trên năng lực thực hiện, nên không tránh khỏi những thiếu sót nhất định. Rất mong nhận đ−ợc những ý kiến đóng góp để giáo trình môđun Công nghệ khí nén vμ thủy lực đ−ợc hoμn thiện hơn, đáp ứng đ−ợc yêu cầu của thực tế sản xuất của các doanh nghiệp hiện tại vμ trong t−- ơng lai. Giáo trình môđun Công nghệ khí nén vμ thủy lực đ−ợc biên soạn theo các nguyên tắc: Tính định h−ớng thị tr−ờng lao động; Tính hệ thống vμ khoa học; Tính ổn định vμ linh hoạt; H−ớng tới liên thông, chuẩn đμo tạo nghề khu vực vμ thế giới; Tính hiện đại vμ sát thực với sản xuất. Giáo trình môđun Công nghệ khí nén vμ thủy lực cấp trình độ Cao đã đ−ợc Hội đồng thẩm định Quốc gia nghiệm thu vμ nhất trí đ−a vμo sử dụng vμ đ−ợc dùng lμm giáo trình cho học viên trong các khóa đμo tạo ngắn hạn hoặc cho công nhân kỹ thuật, các nhμ quản lý vμ ng−ời sử dụng nhân lực tham khảo. Đây lμ tμi liệu thử nghiệm sẽ đ−ợc hoμn chỉnh để trở thμnh giáo trình chính thức trong hệ thống dạy nghề. Ngμy 15 tháng 4 năm 2008 Hiệu tr−ởng Bùi Quang Chuyện 3 4 Giới thiệu về mô đun Vị trí, ý nghĩa, vai trò mô đun : Lý thuyết về công nghệ khí nén vμ thuỷ lực ứng dụng lμ kiến thức cơ bản cần thiết cho ng−ời sửa chữa ô tô. Kiến thức nμy giúp ng−ời thợ sửa chữa ô tô vận dụng vμo quá trình sửa chữa các hệ thống điểu khiển tự động, hệ thống phanh trên ô tô. Ngoμi ra khi nắm vững kiến thức về khí nén ng−ời thợ sẽ sử dụng vμ bảo d−ỡng tốt hơn các dụng cụ thiết bị hổ trợ trong công nghệ sửa chữa ô tô. Mô đun nμy đ−ợc giảng dạy sau các mô đun: Ch−ơng trình công nhân lμnh nghề cấp II vμ Lý thuyết điều khiển tự động. Mục tiêu của mô đun: Nhằm đμo tạo cho học viên có đầy đủ kiến thức về các khái niệm cơ bản, các thông số, các quy luật truyền dẫn năng l−ợng vμ nguyên lý hoạt động của các hệ thống khí nén vμ thủy lực. Đồng thời có đủ kỹ năng nhận dạng vμ phân biệt đ−ợc cấu tạo vμ nguyên lý hoạt động của các thiết bị khí nén vμ thủy lực ứng dụng trên ô tô, với việc sử dụng đúng vμ hợp lý các trang thiết bị, dụng cụ khí nén vμ thuỷ lực cầm tay đảm bảo đúng quy trình, yêu cầu kỹ thuật vμ an toμn. Mục tiêu thực hiện của mô đun: Học xong mô đun nμy học viên sẽ có khả năng: 1. Trình bμy đầy đủ các khái niệm, yêu cầu, nhiệm vụ vμ các quy luật truyền dẫn năng l−ợng của truyền động khí nén vμ thủy lực. 2. Giải thích đ−ợc sơ đồ cấu tạo vμ nguyên lý hoạt động của các hệ thống truyền động bằng khí nén vμ thủy lực. 3. Trình bμy đ−ợc cấu tạo vμ nguyên tắc hoạt động của các loại máy nén khí vμ bơm thủy lực. 4. Nhận dạng đ−ợc cấu tạo các loại truyền động bằng khí nén vμ thủy lực trên ô tô. Nội dung chính của mô đun: 1. Khái niệm, yêu cầu vμ các quy luật truyền dẫn năng l−ợng của các thiết bị khí nén vμ thủy lực. 2. Sơ đồ cấu tạo vμ nguyên lý hoạt động của hệ thống điều khiển bằng khí nén. 3. Sơ đồ cấu tạo vμ nguyên lý hoạt động của hệ thống điều khiển bằng thủy lực. 5 4. Cấu tạo vμ nguyên tắc hoạt động của các loại máy nén khí. 5. Cấu tạo vμ nguyên tắc hoạt động của các loại bơm thủy lực. 6. Nhận dạng các hệ thống truyền động bằng khí nén vμ thủy lực trên ô tô. 7. Sử dụng dụng cụ, thiết bị vμ kỹ thuật an toμn trong thực tập, bảo d−ỡng hệ thống điều khiển bằng khí nén. Trong quá trình tiến hμnh thực hiên mô đun nμy cần nhấn mạnh cho học viên: Thái độ thận trọng, tỉ mỉ trong đo kiểm đảm bảo chính xác. An toμn lao động ý thức bảo quản thiết bị dụng cụ trong thực tập. lý thực TT Danh mục các bμi học thuyết hμnh (tiết) (giờ) Khái niệm vμ các quy luật về truyền động bằng khí Bμi 1 9 8 nén Bμi 2 Cấu tạo hệ thống truyền động bằng khí nén 9 8 Khái niệm vμ các quy luật về truyền động bằng Bμi 3 9 8 thủy lực Bμi 4 Cấu tạo hệ thống truyền động bằng thủy lực 9 8 Tổng cộng 36 32 6 Sơ đồ quan hệ theo trình tự học nghề HAR 01 01 HAR 01 08 HAR 01 09 HAR 01 10 HAR 01 11 HAR 01 12 HAR 01 13 HAR 01 14 HAR 01 17 Điện kỹ Kỹ thuật Cơ kỹ thuật Vật liệu cơ Dung sai Vẽ kỹ thuật An toμn Thực hμnh Nhập môn thuật đIện tử khí lắp ghépvμ nghề bổ trợ nghề s/c ô tô HAR 01 18 HAR 01 20 HAR 01 19 HAR 01 21 HAR 01 22 HAR 01 23 Kỹ thuật về động cơ SC-BD phần cố định SC- BD phần chuyển đốt trong SC-BD Cơ cấu SC-BD Hệ thống SC-BD Hệ động cơ động động cơ phân phối khí bôi trơn thống lμm Chứng HAR 01 24 HAR 01 25 HAR 01 26 HAR 01 27 HAR 01 28 SC-BD Hệ thống SC-BD Hệ thống SC-BD Hệ thống SC-BD Hệ thống SC-BD Trang chỉ nhiên liệu đánh lửa thiết bị điện ô nhiên liệu xăng khởi động nghề HAR 01 29 HAR 01 30 HAR 01 31 HAR 01 32 HAR 01 33 SC-BD Hệ thống SC-BD Cầu chủ SC-BD Hệ thống SC-BD Hệ thống SC-BD Hệ thống truyền lự c động di chuyển lái phanh Bằng công HAR 01 34 HAR 01 35 HAR 01 36 nhÂn lμnh K.tra tình trạng kỹ SC Pan ô tô nâng cao hiệu qủa thuật Đcơ vμ ô tô công việc nghề ( II) HAR 02 13 HAR 02 06 HAR 02 07 HAR 02 08 HAR 02 09 HAR 02 10 Chứng chỉ Công nghệ khí nén, Công nghệ phục hồi Xác suất thống kê Kỹ thuật tự động điều Vẽ Auto CAD Nhiệt kỹ thuật nghề bậc cao khiển bằng điện tử thủy lực ứng dụng chi tiết trong sửa HAR 02 11 HAR 02 12 HAR 02 14 HAR 02 15 HAR 02 16 HAR 02 17 HAR 02 18 HAR 02 19 Bằng công SC-BD Li Chẩn đoán hệ SC-BD Hệ SC-BD BCA SC-BD Hệ Tổ chức nhÂn bậc Chẩn đoán SC-BD bộ hợp, hộp số thống truyền thống phun điều khiển thống quản lý vμ động cơ ô tô tăng áp thủy lực cao (III) động ô tô xăng điện tử bằng điện từ đ/khiển bằng sản xuất 7 Các hoạt động học tập chính trong mô đun 1. Học trên lớp về : - Các quy luật truyền dẫn khí nén vμ thuỷ lực. - Cấu tạo, nguyên tắc hoạt động của các hệ thống truyền dẫn khí nén vμ thuỷ lực. - Quy trình bảo d−ỡng các bộ phận chính của hệ thống truyền dẫn khí nén vμ thuỷ lực. 2. Thực tập tại x−ởng thực hμnh của Nhμ tr−ờng về : Nhận dạng vμ bảo d−ỡng các bộ phận chính của hệ thống truyền dẫn khí nén vμ thuỷ lực. 3. Tham quan thực tế về : Các thiết bị sử dụng khí nén vμ thuỷ lực ở các cơ sở sản xuất vμ lắp ráp ô tô hiện đại nhằm phát triển nhận thức về cách sử dụng, bảo d−ỡng các thiết bị truyền động bằng khí nén vμ thuỷ lực. 4. Tự nghiên cứu vμ lμm bμi tập về : - Các tμi liệu tham khảo về khí nén vμ thuỷ lực. - Các tμi liệu tham khoả về thiết bị sử dụng khí nén vμ thuỷ lực. - Lập các sơ đồ về truyền động khí nén, thuỷ lực vμ tự trình bμy nguyên lý lμm việc của các sơ đồ đó. 9 Yêu cầu về đánh giá hoμn thμnh mô đun Kiến Thức: − Trình bμy đ−ợc đầy đủ các khái niệm, yêu cầu vμ các định luật truyền dẫn năng l−ợng của truyền động khí nén vμ thủy lực. − Giải thích đầy đủ cấu tạo vμ nguyên lý hoạt động của hệ thống truyền động bằng khí nén vμ thủy lực. • Ph−ơng pháp đánh giá: − Qua các bμi kiểm tra viết vμ trắc nghiệm điền khuyết đạt yêu cầu 60% cơ sở đánh giá. − Qua sự đánh giá của giáo viên vμ tập thể giáo viên. kỹ năng: − Nhận dạng cấu tạo vμ nguyên lý hoạt động của các thiết bị truyền động bằng khí nén vμ thủy lực. − Sử dụng hợp lý các dụng cụ, thiết bị; đảm bảo đúng quy định vμ an toμn. − Chuẩn bị, bố trí vμ sắp xếp nơi lμm việc vệ sinh, an toμn vμ hợp lý. • Ph−ơng pháp đánh giá: − Qua qúa trình thực tập của học viên. − Qua các bμi thực hμnh đạt yêu cầu 60%. • Cơ sở đánh giá: − Qua sự quan sát của giáo viên trong quá trình thực tập của học viên. − Kết quả bμi thực hμnh đạt yêu cầu 70% . Thái độ − Chấp hμnh nghiêm túc các quy định về kỹ thuật, an toμn tiết kiệm trong bảo d−ỡng,sửa chữa. − Có tinh thần trách nhiệm hoμn thμnh công việc đảm bảo chất l−ợng vμ đúng thời gian. − Cẩn thận, chu đáo trong công việc, luôn quan tâm đúng, đủ không để xảy ra sai sót. 10 Bμi 1 khái niệm vμ các quy luật về truyền động bằng khí nén Mã bμi: HAR.02 09 01 Giới thiệu : Khái niệm vμ các quy luật về truyền động bằng khí nén lμ bμi học nhằm cung cấp cho học sinh những kiến thức cơ bản về truyền động bằng khí nén mμ những kiến thức nμy sẽ lμm cơ sở lý thuyết cho việc rèn luyện kỹ năng kỹ xảo để sử dụng vμ bảo d−ỡng tốt nhất các thiết bị vμ dụng cụ dùng để sửa chữa ô tô cũng nh− để sửa chữa các thiết bị khí nén thuỷ lực trên ô tô. Mục tiêu thực hiện: Học xong bμi nμy học viên có khả năng: − Phát biểu đúng các khái niệm, yêu cầu vμ các thông số của truyền động bằng khí nén. − Giải thích đ−ợc các quy luật truyền dẫn của khí nén. − Nhận dạng đ−ợc các thiết bị sử dụng khí nén. Nội dung chính: I- Khái niệm, yêu cầu vμ các thông số của khí nén. 1. Khái niệm, yêu cầu 2. Các thông số của khí nén II- Các quy luật truyền dẫn bằng khí nén. III- Nhận dạng các thiết bị sử dụng khí nén. 11 nghe thuyết trình trên lớp có thảo luận nhóm I. Khái niệm, yêu cầu vμ các thông số của khí nén: 1. Khái niệm vμ yêu cầu: Khí nén lμ các chất khí có áp suất cao hơn hoặc thấp hơn áp suất môi tr−ờng đ−ợc dùng lμm môi chất trung gian để truyền năng l−ợng (cơ năng). Thông th−ờng không khí đ−ợc sử dụng nhiều nhất trong các hệ thống khí nén. Các khái niệm cơ bản đ−ợc dùng trong hệ thống khí nén bao gồm: - Bộ nguồn: lμ bộ phận cung cấp khí nén cho các bộ phận khác trong hệ thống. Thông th−ờng bộ nguồn gồm có một động cơ điện vμ một máy nén khí. - Đ−ờng ống dẫn: lμ các ống kim loại hoặc phi kim loại chịu đ−ợc áp suất cao dùng để truyền dẫn dòng khí từ bộ nguồn đến các bộ phận khác. - Van khoá: lμ bộ phận dùng để đóng ngắt dòng khí trên các đ−ờng ống dẫn. - Van một chiều: lμ bộ phận chỉ cho dòng khí chạy qua theo một chiều nhất định. - Van tiết l−u: lμ bộ phận dùng để thay đổi l−u l−ợng dòng khí ở các đ−ờng ống dẫn. - Van an toμn: lμ bộ phận dùng để xả bớt khí nén trong hệ thống khi áp suất v−ợt quá mức cho phép. - Buồng chứa: lμ bộ phận cất giữ khí nén từ bộ nguồn khi ch−a đ−ợc sử dụng. - Bầu áp lực, xi lanh lực: lμ bộ phận biến đổi áp suất khí nén thμnh lực (tạo chuyển động tịnh tiến). - Cơ cấu tỷ lệ: lμ bộ phận khi nhận tín hiệu vμo sẽ cho một tín hiệu ra sai khác theo một tỷ lệ cho tr−ớc. - Động cơ khí nén: lμ bộ phận biến đổi áp suất khí nén thμnh mô men (tạo chuyển động quay). Yêu cầu đối với khí nén lμ: - Sạch: trong khí nén không có bụi. - Khô: trong khí nén không có hơi n−ớc. - Bảo đảm một áp suât nhất định vμ giữ giá trị ổn định. - Không tự cháy nổ. 12 2. Các thông số của khí nén: - áp suất: th−ờng ký hiệu lμ P, đơn vị đo: N/m2, kG/cm2, Pa, at, bar, mmHg, . . . - Thể tích: th−ờng ký hiệu lμ V, đơn vị đo: m3, lít, cc, . . . - L−u l−ợng: th−ờng ký hiệu lμ Q, đơn vị đo: m3/s. II. Các quy luật truyền dẫn của khí nén: 1. Ph−ơng trình trạng thái: P P.V= R.T hoặc = const ρn Trong đó: P lμ áp suất tuyệt đối, V lμ thể tích, R lμ hằng số khí, T lμ nhiệt độ, ρ lμ tỷ trọng. 2. Ph−ơng trình dòng liên tục: S1.v1 = S2.v2 = const Trong đó: S lμ tiết diện dòng chảy, v lμ vận tốc dòng chảy. 3. Ph−ơng trình becnuly: ρ v2 + P + ρ gh = const 2 Trong đó: P lμ áp suất tuyệt đối, v lμ vận tốc dòng khí, g lμ gia tốc trọng tr−ờng, h lμ cột áp của cột chất khí (đối với khí nén h=const). III. Nhận dạng các thiết bị sử dụng khí nén: Máy tháo lắp bu lông 13 IV. Câu hỏi vμ bμi tập 1. Nêu các khái niệm về thμnh phần của khí nén. 2. Nêu vμi ví dụ về các hệ thống sử dụng khí nén trong thực tế ? 14 Bμi 2 cấu tạo hệ thống truyền động bằng khí nén Mã bμi: HAR.02 09 02 Giới thiệu : Cấu tạo hệ thống truyền động bằng khí nén lμ bμi học nhằm cung cấp cho học sinh những kiến thức cơ bản về truyền động bằng khí nén mμ những kiến thức nμy sẽ lμm cơ sở lý thuyết cho việc rèn luyện kỹ năng kỹ xảo để sử dụng vμ bảo d−ỡng tốt nhất các thiết bị vμ dụng cụ dùng để sửa chữa ô tô cũng nh− để sửa chữa các thiết bị khí nén thuỷ lực trên ô tô. Mục tiêu thực hiện: Học xong bμi nμy học viên có khả năng: Phát biểu đúng yêu cầu,nhiệm vụ vμ phân loại hệ thống truyền động bằng khí nén. Giải thích đ−ợc sơ đồ cấu tạo vμ nguyên lý hoạt động của hệ thống truyền động bằng khí nén. Nhận dạng đ−ợc cấu tạo vμ nguyên lý hoạt động của các thiết bị truyền động bằng khí nén. Nội dung chính: I- Nhiệm vụ,yêu cầu vμ phân loại II- Sơ đồ cấu tạo vμ nguyên lý hoạt động của hệ thống truyền động bằng khí nén 1. Sơ đồ cấu tạo. 2. Nguyên lý hoạt động. III- Cấu tạo vμ nguyên lý hoạt động của máy nén khí. 1. Máy nén khí loại rô to. 2. Tuốc bin khí. 3. Nhận dạng cấu tạo vμ hoạt động của các loại hệ thống truyền động bằng khí nén. 15 nghe thuyết trình trên lớp có thảo luận nhóm I. Nhiệm vụ, yêu cầu vμ phân loại của hệ thống truyền động bằng khí nén: 1. Nhiệm vụ: Nhiệm vụ của của truyền động khí nén lμ truyền cơ năng từ bộ phận dẫn động đến bộ phận lμm việc của các máy. Truyền động khí nén dùng môi tr−ờng chất khí lμm khâu trung gian để truyền cơ năng, nó xuất hiện do yêu cầu lμm việc tin cậy, lực tác dụng của ng−ời điều khiển nhỏ với đặc điểm êm, ổn định vμ dễ tự động hoá ... mμ các loại truyền động khác ch−a đáp ứng đ−ợc. Với đặc điểm đó, truyền động khí nén hiện nay đ−ợc sử dụng rất rộng rãi trên các ôtô máy kéo cỡ trung bình vμ cở lớn, cũng nh− đ−ợc áp dụng rộng rãi trong các thiết bịu bảo d−ỡng sửa chữa ôtô (máy tháo lắp bu lông bằng khí nén, máy mμi bằng khí nén, súng phun sơn vμ máy dập ghim bằng khí nén...). 2. Yêu cầu: - Điều kiển nhẹ nhμng, lực điều khiển nhỏ. - Lμm việc tin cậy (khi có rò rỉ nhỏ hệ thống vẫn tiếp tục lμm việc đ−ợc) - Dễ bảo d−ỡng vμ sửa chữa. - Hiệu suất vμ tuổi thọ cao. 3. Phân loại: - Theo kết cấu của máy nén khí: + Loại máy nén khí kiểu pít tông. + Loại máy nén khí kiểu rô to. + Loại máy nén khí kiểu cánh dẫn. - Theo dạng năng l−ợng truyền động: + Truyền áp năng. + Truyền động năng. II. Sơ đồ cấu tạo vμ nguyên lý hoạt động của hệ thống truyền động bằng khí nén : 1. Các dạng truyền động bằng khí nén: 16 a. Truyền áp năng: Hệ thống truyền áp năng bằng khí nén với cấu tạo cơ bản nhất bao gồm các cụm chi tiết chính sau: Máy nén khí, bình chứa khí nén, van điều áp, tổng van chính, van phân phối, van cấp khí vμ bộ phận chấp hμnh. Khác với truyền động năng bằng khí nén, truyền áp năng bằng khí nén chủ yếu dựa vμo tính chất áp suất cao của khí nén để truyền áp năng, nhờ đó có thể truyền động đ−ợc xa mμ ít tổn thất năng l−ợng. Để tạo ra áp năng lớn, nâng cao công suất truyền, trong truyền động áp năng bằng khí nén ng−ời ta dùng các máy nén khí (máy nén khí loại rô to, máy nén khí loại pít tông). Nguyên lý lμm việc của hệ thống truyền áp năng bằng khí nén nh− sau: Khí nén có áp suất cao từ máy nén khí đ−ợc đ−a vμo bình khí nén qua van điều áp rồi dẫn đến tổng van chính. Van điều áp có nhiệm vụ lμm ổn định áp suất của khí nén, nhờ đó khí nén khi đ−a tới tổng van chính luôn có áp suất ổn định. Từ tổng van chính khí nén đ−ợc cung cấp đến các van phân phối, các van nμy có nhiệm vụ điều khiển quá trình đóng mở các van cấp khí. Quá trình đóng mở các van cấp khí nhằm thực hiện việc cấp khí nén đến bộ phận chấp hμnh, tai đây áp năng của khí nén đ−ợc chuyển thμnh áp năng của bộ phận chấp hμnh. van cấp Đến bộ phận Van điều khí chấp hμnh áp Van phân phối Bình nén khí Tổng van chính Hình 2.1: Sơ đồ truyền áp năng bằng khí nén. 17 b. Truyền động năng: Cấu tạo cơ bản nhất của hệ thống truyền động năng bằng khí nén bao gồm: Tuabin truyền động, bộ phận dẫn h−ớng, ống hút ra của tuabin, máy nén khí, cụm van cấp khí nén, các cơ cấu chấp hμnh. Nguyên tắc lμm việc của hệ thống truyền động năng bằng khí nén nh− sau: Khí nén áp lực cao từ máy nén khí đ−ợc đ−a vμo tua bin truyền động nhờ cụm van cấp khí, tại đây nhờ bộ phận h−ớng dòng mμ khí nén đ−ợc dẫn vμo các cánh của tua bin lμm cánh tua bin chuyển động thực hiện quá trình biến áp năng của chất khí thμnh động năng của cánh tua bin. Động năng của cánh tua bin lμm chuyển động cơ cấu chấp hμnh, tuỳ theo cấu tạo của bộ phận truyền động mμ ta có thể thu đ−ợc chuyển động của bộ phận chấp hμnh lμ chuyển động quay hay chuyển động tịnh tiến. Truyền động áp năng bằng khí nén đ−ợc sử dụng rất rộng rãi, nó đ−ợc ứng dụng trong các dụng cụ tháo lắp bu lông trên ô tô. Không những thế truyền động khí nén còn đ−ợc sử dụng trong các thiết bị cơ khí nh−: máy mμi, máy khoan, máy cắt, máy búa bằng khí nén. Tua bin Cơ cấu chấp hμnh Dòng khí nén áp suất cao đi ra Dòng khí nén áp suất cao đi Cánh tua bin vμo truyền động Hình 2.2: Sơ đồ nguyên lý truyền động năng bằng khí nén. 18 2. Hệ thống tháo lắp bu lông bằng khí nén: Cấu tạo cơ bản nhất của hệ thống tháo lắp bu lông bằng khí nén bao gồm: Tuabin truyền động, bộ phận dẫn h−ớng, ống hút ra của tuabin, máy nén khí, cụm van cấp khí nén, các cơ cấu chấp hμnh (cơ cấu tháo, lắp bu lông), cơ cấu giảm tốc vμ cụm trợ lực. Nguyên tắc lμm việc của hệ thống truyền động năng bằng khí nén nh− sau: Khí nén áp lực cao từ máy nén khí đ−ợc đ−a vμo tua bin truyền động nhờ cụm van cấp khí, tại đây nhờ bộ phận h−ớng dòng mμ khí nén đ−ợc dẫn vμo các cánh của tua bin lμm cánh tua bin chuyển động thực hiện quá trình biến áp năng của chất khí thμnh động năng của cánh tua bin. Động năng của cánh tua bin lμm chuyển động cơ cấu chấp hμnh, tuỳ theo cấu tạo của cơ cấu chấp hμnh mμ ta có thể thu đ−ợc chuyển động của cơ cấu chấp hμnh lμ chuyển động tháo hay lắp bu lông. Để đảm bảo thiết bị cung cấp một mô men đủ lớn để tiến hμnh quá trình tháo lắp bu lông thì trong thiết bị ng−ời ta có thể bố trí thêm một cánh công tác, khi đó động năng của thiết bị đ−ợc nâng cao hơn. Đồng thời thông qua cơ cấu giảm tốc mμ vận tốc chuyển động của cơ cấu chấp hμnh đ−ợc giảm xuống nh−ng mô men chịu tải của thiết bị lại tăng đáp ứng đ−ợc yêu cầu về lực khi tiến hμnh tháo lắp bu lông. Cụm van cấp khí trong thiết bị có nhiệm vụ điều chỉnh l−u l−ợng của dòng khí nén cấp vμo trong cánh tua bin nhờ vậy có thể điều chỉnh đ−ợc tốc độ chuyển động của cơ cấu chấp hμnh, đồng thời thông qua van đảo chiều mμ thiết bị tháo lắp bu lông còn thực hiện đ−ợc các chuyển động khác nhau. Thực tế đã chứng minh tính −u việt của các thiết bị khí nén, vừa đảm bảo đ−ợc kết cấu gọn nhẹ vừa đảm bảo tạo ra đ−ợc công suất đủ lớn phục vụ cho công việc. Tuy nhiên các thiết bị sử dụng khí nén th−ờng tồn tại nh−ợc điểm lớn nhất đó lμ các bộ phận lμm kín mau bị chai cứng, hoặc rách, trầy. Đa số các thiết bị khí nén lμm việc khá tin cậy, rất ít bị h− hỏng. Nh−ng khi đã bị thay đổi các thông số hoặc hoạt động sai th−ờng lμ do trong khí nén có bụi, hơi ẩm vμ dầu. Sau một thời gian lμm việc, th−ờng các chi tiết bằng cao su nh− mμng tỷ lệ, đệm chữ o, gioăng lắp ghép... có thể bị chai cứng, hoặc rách, trầy. Bên cạnh đó nếu các cánh tua bin hoạt động quá lâu có thể gây hiện t−ợng mμi mòn, rỗ các bề mặt lμm việc, rơ các ổ bi đỡ tạo nên tiếng kêu khi thiết bị lμm việc. Vì thế, việc bảo trỡ hệ thống khí nén th−ờng tập trung vμo một số hạng mục nh− sau: - Theo dõi vμ kiểm tra hệ thống máy nén, bồn chứa khí nén, đ−ờng ống. - Th−ờng xuyên kiểm tra để bảo đảm hệ thống tách ẩm khí nén hoạt động hiệu quả. - Thay các bộ lọc bụi định kỳ. 19 - Định kỳ vệ sinh, thông các đ−ờng ống tín hiệu có áp lực thấp. - Khi có thay đổi về trị số tác động, thì cần cân chỉnh lại. Nh−ng tr−ớc khi cân chỉnh phải vệ sinh, thông tất cả các đ−ờng ống từ nguồn cung cấp khí nén, cụm van cấp khí nén vμ ống tín hiệu. Nhiều khi chỉ cần nh− thế, thiết bị đó trở lại hoạt động bình th−ờng. - Khi thiết bị quá cũ cần phải thay một số chi tiết, hoặc có thể thay cả cụm. - Th−ờng, áp lực khí nén bồn rất lớn. Các thiết bị điều khiển sẽ có bộ điều áp giảm xuống cho phù hợp với yêu cầu công suất của thiết bị do vậy cần kiểm tra thông số của dòng khí nén cấp vμo cho thiết bị tr−ớc khi sử dụng thiết bị. Cơ cấu giảm tốc Dòng khí nén ra Dòng khí nén vμo Hình 2.3: Sơ đồ nguyên lý máy tháo lắp bu lông bằng khí nén. Đầu lắp cơ cấu tháo lắp bu lông Van điều khiển cấp khí Đầu cấp khí nén vμo Hình 2.4: Máy tháo lắp bu lông bằng khí nén. 20 3. Sơ đồ cấu tạo vμ nguyên lý hoạt động của súng phun sơn bằng khí nén: 10 9 11 13 14 15 16 3 4 6 7 8 12 1 2 5 18 19 20 17 21 22 23 24 Hình 2.5: Cấu tạo súng phun sơn bằng khí nén 1. Nắp bảo vệ; 2. Đầu phun khí; 3. Vòi phun; 4. Thân vòi phun; 5,19,21. Đệm chữ o; 6. Đêm đai ốc; 7. Đệm; 8. Thân thiết bị phun sơn; 9. Vít điều chỉnh; 10. Thanh điều khiển; 11.Lá thép cố định; 12. ống lót điều chỉnh kim phun; 13.ống dẫn h−ớng kim phun; 14.Van; 15.Nút che ống dẫn h−ớng; 16. Vỏ kim phun; 17,22. Lò xo; 18.Kim phun; 20. Van cấp khí; 23.Bu lông khoá; 24. Thân van. Một trong các ứng dụng của công nghệ khí nén vμo trong các thiết bị dụng cụ phục vụ cho công nghệ sản xuất ô tô đó lμ súng phun sơn bằng khí nén. Về mặt cấu tạo súng phun sơn bằng khí nén t−ơng tự nh− cụm van cấp khí nén vμ hoạt động của hệ thống dựa trên nguyên lý tạo độ chân không ở cửa van cấp sơn. Cấu tạo của một súng phun sơn bằng khí nén bao gồm các cụm chính sau: Nắp bảo vệ, đầu phun khí, vòi phun, thân vòi phun, đệm, thân thiết bị phun sơn, vít điều chỉnh, thanh điều khiển, lá thép cố định, ống lót điều chỉnh kim phun, ống dẫn h−ớng kim phun, van, nút che ống dẫn h−ớng, vỏ kim phun, lò xo, kim phun, van cấp khí, bu lông khoá, thân van. Nguồn cung cấp khí nén đ−ợc đ−a từ máy nén khí đến thông qua cụm van cấp khí vμ bầu lọc tách ẩm, sau đó khí nén đ−ợc đ−a vμo trong thiết bị. Nguyên lý lμm việc của súng phun sơn bằng khí nén lμ dựa vμo độ chân không khi dòng khí áp suất cao chuyển động trong ống nhỏ. Khi thiết bị ở trạng thái lμm việc, van cấp khí (20) mở ra đ−a dòng khí nén áp lực cao vμo trong thiết bị. Khí nén chuyển động dọc theo thân kim phun (18), theo ống dẫn h−ớng kim phun (13) đến đầu vòi phun (3), tại đây nhờ vμo áp lực cao của khí nén mμ kim phun đ−ợc mở ra đẩy khí nén ra ngoμi. Chính lúc khí nén thoát ra ngoμi, tại cửa vμo lắp đặt bình sơn sẽ tạo nên một 21 áp suất chân không có tác dụng hút sơn trong bình chứa vμo trong thân vòi phun (4). Nguyên liệu sơn khi đi vμo trong thân vòi phun sẽ hòa trộn đều với khí nén áp lực cao nhờ vậy lμm cho hỗn hợp khí ra khỏi vòi phun đạt chất l−ợng đồng đều hơn. Việc thực điều chỉnh l−u l−ợng khí nén đi vμo đ−ợc thực hiện nhờ thanh điều khiển (10) vμ lá thép cố định (11), bên cạnh đó hμnh trình dịch chuyển của kim phun đ−ợc điều chỉnh thông qua ống lót (12). Nhờ đặc tính áp suất cao của khí nén mμ hỗn hợp sơn sau khi ra khỏi vòi phun đạt chất l−ợng cao vμ có thể điền đầy những bề mặt góc cạnh trên sản phẩm đem sơn. Hiện nay công nghệ sơn bằng súng phun sơn đ−ợc ứng dụng rộng rãi trong rất nhiều ngμnh công nghiệp nh−: công nghiệp hμng hải, công nghiệp hμng không, công nghiệp chế tạo xe hơi vμ xe gắn máy, đến các lĩnh vực nh− sơn trang trí, xây dựng công nghiệp, xây dựng dân dụng, vỡ nú mang những dặc tớnh ưu việt sau. * Về kinh tế: - 99% sơn đ−ợc sử dụng triệt để. - Lμm sạch dễ dμng những khu vực bị ảnh h−ởng khi phun sơn hay do phun sơn không đạt yêu cầu. - Tiết kiệm thời gian hoμn thμnh sản phẩm * Về đặc tính sử dụng: - Quy trình sơn có thể đ−ợc thực hiện tự động hóa dễ dμng (dùng hệ thống phun sơn bằng súng tự động sử dụng khớ nộn để điều khiển). * Về chất l−ợng: - Tuổi thọ thμnh phẩm lâu dμi - Độ bóng cao - Mμu sắc phong phú vμ có độ chính xác. III. Cấu tạo vμ nguyên lý hoạt động của máy nén khí: Máy nén khí lμ loại máy dùng để biến đổi cơ năng của động cơ thμnh năng l−ợng áp năng của chất khí. Chất khí đ−ợc sử dụng trong máy nén khí chủ yếu lμ không khí, ngoμi ra ng−ời ta còn dùng máy nén khí để nén các chất khí khác nh−: khí CO2, khí N2, khí O2... Máy nén khí đ−ợc sử dụng rất rộng rãi trong công nghệ sửa chữa vμ bảo d−ỡng ô tô. nhiều khi máy nén khí còn lμ bộ phận quan trọng của một cơ sở sản xuất nh− trong công trình xây dựng, trong nhμ máy sản xuất các bình khí nén phục vụ gia công cơ khí. Hiện nay trong kỹ thuật vận chuyển hμng không, ng−ời ta còn áp dụng kỹ thuật nén khí để chế tạo các tua bin phản lực. Chính vì máy nén khí đ−ợc sử dụng rộng rãi nh− vậy, nên nó có rất nhiều loại, nhiều kiểu khác nhau. 22 Theo nguyên lý lμm việc máy nén khí đ−ợc chia lμm hai loại chủ yếu: - Máy nén khí loại cánh dẫn: Máy nén khí loại ly tâm, máy nén khí loại h−ớng trục. - Máy nén khí loại thể tích: Máy nén khí loại pít tông, loại rô to.... Theo phạm vi áp suất ng−ời ta còn chia máy nén khí thμnh các loại: máy nén khí có áp suất cao, trung bình, thấp. Theo công dụng máy nén khí còn phân loại thμnh: - Máy nén khí cấp khí để truyền động (trong các hệ thống truyền động khí nén). - Máy nén khí cấp khí để phục vụ sản xuất (trong xây dựng). - Máy nén khí phục vụ tích trữ khí trong các bình (trong y tế, trong cơ khí...) 1. Máy nén khí loại rô to. Máy nén khí loại rô to lμ loại máy nén khí có cấu tạo đơn giản nhất trong tất cả các loại máy nén khí. Cấu tạo của nó bao gồm những bộ phận chính sau: Cửa cấp khí vμo, cửa cấp khí nén áp suất cao đi ra, trục máy nén khí, cánh công tác vμ vỏ máy nén khí. Dòng khí áp suất cao đi ra Vỏ Cánh công tác Dòng khí vμo Hình 2.6: Sơ đồ nguyên lý máy nén khí loại rô to. Nguyên lý lμm việc của máy nén khí loại rô to chủ yếu lμ dựa vμo sự thay đổi thể tích của các khoang chứa khí, nhờ đó chất khí trong các khoang nμy bị nén lại vμ cung cấp ra ngoμi qua các van cấp khí. Trên hình 2.7 lμ sơ đồ nguyên lý của máy nén khí loại rô to cánh gạt, quá trình nén khí trải qua ba hμnh trình. Hμnh trình nạp, lúc nμy các van cấp khí mở ra để đ−a chất khí vμo trong các khoang trống giữa hai cánh gạt. Các cánh gạt có thể chuyển 23 động tịnh tiến trong các rãnh trên rô to nhờ lò xo ép. Khi rô to quay hết hμnh trình nạp, với kiểu bố trí rô to vμ vò máy nén khí lệch tâm lμm thể tích của khoang trống giữa hai cánh gạt bị thay đổi khi rô to quay. Chính điều nμy lμm thể tích của chất khí giữa hai cánh gạt thay đổi (bị nén lại), đó lμ hμnh trình nén của máy nén khí rô to cánh gạt. Chất khí bị nén với áp suất cao sẽ đ−ợc cấp ra ngoμi khi rô to quay ở hμnh trình cấp khí nén. Với máy nén khí rô to cánh gạt, vấn đề bao kín rất đ−ợc quan tâm vì nó quyết định tới hiệu suất của máy nén khí. Hμnh trình nạp Hμnh trình nén Hμnh trình cấp khí nén Hình 2.7: Sơ đồ nguyên lý máy nén khí rô to cánh gạt. 2. Máy nén khí loại cánh dẫn. Máy nén khí loại cánh dẫn đ−ợc dùng phổ biến nhất trong tất cả các loại máy nén khí vì nó có nhiều −u điểm nổi bật nh−: - Phạm vi sử dụng lớn vμ năng suất cao. - Kết cấu nhỏ gọn, chắc chắn, lμm việc tin cậy. - Hiệu suất của máy nén khí loại cánh dẫn cao hơn so với các loại máy nén khí khác. Dựa vμo chiều của khí nén áp suất cao đi ra mμ ng−ời ta phân máy nén khí loại cánh dẫn thμnh: - Máy nén khí cánh dẫn ly tâm. - Máy nén khí cánh dẫn h−ớng trục. 24 Kết cấu của một máy nén khí loại cánh dẫn bao gồm các bộ phận chủ yếu sau: bánh công tác, trục máy nén khí, bộ phận dẫn h−ớng vμo, bộ phận dẫn h−ớng ra, ống dẫn khí vμo vμ ống dẫn khí ra. Trên hình 2.8 lμ sơ đồ nguyên lý máy nén khí cánh dẫn loại ly tâm, chiều của dòng chất khí khi vμo bơm theo h−ớng trục nh−ng khi ra khỏi bơm lμ theo h−ớng kính. Nguyên lý lμm việc của máy nén khí cánh dẫn loại ly tâm nh− sau: Khi máy nén khí lμm việc, bánh công tác quay, các phần tử chất khí ở trong bánh công tác d−ới ảnh h−ởng của lực ly tâm bị dồn từ trong ra ngoμi, chuyển động theo các máng dẫn (bộ phận dẫn h−ớng ra) vμ đi vμo ống dẫn khí ra với áp suất cao hơn đó lμ quá trình tạo khí nén áp suất cao của máy nén khí. Đồng thời, ở lối vμo của bánh công tác tạo nên một vùng có chân không vμ d−ới tác dụng của áp suất khí quyển lớn hơn áp suất ở lối vμo của máy nén khí, chất khí liên tục đ−ợc hút vμo máy nén khí theo ống dẫn khí. Đó lμ hμnh trình hút của máy nén khí. Quá trình hút vμ đẩy chất khí của máy nén khí lμ quá trình liên tục tạo nên dòng chất khí chạy liên tục qua bơm. Bộ phận h−ớng dòng Khí nén áp suất cao Bánh công tác Không khí vμo Hình 2.8: Sơ đồ nguyên lý máy nén khí cánh dẫn loại ly tâm Bộ phận dẫn h−ớng ra (đối với máy nén khí cánh dẫn loại ly tâm th−ờng có dạng xoắn ốc nên còn gọi lμ buồng xoắn ốc) để dẫn chất khí từ bánh công tác ra ống dẫn khí ra đ−ợc điều hoμ, ổn định vμ còn có tác dụng biến một phần động năng của dòng khí thμnh áp năng cần thiết. 25 Trên hình 2.9 lμ cấu tạo của máy nén khí cánh dẫn loại h−ớng trục, về mặt kết cấu cơ bản nó cũng nh− máy nén khí cánh dẫn loại h−ớng kính. Tuy nhiên về mặt nguyên lý lμm việc nó khác với máy nén khí cánh dẫn loại ly tâm, dòng chất khí chuyển động qua máy nén không thẳng góc với trục bơm mμ chuyển động trong các mặt trụ đồng tâm với trục bơm. Vμ dòng chất khí đi ra khỏi bơm theo h−ớng song song với trục bơm. Cánh dẫn h−ớng Khí nén áp suất cao đi ra Trục bơm Bánh công tác Hình 2.9: Cấu tạo máy nén khí cánh dẫn loại h−ớng trục. 3. Máy nén khí loại pít tông. Trên ô tô máy kéo sử dụng phổ biến nhất lμ máy nén loại pít tông, một hoặc hai xi lanh. Dẫn động máy nén khí có thể bằng đai, xích hoặc bánh răng, lấy công suất từ một trục nμo đó của động cơ. Hệ thống lμm mát vμ bôi trơn máy nén đ−ợc lμm kết hợp với các hệ thống t−ơng ứng của động cơ. Lμm mát bằng không khí hμu nh− không dùng. Kết cấu điển hình của máy nén pít tông hai xi lanh thê hiện trên hình 2. bao gồm các bộ phận chính sau: Pu ly, hai xi lanh, pít tông vμ nắp xi lanh, trục khuỷu, thanh truyền, van nén, van nạp vμ van điều chỉnh áp suất. • Nguyên tắc hoạt động: Khi động cơ hoạt động, pu ly quay nhờ lμm cho trục khuỷu vμ pít tông của máy nén khí chuyển động. Khi pít tông đi xuống tạo chân không trong xi lanh hút mở van 26 nạp, cho không khí ngoμi trời đ−ợc hút qua bầu lọc vμ nạp vμo xi lanh. Khi pít tông đi lên, van nạp đóng kín, không khí trong xi lanh bị nén đẩy mở van nén, đ−a không khí nén qua nắp xi lanh đến bình chứa khí nén. Khi áp suất trong bình chứa khí nén đạt áp suất quy định thì van điều chỉnh áp suất bắt đầu hoạt động. Lúc nμy không khí nén tăng áp suất mở van áp suất đi theo đ−ờng ống, đẩy mở mở thông van nạp giữa hai xi lanh, cắt đ−ờng dẫn khí nén đến bình chứa vμ không khí nén đ−ợc thông từ xi lanh nμy qua xi lanh khác. Khi áp giảm xuống, van điều chỉnh áp suất sẽ đóng kín, mở thông đ−ờng dẫn khí nén đến bình chứa khí nén nh− ban đầu. Ngoμi ra trên máy nén khí còn lắp đặt thêm các chi tiết để đảm bảo tính an toμn cho hệ thống khí nén đó lμ: van an toμn, van điều chỉnh áp suất. Khe hở điều chỉnh áp suất khí nén Vít điều chỉnh áp suất khí nén Đầu nối với n−ớc lμm mát Van hồi khí Van cấp khí nén Đ−ờng nạp khí Bầu lọc khí Van kiểm tra dầu bôi trơn Bơm dầu Van hạn chế áp suất dầu bôi trơn Hình 2.10: Cấu tạo máy khí loại pít tông (2 xi lanh). a. Bộ điều chỉnh áp suất. Dùng để duy trì áp suất trong hệ thống ở mức qui định vμ giảm tải cho máy nén khi áp suất trong các bình chứa đã đạt đến giá trị trên của giới hạn điều chỉnh. 27 Để giảm tải cho máy nén lμ : mở c−ỡng bức các van nạp, để không khí tự do l−u thông từ xi lanh nμy sang xi lanh khác vμ ng−ợc lại, khi máy nén lμm việc. Vít điều chỉnh12. . 3. . 4,9. Piston. Lò 2xo Rãnh5 Van3 xả 7. Van giảm tải 8. Phần tử lọc Pít tông4 Van10 nạ p Van6 ng−ợc Pít tôn9 g Van7 giảm tải Phần8 tử lọc Hình 2.11 : Bộ điều chỉnh áp suất • Nguyên lý lμm việc : Đ−ờng đẩy của máy nén của khoang C của bộ điều chỉnh. Không khí đ−ợc đẩy từ máy nén qua phần tử lọc, van ng−ợc đến khoang D, rồi đi vμo bình chứa. Đồng thời không khí nén từ khoang D, cũng theo rãnh, đi tới khoang A. Khi áp suất trong bình chứa đạt giá trị quy định, piston sẽ bị ép lên trên nén lò xo lại. Pít tông chuyển động lên trên sẽ lμm van xả đóng lại vμ van nạp mở ra, cho khí nén từ khoang A đi qua 28 khoang B, phía trên pít tông d−ới của cơ cấu giảm tải. D−ới tác dụng của khí nén, pít tông nμy dịch chuyển xuống d−ới, mở van giảm tải ra, nối khoang C vμ đ−ờng đẩy của máy nén với khí quyển. áp suất của khí nén trong bình chứa có thể điều chỉnh đ−ợc nhờ vít điều chỉnh. b. Van hạn chế áp suất. Đầu vμo Lò xo Van nạp Pít tông cân bằng 4 Pít tông Cần Lò xo Van xả Đầu ra Đầu thông với khí quyển Hình 2.12: Van hạn chế áp suất Trên xe có dẫn động phanh bằng khí nén th−ờng sử dụng van hạn chế áp suất để xả nhanh không khí ra khỏi các bầu phanh sau khi sử dụng phanh dừng. • Nguyên lý lμm việc : Van hạn chế áp suất có hai van cao su hình côn vμ cơ cấu tỉ lệ dạng pít tông. Đầu vμo nối với van phân phối, đầu ra nối với các cơ cấu chấp hμnh, đầu nối với khí quyển. ở vị trí ban đầu, đầu vμo vμ khoang A thông với khí quyển qua các lỗ trong van phân phối. Pít tông cân bằng, d−ới tác dụng của lò xo nằm ở vị trí trên cùng. Đầu d−ới thông với khí quyển qua van xả (lúc nμy mở). Pít tông bậc ở vị trí cân bằng. Van nạp d−ới tác dụng của lò xo, ép chặt lên đế trên pít tông, ngăn cách khoang A với B. 29 Khi thực hiện quá trình cấp khí, không khí nén qua đầu vμo vμo khoang A, ép pít tông vμ cần dịch chuyển xuống d−ới đóng van xả lại, sau đó mở van nạp ra, cho không khí nén từ khoang A đi qua khoang B, rồi qua đầu 9 đến các cơ cấu chấp hμnh. áp suất trong khoang B tăng lên cho đến khi pít tông đạt trạng thái cân bằng thì ngừng lại. Tỉ số diện tích tiết diện d−ới các bậc của pít tông, xác định tỉ số áp suất khí nén ở đầu ra vμ đầu vμo của van. Khi áp suất trong khoang A tiếp tục tăng, pít tông cân bằng sẽ ép lò xo dịch chuyển xuống d−ới, đẩy pít tông xuống sâu hơn nữa, lμm van nạp lại mở ra, giảm độ chênh áp giữa khoang A vμ B. Khi pít tông đẩy pít tông xuống d−ới cùng, tì vμo gờ trên thân van, thì van nạp sẽ luôn luôn mở, nên các khoang A vμ B lúc nμy bằng nhau. Khi nhả phanh, khoang A thông với khí quyển qua van phân phối. Các pít tông cùng với cần trở về vị trí ban đầu, van nạp đóng lại, van xả mở ra cho không khí nén thoát ra ngoμi qua đầu thông với khí quyển. Van lấy khí Pít tông nén ra Van cấp khí vμo Đ−ờng cấp khí vμo Hμnh trình nén khí Que thăm dầu Thanh truyền Trục khuỷu Hình 2.13: Cấu tạo máy nén khí 3 xi lanh. 30 3. Tuốc bin khí. Tua bin khí lμ loại động cơ khí nén tiếp thu cơ năng của dòng khí áp lực cao để kéo cơ cấu chấp hμnh khác lμm việc, có tác dụng nh− một động cơ đ−ợc gọi chung lμ tua bin khí. Theo nguyên lý tác động của dòng khí áp lực cao với tua bin khí trong quá trình lμm việc ng−ời ta chia tua bin khí ra lμm nhiều loại khác nhau nh−ng chủ yếu có hai loại sau: - Tua bin phản lực. - Tua bin xung lực. Trong loại tua bin phản lực, áp suất của dòng khí ở lối vμo bánh công tác lớn hơn áp suất ở lối ra. Sở dĩ gọi loại tua bin nμy lμ tua bin phản lực vì chuyển động t−ơng đối của dòng chất khí khi qua các máng dẫn lμ chuyển động nhanh dần do đó áp suất của dòng khí giảm dần. Tua bin xung lực lμ loại tua bin mμ trong quá trình lμm việc bánh công tác của tua bin chỉ nhận năng l−ợng của dòng khí d−ới dạng động năng (áp suất của dòng khí ở lối vμo vμ lối ra của bánh công tác nh− nhau). Tác dụng xung lực của dòng khí trên các cánh dẫn lμm cho bánh công tác quay từ đó truyền động năng đến bộ phận chấp hμnh. Để tìm hiểu rõ hơn ta đi vμo kết cầu vμ nguyên lý lμm việc của các loại tua bin d−ới đây. a. Tua bin xung lực: Trong công nghệ dảo d−ỡng vμ sửa chữa ô tô hiện nay, các ngμnh chế tạo thiết bị dụng cụ đã áp dụng nguyên lý của tua bin xung lực vμo việc chế tạo các dụng cụ, thiết bị sử dụng khí nén để phục vụ cho công tác bảo d−ỡng vμ sửa chữa ô tô. Một trong những ứng dụng đó lμ các thiết bị tháo lắp bu lông, máy mμi, máy khoan sử dụng nguyên lý tua bin xung lực, dòng khí nén áp suất cao sẽ lμ quay bánh công tác tạo nên động năng lμm chuyển động cơ cấu chấp hμnh. ở đây toμn bộ năng l−ợng của khí nén đều đ−ợc tạo thμnh động năng của bánh công tác. Cụ thể nh− trên hình 2.14 lμ sơ đồ cấu tạo của tua bin xung lực. Vμ một ứng dụng nữa của tua bin xung lực lμ hệ thống tăng áp trên động cơ điêden hay còn gọi lμ tua bin tăng áp với sơ đồ nguyên lý lμm việc nh− hình vẽ 2.15. Dòng khí thải từ động cơ có áp suất cao đ−ợc dẫn qua bánh công tác của tua bin, tại đây toμn bộ năng l−ợng của khí thải đ−ợc chuyển thμnh động năng của bánh công tác lμm bánh công tác chuyển động kéo theo bộ phận chấp hμnh chuyển động. 31 Bánh công tác Dòng khí áp lực cao đi ra Vỏ tua bin Bánh khuyếch tán Hình 2.14: Cấu tạo tua bin khí loại xung lực Toμn bộ năng l−ợng của khí thải đ−ợc chuyển thμnh động năng của bánh công tác nhờ bộ phận h−ớng dòng, biến dòng khí thải áp suất cao thoát ra từ ống thải thμnh các dạng tia đập mạnh vμo bánh công tác tạo nên xung lực lμm chuyển động bánh công tác. áp năng của khí thải khi đi qua bánh công tác có sự thay đổi theo chiều h−ớng giảm. Động cơ Máy nén áp Khí thải thoát ra suất cao sau tua bin Nhiên Không liệu khí vμo Hộp giảm tốc Máy nén áp Tua bin suất thấp lực Tua bin tăng Hệ thống lμm áp động cơ mát khí nạp vμo Hình 2.15: Sơ đồ nguyên lý hệ thống tăng áp tua bin khí. 32 b. Tua bin phản lực: Với tua bin phản lực, dòng khí l−u động qua bánh công tác lμ dòng liên tục điền đầy toμn bộ các máng dẫn. Khi qua bánh công tác dòng khí l−u động biến đổi cả động năng lẫn thế năng. Kết cấu của một tua bin phản lực cũng t−ơng tự nh− tua bin xung lực bao gồm những bộ phận chính sau: buồng tua bin, bánh công tác, bộ phận dẫn h−ớng. Tùy theo kết cấu biên dạng cánh dẫn vμ chuyển động của chất khí qua bánh công tác, ng−ời ta chia tua bin phản lực thμnh các loại: h−ớng tâm, ly tâm, h−ớng trục vμ tâm trục. Một trong những ứng dụng của tua bin phản lực lμ động cơ tua bin khí. Động cơ tua bin khí lμ loại động cơ nhiệt, dạng rô to trong đó chất giãn nở sinh công lμ không khí. Động cơ gồm ba bộ phận chính lμ khối máy nén khí dạng rô to (chuyển động quay); buồng đốt đẳng áp loại hở; vμ khối tua bin khí rô to. Khối máy nén vμ khối tuốc bin có trục đ−ợc nối với nhau để tuốc bin lμm quay máy nén. Cánh quạt đẩy chính Hộp số giảm tốc 4 Động cơ tuốc bin khí 3 1 2 b) a) Hình 2.16: Sơ đồ động cơ tua bin. a) Sơ đồ động cơ tuốc bin cánh quạt; b) Sơ đồ động cơ tuốc bin phản lực hai viền khí. 1-Cánh quạt ngoμi; 2-Động cơ tuốc bin khí; 3-Dòng khí đi bên trong động cơ; 4- Dòng khí đi bên ngoμi động cơ So với một loại động cơ nhiệt khác rất thông dụng lμ động cơ pít tông điển hình lμ động cơ điêden thì động cơ tua bin khí có nhiều điểm yếu hơn: công nghệ chế tạo rất cao nên rất đắt (chỉ một vμi n−ớc có công nghệ tiên tiến chế tạo đ−ợc động cơ nμy), có hiệu suất nhiệt động lực học thấp hơn (khoảng 2/3 so với động cơ điêden) 33 dẫn đến tính kinh tế kém hơn, hiệu suất giảm sút nhanh khi chạy ở chế độ thấp tải. Nh−ng −u điểm nổi bật của động cơ tua bin khí lμ cho công suất cực mạnh với một khối l−ợng vμ kích th−ớc nhỏ gọn: chỉ số công suất riêng của loại động cơ nμy lớn gấp hμng chục lần động cơ diêden. Do vậy loại động cơ nμy có vị trí áp đảo trong ngμnh hμng không, nó đ−ợc lắp cho hầu hết các loại máy bay vμ trực thăng Máy nén khí quay lμm không khí từ cửa hút của máy nén đ−ợc nén lại để tăng áp suất, trong quá trình đó không chỉ áp suất tăng mμ nhiệt độ cũng tăng (ngoμi ý muốn). Đây lμ quá trình tăng nội năng không khí trong máy nén. Sau đó không khí chảy qua buồng đốt tại đây nhiên liệu (dầu) đ−ợc đ−a vμo để trộn vμ đốt một phần không khí, quá trình cháy lμ quá trình gia nhiệt đẳng áp trong đó không khí bị gia nhiệt tăng nhiệt độ vμ thể tích mμ không tăng áp suất. Thể tích không khí đ−ợc tăng lên rất nhiều vμ có nhiệt độ cao đ−ợc thổi về phía tua bin với vận tốc rất cao. Tua bin lμ khối sinh công tại đây không khí tiến hμnh giãn nở sinh công, nội năng biến thμnh cơ năng: áp suất, nhiệt độ vμ vận tốc không khí giảm xuống biến thμnh năng l−ợng cơ học d−ới dạng mô men tạo chuyển động quay cho trục tua bin. Tua bin quay sẽ truyền mô men quay máy nén cho động cơ tiếp tục lμm việc. Phần năng l−ợng còn lại của dòng khí nóng chuyển động với vận tốc cao tiếp tục sinh công có ích tuỳ thuộc theo thiết kế của từng dạng động cơ: phụt thẳng ra tạo phản lực nếu lμ động cơ phản lực của máy bay; hoặc quay tuốc bin tự do (không nối với máy nén khí) để sinh công năng hữu dụng đối với các loại động cơ tuốc bin khí khác. V. Câu hỏi vμ bμi tập: 1. Nêu yêu cầu, nhiệm vụ của các hệ thống truyền động khí nén? 2. Nêu các hiện t−ợng vμ nguyên nhân h− hỏng của hệ thống tháo lắp bu lông bằng khí nén? 3. So sánh −u nh−ợc điểm của truyền động bằng khí nén vμ truyền động bằng cơ khí? 34 tHựC tập bảo d−ỡng vμ sửa chữa hệ thống truyền động bằng khí nén I. tổ chức chuẩn bị nơi lμm việc 1. Mục đích: - Rèn luyện kỹ năng tháo lắp cụm máy nén khí - Nhận dạng các bộ phân chính của cụm máy nén khí 2. Yêu cầu: - Tháo, lắp thμnh thạo, đúng quy trình vμ đúng yêu cầu kỹ thuật. - Nhận dạng đ−ợc các bộ phận cụm máy nén khí - Sử dụng dụng cụ hợp lý, chính xác. - Đảm bảo an toμn trong quá trình tháo, lắp - Tổ chức nơi lμm việc khoa học, ngăn nắp, gọn gμng. 3. Chuẩn bị: a) Dụng cụ: - Thiết bị kiểm tra áp lực phanh. - Dụng cụ tháo lắp cụm máy nén khí - Khay đựng dụng cụ, chi tiết - Giá nâng cầu xe, kích nâng vμ gỗ chèn kê lốp xe. - Đồng hồ so, đồng hồ áp suất - Pan me, th−ớc cặp, căn lá b) Vật t−: - Giẻ sạch - Giấy nhám - Nhiên liệu rửa, dầu mỡ bôi trơn - Xéc măng, pít tông, các van khí nén, lò xo vμ các joăng đệm.... - Tμi liệu phát tay về các quy trình vμ tra cứu các yêu cầu kỹ thuật sửa chữa cụm máy nén khí, súng hơi. - Bố trí nơi lμm việc cho nhóm học viên đủ diện tích, ánh sáng vμ thông gió. 35 II. THáO LắP cụm máy nén khí A. Quy trình tháo các bộ phận trên ôtô 1. Chuẩn bị dụng cụ vμ nơi lμm việc - Bộ dụng cụ tay nghề tháo lắp hệ thống phanh - Kích nâng, giá kê chèn lốp xe. 2. Lμm sạch bên ngoμi cụm hệ thống phanh - Dùng bơm n−ớc áp suất cao vμ phun n−ớc rửa sạch các cặn bẩn bên ngoμi gầm ôtô. - Dùng bơm hơi vμ thổi khí nén lμm sạch cặn bẩn vμ n−ớc bám bên ngoμi cụm dẫn động phanh 3. Tháo máy nén khí - Tháo dây đai - Tháo máy nén khí 4. Tháo bình chứa khí nén - Xả khí nén - Tháo các ống dẫn khí nén - Tháo bình chứa khí nén 5. Tháo rời máy nén khí (giống phần tháo lắp động cơ) - Tháo puly, nắp máy, các van... - Tháo nhóm pít tông, thanh truyền vμ trục khuỷu... 6. Lμm sạch chi tiết vμ kiểm tra - Dùng giẻ sạch vμ dung dịch rửa lμm sạch các chi tiết vμ khiểm tra B. Quy trình lắp Ng−ợc lại quy trình tháo (sau khi sửa chữa vμ thay thế các chi tiết h− hỏng) • Các chú ý. - Kê chèn lốp xe an toμn khi lμm việc d−ới gầm xe. - Tra mỡ bôi trơn các chi tiết vμ thay dầu bôi trơn máy nén khí. - Thay thế các chi tiết theo định kỳ bảo d−ỡng (các đệm, dây đai, các van, xéc măng) - Điều chỉnh áp suất khí nén vμ độ căng của dây đai. 36 III. Bảo d−ỡng cụm máy nén khí A. quy trình bảo d−ỡng 1. Lμm sạch bên ngoμi các bộ phận 2. Tháo rời các bộ phận vμ lμm sạch. 3. Kiểm tra h− hỏng chi tiết 4. Thay thế chi tiết theo định kỳ (xéc măng, các van, đệm kín vμ dây đai) 5. Tra mỡ, lắp các chi tiết vμ thay dầu bôi trơn. 6. Kiểm tra vμ điều chỉnh độ căng dây đai vμ van áp suất B. Điều chỉnh độ căng dây đai vμ van áp suất 1. Điều chỉnh độ căng dây đai của máy nén khí a) Kiểm tra Dùng th−ớc đo chuyên dùng đo khoảng cách từ vị trí dây đai ch−a ấn lực, sau đó dùng tay ấn dây đai đến vị trí cảm thấy có lực cản lớn vμ dừng lại để đọc kết quả trên th−ớc vμ so sánh với tiêu chuẩn cho phép để tiến hμnh điều chỉnh. b) Điều chỉnh Tháo các đai ốc của bánh đai điều chỉnh vμ dịch chuyển đẩy căng dây đai vừa đủ độ căng tiêu chuẩn, sau đó hãm chặt các đai ốc. 2. Điều chỉnh van áp suất a) Kiểm tra Vận hμnh động cơ vμ qua sát đồng hồ báo áp suất, nếu áp suất không đúng tiêu chuẩn cần tiến hμnh điều chỉnh. b) Điều chỉnh Tháo nắp van vμ vặn nắp điều chỉnh để thay đổi sức căng lò xo, sau đó vận hμnh động cơ vμ kiểm tra lại kết quả trên đồng hồ báo áp suất, nếu ch−a đạt yêu cầu cần tiếp tục điều chỉnh đạt áp suất theo quy định. IV. sửa chữa cụm máy nén khí vμ bình chứa khí nén 1. Máy nén khí a) H− hỏng vμ kiểm tra - H− hỏng máy nén khí: nứt, mòn rỗ trục khuỷu, vòng bi, xi lanh, pít tông, xéc măng, puly vμ các van. 37 - Kiểm tra : Dùng th−ớc cặp, pan me vμ đồng hồ so để đo độ mòn của trục khuỷu, vòng bi, xi lanh, pít tông, xéc măng, puly vμ dùng kính phóng đại để kiểm tra các vết nứt, rỗ vμ so với tiêu chuẩn kỹ thuật. b) Sửa chữa - H− hỏng máy nén khí: nứt, mòn rỗ trục khuỷu, vòng bi, xi lanh, pít tông, xéc măng, puly vμ các van. - Sửa chữa các h− hỏng vμ bảo d−ỡng các chi tiết của máy nén khí giống nh− sửa chữa các chi tiết trục khuỷu, vòng bi, xi lanh, pít tông, xéc măng, puly của động cơ. 2. Van an toμn vμ điều chỉnh áp suất a) H− hỏng vμ kiểm tra - H− hỏng chính của van an toμn vμ van điều chỉnh áp suất lμ : nứt, mòn, cháy rỗ bề mặt tiếp xúc, vòng kín vμ gãy lò xo. - Kiểm tra : Dùng th−ớc cặp, pan me, đồng hồ so để đo độ mòn của các van vμ dùng kính phóng đại để kiểm tra các vết nứt, rỗ vμ so với tiêu chuẩn kỹ thuật. b) Sửa chữa - Các van an toμn, điều chỉnh áp suất bị nứt, mòn, cháy rỗ bề mặt tiếp xúc, vòng kín vμ gãy lò xo đều đ−ợc thay thế đúng loại. 3. Bình chứa khí nén vμ các ống dẫn khí nén a) H− hỏng vμ kiểm tra - H− hỏng của bình chứa khí nén vμ các ống dẫn khí nén lμ : nứt, rỉ thủng vμ cong chay hỏng ren lμm hở khí nén ra ngoμi. - Kiểm tra : Dùng kính phóng đại để quan sát các vết nứt, thủng bên ngoμi các chi tiết. b) Sửa chữa - Bình chứa khí nén vμ các ống dẫn khí nén bị nứt, rỉ thủng vμ cong, chờn hỏng ren cần đ−ợc tiến hμnh hμn đắp sửa nguội vμ gò nắn hết cong. 38 V. Bảo d−ỡng súng phun sơn bằng khí nén: 1 2 10 13 9 17 11 8 16 12 14 15 3 4 5 6 7 19 24 18 20 25 21 22 23 Hình 2.15: Các chi tiết tháo rời của súng phun sơn bằng khí nén. 1. Nắp bảo vệ; 2. Đầu phun khí; 3. Vòi phun; 4. Thân vòi phun; 5,19,21. Đệm chữ o; 6. Đêm đai ốc; 7. Đệm; 8. Thân thiết bị phun sơn; 9. Vít điều chỉnh; 10. Thanh điều khiển; 11.Lá thép cố định; 12. ống lót điều chỉnh kim phun; 13.ống dẫn h−ớng kim phun; 14.Van; 15.Nút che ống dẫn h−ớng; 16. Võ kim phun; 17,22. Lò xo; 18.Kim phun; 20. Van cấp khí; 23.Bu lông khoá; 24. Thân van; 25. Bình sơn. A. quy trình bảo d−ỡng 1. Lμm sạch bên ngoμi các bộ phận 2. Tháo rời các bộ phận vμ lμm sạch. 3. Kiểm tra h− hỏng chi tiết. 4. Thay thế chi tiết theo định kỳ. 5. Tra mỡ, lắp các chi tiết. 6. Kiểm tra vμ điều chỉnh van áp suất phun. 39 B. Điều chỉnh áp suất phun a) Kiểm tra Vận hμnh súng phun sơn bằng khí nén vμ lắp đồng hồ báo áp suất vμo đầu kim phun, sau đó quan sát nếu áp suất không đúng tiêu chuẩn cần tiến hμnh điều chỉnh. b) Điều chỉnh Vặn vít điều chỉnh để thay đổi chiều cao của thanh điều khiển tức lμ thay đổi sức căng lò xo, sau đó vận hμnh súng phun sơn vμ kiểm tra lại kết quả trên đồng hồ báo áp suất, nếu ch−a đạt yêu cầu cần tiếp tục điều chỉnh đạt áp suất theo quy định. 40 Bμi 3 khái niệm vμ các quy luật về truyền động bằng thủy lực Mã bμi: HAR.02 09 03 Giới thiệu : Khái niệm vμ các quy luật về truyền động bằng thuỷ lực lμ bμi học nhằm cung cấp cho học sinh những kiến thức cơ bản về truyền động bằng thuỷ lực mμ những kiến thức nμy sẽ lμm cơ sở lý thuyết cho việc rèn luyện kỹ năng kỹ xảo để sử dụng vμ bảo d−ỡng tốt nhất các thiết bị vμ dụng cụ dùng để sửa chữa ô tô cũng nh− để sửa chữa các thiết bị thuỷ lực khí nén trên ô tô. Mục tiêu thực hiện: Học xong bμi nμy học viên có khả năng: − Phát biểu đúng các khái niệm, yêu cầu vμ các thông số của truyền động bằng khí nén. − Giải thích đ−ợc các quy luật truyền dẫn của khí nén. − Nhận dạng đ−ợc các thiết bị sử dụng khí nén. Nội dung chính: I- Khái niệm, yêu cầu vμ các thông số của thuỷ lực. 1. Khái niệm, yêu cầu. 2. Các thông số của thuỷ lực. II- Các quy luật truyền dẫn bằng thuỷ lực. III- Nhận dạng các thiết bị sử dụng thuỷ lực. 41