Xem mẫu
- BỘ LAO ĐỘNG - THƯƠNG BINH VÀ XÃ HỘI
TỔNG CỤC DẠY NGHỀ
GIÁO TRÌNH
Môn học: Công nghệ khí nén - thuỷ
lực ứng dụng
NGHỀ: CÔNG NGHỆ Ô TÔ
TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG NGHỀ
(Ban hành kèm theo Quyết định số:120/QĐ - TCDN ngày 25 tháng 02 năm 2013
của Tổng cục trưởng Tổng cục Dạy nghề)
Hà Nội - 2012
- TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN
Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thông tin có thể
được phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo
nghề và tham khảo.
Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh
doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm.
Mã tài liệu: MH 13
- LỜI GIỚI THIỆU
Trong những năm gần đây, sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ
thuật đã giúp cho có sự thay đổi vượt bậc trong cuộc sống của con người. Bên
cạnh sự phát triển của các ngành như: Kỹ thuật điện tử, kỹ thuật tự động
hóa..thì ngành kỹ thuật thủy khí ngày càng trở nên có ý nghĩa và chiếm một vị
trí quan trọng trong một số lĩnh vực của cuộc sống, đặc biệt trong ngành chế
tạo máy và kỹ thuật ôtô, các máy công trình thì truyền động thủy lực khí nén
đang có một vai trò đáng kể do có mật độ công suất cao, kết cấu đơn giản, độ
tin cậy cao và đặc biệt là việc bố trí các phần tử tự do và linh động theo không
gian và van điều khiển, có chi phí công suất nhỏ là những ưu điểm nổi bật của
công nghệ truyền động khí nén thủy lực. Với những ưu điểm như vậy, nên ở
nước ta hiện nay đã có rất nhiều máy móc sử dụng truyền đồng thủy lực khí
nén tuy nhiên số lượng những thợ giỏi về lĩnh vực này lại khá khiêm tốn.
Nhằm giúp cho sinh viên có thể nắm được một số kiến thức cơ bản về truyền
động thủy lực khí nén, tiếp cận dần với công việc sửa chữa các thiết bị có liên
quan trong thực tế.
Nội dung của giáo trình biên soạn được dựa trên sự kế thừa nhiều tài
liệu của các trường đại học và cao đẳng, kết hợp với yêu cầu nâng cao chất
lượng đào tạo cho sinh viên các trường dạy nghề trong cả nước. Để giúp cho
người học có thể nắm được những kiến thức cơ bản của môn học thủy lực khí
nén, nhóm biên soạn đã sắp xếp môn học theo từng chương theo thứ tự:
Chương 1: Khái niệm và các quy luật về truyền động bằng khí nén
Chương 2: Hệ thống truyền động bằng khí nén
Chương 3: Khái niệm và các quy luật về truyền động bằng thủy lực
Chương 4: Cấu tạo hệ thống truyền động bằng thủy lực
Kiến thức trong giáo trình được biên soạn theo chương trình khung của
Tổng cục Dạy nghề, sắp xếp logic và cô đọng. Do đó người đọc có thể hiểu
một cách dễ dàng các nội dung trong chương trình.
Mặc dù đã rất cố gắng nhưng chắc chắn không tránh khỏi sai sót, tác
giả rất mong nhận được ý kiến đóng góp của người đọc để lần xuất bản sau
giáo trình được hoàn thiện hơn.
Xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày…..tháng…. năm 2012
- Tham gia biên soạn
1. ThS. Phạm Tố Như Chủ biên
2. ThS. Nguyễn Đức Nam Đồng chủ biên
3. ThS. Hà Thanh Sơn Thành viên
4. ThS. Vũ Quang Huy Thành viên
5. ThS. Phạm Ngọc Anh Thành viên
6. ThS. Nguyễn Thành Trung Thành viên
7. ThS. Phạm Duy Đông Thành viên
8. ThS. Đoàn Văn Năm Thành viên
9. ThS. Ngô Cao Vinh Thành viên
10. ThS. Đinh Quang Vinh Thành viên
11. ThS. Hoàng Văn Thông Thành viên
12. ThS. Hoàng Văn Ba Thành viên
13. ThS. Nguyễn Thái Sơn Thành viên
14. CN. Vũ Quang Anh Thành viên
15. ThS. Nguyễn Xuân Sơn Thành viên
16. ThS. Lê Ngọc Viện Thành viên
17. ThS. Nguyễn Văn Thông Thành viên
18. ThS. Dương Mạnh Hà Thành viên
19. CN. Hoàng Văn Lợi Thành viên
20. CN. Trần Văn Đô Thành viên
- MỤC LỤC
ĐỀ MỤC TRANG
Lời giới thiệu
Mục lục
Chương 1: Khái niệm và các quy luật về truyền động bằng
1
khí nén
Chương 2: Hệ thống truyền động bằng khí nén 29
Chương 3: Khái niệm và các quy luật về truyền động bằng
43
thủy lực
Chương 4: Cấu tạo hệ thống truyền động bằng thủy lực 68
Tài liệu tham khảo 82
- MÔN HỌC CÔNG NGHỆ KHÍ NÉN - THỦY LỰC ỨNG DỤNG
Mã số của môn học: MH 13
I. Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trò của môn học:
- Vị trí:
Môn học được bố trí giảng dạy song song với các môn học/ mô đun sau:
MH 14, MH 15, MH 16, MĐ 18, MĐ 19
- Tính chất:
Là môn học kỹ thuật cơ sở bắt buộc.
- Ý nghĩa: giúp cho sinh viên có kiến thức cơ bản về thủy lực khí nén, góp
phần vào học các môn chuyên môn được tốt hơn, nâng cao hiệu quả học tập.
- Vai trò: môn học trang bị cho sinh viên những khái niệm, kiến thức cơ
bản về thủy lực khí nén để ứng dụng vào các môn học chuyên môn, ứng dụng vào
thực tế.
II. Mục tiêu của môn học:
Trình bày được đầy đủ các khái niệm, yêu cầu và các định luật truyền d n
năng lượng của hệ thống truyền động khí n n và thủy lực
iải thích đầy đủ cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống truyền
động bằng khí n n và thủy lực
Nhận dạng cấu tạo và nguyên lý hoạt động của các thiết bị truyền động
bằng khí n n và thủy lực
Tuân thủ đúng quy định, quy phạm về lĩnh vực thủy lực và khí n n
Rèn luyện tác phong làm việc nghiêm túc, tỉ mỉ
III. Nội dung tổng quát và phân phối thời gian:
Thời gian (giờ)
Số Thực Kiểm
Tên chương mục Tổng Lý
TT hành Bài tra*
số thuyết
tập
Khái niệm và các quy luật về truyền
I
động bằng khí nén 9 9
Khái niệm, yêu cầu và các thông số của
khí nén 2 2
Các quy luật truyền d n bằng khí nén 3 3
Nhận dạng các thiết bị sử dụng khí nén. 4 4
II Hệ thống truyền động bằng khí nén 11 10 1
Nhiệm vụ, yêu cầu và phân loại 2 2
Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý hoạt động của 5 5
- hệ thống truyền động bằng khí nén
Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của máy
nén khí. 4 3 1
Khái niệm và các quy luật về truyền
III
động bằng thủy lực 11 10 1
Khái niệm, yêu cầu và các thông số của
chất lỏng 3 3
Các quy luật truyền d n bằng thủy lực 3 3
Nhận dạng các thiết bị thủy lực. 5 4 1
Cấu tạo hệ thống truyền động bằng
IV
thủy lực 14 13 1
Nhiệm vụ, yêu cầu và phân loại 3 3
Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý hoạt động của
hệ thống truyền động bằng thủy lực 5 5
Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của máy
thủy lực. 6 5 1
Tổng cộng 45 42 3
* Ghi chú: Thời gian kiểm tra lý thuyết được tính vào giờ lý thuyết, kiểm tra thực
hành được tính bằng giờ thực hành.
- 1
CHƯƠNG I: KHÁI NIỆM VỀ CÁC QUY LUẬT
VÀ TRUYỀN ĐỘNG KHÍ NÉN
Mã số của chương 1: MH 13 - 01
Giới thiệu:
Dưới sự phát triển của khoa học kỹ thuật, con người ngày càng sử dụng
được hiểu quả các nguồn tài nguyên thiên nhiên vào trong kỹ thuật phục vụ đời
sống mà trước đây tưởng như không thể. Công nghệ khí n n đã đưa nguồn tài
nguyên bất tận của thiên nhiên là không khí vào các máy móc để biến chúng thành
năng lượng, giúp ích cho đời sống con người.
Mục tiêu:
- hát biểu đúng các khái niệm, yêu cầu và các thông số của truyền
động bằng khí n n
- iải thích được các quy luật truyền d n của khí n n
- hát biểu đúng yêu cầu, nhiệm vụ và phân loại hệ thống truyền động
bằng khí n n
- iải thích được sơ đồ cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống
truyền động bằng khí n n
- Nhận dạng được cấu tạo và nguyên lý hoạt động của các thiết bị
truyền động bằng khí n n
- Tuân thủ đúng quy định, quy phạm về lĩnh vực thủy lực và khí nén.
Nội dung chính:
1.1 KHÁI NIỆM, YÊU CẦU VÀ CÁC THÔNG SỐ CỦA KHÍ NÉN
Mục tiêu:
- Trình bày được khái niệm và yêu cầu của truyền động khí n n
- Trình bày được quá trình sản xuất khí n n
- Trình bày được các thông số của truyền động khí n n
- Sử dụng được các công thức vào các bài tập tính toán có liên quan
Khái quát chung
Bên cạnh các chất lỏng thủy lực như nước và dầu, khí n n cũng là một
trong những môi chất mang năng lượng và tín hiệu quan trọng nhất trong kỹ
thuật thủy khí.
Trong các hệ thống truyền động khí nén môi chất là không khí nén –
một chất “lỏng” chịu n n. Như vậy có thể lấy không khí từ môi trường, nén
lại, truyền d n làm hoạt động các động cơ khí n n hoặc xy lanh khí nén và lại
thải ra môi trường.
Khí n n đã được ứng dụng từ rất lâu, cách đây trên 2000 năm, người ta
đã biết tạo ra khí n n, lưu trữ khí nén và sử dụng làm môi chất mang năng
- 2
lượng. Vào quãng thế kỷ thứ 3 và thứ nhất trước công nguyên ở Alexandrie
các nhà cơ khí Ktesibios và Heron đã
phát minh ra các thiết bị máy móc hoạt động bằng khí nén.
Tuy nhiên lịch sử phát triển của kỹ thuật khí n n cũng có những bước
thăng trầm. Một mặt do trình độ kỹ thuật công nghệ các thời kỳ trước chưa
tương xứng, mặt khác còn có sự cạnh tranh gay gắt của các hệ thống truyền
năng lượng khác như động cơ nhiệt, truyền động điện… mà mãi đến những
năm gần đây kỹ thuật khí n n mới lại có được vai trò xứng đáng của nó trong
sản xuất. Thời kỳ bùng nổ của kỹ thuật khí n n bắt đầu cùng với sự phát triển
mạnh mẽ của kỹ thuật điều khiển và tự động hóa của các quá trình sản xuất,
nhất là khi có sự tham gia của kỹ thuật điện tử và kỹ thuật tính hiện đại. Ngày
nay khí n n đã tham gia vào hầu hết các lĩnh vực sản xuất như chế tạo máy,
xây dựng, kỹ thuật xe hơi, kỹ thuật y học, kỹ thuật rô bot, khai khoáng…
1.1.1 Khái niệm
1.1.1.1 Khái niệm về hệ thống truyền động khí nén
Là hệ thống truyền động lấy không khí từ môi trường ngoài, nén lại truyền
d n làm hoạt động các động cơ khí n n hoặc xy lanh khí nén và lại thải ra môi
trường.
1.1.1.2 Sản xuất khí nén
Hệ thống điều khiển khí n n hoạt động dựa vào nguồn cung cấp khí
n n, nguồn khí này phải được sản xuất thường xuyên với lượng thể tích đầy
đủ với một áp suất nhất định thích hợp cho năng lượng hệ thống.
a. Máy nén khí
Máy n n khí là máy có nhiệm vụ thu hút không khí, hơi ẩm, khí đốt ở
một áp suất nhất định và tạo ra nguồn lưu chất có áp suất cao hơn.
b. Các loại máy nén khí công suất nhỏ thường sử dụng
Máy n n khí được phân loại theo áp suất hoặc theo nguyên lý hoạt
động. Đối với nguyên lý hoạt động ta có:
- Máy n n theo nguyên lý thể tích: máy n n pít tông, máy n n khí kiểu
trục vít, máy n n cánh gạt.
- Máy n n tuốc bin là được dùng cho công suất rất lớn và không kinh tế
khi sử dụng lưu lượng dưới mức 600 m3/phút. Vì thế nó không mang lại áp
suất cần thiết cho ứng dụng điều khiển khí n n và hiếm khi sử dụng.
* Máy nén kiểu piston
Máy nén piston (hình 1.1) là máy n n phổ biến nhất và có thể cung cấp
năng suất đến 500 m3/phút. Máy nén 1 piston có thể n n khí khoảng 6 bar và
ngoại lệ có thể đến 10 bar; máy n n kiểu piston hai cấp có thể n n đến 15 bar;
3-4 cấp lên đến 250 bar.
- 3
Hình 1.1. Máy nén khí kiểu piston
* Máy nén khí kiểu trục vít
Máy nén trục vít làm việc theo nguyên lý thay đổi thể tích. Thể tích
không gian giữa hai răng kề nhau và vỏ sẽ thay đổi khi trục trục vít quay. Do
các rô to được chế tạo ở dạng trục vít nên điểm nén sẽ dịch chuyển từ cửa nạp
đến cửa đẩy.
Phần chính của máy nén trục vít gồm 2 roto: roto chính 2 và rô to phụ
1, (hình 1.3). Số đầu mối ren trên rô to xác định thể tích làm việc của máy, có
nghĩa là thể tích không khí cuốn vào trong một vòng quay. Số đầu mối ren
càng lớn thể tích làm việc càng nhỏ. Số đầu mối ren của hai rô to khác nhau
sẽ cho hiệu suất cao hơn.
Hình 1.2. Cấu tạo máy nén khí kiểu trục vít
- 4
Hình 1.3. Quá trình hút, nén và đẩy của máy nén trục vít
* Máy nén kiểu cánh gạt (Rotary compressors)
Nguyên lý hoạt động của máy n n khí kiểu cánh gạt mô tả ở hình 1.2:
không khí sẽ được vào buồng hút. Nhờ rôto và stato đặt lệch tâm, nên khi rôto
quay chiều sang phải, thì không khí vào buồng n n. Sau đó khí n n sẽ đi ra
buồng đẩy.
Hình 1.4. Máy nén khí kiểu cánh gạt
- 5
1.1.1.3 Phân phối khí nén
a. Phân phối khí nén
Hệ thống phân phối khí n n có nhiệm vụ chuyển không khí n n từ nơi
sản xuất đến nơi tiêu thụ, đảm bảo áp suất p và lưu lượng Q và chất lượng khí
n n cho các thiết bị làm việc, ví dụ như van, động cơ khí, xy lanh khí…
Hình 1.5. Hệ thống, thiết bị phân phối khí nén
Truyền tải không khí n n được thực hiện bằng hệ thống ống d n khí
n n, chú ý đối với hệ thống ống d n khí có thể là mạng đường ống được lắp
ráp cố định (trong toàn nhà máy) và mạng đường ống lắp ráp trong từng thiết
bị, trong từng máy mô tả ở hình 1.3. Đối với hệ thống phân phối khí n n
ngoài tiêu chuẩn chọn máy n n khí hợp lí, tiêu chuẩn chọn đúng các thông số
của hệ thống ống d n ( đường kính ống, vật liệu ống); cách lắp đặt hệ thống
ống d n, bảo hành hệ thống ph n phối cũng đóng vai trò quan trọng về
phương diện kinh tế cũng như yêu cầu kỹ thuật cho hệ thống điều khiển khí
nén.
* Bình nhận và trích khí nén
Bình trích chứa khí n n có nhiệm vụ cân bằng áp suất khí n n của máy
n n khí chuyển đến, trích chứa, ngưng tụ và tách nước trước khi chuyển đến
nơi tiêu thụ.
Kích thước của bình trích chứa phụ thuộc vào công suất của máy n n
khí, công suất tiêu thụ của các thiết bị sử dụng vàphương pháp sử dụng khí
nén.
Bình trích chứa khí n n có thể đặt nằm ngang, nằm đứng. Đường ống
ra của khí n n bao giờ cũng nằm ở vị trí cao nhất của bình trích chứa (hình
1.6).
- 6
Hình 1.6. Các loại bình trích chứa khí nén
* Đường ống
Đường ống d n khí n n có đường kính trong vài milimet trở lên. Chúng
được làm bằng các vật liệu cao su, nhựa hoặc kim loại.
Thông số cơ bản kích thước ống (đường kính bên trong) phụ thuộc vào:
vận tốc dòng chảy cho ph p, tổn thất áp suất cho ph p, áp suất làm việc, chiều
dài ống, lưu lượng, hệ số cản trở dòng chảy và các phụ kiện nối ống.
b. Các yếu tố cơ bản
- Lưu lượng: phụ thuộc vào vận tốc dòng chảy (Q=v.F). Vận tốc dòng
chảy càng lớn, tổn thất áp suất trong ống càng lớn.
- Vận tốc dòng chảy: vận tốc dòng chảy của khí n n trong ống d n nên
chọn là từ 6 ÷ 10 m/s. Vận tốc của dòng chảy khi qua các chỗ lượn cua của
ống hoặc nối ống, van, những nơi có tiết diện nhỏ lại sẽ tăng lên, hay vận tốc
dòng chảy sẽ tăng lên nhất thời khi các thiết bị hay máy móc đang vận hành.
- Tổn thất áp suất: tốt nhất không vượt quá 0.1 bar. Thực tế sai số cho
ph p đến 5% áp suất làm việc. Như vậy tổn thất áp suất là 0.3 bar là chấp
nhận được với áp suất làm việc là 6 bar.
- Hệ số cản dòng chảy: khi lưu lượng khí đi qua các chỗ nối khớp, van,
khúc cong sẽ gây ra hiện tượng cản dòng chảy. Bảng 1, biểu thị các hệ số cản
tương đương chiều dài ống d n l’ của các phụ kiện nối.
- 7
Bảng 1. Giá trị hệ số cản tương đương chiều dài ống dẫn l
1.1.1.4 Xử lý khí nén
Hình 1.7. Bộ lọc khí
- 8
Khí n n được tạo ra từ máy n n khí có chứa nhiều chất bẩn, độ bẩn có
thể ở các mức độ khác nhau. Chất bẩn có thể là bụi, độ ẩm của không khí hút
vào, những cặn bả của dầu bôi trơn và truyền động cơ khí. Hơn nữa trong quá
trình n n nhiệt độ của khí n n tăng lên, có thể gây ra ô xy hóa một số phần tử
của hệ thống. Do đó việc xử lý khí n n cần phải thực hiện bắt buộc. Khí n n
không được xử lý thích hợp sẽ gây hư hỏng hoặc gây trở ngại tính làm việc
của các phần tử khí n n. Đặc biệt sử dụng khí n n trong hệ thống điều khiển
đòi hỏi chất lượng khí n n rất cao. Mức độ xử lý khí n n tùy thuộc vào từng
phương pháp xử lý. Trong thực tế người ta thường dùng bộ lọc để xử lý khí
nén (hình 1.7).
Van lọc khí (hình 1.8) là làm sạch các chất bẩn và ngưng tụ hơi nước
chứa trong nó. Khí n n sẽ tạo chuyển động xoắn khi qua lá xoắn kim loại, sau
đó qua phần tử lọc, các chất bẩn được tách ra và bám vào màng lọc, cùng với
những phân tử nước được để lại nằm ở đáy của bầu lọc. Tùy theo yêu cầu chất
lượng của khí n n mà chọn phần tử lọc. Độ lớn của phần tử lọc nên chọn từ
20µm – 50µm.
Hình 1.8. Van lọc khí nén
Van điều chỉnh áp suất: nhiệm vụ của van áp suất là ổn định áp suất
điều chỉnh, mặc dù có sự thay đổi bất thường của áp suất làm việc ở đường ra
hoặc sự dao động của áp suất ở đầu vào. Ap suất ở đầu vào luôn luôn là lớn
hơn áp suất ở đầu ra (hình 1.9).
- 9
Hình 1.9. Van điều chỉnh áp suất
Van điều chỉnh áp được điều chỉnh bằng vít điều chỉnh tác động lên
màng kín. hía trên của màng chịu tác dụng của áp suất đầu ra, phía dưới chịu
tác dụng của lực lò xo sinh ra do vít điều chỉnh. Bất kỳ sự tăng áp ở đầu tiêu
thụ gây cho màng kín dịch chuyển chống lại lực căn của lò xo vì vậy hạn chế
dòng khí đi qua miệng van cho tới lúc có thể đóng sát.
Khi khí n n được tiêu thụ, áp suất đầu ra giảm, kết quả là đĩa van được
mở bở lực căn lò xo lực. Để ngăn chặn đĩa van dao động chập chờn phải dùng
đến lò xo cản gắn trên đĩa van.
Van tra dầu: được sử dụng đảm bảo cung cấp bôi trơn cho các thiết bị
trong hệ thống điều khiền khí n n nhằm giảm ma sát, sự ăn mòn và sự gỉ
(hình 1.10).
Hình 1.10. Van dầu
1.1.2 Yêu cầu về hệ thống truyền động bằng khí nén
1.1.2.1 Ưu điểm của hệ thống truyền động bằng khí nén
− Không yêu cầu cao đặc tính kỹ thuật của nguồn năng lượng: (3 – 8)
bar.
- 10
− Khả năng quá tải lớn của động cơ khí
− Độ tin cậy khá cao ít trục trặc kỹ thuật
− Tuổi thọ lớn
− Tính đồng nhất năng lượng giữa các cơ cấu chấp hành và các phần tử
chức năng báo hiệu, kiểm tra, điều khiển nên làm việc trong môi trường dễ
nổ, và bảo đảm môi trường sạch vệ sinh.
− Có khả năng truyền tải năng lượng xa, bởi vì độ nhớt động học khí
n n nhỏ và tổn thất áp suất trên đường d n ít.
− Do trọng lượng của các phần tử trong hệ thống điều khiển bằng khí
n n nhỏ, hơn nữa khả năng giãn nở của áp suất khí lớn, nền truyền động có
thể đạt được vận tốc rất cao.
1.1.2.2 Nhược điểm của hệ thống truyền động bằng khí nén
− Thời gian đáp ứng chậm so với điện tử
− Khả năng lập trình k m vì cồng kềnh so với điện tử , chỉ điều khiển
theo chương trình có sẵn. Khả năng điều khiển phức tạp k m.
− Khả năng tích hợp hệ điều khiển phức tạp và cồng kềnh.
− Lực truyền tải trọng thấp.
− Dòng khí n n thoát ra ở đường ống d n gây tiếng ồn
1.1.2.3 Yêu cầu về hệ thống truyền động bằng khí nén
Hệ thống truyền động khí n n gồm có các bộ phận để chuyển đổi năng
lượng khí n n, các bộ phận để điều khiển hệ thống, để điều khiển và điều
chỉnh môi chất, ngoài ra còn có các bộ phận để chuẩn bị khí n n, lưu giữ và
phân phối khí n n… Các bộ phận chuyển đổi năng lượng khí n n gồm: các
máy n n khí (biến năng lượng cơ học thành áp năng tích lũy trong khí n n),
các động cơ và xi lanh khí n n (biến năng lượng tích lũy trong khí n n thành
năng lượng cơ học ở dạng chuyển động quay, chuyển động thẳng hoặc
chuyển động lắc). Chính vì vậy hệ thống truyền động khí n n cần đảm bảo
các yêu cầu:
- Kết cấu đơn giản, dễ bảo dưỡng sửa chữa
- Tuổi thọ và độ kín khít giữa các bộ phận lắp ghép phải đảm bảo
- Có độ an toàn cao, giá thành rẻ
1.1.3 Các thông số của khí nén
1.1.3.1. Thành phần hóa học của không khí
Khi hệ thống khí n n hoạt động, máy n n khí sẽ hút không khí ngoài
khí quyển và đẩy vào hệ thống. Như vậy môi chất mang năng lượng trong hệ
thống chính là không khí. Thành phần hóa học của không khí khô có thể tham
khảo trên bảng 2.
- 11
Bảng 2. Thành phần hoá học của không khí
N2 O2 Ar CO2 H2 Ne.10-3 He.10-3 Kr.10-3 X.10-6
Thể tích 78,08 20,45 0,93 0,03 0,01 1,8 0,5 0,1 9
(%)
Khối lượng 75,51 23,01 0,04 1,286 0,001 1,2 0,07 0,3 40
%
Ngoài các thành phần hóa học trên của không khí khô, sạch còn có
thêm bụi bẩn, hơi nước và một số tạp chất khác tùy thuộc vào điều kiện thời
tiết khí hậu và tiểu khí hậu của vùng sản xuất. Các thành phần này là các tác
nhân chính gây ra hao mòn, han rỉ trong hệ thống, vì vậy cần có các biện pháp
hoặc thiết bị để loại bỏ hoặc giới hạn hàm lượng đến mức cho ph p.
1.1.3.2 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
1.1.3.3 Áp suất
- Đơn vị cơ bản của áp suất theo hệ đo lường SI là pascal.
- ascal ( a) 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/ms2
- Ngoài ra còn dùng đơn vị bar:
1 bar = 105Pa = 1Kg/cm2 =1 at
- Một số nước tư bản 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
- Áp suất có thể tính theo cột áp lưu chất
P = w*h
Trong đó:
w - trọng lượng riêng lưu chất
h - chiều cao cột áp
1.1.3.4 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
Trong đó:
Q lưu lượng của dòng chảy
A Tiết diện của dòng chảy
v Vận tốc trung bình của dòng chảy
- 12
1.1.3.5 Công
- Đơn vị của công là Joule (J). 1 Joule là công sinh ra dưới tác động của
lực 1 N để vật dịch chuyển quãng đường 1 m.
1 J =1Nm
1 J = 1 m2kg/s2
- Công được tính theo công thức:
Wk = F*L
Trong đó:
F - lực tác dụng vào vật
L - quảng đường vật đi được.
1.1.3.6 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 = W = 1 m2kg/s3
- Công suất được tính theo công thức:
1.2 CÁC QUY LUẬT TRUYỀN DẪN BẰNG KHÍ NÉN
Mục tiêu:
- Trình bày được các đại lượng vật lý cơ bản của khí n n
- Trình bày được các phương trình tính toán trong truyền động khí n n
- Trình bày được các quy luật truyền d n bằng khí n n
1.2.1 Các phương trình tính toán dòng chảy khí nén
1.2.1.1 Các đại lượng vật lý cơ bản của không khí
Bảng 1.2. Các đại lượng vật lý cơ bản của không khí
Stt Đại lượng vật lý K.hiệu Giá trị Đơn vị Ghi chú
1 Khối lượng riêng n 1,293 kg/m 3
T=273K, Pa=760
2 Hằng số khí R 287 J/kg.K
3 Tốc độ âm thanh s 331,2 m/s Ở nhiệt độ 00C
344 Ở nhiệt độ 200C
4 Nhiệt lượng riêng cp 1,004 kJ/kg.K Áp suất hằng số
cv 0,717 kJ/kg.K Thể tích hằng số
5 Số mũ đoạn nhiệt K 1,4
6 Độ nhớt động lực 17,17.10-6 Pa.s Ở trạng thái tiêu chuẩn
7 Độ nhớt động 13,28.10 -6 2
m /s Ở trạng thái tiêu chuẩn
- 13
1.2.1.2 Các phương trình tính toán
* Phương trình trạng thái nhiệt động học
iả thiết khí n n trong hệ thống gần như là khí lý tưởng. hương trình
trạng thái nhiệt tổng quát của khí n n:
pabs .V = m.R.T.
Trong đó:
pabs: Áp suất tuyệt đối [bar].
V: Thể tích của khí n n [m3].
m: Khối lượng [kg].
R: Hằng số khí. [J/kg.K].
T: Nhiệt độ Kelvin [K].
p abs.V
m.R
T
Hay:
p1abs.V1 p 2 abs.V2
T1 T2
Khối lượng không khí m được tính theo công thức:
- Khi nhiệt độ T không thay đổi, ta có:
m
1
p 2 abs
m p1abs
2
Hay:
p 2 abs
2 1 . .
p1abs
- Khi áp suất p không thay đổi, ta có:
T1
2 1 . .
T2
- Khi cả ba đại lượng trên đều thay đổi, ta có:
T1 . p 2 abs .1
2 .
T2 . p1abs
Thể tích riêng của không khí:
V
v= .[m3/kg].
m
Suy ra, ta có phương trình trạng thái của khí n n:
p.v
R , hay p.v = R.T.
T
nguon tai.lieu . vn
