Truyền động khí nén thủy lực trong công nghiệp

Truyền động Khí nén – Thủy lực

Trang i

LỜI GIỚI THIỆU

Công nghiệp hóa, hiện đại hóa ngày nay đang là nhiệm vụ trung tâm của cả thời kỳ quá

độ lên chủ nghĩa xã hội, là chủ trương đúng đắn của Đảng và nhà nước ta. Để giải phóng sức

lao động cho con người, việc ứng dụng kỹ thuật điều khiển tự động để tự động hóa quá trình

sản xuất là nhu cầu cần thiết. Kỹ thuật điều khiển khí nén, thủy lực là một trong những hướng

để giải quyết bài toán tự động hóa. Tài liệu này được biên soạn nhằm trang bị cho người học

các kiến thức căn bản, có hệ thống về việc ứng dụng khí nén, thủy lực trong lĩnh vực tự động

hóa:

Về kiến thức:

- Trình bày được các đặc điểm của hệ thống điều khiển bằng khí nén, thủy lực.

- Lựa chọn máy nén khí, bơm dầu thích hợp cho hệ thống điều khiển bằng khí nén, thủy

lực.

- Nhận diện được các thiết bị, phần tử thường gặp trong lĩnh vực điều khiển bằng khí

nén, bằng thủy lực.

- Trình bày được nguyên lý làm việc của các thiết bị, phần tử thường gặp trong lĩnh vực

điều khiển bằng khí nén, bằng thủy lực.

- Sử dụng, bảo quản các thiết bị, phần tử khí nén, thủy lực khoa học.

Về kỹ năng:

- Đọc được các mạch điều khiển bằng khí nén, điện – khí nén, thủy lực đơn giản.

- Thiết kế được mạch điều khiển bằng khí nén, điện – khí nén, thủy lực đơn giản.

- Mô phỏng được quá trình tự động hóa bằng khí nén, bằng thủy lực.

Về thái độ:

- Rèn luyện tư duy logic.

- Rèn luyện tác phong chủ động học tập.

Quá trình biên soạn tài liệu không tránh khỏi những sai sót, rất mong sự góp ý của

người đọc để tài liệu hoàn thiện hơn. Mọi góp ý của người đọc xin vui lòng liên hệ qua email

[email protected].

Chân thành cảm ơn.

Tp. Hồ Chí Minh, ngày 20 tháng 01 năm 2012

Tác giả

Thạc sĩ Nguyễn Chí Thành

Truyền động Khí nén – Thủy lực

Trang ii

Truyền động Khí nén – Thủy lực

Trang iii

MỤC LỤC

LỜI GIỚI THIỆU......................................................................................................................i

Phần I KHÍ NÉN...................................................................................................................1

Chương 1 KHÁI NIỆM VỀ KHÍ NÉN .............................................................................1

MỤC TIÊU..........................................................................................................................1

NỘI DUNG .........................................................................................................................2

1 Sự phát triển của kỹ thuật khí nén ..............................................................................2

2 Những đặc trưng của không khí nén...........................................................................2

3 Đặc tính của khí nén ...................................................................................................3

4 Các đại lượng vật lý....................................................................................................3

5 Khả năng ứng dụng của khí nén .................................................................................6

5.1 Trong lĩnh vực điều khiển ....................................................................................6

5.2 Hệ thống truyền động ...........................................................................................7

6 Ưu - nhược điểm của hệ thống truyền động bằng khí nén .........................................7

6.1 Ưu điểm................................................................................................................7

6.2 Nhược điểm ..........................................................................................................7

Chương 2 MÁY NÉN KHÍ và THIẾT BỊ XỬ LÝ KHÍ NÉN .........................................8

MỤC TIÊU..........................................................................................................................8

NỘI DUNG .........................................................................................................................9

1 Hệ thống thiết bị phân phối khí nén...........................................................................9

2 Máy nén khí................................................................................................................9

2.1 Máy nén khí kiểu pit-tông ....................................................................................9

2.2 Máy nén khí kiểu cánh gạt..................................................................................10

2.3 Máy nén khí kiểu trục vít....................................................................................10

2.4 Máy nén khí kiểu Root .......................................................................................10

2.5 Máy nén khí kiểu turbine....................................................................................11

3 Bộ bảo dưỡng ...........................................................................................................11

3.1 Bộ lọc..................................................................................................................11

3.2 Bộ chỉnh áp suất .................................................................................................12

3.2.1 Bộ điều chỉnh áp suất có lỗ thoát ................................................................12

3.2.2 Bộ điều chỉnh áp suất không có lỗ thoát .....................................................13

3.3 Thiết bị bôi trơn..................................................................................................13

4 Thiết bị xử lý khí nén ...............................................................................................14

4.1 Yêu cầu về khí nén .............................................................................................14

4.2 Các phương pháp xử lý khí nén..........................................................................14

Truyền động Khí nén – Thủy lực

Trang iv

4.2.1 Bình ngưng tụ - làm lạnh bằng không khí ................................................ 14

4.2.2 Thiết bị sấy khô bằng chất làm lạnh ........................................................... 14

Chương 3 CÁC PHẦN TỬ KHÍ NÉN............................................................................ 16

MỤC TIÊU ....................................................................................................................... 16

NỘI DUNG....................................................................................................................... 17

1 Khái niệm................................................................................................................. 17

2 Van đảo chiều........................................................................................................... 17

2.1 Ký hiệu................................................................................................................18

2.2 Van đảo chiều không duy trì 3/2.........................................................................18

2.3 Van đảo chiều không duy trì 5/2.........................................................................18

2.4 Van đảo chiều duy trì 3/2....................................................................................19

2.5 Van đảo chiều duy trì 5/2....................................................................................19

3 Cơ cấu chấp hành..................................................................................................... 20

3.1 Xi-lanh tác động một phía...................................................................................20

3.2 Xi-lanh tác động hai phía....................................................................................21

3.3 Cấu tạo – tính toán một xi-lanh...........................................................................22

3.3.1 Cấu tạo........................................................................................................ 22

3.3.2 Tính toán..................................................................................................... 23

4 Công tắc hành trình.................................................................................................. 24

4.1 Công tắc hành trình tác động hai chiều...............................................................24

4.2 Công tắc hành trình tác động một chiều .............................................................26

5 Van tiết lưu............................................................................................................... 27

5.1 Van tiết lưu một chiều.........................................................................................27

5.2 Van tiết lưu hai chiều..........................................................................................29

6 Van thoát nhanh ....................................................................................................... 29

7 Van logic .................................................................................................................. 30

7.1 Van OR ...............................................................................................................30

7.2 Van AND ............................................................................................................31

8 Van áp suất............................................................................................................... 31

8.1 Van an toàn .........................................................................................................31

8.2 Van tràn...............................................................................................................32

9 Rơ-le thời gian ......................................................................................................... 32

9.1 Rơ-le thời gian thường đóng (bộ làm trễ thường đóng)......................................32

9.2 Rơ-le thời gian thường mở (bộ làm trễ thường mở) ...........................................33

10 Rơ-le áp suất ............................................................................................................ 33

11 Các ký hiệu thường dùng trong khí nén................................................................... 33

Truyền động Khí nén – Thủy lực

Trang v

12 Các ký hiệu biểu diễn các đầu nối ............................................................................38

12.1 Biểu diễn bằng ký tự...........................................................................................38

12.2 Biểu diễn bằng hằng số.......................................................................................38

Chương 4 PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ MẠCH ............................................................41

MỤC TIÊU........................................................................................................................41

NỘI DUNG .......................................................................................................................42

1 Biểu đồ trạng thái (sơ đồ hành trình bước)...............................................................42

1.1 Ký hiệu ...............................................................................................................42

1.2 Thiết kế biểu đồ trạng thái..................................................................................42

2 Phương pháp thiết kế theo chu trình.........................................................................43

3 Phương pháp thiết kế theo tầng ................................................................................48

3.1 Nguyên lý điều khiển theo tầng..........................................................................48

3.2 Nguyên tắc chia tầng ..........................................................................................48

4 Phương pháp thiết kế theo nhịp................................................................................55

BÀI TẬP ỨNG DỤNG .....................................................................................................58

Phần II ĐIỆN KHÍ NÉN....................................................................................................63

Chương 5 LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN..........................................................................63

MỤC TIÊU........................................................................................................................63

NỘI DUNG .......................................................................................................................64

1 Khái niệm quá trình điều khiển ................................................................................64

1.1 Hệ thống điều khiển............................................................................................64

1.2 Các loại tín hiệu điều khiển................................................................................64

1.3 Đặc trưng cho quá trình điều khiển ....................................................................64

1.4 Kỹ thuật điều chỉnh ............................................................................................65

2 Phần tử mạch logic ...................................................................................................65

2.1 Phần tử logic NOT..............................................................................................65

2.2 Phần tử logic AND .............................................................................................66

2.3 Phần tử logic NAND ..........................................................................................66

2.4 Phần tử logic OR ................................................................................................66

2.5 Phần tử logic NOR .............................................................................................66

2.6 Phần tử logic XOR (EXC-OR)...........................................................................67

3 Lý thuyết đại số Boole..............................................................................................67

3.1 Các phép biến đổi hàm một biến ........................................................................67

3.2 Các tính chất cơ bản của đại số Boole................................................................68

3.2.1 Tính hoán vị ................................................................................................68

3.2.2 Tính kết hợp ................................................................................................68

Truyền động Khí nén – Thủy lực

Trang vi

3.2.3 Tính phân phối............................................................................................ 69

3.2.4 Tính hấp thụ................................................................................................ 69

3.2.5 Tính bù........................................................................................................ 70

3.2.6 Định luật De Morgan .................................................................................. 70

Chương 6 CÁC PHẦN TỬ ĐIỆN – KHÍ NÉN .............................................................. 71

MỤC TIÊU ....................................................................................................................... 71

NỘI DUNG....................................................................................................................... 72

1 Khái niệm..................................................................................................................72

2 Định luật Ohm...........................................................................................................72

2.1 Tác dụng của đồng hồ đo ....................................................................................72

2.2 Tỷ lệ và hiển thị ..................................................................................................73

3 Nút nhấn....................................................................................................................73

3.1 Nút nhấn thường mở ...........................................................................................73

3.2 Nút nhấn thường đóng ........................................................................................73

3.3 Nút chuyển mạch ................................................................................................73

4 Van điện từ................................................................................................................73

4.1 Van điện từ 3/2 không duy trì .............................................................................73

4.2 Van điện từ 5/2 không duy trì .........................................................................75

4.3 Van điện từ 5/2 tác động bằng tay ......................................................................75

4.4 Van điện từ 5/2 duy trì ........................................................................................76

5 Relay .........................................................................................................................78

6 Công tắc hành trình...................................................................................................80

6.1 Công tắc hành trình thường mở ..........................................................................80

6.2 Công tắc hành trình nam châm ...........................................................................80

6.3 Cảm biến cảm ứng từ..........................................................................................81

6.4 Cảm biến điện dung ............................................................................................81

6.5 Cảm biến quang ..................................................................................................82

7 Relay thời gian ..........................................................................................................83

7.1 Relay thời gian tác động muộn ...........................................................................83

7.2 Relay thời gian nhả muộn ...................................................................................85

8 Công tắc áp suất........................................................................................................86

Chương 7 PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ MẠCH.............................................................89

MỤC TIÊU ........................................................................................................................89

NỘI DUNG........................................................................................................................90

1 Phương pháp điều khiển theo nhịp............................................................................90

BÀI TẬP ỨNG DỤNG......................................................................................................93

Truyền động Khí nén – Thủy lực

Trang vii

2 Phương pháp điều khiển theo tầng ...........................................................................94

Phần III THỦY LỰC ........................................................................................................100

Chương 8 KHÁI NIỆM VỀ THỦY LỰC......................................................................100

MỤC TIÊU......................................................................................................................100

NỘI DUNG .....................................................................................................................101

1 Sự phát triển của kỹ thuật thủy lực.........................................................................101

2 Những đặc điểm của hệ truyền dẫn thủy lực ..........................................................101

2.1 Ưu điểm............................................................................................................101

2.2 Nhược điểm ......................................................................................................102

3 Cơ sở vật lý của thủy lực........................................................................................102

3.1 Các đại lượng vật lý và đơn vị đo.....................................................................102

3.2 Các định luật thủy lực.......................................................................................103

3.2.1 Áp suất thủy tĩnh (áp suất do trọng lượng) ...............................................103

3.2.2 Định luật Pascal.........................................................................................103

3.2.3 Định luật về dòng chảy .............................................................................105

3.2.4 Phương trình Bernoulli..............................................................................106

3.2.5 Công thủy lực – công suất.........................................................................111

4 Phạm vi ứng dụng...................................................................................................111

Chương 9 BƠM VÀ ĐỘNG CƠ DẦU .........................................................................113

MỤC TIÊU......................................................................................................................113

NỘI DUNG .....................................................................................................................114

1 Nguyên lý chuyển đổi năng lượng .........................................................................114

2 Các loại bơm...........................................................................................................114

2.1 Bơm bánh răng .................................................................................................115

2.1.1 Bơm bánh răng ăn khớp ngoài.......................................................................115

2.1.2 Bơm bánh răng ăn khớp trong.......................................................................116

2.1.3 Bơm rotor ......................................................................................................117

2.1.4 Bơm trục vít...................................................................................................117

2.2 Bơm cánh gạt....................................................................................................118

2.2.1 Bơm cánh gạt có lưu lượng không đổi......................................................118

2.2.2 Bơm cánh gạt có lưu lượng thay đổi.........................................................118

2.3 Bơm pit-tông.....................................................................................................119

2.3.1 Bơm pit-tông hướng trục...........................................................................119

2.3.2 Bơm pit-tông hướng kính..........................................................................119

3 Bể dầu.....................................................................................................................120

3.1 Nhiệm vụ ..........................................................................................................120

Truyền động Khí nén – Thủy lực

Trang viii

3.2 Chọn kích thước bể dầu ....................................................................................120

3.3 Kết cấu của bể dầu ............................................................................................120

4 Bộ lọc dầu ...............................................................................................................121

4.1 Nhiệm vụ...........................................................................................................121

4.2 Phân loại............................................................................................................121

4.3 Cách lắp bộ lọc trong hệ thống lọc ...................................................................121

Chương 10 HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN BẰNG THỦY LỰC........................................122

MỤC TIÊU ......................................................................................................................122

NỘI DUNG......................................................................................................................123

1 Khái niệm................................................................................................................123

1.1 Hệ thống điều khiển ..........................................................................................123

1.2 Sơ đồ cấu trúc hệ thống điều khiển bằng thủy lực............................................123

2 Van áp suất....................................................................................................123

2.1 Phân loại............................................................................................................123

2.2 Van tràn.............................................................................................................124

2.3 Van giảm áp ......................................................................................................125

2.4 Van đóng mở nối tiếp........................................................................................126

2.5 Van cản .............................................................................................................127

3 Van đảo chiều .........................................................................................................127

4 Van tiết lưu..............................................................................................................129

5 Bộ ổn tốc .................................................................................................................130

5.1 Kết cấu bộ vận tốc.............................................................................................130

5.2 Cách lắp bộ ổn tốc.............................................................................................131

6 Xi-lanh truyền động ................................................................................................132

6.1 Cấu tạo xi-lanh..................................................................................................133

6.2 Một số xi-lanh thông dụng................................................................................134

6.3 Tính toán xi-lanh truyền lực..............................................................................134

Chương 11 ỨNG DỤNG TRUYỀN ĐỘNG THỦY LỰC.............................................136

MỤC TIÊU ......................................................................................................................136

NỘI DUNG......................................................................................................................137

1 Mục đích .................................................................................................................137

2 Các sơ đồ lắp điển hình...........................................................................................137

3 Ví dụ minh họa........................................................................................................138

3.1 Máy dập thủy lực điều khiển bằng tay..............................................................138

3.2 Cơ cấu rót tự động trong công nghệ đúc...........................................................138

3.3 Nâng hạ chi tiết trong lò sấy .............................................................................139

Truyền động Khí nén – Thủy lực

Trang ix

3.4 Cơ cấu kẹp chặt chi tiết gia công......................................................................140

3.5 Hệ thống nâng...................................................................................................140

3.6 Máy khoan bàn .................................................................................................141

KÝ HIỆU CÁC PHẦN TỬ THỦY LỰC........................................................................141

TÀI LIỆU THAM KHẢO...............................................................................................144

Truyền động khí nén - thủy lực

Trang 1

Phần I KHÍ NÉN

Chương 1 KHÁI NIỆM VỀ KHÍ NÉN

MỤC TIÊU

- So sánh các đặc điểm khác của không khí và không khí nén.

- Quy đổi được các đại lượng vật lý thường gặp trong lĩnh vực khí nén.

- Trình bày được ưu – nhược điểm của khí nén.

Truyền động khí nén - thủy lực

Trang 2

NỘI DUNG

1 Sự phát triển của kỹ thuật khí nén

Như chúng ta đã biết, không khí nén là một dạng năng lượng cũ mà con người đã sử

dụng thay thế cho các lực cơ học.

Từ hàng ngàn năm trước, không khí đã nén đến mức có thể chảy được. Nó còn là một

trong bốn phần tử cơ bản được thừa nhận bởi người xưa. Người ta sử dụng chúng một cách ý

thức hoặc vô thức.

Một trong những bước đầu tiên là sự hiểu biết của chúng ta về việc ứng dụng kỹ thuật

khí nén, có nghĩa là dùng không khí nén đến mức có thể chảy được để công tác. Một người

Hy Lạp tên Ktesibios và học trò của ông là Heron, cách đây hơn 2000 năm, đã chế tạo ra máy

bắn tên và ném đá bằng khí nén. Một trong những cuốn sách cổ xưa của nhân loại đã ghi lại

việc sử dụng không khí nén như một nguồn năng lượng vào ngày đầu tiên của công nguyên.

Nó đã mô tả lại các bộ phận điều khiển bằng không khí nóng.

Từ “Pneuma” là từ cổ Hy Lạp có nghĩa là gió, là hơi thở và trong triết học nó có nghĩa

là linh hồn.

“Pneumatic” là một trong những cách miêu tả từ “Pneuma”. Đó là ngành khoa học về

khí động lực học và các hiện tượng liên quan đã được đúc kết.

Sự hiểu biết của nhân loại về khoa học khí nén từ những thế kỷ đầu, song phải chờ đến

thế kỷ XX mới được chúng ta nghiên cứu có hệ thống. Từ khi đó kỹ thuật khí nén đã thực sự

đi vào các ngành công nghiệp.

Điều đáng quan tâm là không khí nén được áp dụng rộng rãi trong các lĩnh vực quan

trọng, ví dụ như trong công nghiệp khai thác quặng mỏ, đường sắt, dệt, công nghiệp thực

phẩm…

Mặc dù ban đầu có nhiều thiếu sót nhưng sự bổ sung thường xuyên những tri thức, kinh

nghiệm thực tế nên sự áp dụng kỹ thuật khí nén được phát triển ngày càng mạnh hơn.

Ngày nay, không khí nén được dùng rộng rãi trong các nhà máy hiện đại, được bố trí

thành hệ thống nguồn cung cấp.

2 Những đặc trưng của không khí nén

Có thể người ta sẽ ngạc nhiên về những tiến bộ vượt bậc trong lĩnh vực khí nén với một

thời gian quá ngắn. Từ sau chiến tranh thế giới thứ II, nhất là vào những năm 50 và 60 của thế

kỷ XX nhu cầu về cơ khí hóa và tự động hóa ngày một cấp bách. Để giải quyết những vấn đề

này thì việc ứng dụng khí nén phần nào đã phần nào giải quyết cho quá trình điều khiển diễn

ra một cách đơn giản và hợp lý hơn bởi khi không khí bị nén có những đặc trưng cơ bản sau:

- Về số lượng: không khí có sẵn ở khắp nơi nên có thể nén với số lượng vô hạn.

- Về vận chuyển: không khí nén có thể vận chuyển trong các đường ống, với một

khoảng cách nhất định. Các đường ống dẫn về thì không cần thiết vì khí sẽ được cho thoát ra

ngoài môi trường sau khi đã công tác.

- Về lưu trữ: máy nén khí không nhất thiết phải hoạt động liên tục. Khí nén có thể được

lưu trữ trong các bình chứa, được lắp nối trong các hệ thống ống dẫn để cung cấp cho sử dụng

khi cần thiết.

- Về nhiệt độ: không khí nén ít thay đổi theo nhiệt độ.

- Về chống cháy nổ: không một nguy cơ nào gây cháy bởi khí nén, nên không tốn chi

phí phòng cháy. Hoạt động với áp suất khoảng 6 bar nên phòng nổ không quá phức tạp.

- Về tính sạch sẽ: khí nén thì trong sạch, ngay cả trong trường hợp là dòng chảy trong

các đường ống hay là trong các thiết bị, không một nguy cơ gây bẩn nào được quan tâm đến.

Tính chất này rất cần thiết trong các ngành công nghiệp chuyên biệt như công nghiệp thực

phẩm, vải sợi, lâm sản và thuộc da.

- Về cấu tạo các trang thiết bị: đơn giản nên rẻ tiền.

- Về vận tốc: không khí nén là một dòng chảy có lưu tốc lớn, cho phép đạt được tốc độ

cao (vận tốc làm việc các xi-lanh thường từ 1 ÷ 2 m/s, cá biệt có thể đạt đến 5 m/s).

Truyền động khí nén - thủy lực

Trang 3

- Về tính điều chỉnh: vận tốc và lực của các thiết bị công tác bằng khí nén được điều

chỉnh một cách vô cấp.

- Về sự quá tải: các công cụ và các thiết bị khí nén đảm nhận tải trọng cho đến khi

chúng dừng hoàn toàn, cho nên sẽ không xảy ra quá tải.

Để phân định một cách cặn kẽ các lĩnh vực áp dụng khí nén, cần phải biết đến các tính

chất không thể không chú trọng đến như:

- Cách xử lý: không khí nén phải được chuẩn bị sao cho không chứa bụi bẩn, tạp chất

hay nước, vì chúng sẽ gây mòn cho các phần tử khí nén.

- Tính chịu nén: không khí có thể nén được cho phép thay đổi và điều chỉnh vận tốc của

pit-tông.

- Độ lớn lực tác dụng: không khí được nén sẽ không kinh tế nếu chưa đạt một công suất

nhất định. Áp suất làm việc thường được chấp nhận 7 bar. Độ lớn lực giới hạn từ 20.000 ÷

30.000 N (khoảng 2.000 ÷ 3.000 kp), còn phụ thuộc vào vận tốc và hành trình.

- Sự thoát: khi khí nén xả sẽ tạo ra âm thanh ồn, nhưng nhờ các bộ phận giảm thanh gắn

ở từng đường thoát do đó vấn đề này cũng đã được giải quyết.

- Giá thành: không khí nén là nguồn năng lượng dồi dào, đơn giản và sẵn có nên giá

thành của hệ thống sử dụng sẽ rẻ.

3 Đặc tính của khí nén

Không khí chung quanh ta có áp suất thay đổi, nó phụ thuộc vào:

- Độ cao so với mực nước biển.

- Vị trí địa lý.

- Khí tượng.

Chúng ta có thể phân loại các loại áp suất sau:

- Áp suất khí trời (khí quyển): là áp suất không khí chung quanh ta. Áp suất này bằng

1013 mbar ở mực nước biển, 00 và ở vĩ tuyến 450

.

- Áp suất chân không: nếu khí quyển biến mất chung quanh quả đất, áp suất không còn

nữa, ta có chân không tuyệt đối. Áp suất được biểu diễn so với chân không tuyệt đối gọi là áp

suất tuyệt đối.

- Áp suất dư: là áp suất đọc được so với áp suất khí quyển.

Không khí dùng trong công nghiệp lúc đầu là không khí ở áp suất khí trời, được tăng lên

một áp suất cao được gọi là áp suất tương đối hay còn gọi là áp suất dư (áp suất đo).

4 Các đại lượng vật lý

Bề mặt địa cầu được bao quanh bởi một lớp không khí. Đây là một hỗn hợp các khí cần

thiết cho sự sống, có tỷ lệ tương ứng như sau:

- Nitơ chiếm 78% thể tích

- Oxy chiếm 21 % thể tích

1 at

0,5 bar

1 atm

1,033 at

1,013 bar

2 bar

1 kp/cm2

1 bar

áp suất tuyệt đối

Áp suất chân không tuyệt đối

Áp suất dư

Áp suất chân không

Áp suất khí quyển

Hình 1.1 Sơ đồ phân loại áp suất

Truyền động khí nén - thủy lực

Trang 4

- Còn lại là một số khí khác như: carbonic, argon, hydro, neon, heli, crypton và xenon.

Để hiểu rõ thêm các định luật về động lực học và trạng thái của không khí, người ta đã

liệt kê ra sau đây các thông số về vật lý và cùng với các hệ thống đo lường.

Để thuận lợi trong việc nghiên cứu và ứng dụng, người ta thường dùng hai hệ thống đo:

hệ thống đo “kỹ thuật” và hệ thống đo “SI”.

Các thông số cơ bản

Thông số Ký hiệu Hệ kỹ thuật Hệ SI

Chiều dài l Mét (m) Mét (m)

Khối lượng m kp.s2

/m kg

Thời gian t Giây (s) Giây (s)

Nhiệt độ T 0

C K

Cường độ dòng điện I Ampere (A) A

Cường độ ánh sáng Cd Cadela

Các thông số dẫn suất

Thông số Ký hiệu Hệ kỹ thuật Hệ SI

Lực F kp = kg.f = 9,8 N 1 N = 1 kg.m/s2

Diện tích A m2 m2

Thể tích V m3 m3

Lưu lượng Q m3

/s m3

/s

Áp suất p at

(kỹ thuật)

Pa

1 Pa = 1 N/m2

kp/cm2 bar

1 bar = 105 Pa

Kết hợp giữa hệ thống đo lường kỹ thuật và quốc tế ta có công thức Newton:

F = m. a

trong đó: m – khối lượng

a – gia tốc

g – gia tốc trọng trường (g = 9,81 m/s2

)

Giữa các công thức trên tồn tại mối quan hệ sau:

- Khối lượng: 1 (kg) = 1 kp.s2

/9,81 m

- Lực: 1 (kp) = 9,81 (N)

Để đơn giản cho tính toán ta lấy 1 (kp) = 10 (N)

- Nhiệt độ: Ở điểm đông: 00

C = 273 K (Kelvin)

Ở nhiệt độ khác: 10

C = 1 K (Kelvin)

- Áp suất: + Atmosphere, at

1 at = 1 kp/cm2 = 0,981 bar

+ Pascal, Pa; bar

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

1 bar = 10-5 N/m2 = 105 Pa = 1,02 at

+ Atmosphere vật lý, atm

1 atm = 1,033 at = 1,013 bar

+ Milimét cột nước, mm cột nước

1000 mm cột nước = 1 at = 0,981 bar

+ Milimét thủy ngân, mmHg

1 mmHg = 1 Torr

1 at = 736 Torr

1 bar = 750 Torr

Định luật Boyle - Mariotte

Ở nhiệt độ cố định, tích số thể tích và áp suất tuyệt đối của một khí lý tưởng là hằng số.

Truyền động khí nén - thủy lực

Trang 5

ptuyệt đối x V = constant

Ta có: p1 x V1 = p2 x V2 = p3 x V3 = constant

Định luật Gay - Lussac

Ở một áp suất cố định, tỷ số giữa thể tích và nhiệt độ tuyệt đối của một khí lý tưởng là

hằng số.

tuyeät ñoái

V

constan t

T 

Ghi chú: Nhiệt độ tuyệt đối luôn luôn được tính bằng độ Kelvin.

0 K (Kelvin) = - 237 0

C (Celsius)

Định luật Charles

Ở thể tích cố định, tỷ số giữa áp suất tuyệt đối và nhiệt độ tuyệt đối của một khí lý

tưởng là hằng số.

tuyeät ñoái

tuyeät ñoái

p cons tan t

T 

Định luật tổng hợp cả 3 biến (áp suất, thể tích, nhiệt độ) được cho bởi:

Phương trình trạng thái nhiệt tổng quát của khí nén:

p0 p1

Bếp điện

T0 T1

V V

Hình 1.4 Định luật Charles

Hình 1.2 Định luật Boyle - Mariotte

p p

Bếp điện

T0 T1

V0 V1

Hình 1.3 Định luật Gay - Lussac