Giáo trình Truyền động thủy lực và khí nén

BÀI GIẢNG 
TRUYỀN ĐỘNG 
THỦY LỰC & 
KHÍ NẫN 
---2008--- 
Mục lục 
Trang 
Phần 1 : hệ thống thủy lực........................................ 6 
Ch−ơng 1 : cơ sở lý thuyết...................................................................... 6 
1.1. Lịch sử phát triển và khả năng ứng dụng của HTTĐ thủy lực................ 6 
1.2. Những −u điểm và nh−ợc điểm của hệ thống điều khiển bằng thủy lực . 6 
1.1.1. Ưu điểm.................................................................................................... 6 
1.1.2. Nh−ợc điểm .............................................................................................. 6 
1.3. Định luật của chất lỏng................................................................................ 6 
1.2.1. áp suất thủy tỉnh ...................................................................................... 7 
1.2.2. Ph−ơng trình dòng chảy............................................................................ 7 
1.2.3. Ph−ơng trình Bernulli ............................................................................... 7 
1.4. Đơn vị đo các đại l−ợng cơ bản ................................................................... 8 
1.3.1. áp suất (p) ................................................................................................ 8 
1.3.2. Vận tốc (v)................................................................................................ 8 
1.3.3. Thể tích và l−u l−ợng................................................................................ 8 
1.3.4. Lực (F)...................................................................................................... 9 
1.3.5. Công suất (N) ........................................................................................... 9 
1.5. Các dạng năng l−ợng ................................................................................... 9 
1.5.1. Sơ đồ thủy lực tạo chuyển động tịnh tiến ................................................. 9 
1.5.2. Sơ đồ thủy lực tạo chuyển động quay..................................................... 10 
1.6. Tổn thất trong hệ thống truyền động bằng thủy lực .............................. 11 
1.7. Độ nhớt và yêu cầu đối với dầu thủy lực .................................................. 15 
Ch−ơng 2 : cơ cấu biến đổi năng l−ợng và hệ thống 
 xử lý dầu .................................................... 17 
2.1. Bơm dầu và động cơ dầu ........................................................................... 17 
2.1.1. Nguyên lý chuyển đổi năng l−ợng ......................................................... 17 
2.1.2. Các đại l−ợng đặc tr−ng.......................................................................... 17 
2.1.3. Công thức tính toán bơm và động cơ dầu............................................... 19 
2.1.4. Các loại bơm........................................................................................... 20 
2.1.5. Bơm bánh răng ....................................................................................... 20 
2.1.6. Bơm trục vít ............................................................................................ 22 
2.1.7. Bơm cánh gạt.......................................................................................... 23 
2.1.8. Bơm pittông ............................................................................................ 24 
2.1.9. Tiêu chuẩn chọn bơm ............................................................................. 27 
 1
2.2. Xilanh truyền động (cơ cấu chấp hành) .................................................. 27 
2.2.1. Nhiệm vụ ................................................................................................ 27 
2.2.2. Phân loại ................................................................................................. 27 
2.2.3. Cấu tạo xilanh......................................................................................... 29 
2.2.4. Một số xilanh thông dụng ...................................................................... 30 
2.2.5. Tính toán xilanh truyền lực .................................................................... 30 
2.3. Bể dầu ......................................................................................................... 32 
2.3.1. Nhiệm vụ ................................................................................................ 32 
2.3.2. Chọn kích th−ớc bể dầu.......................................................................... 32 
2.3.3. Kết cấu của bể dầu ................................................................................. 32 
2.4. Bộ lộc dầu ................................................................................................... 33 
2.4.1. Nhiệm vụ ................................................................................................ 33 
2.4.2. Phân loại theo kích th−ớc lọc ................................................................. 33 
2.4.3. Phân loại theo kết cấu............................................................................. 34 
2.4.4. Cách lắp bộ lọc trong hệ thống............................................................... 35 
2.5. Đo áp suất và l−u l−ợng ............................................................................. 36 
2.5.1. Đo áp suất............................................................................................... 36 
2.5.2. Đo l−u l−ợng........................................................................................... 36 
2.6. Bình trích chứa ........................................................................................... 37 
2.6.1. Nhiệm vụ ................................................................................................ 37 
2.6.2. Phân loại ................................................................................................. 37 
Ch−ơng 3 : các phần tử của hệ thống điều khiển 
 bằng thủy lực ........................................ 41 
3.1. Khái niệm.................................................................................................... 41 
3.1.1. Hệ thống điều khiển ............................................................................... 41 
3.1.2. Sơ đồ cấu trúc hệ thống điều khiển bằng thủy lực ................................. 41 
3.2. Van áp suất ................................................................................................. 42 
3.2.1. Nhiệm vụ ............................................................................................... 42 
3.2.2. Phân loại ................................................................................................. 42 
3.2.2.1. Van tràn và van an toàn .................................................................... 42 
3.2.2.2. Van giảm áp...................................................................................... 44 
3.2.2.3. Van cản............................................................................................. 46 
3.2.2.4. Rơle áp suất ...................................................................................... 46 
3.3. Van đảo chiều ............................................................................................. 46 
3.3.1. Nhiệm vụ ................................................................................................ 46 
3.3.2. Các khái niệm......................................................................................... 46 
3.3.3. Nguyên lý làm việc................................................................................. 47 
3.3.4. Các loại tín hiệu tác động....................................................................... 48 
 2
3.3.5. Các loại mép điều khiển của van đảo chiều ........................................... 49 
3.4. Các loại van điện thủy lực ứng dụng trong mạch điều khiển tự động .. 49 
3.4.1. Phân loại ................................................................................................. 49 
3.4.2. Công dụng .............................................................................................. 50 
3.4.3. Van solenoid........................................................................................... 50 
3.4.4. Van tỷ lệ ................................................................................................. 51 
3.4.3. Van servo................................................................................................ 52 
3.5. Cơ cấu chỉnh l−u l−ợng .............................................................................. 58 
3.5.1. Van tiết l−u ............................................................................................ 58 
3.5.2. Bộ ổn tốc................................................................................................. 60 
3.6. Van chặn ..................................................................................................... 62 
3.6.1. Van một chiều ........................................................................................ 62 
3.6.2. Van một chiều điều khiển đ−ợc h−ớng chặn .......................................... 64 
3.6.3. Van tác động khóa lẫn............................................................................ 64 
3.7. ống dẫn, ống nối ........................................................................................ 65 
3.7.1. ống dẫn .................................................................................................. 65 
3.7.2. Các loại ống nối...................................................................................... 66 
3.7.3. Vòng chắn .............................................................................................. 66 
Ch−ơng 4 : điều chỉnh và ổn định vận tốc....................................... 68 
4.1. Điều chỉnh bằng tiết l−u ............................................................................ 68 
4.1.1. Điều chỉnh bằng tiết l−u ở đ−ờng vào .................................................... 68 
4.1.2. Điều chỉnh bằng tiết l−u ở đ−ờng ra ....................................................... 69 
4.2. Điều chỉnh bằng thể tích............................................................................ 70 
4.3. ổn định vận tốc .......................................................................................... 71 
4.3.1. Bộ ổn tốc lắp trên đ−ờng vào của cơ cấu chấp hành............................... 72 
4.3.2. Bộ ổn tốc lắp trên đ−ờng ra của cơ cấu chấp hành ................................. 73 
4.3.3. ổn định tốc độ khi điều chỉnh bằng thể tích kết hợp với tiết l−u ........... 73 
Ch−ơng 5 : ứng dụng và thiết kế hệ thống 
truyền động thủy lực ......................... 76 
5.1. ứng dụng truyền động thủy lực ................................................................ 76 
5.2. Thiết kế hệ thống truyền động thủy lực ................................................... 81 
Phần 2 : hệ thống khí nén .......................................... 92 
Ch−ơng 6 : cơ sở lý thuyết.......................................................................... 92 
 3
6.1. Lịch lử phát triển và khả năng ứng dụng của HTTĐ khí nén ............... 92 
6.1.1. Lịch sử phát triển.................................................................................... 92 
6.1.2. Khả năng ứng dụng của khí nén............................................................. 92 
6.2. Những −u điểm và nh−ợc điểm của HTTĐ bằng khí nén....................... 93 
6.2.1. Ưu điểm.................................................................................................. 93 
6.2.2. Nh−ợc điểm ............................................................................................ 93 
6.3. Nguyên lý truyền động............................................................................... 93 
6.4. Sơ đồ nguyên lý truyền động..................................................................... 94 
6.5. Đơn vị đo các đại l−ợng cơ bản ................................................................. 94 
Ch−ơng 7 : các phần tử khí nén và điện khí nén......................... 96 
7.1. Cơ cấu chấp hành ....................................................................................... 96 
7.2. Van đảo chiều ............................................................................................. 97 
7.2.1. Nguyên lý hoạt động của van đảo chiều................................................. 97 
7.2.2. Ký hiệu van đảo chiều ............................................................................ 97 
7.2.3. Các tín hiệu tác động.............................................................................. 98 
7.2.4. Van đảo chiều có vị trí “0”................................................................... 100 
7.2.5. Van đảo chiều không có vị trí “0”........................................................ 102 
7.3. Van chặn ................................................................................................... 103 
7.3.1. Van một chiều ...................................................................................... 104 
7.3.2. Van logic .............................................................................................. 104 
7.3.3. Van OR................................................................................................. 104 
7.3.4. Van AND.............................................................................................. 104 
7.3.5. Van xả khí nhanh ................................................................................. 104 
7.4. Van tiết l−u ............................................................................................... 104 
7.4.1. Van tiết l−u có tiết diện không thay đổi ............................................... 104 
7.4.2. Van tiết l−u có tiết diện thay đổi .......................................................... 105 
7.4.3. Van tiết l−u một chiều .......................................................................... 105 
7.5. Van điều chỉnh thời gian.......................................................................... 105 
7.5.1. Rơle thời gian đóng chậm .................................................................... 105 
7.5.2. Rơle thời gian ngắt chậm...................................................................... 105 
7.6. Van chân không........................................................................................ 105 
7.7. Cảm biến bằng tia .................................................................................... 106 
7.7.1. Cảm biến bằng tia rẽ nhánh.................................................................. 106 
7.7.2. Cảm biến bằng tia phản hồi.................................................................. 106 
7.7.3. Cảm biến bằng tia qua khe hở .............................................................. 107 
Ch−ơng 8 : hệ thống điều khiển khí nén và điện khí nén.. 108 
 4
8.1. Hệ thống điều khiển khí nén ................................................................... 108 
8.1.1. Biểu đồ trạng thái ................................................................................. 108 
8.1.2. Các ph−ơng pháp điều khiển ........ ... u đó có nghĩa là chừng nào ch−a có tác dụng vào nòng 
van, thì lò xo tác động giữ vị trí đó. 
Tác đông phía đối diện của van, ví dụ: tín hiệu tác động bằng cơ, bằng khí nén hay 
bằng điện giữ ô vuông phía trái của van và đ−ợc ký hiệu “1”. 
a. Tín hiệu tác động bằng tay 
 98
Ký hiệu nút ấn tổng quát 
 Nút bấm
Tay gạt 
Bàn đạp 
b. Tín hiệu tác động bằng cơ 
Đầu dò 
 Cữ chặn bằng con lăn, tác động hai chiều 
 Cữ chặn bằng con lăn, tác động một chiều
Lò xo 
Nút ấn có rãnh định vị 
c. Tín hiệu tác động bằng khí nén 
Trực tiếp bằng dòng khí nén vào 
Trực tiếp bằng dòng khí nén ra 
 Trực tiếp bằng dòng khí nén vào với đ−ờng kính 
2 đầu nòng van khác nhau 
Gián tiếp bằng dòng khí nén vào qua van phụ trợ 
Gián tiếp bằng dòng khí nén ra qua van phụ trợ 
d. Tín hiệu tác động bằng nam châm điện 
 99
 ∗ 
Trực tiếp 
Bằng nam châm điện và van phụ trợ 
Tác động theo cách h−ớng dẫn cụ thể 
Hình 7.4. Các tín hiệu tác động 
7.2.4. Van đảo chiều có vị trí "0" 
Van đảo chiều có vị trí “0” là loại van có tác động bằng cơ - lò xo lên nòng van. 
a. Van đảo chiều 2/2: tín hiệu tác động bằng cơ - đầu dò. Van có 2 cửa P và R, 2 vị 
trí “0” và “1”. Vị trí “0” cửa P và R bị chặn. 
 P
R
Ký hiệu
1 0 
P
R
Hình 7.5. Van đảo chiều 2/2 
Nếu đầu dò tác động vào, từ vị trí “0” van sẽ đ−ợc chuyển đổi sang vị trí “1”, nh− 
vậy cửa P và R sẽ nối với nhau. Khi đầu dò không tác động nữa, thì van sẽ quay trở về 
vị trí ban đầu (vị trí “0”) bằng lực nén lò xo. 
b. Van đảo chiều 3/2: 
+/ Tín hiệu tác động bằng cơ - đầu dò. Van có 3 cửa P, A và R, có 2 vị trí “0” và 
“1”. Vị trí “0” cửa P bị chặn. 
Cửa A nối với cửa R, nếu đầu dò tác động vào, từ vị trí “0” van sẽ đ−ợc chuyển 
sang vị trí “1”, nh− vậy cửa P và cửa A sẽ nối với nhau, cửa R bị chặn. Khi đầu dò 
không tác động nữa, thì van sẽ quay về vị trí ban đầu (vị trí “0”) bằng lực nén lò xo. 
Ký hiệu: 1 0
P R
A
 100
Cửa xả 
khí R
A 
 P 
Hình 7.6. Kết cấu van đảo chiều 3/2 
+/ Tín hiệu tác động bằng tay - nút ấn 
Ký hiệu: 1 0
P R
A
+/ Tín hiệu tác động bằng nam châm điện qua van phụ trợ 
A 
RP 
0 1 
Cuộn dây 
Lò xo 
Lõi sắt (pittông trụ)
Z
P1
Van phụ trợ
Van chính
Nòng van 
P
A 
R 
Lỗ khoan 
Pittông phụ 12
Hình 7.7. Ký hiệu và kết cấu van đảo chiều 3/2, tác động 
 bằng nam châm điện qua van phụ trợ 
Tại vị trí “0” cửa P bị chặn, cửa A nối với R. Khi dòng điện vào cuôn dây, pittông 
trụ bị kéo lên, khí nén sẽ theo h−ớng P1, 12 tác động lên pittông phụ, pittông phụ bị đẩy 
xuống, van sẽ chuyển sang vị trí “1”, lúc này cửa P nối với A, cửa R bị chặn. 
 101
Khi dòng điện mất đi, pittông trụ bị lò xo kéo xuống và khí nén ở phần trên pittông 
phụ sẽ theo cửa Z thoát ra ngoài. 
c. Van đảo chiều 4/2: 
+/ Tín hiệu tác động bằng tay - bàn đạp 
Ký hiệu: 
P R
A 
1 0
B 
+/ Tín hiệu tác động trực tiếp bằng nam châm điện 
Ký hiệu: 
P R
A 
1 0
B 
 S 
Tại vị trí “0” cửa P nối với cửa B, cửa A với R. Khi có dòng điện vào cuộn dây, van 
sẽ chuyển sang vị trí “1”, lúc này cửa P nối với cửa A, cửa B nối với cửa R. 
d. Van đảo chiều 5/2 
+/ Tín hiệu tác động bằng cơ - đầu dò 
Ký hiệu: 
S 
B 1 0
P R
A
Tại vị trí “0” cửa P nối với cửa B, cửa A nối với R và cửa S bị chặn. Khi đầu dò tác 
động, van sẽ chuyển sang vị trí “1”, lúc này cửa P nối với cửa A, cửa B nối với cửa S và 
cửa R bị chặn. 
+/ Tín hiệu tác động bằng khí nén 
Z 
S 
A 1 0
P R
BKý hiệu: 
Tại vị trí “0” cửa P nối với cửa A, cửa B nối với R và cửa S bị chặn. Khi dòng khí 
nén Z tác động vào, van sẽ chuyển sang vị trí “1”, lúc này cửa P nối với cửa B, cửa A 
nối với cửa S và cửa R bị chặn. 
7.2.5. Van đảo chiều không có vị trí "0" 
Van đảo chiều không có vị trí “0” là van mà sau khi tín hiệu tác động lần cuối lên 
nòng van không còn nữa, thì van sẽ giữ nguyên vị trí lần đó, chừng nào ch−a có tác 
động lên phía đối diện nòng van. Ký hiệu vị trí tác động là a, b, c, ... 
 102
Tín hiệu tác động lên nòng van có thể là: 
• Tác động bằng tay, bàn đạp. 
• Tín hiệu tác động bằng dòng khí nén điều khiển đi vào hay đi ra từ 2 phía của 
nòng van. 
• Tín hiệu tác động trực tiếp bằng điện từ hay gián tiếp bằng dòng khí nén đi qua 
van phụ trợ. Loại van này đ−ợc gọi là van đảo chiều xung, vì vị trí của van đ−ợc thay 
đổi khi có tín hiệu xung tác động lên nòng van. 
a. Van đảo chiều 3/2 
Tín hiệu tác động bằng tay, đ−ợc ký hiệu: 
Khi ở vị trí a, cửa P nối với cửa A và cửa R bị chặn. Vị trí b, cửa A nối với cửa R 
và cửa P bị chặn. 
b. Van xoay đảo chiều 4/3 
Tín hiệu tác động bằng tay, đ−ợc ký hiệu: 
a b
RP
cba 
BA 
P R
A 
Nếu vị trí xoay nằm tại vị trí a, thì cửa P nối với cửa A và cửa B nối với R. Vị trí 
xoay nằm tại vị trí b, thì các cửa nối A, B, P, R đều bị chặn. Vị trí xoay nằm tại vị trí c, 
thì cửa P nối với B và cửa A nối cửa R. 
c. Van đảo chiều xung 4/2 
Tín hiệu tác động bằng dòng khí nén điều khiển đi ra từ 2 phía nòng van. 
Ký hiệu: 
P R
A 
a b
B
Y X
Khi xả cửa X, nòng van sẽ dịch chuyển sang vị trí b, cửa P nối với với cửa A và cửa 
B nối với cửa R. 
Khi cửa X ngừng xả khí, thì vị trí cửa nòng van vẫn nằm ở vị trí b cho đến khi có 
tín hiệu xả khí ở cửa Y. 
7.3. Van chặn 
Van chặn là loại van chỉ cho l−u l−ợng khí đi qua một chiều, chiều ng−ợc lại bị chặn. 
Van chặn gồm các loại sau: 
 103
+/ Van một chiều 
+/ Van logic OR 
+/ Van logic AND 
+/ Van xả khí nhanh. 
7.3.1. Van một chiều 
Van một chiều có tác dụng chỉ cho l−u l−ợng khí đi qua một chiều. 
Ký hiệu: 
A B 
7.3.2. Van logic OR 
Van logic OR có chức năng là nhận tín hiệu điều khiển ở những vị trí khác nhau 
trong hệ thống điều khiển. 
P1
A
P2
Ký hiệu: 
Khi có dòng khí nén qua cửa P1, sẽ đẩy pittông trụ của van sang phải, chắn cửa P2 
⇒ P1 nối với cửa A và ng−ợc lại. 
7.3.3. Van logic AND 
Van logic AND có chức năng là nhận tín hiệu điều khiển cùng một lúc ở những vị 
trí khác nhau trong hệ thống điều khiển. 
P2
A
P1
Ký hiệu: 
Khi dòng khí qua P1 ⇒ P1 bị chặn. Ng−ợc lại dòng khí qua P2 ⇒ P2 bị chặn. 
Nếu dòng khí đồng thời qua P1, P2 ⇒ cửa A sẽ nhận đ−ợc tín hiệu ⇒ khí qua A. 
7.3.4. Van xả khí nhanh 
Van xả khí nhanh th−ờng lắp ở vị trí gần cơ cấu chấp hành (pittông), có nhiệm vụ 
xả khí nhanh ra ngoài. 
Ký hiệu: 
7.4. Van tiết l−u 
Van tiết l−u dùng để điều chỉnh l−u l−ợng dòng khí. 
7.4.1. Van tiết l−u có tiết diện không thay đổi 
R
A
P
A BKý hiệu: 
 104
7.4.2. Van tiết l−u có tiết diện thay đổi 
Ký hiệu: 
A B 
7.4.3. Van tiết l−u một chiều 
Ký hiệu: 
A B 
7.5. Van điều chỉnh thời gian 
7.5.1. Rơle thời gian đóng chậm 
Ký hiệu: 
A
RP
01
X 
Van đảo chiều 3/2
Van tiết l−u một chiều
Bình chứa
X
A
t1 
Khí nén qua van một chiều, cần thời gian t1 để làm đầy bình chứa, sau đó tác động 
lên nòng van đảo chiều, van đảo chiều chuyển đổi vị trí, cửa P nối với cửa A. 
7.5.2. Rơle thời gian ngắt chậm 
Ký hiệu: 
A
RP
01
X 
Van đảo chiều 3/2
Van tiết l−u một chiều
Bình chứa
X
A
t1 
Rơle thời gian ngắt chậm, nguyên lý, cấu tạo cũng t−ơng tự nh− rơle thời gian đóng 
chậm, nh−ng van tiết l−u một chiều có chiều ng−ợc lại. 
7.6. Van chân không 
Van chân không là cơ cấu có nhiệm vụ hút và giữ chi tiết bằng lực chân không, chân 
không đ−ợc tạo ra bằng bơm chân không hay bằng nguyên lý ống venturi. 
Ký hiệu: 
P R
U 
Ta có lực hút chân không: 
 105
)ppp(p.
4
D.
F ua
2
−=∆∆π= 
Trong đó: F - lực hút chân không (N); 
D - đ−ờng kính đĩa hút (m); 
pa - áp suất không khí ở đktc (N/m
2); 
pu - áp suất chân không tại cửa U (N/m
2). 
Lực F phụ thuộc vào D và pu. 
7.7. cảm biến bằng tia 
Cảm biến bằng tia là loại cảm biến không tiếp xúc, tức là quá trình cảm biến không 
có sự tiếp xúc giữa bộ phận cảm biến và chi tiết. 
Cảm biến tia có 3 loại: cảm biến bằng tia rẽ nhánh, cảm biến bằng tia phản hồi và 
cảm biến bằng tia qua khe hở. 
7.7.1. Cảm biến bằng tia rẽ nhánh 
Cữ chặn
S 
p 
X
C
ảm
 b
iế
n 
p
X
 Ký hiệu
áp suất nguồn p, áp suất rẽ nhánh X và khoảng cách S. 
Nếu không có cữ chặn thì dòng khí đi thẳng (X=0) 
Nếu có cữ chặn thì dòng khí rẽ nhánh X (X=1). 
7.7.2. Cảm biến bằng tia phản hồi 
 Cữ chặn
C
ảm
 b
iế
n 
a
X
p
Ký hiệu 
X 
p 
Nếu không bị chặn thì dòng khí đi thẳng (X=0) 
Nếu bị chặn thì dòng khí phản hồi (X=1). 
 106
7.7.3. Cảm biến bằng tia qua khe hở 
Gồm hai bộ phận: bộ phận phát và bộ phận nhận, th−ờng bộ phận phát và bộ phận 
nhận có cùng áp suất p. 
Khi ch−a có vật chắn (X=0) 
Ký hiệu
Vật chắnBộ phận phát Bộ phận nhận 
X 
p
p
X
p 
Khi có vật chắn (X=1). 
 107
Ch−ơng 8: hệ thống điều khiển khí nén và điện 
khí nén 
8.1. hệ thống điều khiển khí nén 
8.1.1. Biểu đồ trạng thái 
+/ Biểu đồ trạng thái biểu diễn trạng thái các phần tử trong mạch, mối liên giữa các 
phần tử và trình tự chuyển mạch của các phần tử. 
+/ Trục tọa độ thẳng đứng biểu diễn trạng thái (hành trình chuyển động, áp suất, 
góc quay, ...), trục tọa độ nằm ngang biểu diễn các b−ớc thực hiện hoặc thời gian hành 
trình. Hành trình làm việc đ−ợc chia thành các b−ớc, sự thay đổi trạng thái trong các 
b−ớc đ−ợc biểu diễn bằng đ−ờng đậm, sự liên kết các tín hiệu đ−ợc biểu diễn bằng 
đ−ờng nét mảnh và chiều tác động biểu diễn bằng mũi tên. 
+/ Xilanh đi ra ký hiệu dấu (+), lùi về ký hiệu (-). 
+/ Các phần tử điều khiển ký hiệu vị trí “0” và vị trí “1” (hoặc “a”, “b”). 
+/ Một số ký hiệu biểu diễn biểu đồ trạng thái: 
p Phần tử tín hiệu 
tác động bằng cơ 
 Phần tử áp suất
t
Liên kết OR Phần tử thời gian 
Liện kết AND Tín hiệu rẽ nhánh 
8.1.2. Các ph−ơng pháp điều khiển 
Bao gồm các ph−ơng pháp sau 
+/ Điều khiển bằng tay: điều khiển trực tiếp và điều khiển gián tiếp 
+/ Điều khiển theo thời gian 
+/ Điều khiển theo hành trình 
+/ Điều khiển theo tầng 
+/ Điều khiển theo nhịp. 
a. Điều khiển bằng tay 
+/ Điều khiển trực tiếp 
 108
 - 
+ 1.0
1.2
P
01
A 
RP 
01 
1.1 
X
R
A
Biểu đồ trạng thái 
+/ Điều khiển gián tiếp 
Trạng thái 
Ký hiệu Tên gọi Vị trí
1 2 3 4 5 6 
1.0 
Xilanh một 
chiều 
(+)
(-)
1.2 
Van đảo 
chiều 3/2 
1
0
1.1 Nút ấn 3/2 
1
0
A
RP
01
A 
RP 
0 1 
1.0 + 
- 
P
01
R
A1.2
Y
1.1 
1.3
X 
Biểu đồ trạng thái 
 109
b. Điều khiển theo thời gian 
Biểu đồ trạng thái 
Trạng thái 
Ký hiệu Tên gọi Vị trí
1 2 3 4 5 6 
1.0 
Xilanh một 
chiều 
(+)
(-)
1.3 
Van đảo 
chiều 3/2 
1
0
1.2 Nút ấn 3/2 
1
0
1.1 Nút ấn 3/2 
1
0
Trạng thái 
Ký hiệu Tên gọi Vị trí
1 2 3 4 5 6 
1.0 
Xilanh hai 
chiều 
(+)
(-)
1.3 
Van đảo 
chiều 5/2 
1
0
1.2 
Phần tử thời 
gian 
1
0
1.1 Nút ấn 3/2 
1
0
A 
RP 
0 1 
XA 
R P
0 1 
1.0 +
-
P
0
1.3 
Y
RS
A B
1
1.2
t
X 
1.1 
 110
Điều khiển theo thời gian có chu kỳ tự động 
1.0
Biểu đồ trạng thái 
Trạng thái 
Ký hiệu Tên gọi 
Vị 
trí 1 2 3 4 5 6 7 
1.0 
Xilanh hai 
chiều 
(+)
(-)
1.4 
Van đảo 
chiều 5/2
1
0
1.3 
Phần tử 
thời gian 
1
0
1.2 
Phần tử 
thời gian 
1
0
1.1 Nút ấn 3/2
1
0
P
0X 
1.4
Y
RS
A B
1
A 
RP 
01 
X
1.3A 
R P 
0 1 
X 
1.2 
A 
R P 
0 1 
1.1 
t t
t
t 
 111
c. Điều khiển theo hành trình 
 Biểu đồ trạng thái 
Trạng thái 
Ký hiệu Tên gọi 
Vị 
trí 1 2 3 4 5 6 7 
1.0 
Xilanh hai 
chiều 
(+)
(-)
1.4 
Van đảo 
chiều 5/2
1
0
1.3 
Công tắc hành 
trình 3/2 
1
0
1.2 
Công tắc hành 
trình 3/2 
1
0
1.1 Nút ấn 3/2
1
0
A 
R P 
01 
1.2 
1.0
P
0X
1.4
Y
RS
A B
1
A 
R P 
0 1
1.3
A 
R P 
0 1
1.1 
1.2 1.3 
 112
d. Điều khiển theo tầng 
+/ Mạch điều khiển 2 tầng 
 e1, e2 là tín hiệu điều khiển vào 
 a1, a2 là tín hiệu điều khiển ra 
Khi tầng I có khí nén, thì tầng II sẽ không có khí 
II
I
e2e1
a2 a1 
Tầng
nén và ng−ợc lại. 
+/ Mạch điều khiển 3 tầng 
e1, e2, e3 là tín hiệu điều khiển vào 
a1, a2, a3 là tín hiệu điều khiển ra 
Khi tầng I có khí thì tầng II và III không 
có khí, nghĩa là khi 1 tầng có khí thì 2 tầng còn lại 
Tầng
a1 a2 
e1 e4 
I
II
III
a3
e2 
IV
e3 
a4
Tầng
a1 a2 
e1 e3 
I
II
e2
a3
III
không có khí. 
+/ Mạch điều khiển 4 tầng 
 113
Ví dụ: 
Biểu đồ trạng thái 
Trạng thái 
Tên gọi Vị trí
 1 2 3 4 5 6 7 
Xilanh A 
(+)
(-)
Xilanh B 
(+)
(-)
A S1 S2
P 
0 
1.2 
1
1.1S0 
01 
0 1
S3 
01
B
P 
0 
1.3 
1 
0 1 
S4
01 
S1 
S4
S3
S1S2
S2
S4S3
 114
e. Điều khiển theo nhịp 
OR
0Yn 
1.1
On1
01
Yn+1
A
1.2 
AND 
Xn 
P 
Zn 
L 
P 
Zn+1
L 
Mạch logic của chuổi điều khiển theo nhịp 
S R 
S R
& 
1
A2 
S R2
&
A3 
S R 43
& 
X4 
A4 
&
X3 X2 
A1 
Zn 
Yn 
X1 
Yn+1 
Zn+1 
Biểu diễn đơn giản chuổi điều khiển theo nhịp 
431 2
L 
P 
Yn
L 
P 
Yn+1
A4A3A2A1
X4X3X2X1
Zn Zn+1 
 115
Ví dụ: 
Biểu đồ trạng thái 
Trạng thái 
Tên gọi Vị trí
 1 2 3 4 5 6 7 
Xilanh A 
(+)
(-)
Xilanh B 
(+)
(-)
X1 X2 X3 X4
A1 A2 A3 A4
Yn+1
P 
Zn+1
L 
Yn
P 
Zn
L 
1 2 3 4
A S1 S2
P 
0 1
B
P 
0 1 
01 
0 1
01
0 1 
01 
01
0 1 
S4
S3
S1S2
S4S3
 116
8.2. hệ thống điều khiển điện khí nén 
8.2.1. Các phần tử điện 
a. Công tắc 
4 2
3 1
2 
1 
 4 
Công tắc chuyển mạch 
 Công tắc đóng - mở
b. Nút ấn 
3 2 
1 
 4 
4 
 Nút ấn đóng - mở Nút ấn chuyển mạch
c. Rơle 
+/ Rơle điều khiển 
A2 
A1 
2
1
4 
3 
K
+/ Rơle thời gian tác động muộn 
 A1 
4
31
2
A2 
K 
+/ Rơle thời gian nhả muộn 
d. Công tắc hành trình 
1
2
3
4
B1 
A2 
K 
B2 
2 
S 
1
 4
d. Đèn báo hiệu 
 117
8.2.2. Mạch điều khiển khí nén 
a. Mạch điều khiển có tiếp điểm tự duy trì 
+/ Mạch khí nén 
+/ Biểu đồ trạng thái 
-
+
P
0
1.1
RS
A B
1
Y5 b
BA
1.0
+/ Mạch điện điều khiển 
Trạng thái 
Tên gọi Vị trí
 1 2 3 4 
Xilanh 
1.0 
(+)
(-)
3 421
(+)
A1
K2
Xilanh lùi về
Xilanh đi tới
A2 H3
(-)
Y5
K2
Tiếp điểm tự 
duy trì
K2
S1 
S2 
 118
b. Mạch điều khiển có rơle thời gian tác động chậm 
+/ Mạch khí nén 
+/ Biểu đồ trạng thái 
-
+
P
0
1.1
RS
A B
1
Y6 b
B
S2 
A
1.0
Trạng thái 
Tên gọi Vị trí
 1 2 3 4 
Xilanh 1.0 
(+)
(-)
Van đ/k 
5/2 
1
0
Ctắc hành 
trình S2
1
0
Rơle thời 
gian K2
1
0
t
+/ Mạch điện điều khiển 
Y6
K4
A1
K2 
S2 
H3A2
Xilanh đi tới
Xilanh lùi về
K2
S4 K4
A2
A1
H5K4
(+)
(-)
1 2 3 4 5 6
 119
c. Mạch điều khiển theo nhịp có 2 xilanh khí nén 
S1 S2 
Y1 Y2 
S1 
S2 
Xilanh A
+ B+ B- A- KT 
Công tắc hành trình S5 S2 S4 S3 S1
Nam châm điện Y1 Y2 0 0 
Mạch điện điều khiển 
K1 
S5 
(-)
(+)
Y1
S2 K2 
SET quy trình 
trở về vị trí 
ban đầu
K3 
K2 
Y2 K5K4K3 K2 
SET
K4
K1
S1
K4
K4K3
S3S4 K1 
K5 
S1 
 120
Tài liệu tham khảo 
[1]. Hệ thống điều khiển bằng thủy lực - Nguyễn Ngọc Ph−ơng, Huỳnh Nguyễn 
Hoàng, nhà XBGD, 2000. 
[2]. Truyền động dầu ép trong máy cắt kim loại - Nguyễn Ngọc Cẩn, ĐHBK HN, 
1974. 
[3]. Điều khiển bằng khí nén trong tự động hóa kỹ nghệ - Nguyễn Thành Trí biên 
dịch, nhà xuất bản Đà Nẵng. 
[4]. Hệ thống điều khiển tự động thủy lực - Trần Xuân Tùy, nhà XBKH và KT, HN 
2002. 
[5]. Hệ thống điều khiển bằng khí nén - Nguyễn Ngọc Ph−ơng, nhà XBGD, 1999. 
[6]. Herbert E.Merritt, Hydraulic control systems, Printed in USA, 1967. 
[7]. Claude Ducos. Oléo - Hydraulique. Technique et documentation, Lavoisier, 
Paris 1988. 
[8]. M.Guillon, Hydraulic servo systems analysis and design, London, 
Butterworths, 1969. 
[9]. Pneumatics, Basic Level TP 101, Festo Didactic, 1989. 
 121