Giáo trình Thủy lực khí nén (Phần 1)

Giáo trình thủy lực khí nén Trường Cao đẳng nghề Yên Bái 
1 
LỜI NÓI ĐẦU 
Trong những năm gần đây, ngành kỹ thuật thủy khí ngày càng trở nên có ý 
nghĩa và chiếm một vịtrí 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. 
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 
liênquan trong thực tế. 
Giáo trình biên soạn được dựa trên sự kế thừa nhiều tàiliệu của các trường 
đại học, cao đẳng, các trường cao đẳng nghề. Để giúp cho người học có thể nắm 
được những kiến thức cơ bản của môn học thủy lực khí nén ứng dụng, giáo trình 
đã được 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 Bộ 
lao động Thương binh và Xã hội ban hành. 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, nhóm tác 
giả rất mong nhận được ý kiến đóng góp của người đọc để giáo trình được hoàn 
thiện hơn. 
 Xin chân thành cảm ơn! 
Nhóm tác giả 
Giáo trình thủy lực khí nén Trường Cao đẳng nghề Yên Bái 
2 
MỤC LỤC 
LỜI NÓI ĐẦU.............................................................................................................................................. 1 
CHƯƠNG I: KHÁI NIỆM VỀ CÁC QUY LUẬT VÀ TRUYỀN ĐỘNG KHÍ NÉN ..................................... 5 
1. KHÁI NIỆM, YÊU CẦU VÀ CÁC THÔNG SỐ CỦA KHÍ NÉN.............................................................. 5 
1.1. Khái niệm, yêu cầu................................................................................................................................ 5 
1.1.1 Khái niệm ............................................................................................................................................ 5 
1.1.2 Sản xuất khí nén ................................................................................................................................... 5 
1.1.3 Phân phối khí nén ................................................................................................................................. 7 
1.1.4 Xử lý khí nén ....................................................................................................................................... 9 
1.2 Yêu cầu về hệ thống truyền động bằng khí nén .......................................................................................11 
1.2.1 Ưu điểm của hệ thống truyền động bằng khí nén .................................................................................11 
1.2.2 Nhược điểm của hệ thống truyền động bằng khí nén ............................................................................11 
1.2.3 Yêu cầu về hệ thống truyền động bằng khí nén ................................................................................... 12 
1.2 Các thông số của khí nén ...................................................................................................................... 12 
1.2.1 Lực ................................................................................................................................................... 12 
1.2.2 Áp suất.............................................................................................................................................. 12 
1.2.3 Lưu lượng ......................................................................................................................................... 12 
1.2.4 Công ................................................................................................................................................. 13 
1.2.5 Công suất .......................................................................................................................................... 13 
1.2.6 Độ nhớt ............................................................................................................................................. 13 
2 CÁC QUY LUẬT TRUYỀN DẪN BẰNG KHÍ NÉN .............................................................................. 13 
2.1 Các phương trình tính toán dòng chảy khí nén ...................................................................................... 13 
2.1.1 Các đại lượng vật lý cơ bản của không khí.......................................................................................... 13 
2.1.2 Các phương trình tính toán ................................................................................................................ 14 
2.2 Các định luật cơ bản của dòng chất khí ................................................................................................. 18 
2.2.1 Định luật pascal ................................................................................................................................. 18 
2.2.2 Lưu lượng lưu chất ............................................................................................................................. 18 
2.2.3 Định luật chất khí ............................................................................................................................... 19 
3 NHẬN DẠNG CÁC THIẾT BỊ SỬ DỤNG KHÍ NÉN ............................................................................. 19 
3.1 Cơ cấu chấp hành .................................................................................................................................. 19 
3.2 Van đảo chiều ........................................................................................................................................ 21 
3.2.1 Nguyên lý hoạt động của van đảo chiều .............................................................................................. 21 
3.2.2 Ký hiệu van đảo chiều ....................................................................................................................... 21 
3.2.3 Các tín hiệu tác động .......................................................................................................................... 22 
3.2.4 Van đảo chiều có vị trí "0" .................................................................................................................. 24 
3.2.5 Van đảo chiều không có vị trí "0" ....................................................................................................... 26 
3.3 Van chặn ............................................................................................................................................... 27 
3.3.1 Van một chiều .................................................................................................................................... 27 
3.3.2 Van logic OR...................................................................................................................................... 27 
Giáo trình thủy lực khí nén Trường Cao đẳng nghề Yên Bái 
3 
3.3.3 Van logic AND ................................................................................................................................... 28 
1.3.3.4 Van xả khí nhanh ............................................................................................................................. 28 
3.4 Van tiết lưu............................................................................................................................................ 28 
3.5 Van điều chỉnh thời gian ........................................................................................................................ 29 
3.5.1 Rơle thời gian đóng chậm ................................................................................................................... 29 
3.5.2 Rơle thời gian ngắt chậm ................................................................................................................... 29 
3.6 Van chân không ..................................................................................................................................... 29 
CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG BẰNG KHÍ NÉN.................................................................. 31 
1 NHIỆM VỤ, YÊU CẦU, PHÂN LOẠI HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG BẰNG KHÍ NÉN ........................ 31 
1.1 Nhiệm vụ ............................................................................................................................................... 31 
1.2 Yêu cầu ................................................................................................................................................. 31 
1.2.1 Về khí nén .......................................................................................................................................... 31 
1.2.2 Về kỹ thuật ......................................................................................................................................... 31 
1.3 Phân loại ............................................................................................................................................... 31 
2. SƠ ĐỒ CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG BẰNG 
KHÍ NÉN .................................................................................................................................................... 31 
2.1 Sơ đồ cấu tạo ........................................................................................................................................ 31 
2.1.1 Nguyên lý truyền động ....................................................................................................................... 31 
2.1.2 Sơ đồ nguyên lý truyền động .............................................................................................................. 32 
2.2 Nguyên lý hoạt động ............................................................................................................................. 33 
2.2.1 Điều khiển bằng tay............................................................................................................................ 33 
2.2.2 Điều khiển theo thời gian ................................................................................................................... 34 
2.2.3 Điều khiển theo hành trình ................................................................................................................. 36 
3. CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA MÁY NÉN KHÍ ...................................................... 37 
3.1 Máy nén khí loại rô to ........................................................................................................................... 37 
3.1.1 Máy nén khí kiểu cánh quay ............................................................................................................... 37 
3.1.2 Máy nén khí kiểu trục vít .................................................................................................................... 38 
3.2 Tuốc bin khí .......................................................................................................................................... 39 
3.3 Nhận dạng Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của các loại hệ thống truyền động bằng khí nén................... 40 
CHƯƠNG 3: KHÁI NIỆM VÀ CÁC QUY LUẬT VỀ TRUYỀN ĐỘNG BẰNG THỦY LỰC ...................... 45 
1 KHÁI NIỆM, YÊU CẦU VÀ CÁC THÔNGSỐ CỦA THỦY LỰC .......................................................... 45 
1.1 Khái niệm, yêu cầu .................................................................................................................................. 45 
1.1.1 Khái niệm ............................................................................................................................................. 45 
1.1.2 Yêu cầu .............................................................................................................................................. 45 
1.2. Các thông số của chất lỏng ................................................................................................................... 46 
2 CÁC QUY LUẬT TRUYỀN DẪN BẰNG THỦY LỰC........................................................................... 48 
2.1 Truyền động thuỷ tĩnh ............................................................................................................................... 48 
2.1.1 Khái quát về truyền động thuỷ tĩnh ........................................................................................................... 48 
2.1.2 Cơ sở kỹ thuật truyền động thuỷ tĩnh .................................................................................................. 48 
2.2 Truyền động thuỷ động ......................................................................................................................... 50 
2.2.1 Khái quát về truyền động thuỷ động ......................................................................................................... 50 
Giáo trình thủy lực khí nén Trường Cao đẳng nghề Yên Bái 
4 
2.2.2 Cơ sở kỹ thuật truyền động thuỷ động ................................................................................................ 50 
3 NHẬN DẠNG CÁC THIẾT BỊ THỦY LỰC ........................................................................................... 51 
3.1 Cơ cấu biến đổi năng lượng và hệ thống xử lý dầu................................................................................. 51 
3.1.1 Bơm dầu và động cơ dầu ........................................................................................................................ 51 
3.1.2 Xy lanh truyền động (cơ cấu chấp hành) ............................................................................................. 57 
3.1.3 Bể dầu ............................................................................................................................................... 58 
3.1.5 Đo áp suất và lưu lượng..................................................................................................................... 59 
3.2 Các phần tử của hệ thống điều khiển thuỷ lực ....................................................................................... 60 
3.2.1 Van áp suất ......................................................................................................................................... 60 
3.2.3 Van giảm áp ................................................................................................................................... ...  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. 
Nếu đầu dò tác động vào, từ vị trí "0" van sẽ được chuyển đổi sang vị trí 
"1", như 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. 
Hình 1.20 Van đảo chiều 2/2 
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 được chuyển sang vị trí "1", như 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: 
Giáo trình thủy lực khí nén Trường Cao đẳng nghề Yên Bái 
25 
Hình 1.21. Van đảo chiều 3/2 
- Tín hiệu tác động bằng tay – nút ấn 
Ký hiệu 
- Tín hiệu tác động bằng nam châm điện 
qua van phụ trợ 
Hình 1.20. 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 hướng 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. 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 
Giáo trình thủy lực khí nén Trường Cao đẳng nghề Yên Bái 
26 
+ Tín hiệu tác động trực tiếp bằng nam châm điện 
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 
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 
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. 
3.2.5 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 
chưa có tác động lên phía đối diện nòng van. Ký hiệu vị trí tác động là a, b, c, ... 
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 được gọi là van đảo chiều xung, vì vị trí của van 
được thay đổi khi có tín hiệu xung tác động lên nòng van. 
a. Van đảo chiều 3/2 
Tín hiệu tác động bằng tay, được ký hiệu: 
Giáo trình thủy lực khí nén Trường Cao đẳng nghề Yên Bái 
27 
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, được ký hiệu: 
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 nòngvan. 
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 
3.3 Van chặn 
Van chặn là loại van chỉ cho lưu lượng khí đi qua một chiều, chiều ngược 
lại bị chặn. Van chặn gồm các loại sau: 
- Van một chiều 
- Van logic OR 
- Van logic AND 
- Van xả khí nhanh. 
3.3.1 Van một chiều 
 Van một chiều có tác dụng chỉ cho lưu lượng khí đi qua một chiều. 
 Ký hiệu: 
3.3.2 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. 
Ký hiệu: 
Giáo trình thủy lực khí nén Trường Cao đẳng nghề Yên Bái 
28 
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 ngược lại. 
3.3.3 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. 
Ký hiệu: 
Khi dòng khí qua P1P1 bị chặn. Ngược lại dòng khí qua P2 P2 bị 
chặn. Nếu dòng khí đồng thời qua P1, P2  cửa A sẽ nhận được tín hiệu 
khí qua A. 
1.3.3.4 Van xả khí nhanh 
Van xả khí nhanh thường lắp ở vị trí gần cơ cấu chấp hành (pittông), có 
nhiệm vụ xả khí nhanh ra ngoài. 
Ký hiệu: 
3.4 Van tiết lưu 
Van tiết lưu dùng để điều chỉnh lưu lượng dòng khí. 
3.4.1 Van tiết lưu có tiết diện không thay đổi 
Ký hiệu 
3.4.2 Van tiết lưu có tiết diện thay đổi 
Ký hiệu: 
1.3.4.3 Van tiết lưu một chiều 
Ký hiệu: 
Giáo trình thủy lực khí nén Trường Cao đẳng nghề Yên Bái 
29 
3.5 Van điều chỉnh thời gian 
3.5.1 Rơle thời gian đóng chậm 
Hình 1.23 Rơ le thời gian đóng chậm 
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. 
3.5.2 Rơle thời gian ngắt chậm 
Hình 1.24 Rơ le thời gian ngắt chậm 
Rơle thời gian ngắt chậm, nguyên lý, cấu tạo cũng tương tự như rơle 
thời gian đóng chậm, nhưng van tiết lưu một chiều có chiều ngược lại. 
3.6 Van chân không 
Van chân không là cơ cấu có nhiệm vụ hút và giữ chi tiết bằng lực chân 
không, chân không được tạo ra bằng bơm chân không hay bằng nguyên lý ống 
venturi. 
Ký hiệu: 
Ta có lực hút chân không 
ܨ = ߨ.ܦଶ4 ∆݌ ∆݌ = (݌௔ − ݌௨) 
Trong đó: 
F - lực hút chân không (N); 
D - đường kính đĩa hút (m); 
pa - áp suất không khí ở đktc (N/m2); 
pu - áp suất chân không tại cửa U (N/m2). 
Lực F phụ thuộc vào D và pu. 
Giáo trình thủy lực khí nén Trường Cao đẳng nghề Yên Bái 
30 
CÂU HỎI ÔN TẬP 
Câu 1. Trình bày khái niệm, yêu cầu và các thông số của khí nén? 
Câu 2. Trình bày các quy luật truyền dẫn khí nén? 
Giáo trình thủy lực khí nén Trường Cao đẳng nghề Yên Bái 
31 
CHƯƠNG 2: 
HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG BẰNG KHÍ NÉN 
1 NHIỆM VỤ, YÊU CẦU, PHÂN LOẠI HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG 
BẰNG KHÍ NÉN 
1.1 Nhiệm vụ 
Biến thế năng của khí nén ở dạng áp suất (P) và lưu lượng (Q), thành cơ 
năng ở dạng chuyển động tịnh tiến hoặc chuyển động quay. 
1.2 Yêu cầu 
1.2.1 Về khí nén 
Khí nén được tạo ra từ những máy nén khí chứa đựng rất nhiều chất bẩn 
theo từng mức độ khác nhau. Chất bẩn bao gồm bụi, hơi nước trong không khí, 
những phần tử nhỏ, cặn bã của dầu bôi trơn và truyền động cơ khí. 
Khí nén khi mang chất bẩn tải đi trong những ống dẫn khí sẽ gây nên sự ăn 
mòn, rỉ sét trong ống và trong các phần tử của hệ thống điều khiển. Vì vậy,khí 
nén được sử dụng trong hệ thống khí nén phải được xử lý. Tùy thuộc vàophạm vi 
sử dụng mà xác định yêu cầu chất lượng của khí nén tương ứng cho từng trường 
hợp cụ thể. 
Hệ thống xử lý khí nén được phân thành 3 giai đoạn : 
- Lọc thô: dùng bộ phận lọc bụi thô kết hợp với bình ngưng tụ để tách hơi 
nước. 
- Phương pháp sấy khô: dùng thiết bị sấy khô khí nén để lọai bỏ hầu hết lượng 
nước lẫn bên trong. Giai đoạn này xử lý tùy theo yêu cầu sử dụng của khí nén. 
- Lọc tinh: lọai bỏ tất cả các lọai tạp chất, kể cả kích thước rất nhỏ. 
1.2.2 Về kỹ thuật 
Đảm bảo các thông số đầu ra đạt tiêu chuẩn. 
 - Đối với chuyển động tịnh tiến phải đảm bảo tiêu chuẩn về lực (F); hành 
trình dịch chuyển piston(S); Tốc độ dịch chuyển piston (V). 
- Đối với chuyển động quay đảm bảo tiêu chuẩn về mô men xoắn(Mx); tốc độ 
của rotor (n) 
Ngoài ra còn đảm bảo yêu cầu làm việc êm dịu(tốc độ đều và ít tiếng ồn). 
1.3 Phân loại 
Đối với hệ thống truyền động bằng khí nén thông thường phân loại theo 
phương pháp điều khiển. Bao gồm các phương 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 
2. SƠ ĐỒ CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG 
TRUYỀN ĐỘNG BẰNG KHÍ NÉN 
2.1 Sơ đồ cấu tạo 
2.1.1 Nguyên lý truyền động 
Giáo trình thủy lực khí nén Trường Cao đẳng nghề Yên Bái 
32 
2.1.2 Sơ đồ nguyên lý truyền động 
Hình 2.1 Sơ đồ 
nguyên lý mạch 
điều khiển và 
các phần tử 
2.1.3 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 bước thực hiện 
hoặc thời gian hành trình. Hành trình làm việc được chia thành các bước, sự 
thay đổi trạng thái trong các bước được biểu diễn bằng đường đậm, sự liên kết 
các tín hiệu được biểu diễn bằng đường 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: 
Thế năng của khí nén 
P.Q 
Thế năng của khí nén 
P.Q 
Giáo trình thủy lực khí nén Trường Cao đẳng nghề Yên Bái 
33 
2.2 Nguyên lý hoạt động 
2.2.1 Điều khiển bằng tay 
 - Điều khiển trực tiếp 
Biểu đồ trạng thái 
 - Điều khiển gián tiếp 
Giáo trình thủy lực khí nén Trường Cao đẳng nghề Yên Bái 
34 
 Biểu đồ trạng thái 
2.2.2 Điều khiển theo thời gian 
 Biểu đồ trạng thái 
Giáo trình thủy lực khí nén Trường Cao đẳng nghề Yên Bái 
35 
- Điều khiển theo thời gian có chu kỳ tự động 
 Biểu đồ trạng thái 
Giáo trình thủy lực khí nén Trường Cao đẳng nghề Yên Bái 
36 
2.2.3 Điều khiển theo hành trình 
 Biểu đồ trạng thái 
Giáo trình thủy lực khí nén Trường Cao đẳng nghề Yên Bái 
37 
3. CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA MÁY NÉN KHÍ 
Hiện nay máy nén khí là các sản phẩm kỹ thuật đồng bộ và hiện đại, có các 
chức năng kiểm tra, điều chỉnh và điều khiển thông minh. Máy nén khí có thể được 
sử dụng ở dạng tĩnh tại hoặc di động. Áp suất được tạo ra từ máy nén, ở đó năng 
lượng cơ học của động cơ điện hoặc của động cơ đốt trong được chuyển đổi thành 
năng lượng khí nén và nhiệt năng. 
3.1 Máy nén khí loại rô to 
- Có hai loại máy nén khí kiểu roto thường được sử dụng: 
 + Máy nén khí kiểu cánh quay 
+ Máy nén khí kiểu trục vít 
3.1.1 Máy nén khí kiểu cánh quay 
Máy nén cánh quay là một máy thủy tĩnh có tỷ số nén xác định theo cấu trúc. 
Nhờ bố trí rô to lệch tâm mà thể tích giới hạn bởi cánh quay và stator được nén 
lại khi quay rô to. Kết cấu nhỏ gọn và chuyển động liên tục của rô to cho phép tần 
số quay cực đại đạt đến 3000vM/ph. 
a. Cấu tạo 
Hình 2.2. Cấu tạo máy nén kiểu roto một cấp 
1- Thân máy; 2- Nắp máy; 3- Mặt bích đầu trục; 4- Rô to; 5- Cánh quay 
Trên hình 2.2 giới thiệu cấu tạo máy nén khí cánh quay một cấp, bao 
gồm: thân máy 1; nắp máy 2; mặt bích đầu trục 3; stator 4; rô to 5 và cánh 
quay 6. Khi rô to quay, dưới tác dụng của lực ly tâm các cánh quay văng ra 
Giáo trình thủy lực khí nén Trường Cao đẳng nghề Yên Bái 
38 
theo các rãnh trên rô to tựa đầu mút ngoài vào stator. Quá trình hút và nén 
được thực hiện theo sự thay đổi thể tích giới hạn giữa các cánh quay và mặt 
tựa stator. 
b. Nguyên lý hoạt động 
 Cấu tạo máy nén khí kiểu cánh gạt một cấp (hình 2.3) bao gồm: thân máy 
(1), mặt bích thân máy, mặt bích trục, rôto (2) lắp trên trục. Trục và rôto (2) lắp 
lệch tâm e 
so với bánh dẫn chuyển động. Khi rôto (2) quay tròn, dưới tác dụng của lực ly tâm 
các cánh gạt (3) chuyển động tự do trong các rãnh ởtrên rôto (2) và đầu các cánh 
gạt (3) tựa vào bánh dẫn chuyển động. Thể tíchgiới hạn giữa các cánh gạt sẽ bị 
thay đổi. Như vậy quá trình hút và nén đượcthực hiện. 
 Để làm mát khí nén, trên thân máy có các rãnh để dẫn nước vào làm mát. 
Bánh dẫn được bôi trơn và quay tròn trên thân máy 
để giảm bớt sự hao mòn khi đầu các cánh tựa vào. 
Hình 2.3. Cấu tạo máy nén khí kiểu cánh gạt. 
3.1.2 Máy nén khí kiểu trục vít 
Máy nén khí kiểu trục vít hoạt động theo nguyên lý thay đổi thể tích. Thể 
tích khoảng trống giữa các răng sẽ thay đổi khi trục vít quay. Như vậy sẽ tạo ra quá 
trình hút (thể tích khoảng trống tăng lên), quá trình nén (thể tích khoảng trống nhỏ 
lại) và cuối cùng là quá trình đẩy. 
 Máy nén khí kiểu trục vít gồm có hai trục: trục chính và trục phụ. Số răng 
(số đầu mối) của trục xác định thể tích làm việc (hút, nén). Số răng càng lớn, thể 
tích hút nén của một vòng quay sẽ giảm. Số răng (số đầu mối) của trục chính và 
trục phụ không bằng nhau sẽ cho hiệu suất tốt hơn. 
Hình 2.4. Nguyên lý họat động máy nén khí kiểu trục vít 
* Ưu điểm : khí nén không bị xung, sạch; tuổi thọ vít cao (15.000 đến 
40.000 giờ); nhỏ gọn, chạy êm. 
* Khuyếtđiểm : Giá thành cao, tỷ số nén bị hạn chế. 
2 
1 
3 
Giáo trình thủy lực khí nén Trường Cao đẳng nghề Yên Bái 
39 
Hình 2.5. Sơ đồ hệ thống máy nén khí kiểu trục vít có hệ thống dầu bôi trơn. 
3.2 Tuốc bin khí 
Hình 2.6. Tuốc bin nén khí lắp trên động cơ ôtô 
Là loạiđộng cơ nhiệt, dạngrotor trong đó chất giãn nở sinh công là không 
khí. Động cơ gồm ba bộ phận chính là khối máy nén khí (tiếng Anh: compressor) 
dạng rotor (chuyển động quay); buồng đốt đẳng áp loại hở; và khối tuốc bin khí 
rotor. Khối 
máy nén và khối tuốc bin có trục được nối với nhau để tuốc bin làm quay máy nén. 
Khí nén đưa vào buồng đốt, trộn với khí nhiên liệu và đốt, không khí nén 
nhận được nhiệt từ khí đốt và giãn nở -> không khí giãn nở sẽ làm quay các 
turbine. 
Giáo trình thủy lực khí nén Trường Cao đẳng nghề Yên Bái 
40 
3.3 Nhận dạng Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của các loại hệ thống truyền 
động bằng khí nén 
3.3.1 Nhận dạng cấu tạo của các loại hệ thống truyền động bằng khí nén 
* Các chi tiết bộ phận chính trong hệ thống truyền động bằng khí nén 
3.3.2 
Nguyên lý hoạt động của các loại hệ thống truyền động bằng khí nén 
a. Điều khiển bằng 
tay 
- Điều khiển trực tiếp 
Giáo trình thủy lực khí nén Trường Cao đẳng nghề Yên Bái 
41 
- Điều khiển gián tiếp 
Biểu đồ trạng thái 
b. Điều khiển theo thời gian 
Giáo trình thủy lực khí nén Trường Cao đẳng nghề Yên Bái 
42 
Biểu đồ trạng thái 
Điều khiển theo thời gian có 
chu kỳ tự động 
- Biểu đồ trạng thái 
Giáo trình thủy lực khí nén Trường Cao đẳng nghề Yên Bái 
43 
c. Điều khiển theo hành trình 
Biểu đồ trạng thái 
Giáo trình thủy lực khí nén Trường Cao đẳng nghề Yên Bái 
44 
CÂU HÔI ÔN TẬP 
Câu 1. Trình bày nhiệm vụ, yêu cầu và phân loại hệ thống truyền động bằng khí 
nén? 
Câu 2. Trình bày cấu tạo và nguyên lý làm việc của máy nén khí? 
Câu 3. Trình bày nguyên lý làm việc của hệ thống truyền động bằng khí nén loại 
điều khiển bằng tay? 
Câu 4. Trình bày nguyên lý làm việc của hệ thống truyền động bằng khí nén loại 
điều khiển theo thời gian?