Đồ Án Soạn đề cương thực tập điện - khí nén cho sinh viên ngành Điện và thi công mô hình tay máy

I. Đặt vấn đề:

Khí nén là một khái niệm đã có từ rất lâu, trước Công nguyên, khí nén đã được biết đến với một vài ứng dụng trong chế tạo vũ khí. Từ những năm 140 TCN, con người đã biết chế tạo ra thiết bị bắn tên hay ném đá ứng dụng nguyên lý khí nén.
Tuy nhiên do sự phát triển khoa học kỹ thuật thời đó không đồng bộ, không có sự phối hợp về kiến thức giữa các ngành như vật lý, cơ học, vật liệu nên phạm vi ứng dụng của khí nén còn rất hạn chế, chủ yếu là trong lĩnh vực chế tạo vũ khí.
Đến thế kỷ 17, kỹ sư chế tạo người Đức là Otto von Guerike (1602 – 1686), nhà toán học người Pháp là Blaise Pascal (1623 – 1662) cùng với nhà vật lý học người Pháp là Denis Papin (1647 – 1712) đã xây dựng nền tảng cho việc ứng dụng của khí nén.
Trong thế kỷ 19 , hàng lọat các phát minh ứng dụng khí nén ra đời. Tại Paris những năm 70 của thế kỷ 19 đã xuất hiện một trung tâm sử dụng năng lượng khí nén có công suất lớn.
Thời gian gần đây, do sự phát triển của năng lượng điện, ứng dụng của năng lượng khí nén có giảm. Tuy nhiên do tính an toàn cao hơn sử dụng điện nên việc sử dụng năng lượng khí nén vẫn đóng một vai trò khá quan trọng trong các lĩnh vực mà nếu sử dụng điện sẽ gây nguy hiểm.

II. Tầm quan trọng và khả năng ứng dụng của khí nén:

1./ Trong lĩnh vực điều khiển:

Những năm sau khi cuộc cách mạng công nghiệp nổ ra, do sự tất yếu của quá trình tự động hóa trong sản xuất, kỹ thuật điểu khiển bằng khí nén được phát triển rộng rãi và đa dạng hơn.
Hệ thống điều khiển bằng khí nén thường được sử dụng trong các lĩnh vực có nguy cơ xảy ra các nguy hiểm cao do điều kiện vệ sinh mối trường khá tốt và tính an toàn cao.
Hệ thống điều khiển bằng khí nén thường được sử dụng trong các lĩnh vực như: các thiết bị phun sơn, các loại đồ gá kẹp chi tiết, lĩnh vực sản xuất các thiết bị điện tử hay trong các thiết bị vận chuyển và kiểm tra.

2./ Trong lĩnh vực truyền động:

_ Các dụng cụ, thiết bị, máy va đập trong lĩnh vực khai thác than, khai thác đá hoặc trong các công trình xây dựng.
_ Truyền động quay với công suất lớn bằng khí nén giá thành rất cao, cao hơn từ 10 đến 15 lần so với động cơ điện. Nhưng ngược lại, thể tích và năng lượng chỉ bằng 2/3 như những dụng cụ vặn vít, máy khoan, máy mài là những dụng cụ có khả năng sử dụng truyền động bằng khí nén.
_ Truyền động thẳng: các đồ gá kẹp chi tiết, các thiết bị đóng gói các thiết bị máy gia công, các thiết bị làm sạch hay các hệ thống phanh hãm của ôtô.
_ Trong các hệ thống đo đạc và kiểm tra chất lượng sản phẩm.

III. Ưu – nhược điểm của khí nén:

1./ Ưu điểm :

_ Có khả năng trích chứa để thành lập trạm trích chứa khí nén.
_ Có khả năng truyền tải năng lượng đi xa do độ nhớt động học của khí nén nhỏ và tổn thất trên đường dẫn thấp.
_ Không gây ô nhiễm môi trường.
_ Hệ thống phòng ngừa qúa áp suất giới hạn được đảm bảo.

2./ Nhược điểm :

_ Lực truyền tải trong thấp.
_ Khi tải trọng thay đổi, vận tốc truyền cũng thay đổi.
_ Dòng khí nén thoát ra gây tiếng ồn lớn.

IV. Mục đích yêu cầu – Giới hạn đề tài:

Trong giai đoạn hiện nay, Việt Nam đang tiến hành công cuộc công nghiệp hóa đất nước, do đó vấn đề TỰ ĐỘNG HÓA trong sản xuất đang được đặt lên hàng đầu. Tự động hóa trong sản xuất công nghiệp sẽ góp phần tăng năng suất lao động của người công nhân, giảm bớt sức lực bỏ ra trong các công việc nặng nhọc, hạ giá thành nhưng lại nâng cao chất lượng sản phẩm. Mặt khác đáp ứng đòi hỏi ngày càng cao của ngành công nghiệp như: chính xác, an toàn, tiện lợi, dễ kiểm tra, kiểm soát
Muốn có được điều đó, cần phải có sự kết hợp chặt chẽ giữa hai lĩnh vực mà trước đây chúng hoàn toàn độc lập với nhau: đó là điện – điện tử và cơ khí. Do đó, một thuật ngữ mới ra đời trong những năm gần đây là CƠ – ĐIỆN TỬ (Mechatronic).
Tuy nhiên , để có thể làm việc tốt trong một môi trường sản xuất với các thiết bị tự động, người lao động phải được đào tạo cơ bản. Ngày nay, một số trường Đại học, trung học nghề đã đưa bộ môn Cơ – Điện tử vào giảng dạy cho học sinh nhằm tạo cho họ có được những kiến thức cơ bản về tự động hóa phục vụ cho công việc sau này .
Chính vì những lý do vừa nêu đã thúc đẩy em thực hiện đề tài này. Là một đề tài mang tính chất một tài liệu hướng dẫn thực tập cho sinh viên ngành điện nên được chia làm 2 phần:
_ Lý thuyết và bài tập Điều khiển bằng Khí nén .
_ Lý thuyết và bài tập Điều khiển bằng Điện – Khí nén kết hợp với PLC.
Với cách trình bày trên, giúp cho sinh viên có được sự so sánh giữa hai kỹ thuật điều khiển: điều khiển đơn thuần bằng khí nén và hệ thống khí nén được điều khiển bằng điện kết hợp với điều khiển lập trình PLC, từ đó rút ra được những ưu và nhược điểm giữa hai phương pháp điều khiển này.
Song song với việc xây dựng hệ thống bài thực tập như trên, em cùng với sinh viên Phù Quốc Thái, người cùng làm chung một đề tài, đã thiết kế một mô hình tay máy gắp sản phẩm ứng dụng khí nén và PLC để điều khiển. Đây là một ứng dụng cụ thể trong sản xuất công nghiệp.
Do đây là lần đầu tiên em nghiên cứu về lĩnh vực khá mới mẻ này, đồng thời với khả năng và quỹ thời gian hạn chế nên chắc chắn sẽ không tránh khỏi những thiếu sót, em rất mong được sự góp ý của thầy cô và bạn bè để đồ án được tốt hơn.