Xi lanh thủy lực là gì

1. Xi lanh thủy lực là gì?

Xi lanh thủy lực là một thiết bị truyền động trong hệ thống truyền động thủy lực, là một thiết bị chuyển đổi năng lượng chuyển đổi năng lượng thủy lực thành năng lượng cơ học. Động cơ thủy lực đạt được chuyển động quay liên tục, trong khi xi lanh thủy lực đạt được chuyển động tịnh tiến.

Hình 1: Xi lanh thủy lực

Cấu trúc của xi lanh thủy lực bao gồm ba loại: xi lanh piston, xi lanh pít tông và xi lanh xoay. Xi lanh piston và xi lanh pít tông nhận ra chuyển động tuyến tính, tốc độ đầu ra và lực đẩy, và xi lanh xoay thực hiện chuyển động xoay ngược và tạo ra tốc độ góc (tốc độ quay) và mô men xoắn. Xi lanh thủy lực có thể được sử dụng kết hợp từ hai hoặc nhiều hơn hoặc kết hợp với các cơ chế khác, ngoài việc được sử dụng đơn lẻ. Để hoàn thành một chức năng đặc biệt. Xi lanh thủy lực có cấu trúc đơn giản và hoạt động đáng tin cậy, và đã được sử dụng rộng rãi trong hệ thống thủy lực của máy công cụ.

Hình 2: Xi lanh thủy lực

2. Thông số làm việc và kích thước của xi lanh

Ba thông số quan trọng nhất của một xi lanh thủy lực là:
– Đường kính lòng xi lanh (bore), thường được ký hiệu là D;
– Đường kính cán (rod) – d và hành trình làm việc (stroke), tức là khoảng chạy của cán xi lanh – s.
+ D và d biểu thị kích cỡ và khả năng tạo lực đẩy/kéo cho xi lanh
+ S biểu thị chiều dài và tầm với, khoảng làm việc của xi lanh đó.

3. Cấu tạo xi lanh thủy lực

Để vận hành xi lanh thủy lực một cách năng suất và hiệu quả chúng ta cần nắm vững cấu tạo cũng như quy trình làm việc của nó.

Hình 3: Cấu tạo xi lanh thủy lực

- 1, 10: Thân và ắc phía đầu cần xi lanh và phía không có cần dùng để gá xi lanh vào mặt đỡ hoặc cơ cấu cơ khí cần di dời.

- 9: Bạc đạn tự xoay (bạc đạn nhào)

- 2: Vú mỡ

- 8: Vít khóa.
- 4, 5, 19, 20: Mặt bích phần đầu cần xi lanh thủy lực gồm phốt làm kín giữa cần piston và phần ắc có cần, bạc lót dẫn hướng, lỗ vào ống dầu
- 6, 7, 11, 12: Bích của xi lanh phía không cần gồm các lỗ gắn ống cấp dầu, giảm chấn, phốt làm kín giữa thân xy lanh và bích bu lông.
- 13,14,15,16: Piston là bộ phận chính của xy lanh để ngăn cách giữa hai khoang có áp và không áp gồm thân piston và các phốt bằng cao su vừa chịu áp suất vừa làm kín cả hai chiều với vỏ xi lanh, lót giữa hai phốt bằng vật liệu chịu mòn (như phíp bằng nhựa), chiều dài nhỏ nhất của thân piston thường lớn hơn 2/3 kích thước đường kính lòng xy lanh.
- 18: Vỏ xi lanh được chế tạo bằng thép hợp kim có độ dẻo tốt và bền chịu được mài mòn và nhiệt độ cao.
- 21: Cần piston được làm từ thép crom, được tôi cứng bề mặt được mài tròn bằng máy mài đạt độ bóng cao. Sau đó được mạ một lớp crom chống rỉ tùy theo yêu cầu từng model sản phẩm. Những trường hợp xy lanh làm việc trong môi trường chịu ăn mòn cao, cần piston còn được mạ thêm lớp ceramic (gốm).

4. Nguyên lý hoạt động xi lanh thủy lực

Khi biết rõ cấu tạo của xy lanh thủy lực. Bạn sẽ thấy nguyên lí hoạt động xi lanh thủy lực rất đơn giản như sau: Lực được áp dụng tại một thời điểm được chuyển đến một điểm khác bằng cách sử dụng một chất lỏng không nén được.

Hình 4: Sơ đồ nguyên lý hoạt động của hệ thống thủy lực

Theo hình vẽ, hai piston có màu đỏ phù hợp với hai xi lanh và kết nối với nhau với một ống chứa đầy dầu (phần có màu xanh). Trong trường hợp này, nếu tác động một lực vào piston bên trái trong bản vẽ. Lực sẽ được truyền đến piston thứ hai thông qua dầu chứa trong đường ống. Vì dầu là không nén được. Nên gần như tất cả các lực ứng dụng sẽ xuất hiện ở piston thứ 2. Lực khi tạo ra trong trường hợp này lại rất lớn.
Điều rất đặc biệt ở hệ thống thủy lực là các đường ống kết nối hai xy lanh tùy theo ứng dụng mà có thể thay đổi chiều dài và hình dạng. Hơn nữa, đường ống này cũng có thể rẽ ba để một tổng thể tích xi lanh có thể là nhiều hơn một xi lanh phụ nếu thiết kế ứng dụng cần đến.
Rất dễ dàng để bổ sung bộ phận vào hệ thống thủy lực. Trong một hệ thống thủy lực. Tất cả những gì bạn phải làm là thay đổi kích thước của một động cơ piston và xi lanh sao cho phù hợp. Và bạn phải hiểu rõ cấu tạo xi lanh thủy lực.

5. Phân loại xi lanh thủy lực

Các xi lanh thủy lực cũng có thể phân chia theo kiểu xếp cán xy lanh: Xi lanh cán đơn một tầng hoặc xi lanh nhiều tầng (telescopic).

5.1 Xi lanh thủy lực cán đơn

Xi lanh cán đơn là loại có một đoạn cán xi lanh được gắn chặt, cùng chuyển động với quả piston. Loại xi lanh thủy lực này chỉ có thể tạo ra một khoảng chuyển động nhỏ hơn chiều dài toàn thể của xy lanh, nghĩa là khoảng làm việc của nó bị giới hạn bởi chiều dài của cán xi lanh trừ đi bề dày quả piston và các đoạn lắp ráp bên trong xy lanh.

Xi lanh thủy lực cán đơn là loại được sử dụng phổ biến và có các ứng dụng rộng rãi. Phần lớn nó có kết cấu để cán xi lanh thò ra ở một phía của xi lanh. Một số xi lanh có kết cấu với cán xi lanh ở hai phía quả piston (được gọi là Double rod end cylinders). Khi một phía cán xi lanh thò thì cán phía bên kia sẽ “thụt” vào trong vỏ xi lanh.

Hình 5: Xi lanh thủy lực cán đơn

5.2 Xi lanh thủy lực nhiều tầng

Xi lanh nhiều tầng hay Telescopic thường có 2-3-4 hoặc có khi lên đến 6 tầng. Gồm: một vỏ xi lanh và nhiều ống cần được xếp lồng với nhau. Kết cấu dạng này làm cho xi lanh có thể duỗi dài hành trình dài hơn rất nhiều kích thước cơ sở của xi lanh khi rút hết cán vào. Chính điều này tạo ra khả năng thiết kế các chi tiết, kết cấu máy gọn gàng rất nhiều. Vì thế xi lanh nhiều tầng có giá thành cao hơn nhiều so với xi lanh đơn.

Hình 6: Xi lanh thủy lực nhiều tầng

Xi lanh nhiều tầng cũng có hai loại kết cấu: Các xi lanh thủy lực thường được phân ra làm hai nhóm cơ bản: Xi lanh tác động một phía (một chiều) hoặc Xi lanh tác động hai phía (Xi lanh hai chiều); Xi lanh một chiều và Xi lanh hai chiều.

5.3 Xi lanh thủy lực một chiều

Xi lanh một chiều tạo ra lực đẩy một phía, thường là phía thò cần xi lanh, nhờ cấp dầu thủy lực có áp suất vào phía đuôi xi lanh. Cán xi lanh sẽ tự hồi vị nhờ tác dụng lực của bên ngoài hoặc lực đẩy lò xo bên trong. Nhận biết xi lanh thủy lực một chiều là nó chỉ có duy nhất một cửa cấp dầu.

Hình 7: Xi lanh thủy lực một chiều

5.4 Xi lanh thủy lực hai chiều

Loại xi lanh hai chiều có kết cấu rất phức tạp và đòi hỏi các thiết kế đặc biệt để ngăn ngừa các rủi ro.
Xi lanh hai chiều có thể tạo ra lực cả hai phía: Khi cán xi lanh thò ra và cả khi nó thụt vào vỏ xi lanh. Kết cấu làm kín bên trong của xy lanh thủy lực hai chiều phức tạp hơn xi lanh một chiều và trên thân nó phải có hai đường dầu cấp.
Điều khác biệt lớn nữa là hệ thống thủy lực sử dụng xi lanh hai chiều phải có van đổi hướng (van phân phối) khi muốn điều khiển xi lanh này (xem hình vẽ).

Hình 8: Xi lanh thủy lực hai chiều

Cũng có một cách phân loại xi lanh thủy lực theo kết cấu với hai loại là xi lanh hàn và xi lanh lắp ghép bằng gu-rông (Tie Rod cylinder).

5.5 Xi lanh thủy lực ghép gu-rông

Loại xi lanh này được lắp ghép và giữ cố định bởi bốn thanh gu-rông thép cường độ cao khóa ren xuyên suốt giữ các bộ phận từ hai đầu nắp xi lanh (với các xi lanh có đường kính lớn có thể có đến 20 thanh gu-rông giữ). Kết cấu xi lanh dạng này giúp cho việc tháo lắp, service các xi lanh được dễ dàng và cũng dễ chế tạo từ các bộ phận tiêu chuẩn. Xi lanh thủy lực loại này thường được sử dụng trong các ứng dụng công nghiệp.

Hình 9: Xi lanh thủy lực ghép gu-rông

5.6 Xi lanh thủy lực kết cấu hàn

Đầu xi lanh loại này được hàn với ống xy lanh giúp xi lanh có kết cấu cứng vững thích hợp với các chế độ làm việc nặng trên các thiết bị thi công cơ giới hoặc công nghiệp năng.

6. Ưu nhược điểm xi lanh thủy lực

6.1 Ưu điểm xi lanh thủy lực

- Có khả năng truyền lực mạnh và nhanh với công suất cao.
- Dễ sử dụng và sửa chữa mang lại hiểu quả cao cho hoạt động
- Kết cấu nhỏ gọn, kết nối giữa các thiết bị với nhau dễ dàng bằng việc đổi chỗ cho các mối nối ống dẫn
- Mang tính ứng dụng cao trong nhiều loại máy móc công trình.
- Hoạt động với độ tin cậy cao, đòi hỏi ít về chăm sóc bảo dưỡng.
- Có thể giảm khối lượng và kích thước nhờ chọn áp suất thủy lực.
- Có thể sử dụng vận tốc cao mà không sợ bị va đập mạnh như trong trường hợp cơ khí hay điện.
- Dễ theo dõi và quan sát bằng áp kế, ngay cả những hệ mạch phức tạp
- Thể đề phòng quá tải nhờ van an toàn

6.2 Nhược điểm xi lanh thủy lực:

Bên cạnh những ưu điểm tuyệt vời, xi lanh thủy lực cũng có một số nhược điểm sau:

- Khi mới khởi động, nhiệt độ của hệ thống chưa ổn định, vận tốc làm việc sẽ thay đổi do độ nhớt của chất lỏng thay đổi làm ảnh hưởng đến độ chính xác điều khiển
- Mất mát trong đường dẫn ống và rò rỉ bên trong các phần tử làm giảm hiệu suất và phạm vi ứng dụng.
- Khó giữ được vận tốc không đổi khi phụ tải thay đổi do tính nến được của dầu và tính đàn hồi của các ống dẫn đầu.

7. Ứng dụng xi lanh thủy lực

Để tiết kiệm thời gian, sức lao động, công việc trở lên nhẹ nhàng, nhanh chóng và đạt hiệu quả cao. Xi lanh thủy lực là thiết bị không thể thiếu. Chúng có mặt trong nhiều hệ thống điều khiển của các loại máy móc ở nhiều ngành nghề khác nhau như, công nghiệp sản xuất, công nghiệp chế tạo, các loại xe…

+ Trong công nghiệp chế tạo:

Ví dụ trong ngành sản xuất gỗ với các loại máy ứng dụng nén thủy lực, hệ thống thủy lực có chức năng ép 1 vật bằng kim loại để tạo ra tạo sản phẩm với tốc độ nhanh, nhẹ nhàng, chính xác thì máy nén phải có bộ khung chắc chắn. Hệ thống thủy lực được cấu tạo từ xi lanh thủy lực trong đó cần có bộ phận cấp dầu giúp máy hoạt động và có lực nén tốt nhất.

Hình 10: Ứng dụng xi lanh thủy lực

+ Trong các loại xe:

Các loại xe chở hàng, thiết bị, vật liệu, đặc biệt các loại xe chuyên chở vật liệu nặng như xây dựng, container đều cần sử dụng xi lanh thủy lực để nâng hạ hàng hóa.

Hình 11: Ứng dụng xi lanh thủy lực

Các loại máy dùng trong công trình xây dựng như nhà cửa, cầu đường,.. như máy xúc máy đào, máy ủi, xe lu, xe tải, tàu thủy,… càng không thể thiếu xi lanh thủy lực vì kích thước, khối lượng quá lớn. Dùng sức người không thể điều khiển được máy. Ví dụ như xe thu gom rác: xi lanh có chức năng quan trọng như nâng thùng rác lên tự động đổ vào thùng xe, khi thùng xe đầy thì xi lanh lại nâng thùng xe lên đổ vào bãi rác,…

+ Trong công nghiệp sản xuất:

Ví dụ như công nghiệp chế tạo gỗ, xi lanh thủy lực được ứng dụng trong máy khoan gỗ giúp con người có thể hoàn thành công việc của mình một cách nhanh chóng và hiệu quả hơn. Những người thợ chỉ việc đặt những tấm gỗ lên máy, máy sẽ tự động khoan.

8. Các hãng sản xuất xi lanh thủy lực

- Yuken - Nhật Bản

- Parker - USA
- Nachi - Nhật Bản

Với những thông tin từ bài viết trên, hi vọng các bạn đã phần nào nắm được xi lanh thủy lực là gì, cấu tạo của một xi lanh thủy lực bao gồm những gì và nguyên lí hoạt động của xi lanh thủy lực ra sao. Để chọn được loại xi lanh tốt và phù hợp cho thiết bị của bạn, hãy liên hệ ngay với chúng tôi nhé!

Nếu bạn muốn tìm hiểu về Tự động hóa trong nhà máy nói chung và Xy lanh thủy lực nói riêng, hãy liên hệ với chúng tôi qua baoanjsc@gmail.com. Với phương châm làm việc chuyên nghiệp, tận tâm Bảo An Automation luôn cam kết mang tới cho khách hàng sản phẩm với chất lượng tốt nhất với giá thành hợp lý và đảm bảo giao hàng đúng tiến độ.

9.412 09/10/2019