[ NÊN XEM] xilanh thủy lực và những thông tin cần biết

Xilanh thủy lực là bộ phận quan trọng của rất nhiều chi tiết máy, động cơ hoạt động để nâng hạ, kéo, đẩy, ép, nén trong sản xuất và dân dụng. 

Trong bài viết này CNSG sẽ cung cấp những thông tin cần biết cho người dùng về xilanh thủy lực, cấu tạo, nguyên lý hoạt động và những loại xilanh,…cùng khám phá ngay nhé!

Hoạt động của xilanh thủy lực 

Xilanh thủy lực là gì?

Trong hệ thống thiết bị thủy lực, mỗi thiết bị sẽ có vai trò nhất định như bơm là trung tâm, van dầu là cơ cấu và xi lanh là bộ phận “chấp hành”.

Xilanh thủy lực (ben thủy lực) là thiết bị có khả năng biến đổi năng lượng của dòng dầu, nhiên liệu được cung cấp thành động năng để thực hiện các công việc như kéo, đẩy, ép, nén,…phục vụ cho công việc của con người. 

Xilanh thủy lực thường được làm từ những vật liệu bền chắc, cứng cáp và có khả năng chống oxy hóa tốt như: Thép, đồng, inox, sắt mạ…loại xi lanh dùng trong xe nâng hàng cũng là phụ tùng xe nâng được dùng rất phổ biến.

Xem thêm: Hệ thống phanh thủy lực là gì? Cách lắp đặt

Cấu tạo của xi lanh thủy lực

Cấu tạo của một xilanh thủy lực khá phức tạp với nhiều chi tiết, bộ phận liên quan như:

Ống xi lanh	Ống xi lanh (nòng/thùng xi lanh) có dạng hình trụ tròn. Chức năng chính của ống xi lanh trong chi tiết xi lanh thủy lực là chứa piston, chứa dầu có áp suất. Đặc điểm của nó là: bề mặt mịn do được mài nhẵn để hạn chế sự ma sát.
Đế hoặc nắp hình trụ	Nắp hình trụ của xi lanh thủy lực được kết nối với thân xi lanh thông qua thanh thanh tie, gu rông hoặc bằng phương pháp hàn xì. Giữa nắp xi lanh và ống xi lanh, thợ kỹ thuật thường sẽ lắp 1 seal tĩnh. Kích thước cơ bản của nắp sẽ được xác định bằng ứng suất uốn. Đế được gắn ở vị trí đuôi xi lanh thủy lực. Nó giúp gắn xi lanh tại một số vị trí trên khung máy, động cơ một cách dễ dàng.
Đầu xi lanh (Cylinder head)	Đầu xi lanh được nối với thân xi lanh bằng các thanh tie hoặc bu lông. Giữa ống xi lanh và đầu xi lanh thường sẽ được lắp 1 chi tiết làm kín đa năng để tăng khả năng làm kín ngay cả trong các điều kiện tĩnh hoặc động.
Pít tông (Piston)	Pít tông sẽ làm nhiệm vụ phân tách các buồng áp suất bên trong xi lanh. Các piston này được gắn với thanh piston thông qua bu lông. Tùy theo từng loại xi lanh mà nó có thể đi kèm với các seal đơn hoặc seal kép.
Thanh piston (Piston rod)	Thanh piston với bề mặt nhẵn có dạng trụ tròn. Bộ phận này của xi lanh thủy lực sẽ kết nối bộ phận truyền động với chi tiết máy để thực hiện các chuyển động theo yêu cầu. Thanh piston này rất quan trọng nên thường được làm từ chất liệu inox, thép,…để tăng độ bền bỉ và cứng cáp. Nó được gắn kèm các seal để hạn chế rò rỉ.
Con dấu (seal)	Ở Việt Nam, người ta thường gọi là seal thay cho con dấu. Muốn sản xuất hay lựa chọn seal cho xi lanh dầu thủy lực thì phải dựa trên các yếu tố như: Đặc điểm của dầu thủy lực, môi trường, áp suất vận hành, nhiệt độ của dầu và ứng dụng cụ thể của xi lanh. Trong môi trường bình thường và xi lanh thủy lực làm việc với nhiệt độ và áp suất trung bình thì người ta sẽ lựa chọn seal được làm từ nitrile, cao su để bền bỉ và hiệu quả.
Các thành phần khác	Ngoài những thành phần chính trên, trong cấu tạo của 1 xilanh thủy lực thì còn có: vít khóa, bạc đạn, bu lông và mặt bích… Các chi tiết phụ này sẽ được lắp đặt một cách chặt chẽ với các thành phần chính để tạo nên 1 xi lanh thủy lực tổng thể.

Thông số xi lanh thủy lực

Để người dùng các chi tiết máy, động cơ xe nâng thủy lực, oto, máy móc thủy lực,…xác định xi lanh thủy lực nào phù hợp sẽ phải dựa trên thông số cụ thể của từng xi lanh như:

• Đường kính trong: được ký hiệu bằng chữ D, đây chính là lòng của xi lanh thủy lực.
• Đường kính ngoài: được ký hiệu bằng chữ d (nhỏ) là chỉ số đường kính cán xi lanh.
• Hành trình làm việc: Được ký hiệu bằng chữ S và được dùng để chỉ độ dài của piston trong xi lanh.
• Áp suất: Chính là áp lực làm việc của xi lanh. Áp có đơn vị là bar, kg/cm2.
• Trọng lượng: Tùy theo kích thước xi lanh thủy lực mà trọng lượng sẽ từ 1kg cho đến hàng trăm kg. Kích thước càng lớn thì trọng lượng xilanh thủy lực sẽ càng nặng.

Xem thêm:

Máy cắt sắt thủy lực là gì? Ưu nhược điểm

Tiêu chuẩn lựa chọn và nhiệm vụ của bộ chế hòa khí xe nâng

Nguyên lý làm việc của xi lanh thủy lực

Đối với động cơ 1 xilanh 

Nếu hệ thống động cơ chỉ có 1 xilanh thủy lực thì nó sẽ hoạt động dựa trên nguyên lý rất đơn giản như sau: Dầu thủy lực sẽ được bơm hút lên từ bể, đi qua các van phân phối đến cửa dầu vào của xi lanh. Lượng dầu bên trong xilanh thủy lực tăng dần lên tạo nên 1 áp lực để piston có thể di chuyển ra bên ngoài. 

Xi lanh sẽ biến năng lượng dầu thành động năng để con người ứng dụng trong các công việc liên quan đến ép, kéo, nén, …

Đối với động cơ 2 xilanh

Nếu hệ thống động cơ có từ 2 xi lanh trở lên thì cấu tạo và nguyên lý hoạt động của nó cũng sẽ khác. 

2 piston của 2 xi lanh sẽ được kết nối thông qua 1 ống dầu thủy lực. Dầu thủy lực sẽ được luôn bơm đầy vào bên trong ống. Khi tác động lực lên piston của xi lanh 1 thì lực sẽ truyền qua dầu đến piston thứ 2. Lực tạo ra ở piston thứ 2 rất lớn nên truyền ra ngoài.

Tốc độ làm việc của xilanh thủy lực sẽ thay đổi nếu điều chỉnh lưu lượng dòng dầu và con người cũng sẽ thay đổi hệ thống thông qua việc đổi kích thước của xi lanh và ty.

Các loại xi lanh thủy lực

Trên thị trường hiện nay có đến hàng trăm loại xilanh thủy lực khác nhau, được phân loại thành các nhóm chính dựa trên: xếp cán, chiều tác động, kiểu hàn hoặc ghép.

Theo chiều tác động lực

Nếu phân chia xilanh thủy lực theo chiều tác động lực làm việc thì sẽ có 2 loại, bao gồm:

Xi lanh thủy lực 1 chiều

• Đặc điểm của xilanh thủy lực 1 chiều là khả năng tạo ra lực tác động ở một phía duy nhất. 
• Nếu quan sát bằng mắt thường, người dùng dễ dàng quan sát thấy có 1 lỗ cấp dầu trên thân xi lanh. 
• Người ta sẽ chia ben dầu 1 chiều thành 2 loại: Ben tự hồi về vị trí nhờ vào lò xo, ben tự hồi về vị trí nhờ lực tác động.

Xi lanh thủy lực 2 chiều

• Để phân biệt với xi lanh dầu thủy lực 1 chiều thì xi lanh 2 chiều có 2 lỗ cấp dầu vào trên xi lanh. Nó có thể tạo lực ở cả 2 phía khi piston tiến và lùi .
• So với loại xi lanh 1 chiều, xilanh thủy lực 2 chiều thường được dùng nhiều hơn. Muốn điều khiển xi lanh này hoạt động, người dùng phải có hệ thống van phân phối đảo chiều điện từ.

Theo kiểu hàn hoặc ghép

Kết cấu hàn

Với những ứng dụng xilanh thủy lực chuyên làm việc với tải trọng khủng thì con người sẽ sử dụng loại xi lanh thủy lực kết cấu hàn để không bị cong hay móp méo, tăng độ cứng cáp và vững chãi nếu gặp tải nặng hoặc rất nặng.

Ghép gu-rông

Đặc điểm của xi lanh thủy lực ghép gu rông là có 4 thanh gu rông thép để có thể lắp ghép và giữ cố định, đồng thời giúp thiết bị có khả năng khóa ren giữa các bộ phận.  

Các thanh gu rông này có thể tháo rời và lắp ráp nhanh chóng. Vì thế mà nó được dùng trong các dây chuyền sản xuất công nghiệp.

Theo kiểu xếp cán

Cán đơn

Xilanh thủy lực cán đơn là loại phổ biến nhất hiện nay. Đặc điểm của loại này là có 1 đoạn cán được gắn chặt trên piston và chuyển động cùng nó nên chuyển động luôn có độ dài bé hơn kích thước xi lanh. 

Tuy nhiên, hành trình xilanh thủy lực làm việc thực tế sẽ sẽ bị giới hạn bởi độ dài của ben sau khi đã trừ những đoạn lắp ráp và độ dày của piston.

Các loại ben thủy lực cán đơn gồm:

• Xi lanh có cán ở 2 phía piston: 1 đầu sẽ thò ra khi làm việc và 1 đầu còn lại sẽ bị vào bên trong vỏ.
• Xi lanh cán đơn cán thò ra 1 phía.

Nhiều tầng

Xilanh thủy lực nhiều tầng là sẽ từ 2 tầng trở lên đến 6 tầng. 

Cấu tạo xilanh nhiều tầng thường khá đặc biệt khi có lớp vỏ xi lanh chứa đựng nhiều ống xếp lồng vào nhau. 

Ưu điểm của xi lanh nhiều tầng là nó có hành trình sau khi duỗi dài hơn rất nhiều so với kích thước ban đầu, do đó khi lắp đặt không chiếm nhiều diện tích, rất gọn gàng.

Xi lanh thủy lực 2 tầng sẽ có 2 ống xếp lồng vào nhau và tương tự như với xi lanh thủy lực 3 tầng nhưng giá thành của các xi lanh này sẽ cao hơn với loại thông thường.

Ưu nhược điểm của xi lanh thủy lực

Việc nắm bắt ưu và nhược điểm của xilanh thủy lực sẽ thuận lợi cho việc ứng dụng thực tế trong sản xuất và 1 số hoạt động đời sống:

Ưu điểm

Nhược điểm

Xi lanh thủy lực là thiết bị quen thuộc với con người, là thiết bị có rất nhiều ưu điểm nổi trội. Xilanh thủy lực chịu được tải trọng lớn, cung cấp lực mạnh phù hợp với những công việc độc hại, nặng nhọc hoặc có tần suất liên tục. Cấu tạo không quá phức tạp, chuẩn thông số nên việc kết nối với những thiết bị phụ kiện như: khớp nối, đầu nối, ống dẫn… rất thuận tiện. Là thiết bị có ứng dụng đa dạng, nhất là trong các dây chuyền sản xuất công nghiệp, máy móc cơ giới. Với hệ thống xi lanh thủy lực, thông qua các đồng hồ đo áp suất hoặc áp kế điện tử mà người dùng có thể dễ dàng quan sát, có điều chỉnh kịp thời. Xilanh thủy lực có nhiều kích cỡ, hành trình và đường kính, nhiều mẫu mã và chủng loại để khách hàng có thể lựa chọn và sử dụng dễ dàng. Do được làm từ chất liệu tốt nhất nên xilanh thủy lực có thể đảm bảo tuổi thọ cao, trong quá trình làm việc ít hỏng hóc và không cần phải vệ sinh và bảo dưỡng định kỳ. Sự kết hợp của ben thủy lực và van an toàn sẽ giúp hệ thống có thể đạt năng suất và hiệu quả khi làm việc với tải trọng nặng.

Xilanh thủy lực không phù hợp với những công việc yêu cầu sạch khuẩn hoàn toàn, yêu cầu tính vệ sinh cao. Do tính đàn hồi của ống thủy lực cùng với tính chất nén của dầu mà vận tốc xilanh thủy lực sẽ thay đổi nếu phụ tải của vật thay đổi. Khi hệ thống mới khởi động, nhiệt độ chưa ổn định khiến những đặc tính của dầu thay đổi. Điều này sẽ khiến cho hoạt động tịnh tiến của xilanh thủy lực kém chính xác. Sự rò rỉ lưu chất trong đường ống sẽ ảnh hưởng đến hiệu suất làm việc của xilanh thủy lực cũng như phạm vi ứng dụng của nó trên hệ thống.