Xy Lanh Thủy Lực

Xi lanh Thuỷ Lực

Cấu tạo chung xilanh

Trên thị trường có khá nhiều loại xi lanh thuỷ lực. Tuy nhiên, xét về cấu tạo chúng đều có những thành phần chung như:

Hình: Cấu tạo xi lanh thủy lực

• Vỏ xi lanh (Cylinder tubel)
• Quả piston (Piston)
• Cán xi lanh (Cylinder rod)
• Cổ xi lanh (Cap)
• Tai lắp ghép (Pin eye/Clevis)
• Đường cấp dầu ra/vào xi lanh (Ports)
• Bộ gioăng phớt làm kín (Piston seal, Rod seal, Wear ring, O-ring, Wiper…)

Ống xi lanh thủy lực : còn được gọi là nòng xi lanh là bộ phận chịu áp lực trực tiếp do dầu nhớt tác động lên. Đây cũng chính là bộ phận ma sát với piston và giữ áp suất. , người dùng cần chú ý nếu muốn xi lanh làm việc hiệu quả, bền và năng suất nhất.

Trong trường hợp nòng ống hỏng sẽ làm cho trục ty cũng như các linh kiện khác gặp trục trặc. Xi lanh không hoạt động đồng nghĩa với công việc sẽ bị trì trệ. Điều mà không khách hàng nào muốn xảy ra.

Tiêu chuẩn của ống xi lanh thủy lực

Để nòng xi lanh không bị oxy hóa cũng như giúp giảm ma sát tối đa trong quá trình vận hành, tiêu chuẩn để thiết kế ống xi lanh cần có độ chính xác cao.

Quan trọng hơn, thiết bị phải chịu được áp suất lớn để đáp ứng tiêu chuẩn kỹ thuật.

Kích thước khi thiết kế phải chính xác theo tiêu của ISO 3304, bề mặt không được có khiếm khuyết, trầy, rỗ nào. Thiết bị cần đáp ứng được thời gian làm việc lâu dài

• Đường kính ngoài ống xi lanh tiêu chuẩn :  Ø50 - Ø300, Đối với các xi lanh lớn phi tiêu chuẩn một nhà chế tạo xi lanh thủy lực chọn phương pháp dùng ống thép cường độ cao mài doa theo kích thước yêu cầu
• Đường kính trong: 40 ÷ 250mm; hoặc theo yêu cầu của khách hàng
• Độ nhãn cao ở bên trong bề mặt: Ra 0.3 Micron ( µm ) hoặc hơn
• Độ nhám bề mặt: 0.2μm (lớn nhất)
• Độ dày: 5mm - 60mm tùy theo áp suất và đường kính ống
• Độ dài tiêu chuẩn tối đa: 6m
• Đáp ứng tiêu chuẩn dung sai ISO H7-H9
• Bảo quản nơi khô ráo, thoáng mát, tránh ẩm ướt, bịt kín 2 đầu, phun dầu bảo quản vào trong,..
• Tiêu chuẩn ISO 3304, ISO 6022
• Chủng loại thép: ST 52.3 / SAE 1026 / JIS G3445 (1974) STKM – 13C (13EC)

Đế (nắp hình trụ)

Đế của xi lanh thủy lực điện có nhiệm vụ đó là đi kèm với buồng áp suất ở một đầu. Đế của xi lanh được thiết kế nối liền với thân xi lanh bằng cách gắn bulong, thanh tie hoặc hàn xì. Phần đế xi lanh và ống xi lanh được nối bởi Seal tĩnh. Người ta có thể dựa vào thông số của ứng suất uốn để có thể xác định kích thước của nắp xi lanh.

Đầu xi lanh

Đầu xi lanh thủy lực hay Cylinder head, có nhiệm vụ đi kèm với buồng áp suất ở phía đầu còn lại. Phần đầu này sẽ được nối với xi lanh bằng các bu lông hoặc thanh tie.

Ở giữa đầu và ống xi lanh có lắp o-ring. Tùy thuộc vào loại xi lanh thủy lực mà trên đầu có thể chứa niêm phong que thích hợp hoặc một tuyến niêm phong.

Piston

Piston là một chi tiết vô cùng quan trọng của xi lanh thủy lực. Nó đảm nhận nhiệm vụ là thực hiện phân tách những vùng áp lực bên trong ống xi lanh. Thông thường các nhà sản xuất sẽ tiến hành gia công piston sao cho thích hợp với các phốt, seal, kim loại đàn hồi. Đồng thời, tùy theo thiết kế mà con dấu (seal) có thể ở dạng đơn hoặc kép.

Các piston của xi lanh đều được kết nối với thanh piston thông qua bulong. Đặc biệt cần lưu ý rằng: Sự chênh lệch về áp suất ở hai bên thân của piston sẽ làm cho ống xi lanh giãn ra và rút lại trong quá trình sử dụng.

Thanh Piston

Thanh piston còn có tên gọi là piston rod. Thanh piston của xi lanh thủy lực thường được cấu tạo bằng thép hoặc thép mạ crom để bảo đảm có độ cứng cao và chống ăn mòn tốt nhất.

Nhiệm vụ của thanh piston đó chính là kết nối thiết bị truyền động với thành phần của các máy móc, thiết bị để thực hiện công việc theo yêu cầu. Các thanh piston đều được gia công đánh bóng, nhẵn mịn và có đính kèm các seal (con dấu) nhằm hạn chế và ngăn chặn sự rò rỉ.

Đối với xi lanh 2 đầu thì bên trong các ống xi lanh những thanh piston sẽ kéo dài từ hai phía piston tới hai đầu ống.

Con dấu (seal)

Con dấu của xi lanh thủy lực hay gọi là seal. Để làm ra một con dấu thích hợp với xilanh người ta cần phải dựa vào các thông số như nhiệt độ môi trường, nhiệt độ của dầu và ứng dụng sau khi hoàn thành cũng như áp suất làm việc.

Trên thị trường hiện nay có tất nhiều loại con dấu khác nhau như: Con dấu Elastomer (có khả năng chịu nhiệt thấp), con dấu Fluorocarbon viton (loại con dấu có khả năng chịu nhiệt cao) …

Khả năng chịu nhiệt của các con dấu sẽ phụ thuộc vào chất liệu cấu tạo. Chẳng hạn như con dấu Elastomer được làm từ Poly và cao su Nitrile nên chỉ thích hợp với những loại xi lanh thủy lực có môi trường làm việc bình thường, áp suất và nhiệt độ không cao.

Một số chi tiết khác của xi lanh thủy lực

Ngoài những bộ phận nêu trên, cấu tạo xi lanh thủy lực còn có một số các chi tiết khác như: Bu lông kết nối, vít khóa, bạc đạn, mặt bích. Tất cả những chi tiết và bộ phận được chúng tôi nêu ở trên đây đều được lắp ráp , kết nối với nhau để tạo thành một ben thủy lực hoàn chỉnh.

Các loại Xi lanh thủy lực và cách lựa chọn:

Để lựa chọn được loại piston phù hợp, bạn cần nắm được các thông số xi lanh thuỷ lực như:

Hình: Bảng vẽ xi lanh thủy lực

AMF, AMP, VHD EBRB, MT5 … Kiểu xi lanh lắp ráp (Tùy theo từng nhà cung cấp tên gọi có thể khác nhau)

DT: là ký hiệu của đường kính trong, tùy theo lực đẩy lớn hay nhỏ mà ta chon cho phù hợp

MM: là đường kính cần (rod), tùy theo lực kéo, chế độ làm việc (góc xoay, ép, kéo…) mà ta chọn lựa cho đảm độ cứng và lực kéo xilanh cho phù hợp.

H: là hành trình làm việc hay khoảng cách chạy của cán xi lanh (Stroke)

Trên là những thông số cơ bản tiêu chuẩn, nếu xi lanh thủy lực chúng ta hoạt động trong điều kiện đặt biệt hoạt thay thế xilanh cũ thì chúng ta cần lưu ý thêm các thông số sau:

Tâm ác: là khoảng cách tâm 2 lắp ráp khi thu vào ngắn nhất

AD: đường kính ngoài của ống (xi lanh có áp suất cao, phải chọn loại dầy hơn)

Pmax: là áp suất làm việc lớn nhất

p: là áp suất làm việc.

v m/s: là tốc độ đẩy (top speed)

t: là nhiệt độ làm việc (độ C)

Góc nghiêng làm việc

Môi trường làm việc  và tải trọng

Vật liệu làm xy lanh (ty phủ gốm, ty inox..)

Các loại xi lanh thuỷ lực

Tùy thuộc vào nhu cầu cũng như ứng dụng người ta có nhiều cách phân loại khác nhau. Dưới đây là các loại xi lanh thủy lực phổ biến nhất hiện nay.

Phân loại theo chiều tác động:

Xi lanh thuỷ lực tác động đơn

Xi lanh thuỷ lực tác động đơn chỉ hoạt động theo một hướng, do đó dầu chỉ vào ở một cổng nằm ở đầu cuối của ống xi lanh. Khi dầu được bơm vào cổng, nó sẽ tạo ra áp suất lên quả pít tông ở phía trong ống xi lanh đẩy thanh ( ty xi lanh ) làm cho nó dài ra. Khi xi lanh bị cạn dầu, pít tông sẽ tự trở về vị trí ban đầu và lò xo sẽ chịu tải trong quá trình thu về của thanh. 

Ưu điểm của xi lanh tác động đơn là chúng có kích thước nhỏ gọn, tiết kiệm không gian và cấu trúc đơn giản. Xi lanh tác động đơn dễ bảo trì, hoạt động đáng tin cậy. Xi lanh tác dụng đơn là loại có giá rẻ và thiết kế đơn giản nhất. 

Nhược điểm đối với xi lanh tác động đơn có thể là những xi lanh được trang bị lò xo hồi vị dễ bị hỏng hóc do lò xo bị mòn. Sự mài mòn biểu hiện bằng sự giảm dần lực đối với chuyển động rút lại. Chúng cũng khó để làm kín và có thể bị hư hỏng theo thời gian do tiếp xúc với chất lỏng có chứa các chất ăn mòn. Xi lanh tác dụng đơn được sử dụng chủ yếu trong các nhà máy xây dựng, động cơ đốt trong, động cơ pít tông, máy bơm, mâm thủy lực, kích thuỷ lực.

Xi lanh thuỷ lực tác động kép (Xi lanh 2 chiều)

Không giống như xi lanh tác động đơn, xi lanh tác động kép có hai cổng; một để đẩy và một để rút lại. Các cổng này được định vị ở hai đầu của ống xi lanh, cả hai cổng đều có thể được sử dụng đồng thời với nhau để tuỳ theo ứng dụng mà đẩy hoặc rút thanh.

Một xi lanh tác động kép có khả năng tạo áp suất lên hai bên của pít tông giúp cho chuyển động đẩy và rút lại của thanh đều có thể đạt được mà không cần nguồn điện bên ngoài khi xi lanh đang chịu áp suất. Áp suất có thể đưa pít tông trở lại vị trí ban đầu của nó hoặc tác dụng một lực luân phiên lên cả hai mặt của xi lanh để vận hành trục khuỷu.

Ưu điểm của xi lanh tác động kép là dễ tiếp cận vì đây là loại xi lanh thủy lực được sử dụng phổ biến nhất. Chúng chắc chắn, đáng tin cậy và tiết kiệm năng lượng. Xi lanh tác động kép cần ít chất lỏng thủy lực hơn, có thể kiểm soát gia tốc và hoạt động lặp đi lặp lại tốt. Xi lanh tác động kép có các phép đo để xác định chính xác hành trình của xi lanh và phục vụ tốt cho nhiều ứng dụng tiềm năng.

Xi lanh tác động kép được sử dụng chủ yếu trong các động cơ cỡ lớn, như động cơ tàu thủy, lò xo công nghiệp, máy đào, trục nâng và hệ thống lái.

Phân loại theo kiểu lắp

Kiểu lắp khớp cầu (EB-RB)

Kiểu lắp khớp cầu là một kiểu lắp thuộc nhóm kiểu lắp ống tròn, cấu tạo của xi lanh kiểu lắp khớp cầu gồm EB - đuôi khớp cầu tự lựa, là kiểu lắp đuôi thân xi lanh và RB - đầu khớp cầu tự lựa là kiểu lắp đầu cần xi lanh.

Kiểu lắp khớp trụ (ET-RT)

Kiểu lắp khớp trụ cũng là một kiểu lắp thuộc nhóm kiểu lắp ống tròn, cấu tạo của xi lanh kiểu lắp khớp trụ gồm ET - đuôi khớp trụ tròn, kà kiểu lắp đuôi thân xi lanh và RT - đầu khớp trụ tròn là kiểu lắp đầu cần xi lanh.

Kiểu lắp ống tròn (CT-CT)

Cấu tạo của xi lanh có kiểu lắp ống tròn gồm CT - CT. 2 đầu đuôi thân xi lanh và đầu cần xi lanh đều có cấu tạo lắp theo kiểu ống trụ tròn.

Kiểu lắp chữ U (EC-RC)

Cấu tạo của xi lanh có kiểu lắp chữ U gồm EC - đuôi hình chữ U 2 mảnh lắp ở đuôi thân xi lanh và RC - đầu hình chữ U liền khối đầu cần xi lanh.

Kiểu lắp mặt bích phía trước (RF-TR)

Cấu tạo của xi lanh có kiểu lắp mặt bích phía trước gồm RF - bích tròn thân trên lắp ở đuôi thân xi lanh và TR - nối ren đầu cần xi lanh

Kiểu lắp mặt bích phía sau (EF-PH)

Cấu tạo của xi lanh có kiểu lắp mặt bích phía sau gồm EF - chân đế bích vuông lắp ở đuôi thân xi lanh và PH - lỗ trụ đầu cần xi lanh

Theo kết cấu của xi lanh

Dựa vào kết cấu của xi lanh, người ta cũng có thể chia xi lanh thành 2 loại là: xi lanh hàn và xi lanh lắp ghép thành gu – rông.

Xi lanh hàn

Nhờ kết cấu chắc chắn, chịu được áp lực cao, loại xi lanh này được ứng dụng nhiều trong công nghiệp nặng và các thiết bị thi công. Một đầu của xi lanh loại này (thường là đầu không có cán) sẽ được hàn chặt cố định vào vỏ xy lanh. 

Đầu phái cán của xi lanh có đường kính nhỏ được ghép vào ren xoáy vào vỏ; Còn đối với xi lanh có đường kích lớn thì đầu phía cán này sẽ được ghép vào một tấm bích thép dày bằng các bu lông. Và chúng đều được hàn chắc chắn vào vỏ xi lanh. Vì là phần phải chịu áp lực lớn và cũng để phù hợp với việc hàn nối, độ dày của loại xi lanh này cũng lớn hơn các loại khác.

Xi lanh lắp gu-rông

Xy lanh kết cấu loại này thường được chia theo cỡ đường kính lòng từ 1/2 inch – 24 inch. Ống vỏ xi lanh giữa 2 tấm nắp đầu và đuôi xi lanh được gông chặt với nhau bằng các thanh gu-rông thép có cường độ cao. Người ta chỉ cần 4 thanh gu-rông với đường kính ống dưới 10 inch. Nhưng phải dùng tới 20 cây gu-rông với đường kính lớn hơn tuỳ theo lực làm việc. 

Xi lanh lắp gu-rông có kết cấu phụ thuộc vào cường độ của các thanh gu-rông và vỏ ống xy lanh. Các thanh gu-rông sẽ bị kéo dãn ra khi làm việc trong điều kiện áp suất quá cao. Và vì vỏ của loại xi lanh này thường mỏng nên nếu bị kéo dãn quá nhiều, vỏ xi lanh sẽ chệch ra khỏi mối lắp ghép. Từ đó, áp suất sẽ tràn ra ngoài, gây hư hại cho cả hệ thống và thậm chí là nguy hiểm cho cả con người.

So với xi lanh hàn, xi lanh loại này có khả năng chịu áp suất kém hơn. Đặc biệt là đối với các xylanh có đường kính lớn, hành trình làm việc dài, thanh gu-rông có thể bị võng và lực giữ nắp xi lanh bị giảm xuống. Lúc này, nắp xi lanh có thể bị thổi bật tung ra. 

Theo kiểu xếp cán xi lanh

Ngoài 2 cách phân loại đã đề cập, ta còn có thể chia xi lanh thành 2 loại dựa trên kiểu xếp cán của chúng, bao gồm: xi lanh cán đơn và xi lanh nhiều tầng.

Xi lanh cán đơn

Đúng như tên gọi, loại xi lanh này có một phần cán được gắn cùng với piston. Phần lớn xi lanh cán đơn có kết cấu cán thò ra ở một phía của xi lanh. Cùng lúc ấu, đầu kia của cán sẽ thụt vào. Không gian hoạt động của xi lanh loại này bị giới hạn vào chiều dài của xi lanh.

Xi lanh 2 cần

Cũng giống như xy lanh 2 tác động nhưng loại 2 cần có thể chuyển động cả 2 phía xy lanh.

Xi lanh Tandem

Là xy lanh có 2 cổng dầu cấp và hồi , 2 piston được gắn lên cùng 1 ty. Thiết kế này giúp gia tăng lực đẩy, nến của xy lanh khi cần thiết 

Xi lanh nhiều tầng

Xi lanh nhiều tầng hay xi lanh ống lồng thường có 2-3-4 hoặc tối đa 6 tầng. Nó bao gồm một lớp vỏ xi lanh và một số ống được xếp lồng vào nhau. Kết cấu này giúp cho xilanh có thể kéo dài hành trình hơn nhiều so với kích thước cơ bản của xilanh khi hết vòng lăn. Điều này giúp kết cấu của xi lanh gọn gàng mà vẫn đảm bảo được khả năng làm việc của xi lanh. 

Làm thế nào để thiết kế một xi lanh thuỷ lực ?

Sự phát triển với tốc độ nhanh chóng của thủy lực đã tạo ra một giải pháp bền vững và hiệu quả mà chúng ta vẫn sử dụng ngày nay. Hệ thống thủy lực hiện đại là các thiết bị phức tạp kết hợp nhiều thành phần riêng lẻ khác nhau theo nhiều kích thước, cấu hình và vật liệu. Hệ thống thủy lực mạnh hơn gấp mười lần so với bất kỳ động cơ điện nào, giúp nó cực kỳ hữu ích khi nâng và di chuyển các vật nặng. Cơ chế làm việc chính xác và đảm bảo an toàn vì các thông số kỹ thuật của hệ thống và của xi lanh đều có thể được tính toán chính xác làm cho nó trở thành một giải pháp thay thế an toàn hơn so với việc chỉ dùng hệ thống điện, và do đó nó là một lựa chọn tốt hơn cho việc sử dụng của con người. Do đó, được sử dụng nhiều trong các ngành xây dựng, khai thác, hàng hải, vận chuyển và sản xuất.

Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thiết kế xi lanh thuỷ lực

Thiết kế xi lanh thủy lực là cả một quá trình đòi hỏi rất nhiều yếu tố. Việc bỏ qua bất kỳ bước quan trọng nào trong quá trình thiết kế có thể làm tăng khả năng xảy ra sai sót. Xi lanh thủy lực có nhiều điều kiện làm việc khác nhau, và điều đó ảnh hưởng đến các tiêu chí thiết kế. Ví dụ, xi lanh được sử dụng trong khai thác mỏ và máy xây dựng so với lâm nghiệp có các tiêu chí thiết kế khác nhau về vật liệu sử dụng. 

Có một số yếu tố chính cần được tính đến khi thiết kế xi lanh thủy lực như: điều kiện làm việc, tải trọng, độ bền, chức năng và tính năng, lưu lượng dầu - tốc độ làm việc, hành trình xi lanh,...

Bên cạnh các yếu tố trên thì còn có một số các tiêu chuẩn thiết kế trong xi lanh thuỷ lực như: điều kiện làm việc, kích thước vật liệu - phụ tùng đi kèm, nhiệt độ làm việc, kiểu lắp, kích thước lỗ khoan xi lanh,...

Nếu như việc lựa chọn, tính toán và thiết kế xi lanh thuỷ lực khó khăn với bạn thì hãy kết nối với B2bmart.vn để được hỗ trợ ngay.