Ở bài trước chũng ta đã tìm hiều về Van điện từ khí nén là gì?. Tiếp theo chúng ta cùng tìm hiểm đến một bộ phận quan trọng không thể thiếu trong hệ thống khí nén đó là xi lanh khí nén. Cùng bắt đầu nhé
Xi lanh khí nén là gì? Pneumatic cylinder là gì?
– Xi lanh khí nén tiếng anh “pneumatic cylinder”, xi lanh khí là một thiết bị cơ học, sử dụng áp suất của khí nén để tạo ra lực chuyển động tịnh tiến hoặc mômen xoắn cung cấp chuyển động cho các thiết bị khác.
– Xi lanh khí nén giúp chuyển hóa năng lượng của khí nén thành động năng, tác động lên piston trong lòng xi lanh và làm cho nó chuyển động, thông qua đó truyền động đến thiết bị.
Nói tóm lại xi lanh khí nén là thiết bị cơ khí có chức năng biến đổi năng lượng của khí nén thành chuyển động thẳng, hoặc chuyển động quay.
– Xi lanh khí nén còn có các tên gọi khác như “ben khí”, “ben hơi”. Có nhiều loại xilanh khí nén như xi lanh tròn, xi lanh vuông, xi lanh tác động đơn, xi lanh tác động kép… nhưng chúng đều có chung nguyên lý hoạt động và cấu tạo.
– Như chúng ta đã tìm hiểu ở bài viết khí nén là gì? chúng ta thấy được rằng năng lượng khí nén được lấy ở môi trường không khí xung quanh chúng ta hiện nay. Đây là nguồn năng lượng vô tận, khai thác một cách dễ dàng và tương lại nó là một nguồn năng lượng sạch mới thay thế cho các dạng năng lượng khác. Chính vì thế các thiết bị sử dụng khí nén ngày càng được chế tạo nhiều hơn trong đó không thể kể đến xi lanh khí nén, một loại thiết bị sử dụng khí nén quan trọng trong hệ thống khí nén hiện nay
– Xi lanh khí nén thường xuất hiện nhiều ở các môi trường tự động hóa trong công nghiệp ngày nay như dây chuyền đóng gói, dây chuyền chế biến, dây chuyền tự động sản xuất, thậm chí là cả trong đời sống hằng ngày của chúng ta. Vậy xi lanh khí nén cấu tạo của nó như thế nào chúng ta cùng nhau tìm hiểu nhé các bạn
Cấu tạo xi lanh khí nén như thế nào?
Xi lanh khí nén có cấu tạo khá đơn giản. Các loại xi lanh khí nén nhìn chung là có cấu tạo tương đối giống nhau. Quan sát hình dưới đây chúng ta thấy gao gồm các thành phần chình như sau:
1, Thân xi lanh: Có cấu tạo dạng vuông hoặc hình trụ tròn người ta còn gọi là xi lanh khí nén vuông và xi lanh khí nén tròn, thân xi lanh được chế tạo từ nhôm hoặc thép tăng độ bền bỉ khi hoạt động
2, Piston: Đảm bảo cho các không gian xung quanh được kín tránh hiện tượng khí nén tràn vào khoang bên
3, Trục xilanh: Là bộ phận truyền chuyển động của khí nén theo chuyển động tịnh tiến
4, Thanh giằng: Cố đinh và giúp gia cố thêm chắc chắn của hai đầu xi lanh
5, 6, Đầu bịt trên và đầu bịt dưới của xi lanh: Đảm bảo độ kín của ống xi lanh không cho khí nén thoát ra được bên ngoài
7, 8, Lỗ cấp và thoát khí nén: Là nơi cung cấp khí nén đi vào và khí nén đi ra khỏi xi lanh hơi. Với dạng xi lanh khí nén hai chiều thì lỗ cấp khí nén cũng đóng vai trò là lỗ thoát khí nén
Lò xo:Xi lanh khí nén một chiều thường sử dụng lò xo để có thể hồi xy lanh về khi ngừng cấp khí nén
Cảm biến hành trình: Hiện nay người ta trang bị thêm cảm biến hành trình để gắn trên thân của xi lanh khí nén, ta muốn điều chỉnh xi lanh tịnh tiến ra bao nhiêu thì gắn cảm biến trên thân của xi lanh
Ngoài ra xi lanh khí nén còn một số chi tiết tùy chọn khác, tùy vào mức độ và điều kiện thực sử dụng thực tế mà lựa chọn cho phù hợp.
Các loại giảm chấn (đệm) trong xi lanh khí nén
Vì sao cần có có giảm chấn trong xi lanh?
Chuyển động của piston trong xi lanh khí nén có thể rất nhanh khi khí nén đi vào xi lanh. Điều này có thể tạo ra một va chạm mạnh khi piston tiếp cận vào đầu bịt trên và đầu bịt dưới của xi lanh. Tạo ra tiếng ồn và truyền rung động đến kết cấu máy, và ảnh hưởng trực tiếp đến tuổi thọ của xi lanh.
Để ngăn chặn điều này, piston được giảm tốc ở vùng tiếp cận của đầu bịt bằng cách đệm. Đệm cũng có thể ngăn không cho piston bật lại khỏi vị trí cuối hành trình. Hầu hết các xi lanh được trang bị giảm chấn ở cuối mỗi hành trình theo một trong những cách sau:
Giảm chấn xi lanh bằng vòng đệm
Trong các xi lanh nhỏ, tác động không cao, pistong được giảm chấn bằng các vòng đệm. Các vòng này thường được làm từ các vật liệu có tính đàn hồi.
Chúng được tích hợp như một phần của piston hoặc ở đầu bịt trên và đầu bịt dưới của xi lanh. Loại đệm này thích hợp nhất cho loại xi lanh có tốc độ vận hành chậm, tải trọng nhỏ và hành trình ngắn.
Giảm chấn xi lanh bằng đệm khí nén
Trong các xi lanh lớn piston có tốc độ cao, lực mạnh, có giảm chấn bằng cách giữ lại một thể tích không khí nhất định ở vị trí cuối. Khi kết thúc hành trình, không khí sẽ được nén lại để giảm vận dần vận tốc của piston.
Ảnh minh họa cho giảm chấn xi lanh bằng đệm khí
Giảm chấn điều chỉnh thủ công
Loại này có 2 van điều tiết được lắp đặt trực tiếp trên 2 đầu bịt của xi lanh. Nó cho phép khí nén tự do đi qua đồng thời cho phép điều chỉnh tiết diện của cổng xả bằng một vít điều chỉnh.
Phương pháp giảm chấn này giúp cho piston không bị mài mòn và mang lại hiệu suất tối ưu. Tùy thuộc vào áp suất vận hành và lực của xylanh, chúng ta cần điều chỉnh van một chiều vằng các vít để có độ giảm chấn tối ưu.
Giảm chấn điều chỉnh tự động
Trong phương pháp này, không khí thải thoát ra ngoài qua các khe của bộ đệm. Tiết diện của ống xả này phụ thuộc vào hành trình. Nó sẽ cho phép đệm tự động điều chỉnh theo các mức năng lượng khác nhau bằng cách thay đổi tải trọng và tốc độ.
Hoạt động của xi lanh khí nén
Để giải thích rõ về hoạt động của xi lanh loại này đi chúng ta sẽ gắn cho:
+ Buồng bên trái pistong là buồng “A”
+ Buồng bên phải piston là buồng “B”
Hoạt động của xi lanh tác động kép
Ảnh minh họa cho hoạt động của xi lanh tác động kép
Nửa hành trình đầu, van điện từ đưa khí nén vào buồng A của xi lanh thông qua lỗ cấp khí (7), áp xuất của khí nén sẽ đẩy piston và trục di chuyển tịnh tiến về phía trước. Khi piston đi đến gần đến đầu bịt (5) thì giảm chấn bắt đầu hoạt động, piston bị giảm tốc độ và dừng hẵn, kết thúc nửa hành trình đầu.
Nửa hành trình sau van điện từ cấp khí nén vào buồng B thông qua lỗ cấp khí (8). Áp suất khí nén đẩy piston và trục xi lanh di chuyển về phía sau đồng thời khí trong buồng A được đẩy ra ngoài thông qua của xả của van điện từ. Khi piston di chuyển đến gần nắp bịt (6) thì giảm chấn hoạt động, piston giảm tốc độ và dừng hẵn kết thúc cả hành trình của xi lanh khí nén.
Hoạt động của xi lanh tác động đơn
Khi khí nén được cấp vào bường A của xi lanh, áp suất của khí nén lớn hơn lực đàn hồi của lò xo đẩy piston và trục di chuyển về phía đối diện đồng thời nén cò xo lại.
Khi van điện từ ngưng cấp khí nén đồng thời mở lỗ thoát cho khí nén trong buồng A thoát ra ngoài, lúc này lực đàn hồi của lò xo đẩy piston quay lại vị trí ban đầu.
Hoạt động của xi lanh quay
Hoạt động của xi lanh xoay thực chất cũng giống như hoạt động của các loại xi lanh khác nhưng loại này có hai piston chuyển động song song và ngượng chiều nhau. Hai piston này chuyền động cho 1 trục vít xoay tròn thông qua các thanh răng được thiết kế trên thân piston.
Chúng ta có thể quan sát kỹ hoạt động thông qua ảnh động dưới đây.
Tổng hợp các loại xi lanh khí nén và ứng dụng của chúng
Về nguyên lý hoạt động ta có 2 loại Xi lanh khí nén sau:
a. Xi lanh khí nén tác động đơn (xi lanh một chiều)
Đây là loại xi lanh rất thông dụng trong công nghiệp và cuộc sống. Dòng xi lanh khí nén một chiều này chỉ sử dụng một đầu khí cấp vào để tạo lực đẩy pít tông chuyển động, chiều còn lại sử dụng lò xo để hồi pít tông về vị trí ban đầu.
Hiểu đơn giản là sử dụng lực của khí nén để tác động lên xi lanh phía còn lại có lò xo để hồi xi lanh về, quan sát về dòng xi lanh khí tác động đơn này người ta thường chế tạo trên thân có một lỗ cấp khí và một lỗ thoát khí ra. Người ta thường sử dụng các loại van điện từ khí nén 3/2(Loại 3 cửa 2 vị trí) để điều khiển loại xi lanh này
Nhược điểm của dòng xi lanh một chiều là áp lực tác động gây ra không nhất quán trong toàn bộ hành trình do lực của lò xo nén tác động ở các giai đoạn là khác nhau. Ngoài ra hành trình của xi lanh tác động đơn có thể bị hạn chế do không gian phải chứa cả lò xo nén và khả năng đàn hồi của lò xo. Chính vì thế chiều dài cấu tạo của xi lanh tác động đơn dài hơn so với hành trình tác động thực của nó
b. Xi lanh khí nén tách động kép (xi lanh hai chiều)
Nguyên lý làm việc của xi lanh khí nén hai chiều cũng rất đơn giản và dễ hiểu. Đây là dòng xi lanh có cơ cấu dẫn động bằng khí nén ở cả hai chiều là chiều đóng và chiều mở. Khí nén cấp vào xi lanh đầu mở, dưới áp lực của khí nén đấy pít tông di chuyển đi lên. Khi muốn hồi pít tông về ta ngừng cấp khí ở đầu bên mở và cấp khí ở đầu bên đóng, lực khí nén tác động lên pít tông đẩy pít tông trở về vị trí mong muốn. Hiểu đơn giản là khi ta thay đổi áp suất một bên thì bên áp suất cao hơn sẽ đẩy pít tông về phía còn lại
Vì thế trên thân của xi lanh khí nén hai chiều ở 2 đầu thường có 2 lỗ để cấp khí nén, khi một lỗ cấp vào thì lỗ kia đảm nhận nhiệm vụ xả khí ra và ngược lại. Với dòng xi lanh này người ta thường điều khiển bằng các loại van điện từ khí nén 4/2(Bốn cửa hai vị trí), 5/2(Năm cửa hai vị trí),5/3(Năm cửa ba vị trí) để điều khiển.
Ưu điểm của dòng xi lanh tác động kép: là hành trình dài hơn do khoang chứa là hoàn toàn rỗng, lực đầu ra không đổi. Dòng xi lanh này cung cấp khả năng kiểm soát cho thiết bị tương đối tốt, hoạt động ở tốc độ quay vòng cao hơn
Nhược điểm của xi lanh tác động kép: Cần khí nén tác động lên cả hai hướng và trường hợp mất áp suất cung cấp vào chúng sẽ ngừng chuyển động, mặt khác do việc thiết kế chiều dài của pít tông là không giới hạn nên khi pít tông dài quá dễ dẫn đến hiện tượng cong vênh piston
Về hướng chuyển động cũng có hai loại:
- Xi lanh chuyển động thẳng: Về cơ bản đây là dòng xi lanh thường thấy trong cuộc sống và công nghiệp hiện nay, nó chỉ có chuyển động theo phương thẳng
- Xi lanh xoay: Đây là dòng xi lanh có cơ cấu chuyển động phức tạp, chuyển động bên trong nhờ có các bánh răng. Góc xoay của xi lanh từ 0-360 độ. Dòng xi lanh khí nén này được điều khiển bằng các van điện từ khí nén 5/3,5/2 để cấp khí nén và điều khiển chuyển động
c. Về hình dáng
Xi lanh tròn: Là dạng xi lanh có cấu tạo dạng tròn hình trụ dài, với thiết kế nhỏ gọn được sử dụng cho các dây chuyền tự động đóng gói hoặc tự động nhỏ và vừa với cơ cấu chấp hành không quá mạnh
Xi lanh vuông: Là xi lanh có cấu tạo dạng trụ hình vuông, chúng thường được thiết kế theo kiểu xi lanh tác động kép điều khiển qua van điện từ khí nén. Đây là dạng xi lanh thông dụng nhất trên thị trường hiện nay sử dụng cho các dây chuyền lắp ráp, hệ thống nâng hạ, dây chuyền chế tạo…
Xi lanh khí nén dạng để vuông Xi lanh compact: là dòng xi lanh có thiết kế nhỏ gọn rất được ưa chuộng sử dụng, với giá thành rẻ phù hợp cho môi trường sản xuất sạch, xi lanh compact thích hợp cho việc lắp đặt ở các vị trí chật hẹp, góc cạnh và không gian nhỏ.
Các loại xi lanh khác
Xi lanh trượt:
Xi lanh hai đầu
Xi lanh đôi, ba …
Cách lựa chọn xi lanh khí nén
Xi lanh khí nén là thiết bị quan trọng trong tổng thể các thiết bị sử dụng khí nén. Chính vì thể việc lựa chọn xi lanh khí nén cũng rất quan trọng chúng ta cùng lưu ý một vài điểm như sau
a. Lựa chọn thương hiệu, nhà sản xuất uy tín có nguồn gốc xuất xứ rõ ràng
- Việc lựa chọn sản phẩm có thương hiệu luôn là ưu tiên hàng đầu của khách hàng. Xi lanh khí nén đến từ các nước có nền công nghiệp tiên tiến như Đức, Nhật, Hàn Quốc, Đài Loan luôn được khách hàng uu tiên quan tâm. Chất lượng và thương hiệu uy tín đã tạo nên những sản phẩm có chất lượng cao
- Cùng với đó là cơ chế bảo hành xi lanh chính hãng khi có hỏng hóc trục trặc đến từ hãng của các nhà phân phối cũng là một ưu tiên để lựa chọn. Các hãng sản xuất thường có các đại lý phân phối chính hãng và họ sẽ chịu trách nhiệm cho sản phẩm mình bán ra, vì thế khách hàng có thể hoàn toàn yên tâm sử dụng các sản phẩm đến từ thương hiệu lớn
b. Xác định loại xi lanh khí nén phù hợp với nhu cầu sử dụng
Lựa chọn thương hiệu để định hình thương hiệu mua xong chúng ta cần để ý đến lựa chọn loại xi lanh phù hợp với nhu cầu sử dụng
- Sử dụng loại xi lanh đơn hay xi lanh tác động kép tùy vào nhu cầu của doanh nghiệp và hệ thống điều khiển
- Xác định loại chất liệu phù hợp với việc xi lanh thiết kế rất nhiều loại chất liệu như thép, nhôm, Inox, nhựa…
- Cùng với đó là lựa chọn xi lanh tròn, xi lanh vuông hay loại compact tùy vào diện tích muốn sử dụng sao cho phù hợp nhất
- lựa chọn xi lanh có lực đẩy và lực kéo phù hợp với hệ thống sử dụng, việc tính toán lực kéo lực đẩy của xi lanh là rất quan trọng để có thế lựa chọn kích thước phù hợp của xi lanh. Việc lựa chọn tính toán có công thức cụ thể ta có thể áp dụng để tính được lực tác động của xi lanh giúp cho việc lựa chọn xi lanh một cách dễ dàng
c. Lựa chọn các phụ kiện đi kèm với xi lanh
- Các đầu nối khí, cút nối phù hợp với các lỗ cấp khí và thoát khí của xi lanh. Các lỗ phải vừa với phụ kiện đi kèm theo chuẩn giống nhau thì chúng ta mới có thể lắp đặt được
- Nắm rõ tiêu chuẩn kích thước của các đầu ren để lựa chọn các phụ kiện đúng với loại mình cần. Việc lựa chọn này cũng theo tiêu chuẩn, ta cần tìm hiểu kỹ để lựa chọn thật chính xác
- Các cảm biến chuyển động, cảm biến áp suất cũng nên lựa chọn loại tốt phù hợp với xi lanh sử dụng để hệ thống hoạt động một cách trơn tru nhất
Mua xi lanh khí nén ở đâu?
Việc tìm đúng nhà cung cấp xi lanh khí nén chính hãng là hết sức quan trọng
Như chúng ta đã tìm hiểu ở bài viết việc lựa chọn các yếu tố để mua xi lanh khí nén là rất quan trọng rồi, xác định xong chủng loại muốn mua kế đến ta phải tìm nhà cung cấp loại xi lanh chúng ta đang cần
Nếu như hãng sản xuất có đại lý chính thức phân phối độc quyền sản phẩm do chính hãng chỉ định đó là việc đơn giản với chúng ta, chỉ cần liên hệ là có sản phẩm chính hãng ngay
Thế còn việc có những hãng không có đại lý chính thức phân phối xi lanh chính hãng tại Việt Nam thì sao? Lúc này chúng ta cần tìm đến các nhà cung cấp và phân phối thương mại có uy tín trong ngành cung cấp thiết bị công nghiệp. Với kinh nghiệm trong lĩnh vực kinh doanh các loại phụ kiện về ngàng công nghiệp nói chung và ngành khí nén nói riêng họ sẽ tư vấn và cung cấp cho chúng ta các sản phẩm với chất lượng tốt nhất và cơ chế bảo hành tốt nhất
Vậy là chúng ta đã cùng nhau tìm hiểu về xi lanh khí nén, một loại thiết bị cực kỳ quan trọng trong hệ thống điều khiển khí nén. Kiến thức đã tổng hợp về khái niệm, nguyên lý hoạt động và các loại xi lanh hiện có trên thị trường hiện nay
Cảm ơn các bạn đã quan tâm theo dõi bài viết. Liên hệ hotline 0964 182 166 hoặc email trực tiếp cho chúng tôi: tuyen@tuanhungphat.vn để biết thêm chi tiết về dòng thiết bị này
Mời các bạn theo dõi bài viết tiếp theo về Ống và các phụ kiện dùng cho khí nén
