Xi lanh khí nén là gì? Đặc điểm, phân loại và ứng dụng

Xilanh khí nén là gì? là một trong những bộ phận không thể thiếu của các loại máy móc, thiết bị. Chúng đảm nhiệm vai trò quan trọng, biến đổi năng lượng khí nén thành cơ năng. Nhờ đó, hệ thống có thể vận hành và hoạt động ổn định. Hãy cùng chúng tôi tìm hiểu cụ thể về loại thiết bị cơ khí này trong bài viết dưới đây.

I. XILANH KHÍ NÉN LÀ GÌ?

Xilanh khí nén là một lọa thiết bị cơ khí vận hành bằng khí nén. Chúng có nhiệm vụ biến đổi năng lượng khí nén thành chuyển động tịnh tiến hoặc quay của một piston trong ống xi lanh. Nhờ đó, động năng được tạo ra để cung cấp cho chuyển động của các loại thiết bị, máy móc.

Xilanh khí nén có kích thước khá đa dạng và tùy thuộc vào mục đích sử dụng. Có những xi lanh khí nén mini có kích thước chỉ khoảng 1/10 inch, được sử dụng trong những hoạt động đơn giản, nhẹ nhàng như: nâng hạ chi tiết điện tử, của tủ,… Bên cạnh đó, cũng có những xi lanh kích thước lớn lên tới 39 inch, có thể thay thế cho xi lanh thủy lực để nâng, kéo, đẩy xoay hoặc giữ sản phẩm, hàng hóa, vật liệu,… trong ngành công nghiệp và một số lĩnh vực khác.

Xilanh khí nén
Xilanh khí nén

II. CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA XILANH KHÍ NÉN

Như đã chia sẻ ở trên xilanh khí nén là một thiết bị hoạt động dựa trên lực nén của không khí để tạo thành chuyển động tịnh tiến. Từ đó cung cấp các lực đẩy, lực nén đến các thiết bị vận hành khác trên máy móc, thiết bị. vậy cấu tạo và nguyên lý hoạt động của xilanh khí nén là gì

2.1 Cấu tạo của xilanh khí nén

Không giống như các hệ thống thuỷ lực với cấu tạo phức tạp, trang bị bơm thuỷ lực và hàng tác các chi tiết. Nhìn chung, cấu tạo của xi lanh khí nén khá phức tạp với một số bộ phận như: Ống xi lanh, piston, thanh piston, phớt và đầu xi lanh. Tất cả những bộ phận này của xilanh khí nén đều được gia công tỉ mỉ trên tiêu chuẩn châu Âu. Cụ thể như sau:

  • Ống xi lanh: Đây là bộ phận vỏ bọc của xi lanh, có thể làm từ vật liệu thép, nhôm hoặc nhựa. Chúng có đường kính trong bằng với đường kính piston.
  • Piston: Là bộ phận di chuyển bên trong ống xi lạnh, có 1 hoặc 2 mặt làm việc và được chế tạo từ vật liệu thép, nhôm hoặc nhựa.
  • Thanh piston: Đây là bộ phận kết nối giữa piston và cơ cấu chấp hành.
  • Phớt: Phớt giúp làm kín xi lanh và ngăn chặn khí nén rò rỉ ra bên ngoài. Chúng có thể được làm từ cao su hoặc nhựa.
  • Đầu xi lanh: Bộ phận này đóng vai trò làm chốt cho thanh piston và cung cấp đường ra, đường vào cho khí nén. Đầu xi lanh có thể được chế tạo từ thép hoặc nhôm.
Cấu tạo của xilanh khí nén
Cấu tạo của xilanh khí nén

2.2 Nguyên lý hoạt động của xilanh khí nén

Cũng tương tự như các loại xilanh sử dụng dầu thuỷ, dung dịch nén,… Xi lanh khí nén hoạt động theo nguyên lý khá đơn giản: Không khí được nén vào xi lanh thông qua một đầu piston, chiếm không gian của xi lanh và làm cho piston di chuyển, kéo theo xi lanh trượt theo hướng trục. Khi hết hành trình, xi lanh lại đẩy khí nén ra ngoài để tiếp tục vòng tuần hoàn, nhờ đó sinh ra công để máy móc, thiết bị vận hành.

Nguyên-lý-hoạt-động-của-xilanh-khí-nén
Nguyên-lý-hoạt-động-của-xilanh-khí-nén

III. PHÂN LOẠI VÀ ỨNG DỤNG CỦA XILANH KHÍ NÉN

Xilanh khí nén là một trong những thiết bị được ứng dụng rộng rãi với nhiều ưu điểm vượt trội. Vậy những thiết bị này được phân loại như thế nào và ứng dụng của chúng trong thực tiến ra sao?

3.1 Phân loại xilanh khí nén theo hình dạng của ống xi lanh

Cách phân loại xilanh khí nén dựa trên hình dạng của ống xi lanh là phương pháp phân loại thường được áp dụng nhất. Bởi lẽ với cách phân loại này khách hàng có thể dễ dàng tìm kiếm, gọi tên chi tiết, thiết bị mà mình đang sử dụng. Với cách phân loại xilanh khí nén này chúng có thể phân chia thành 2 loại:

  • Xi lanh khí nén tròn: Đây là phân loại phổ biến nhất với ống xi lanh hình trụ tròn và thanh piston trụ tròn.
  • Xi lanh khí nén vuông: Là loại xi lanh khí nén có ống xi lanh hộp hình vuông và thanh piston hình vuông hoặc hình chữ nhật.

3.2 Theo khả năng tác động của piston

Đối với những người làm kỹ thuật, hoặc có chuyên môn, cách phân loại xilanh khí nén lại chủ yếu được dựa trên khả năng làm việc của Piston. Dựa vào số mặt làm việc của piston, có thể phân chia thành 2 loại:

  • Xi lanh khí nén tác động đơn: Piston chỉ có 1 mặt làm việc. Hướng di chuyển của chúng phụ thuộc vào sự tác động của áp suất khí nén vào một bên của piston. Loại xi lanh đơn này được dùng phổ biến để truyền tải vật bất kỳ từ vị trí này sang vị trí khác hoặc là hỗ trợ nâng hạ một sản phẩm bất kỳ. Ví dụ như cửa đập thủy điện hay là tạo áp lực cho máy ép một sản phẩm nào đó,…
  • Xi lanh khí nén tác động kép: Loại xi lanh khí nén này có piston với 2 mặt làm việc, có thể di chuyển theo hai hướng tác động của áp suất khí nén lên hai bên của piston.Thông thường xi lanh kép sẽ có 2 cổng để hoạt động, với một cổng dành cho hành trình đi ra và cổng còn lại sẽ dành cho hành trình lùi về. Dòng xi lanh kép này được sử dụng khá phổ biến trong nhiều lĩnh vực như: cửa thông minh, cửa tự động, máy cẩu, cần cẩu, quá trình sản xuất bánh kẹo, đóng gói,…
Các dòng xilanh khí nén
Các dòng xilanh khí nén

3.3 Theo kiểu điều khiển áp suất khí nén vào ra của xi lanh

Ngoài 2 cách phân loại xilanh khí nén kể trên thì cách phân loại theo kiểu điều khiển áp suất khí nén vào ra của xi lanh cũng là cách phân loại khá phổ biến. Theo cách phân loại này, xilanh khí nén có thể chia thành các loại phổ biến như:

  • Xi lanh điều khiển trực tiếp: Áp suất khí nén được cung cấp trực tiếp vào các đầu xi lanh thông qua ống dẫn. Loại xi lanh này không cần sử dụng van điều khiển để điều chỉnh áp suất khí nén vào/ ra.
  • Xi lanh điều khiển gián tiếp: Hoạt động của xi lanh được điều khiển bởi sự thay đổi áp suất khí nén vào/ra nhờ một van điều khiển.

3.4. Ứng dụng của xi lanh khí nén

Xi lanh khí nén được ứng dụng phổ biến trong quá trình nâng hạ, kéo đẩy hay di chuyển các đồ vật lớn với vận tốc nhanh chóng. Nhờ đó, hiệu quả công việc tăng lên đáng kể so với việc thực hiện thủ công, trong khi vẫn đảm bảo an toàn và thân thiện với môi trường. Ngoài ra, chúng còn giữ vai trò quan trọng trọng một số ngành khác như:

  • Ứng dụng trong sản phẩm cửa thông minh, cửa tự động
  • Ứng dụng trong sản xuất công nghiệp: Khi dây chuyển sản xuất hoạt động, tại vị trí được lắp đặt xi lanh khí nén khi thấy sản phẩm thì cánh tay máy sẽ được piston điều khiển đẩy ra hoặc thu về để giữ sản phẩm và đưa vào các công đoạn tiếp theo.
  • Ứng dụng trong lĩnh vực xây dựng: Máy cẩu, máy xúc, xe nâng, các loại máy móc nâng hạ, di chuyển vật nặng,..
  • Ứng dụng trong lĩnh vực giao thông vận tải, khai khoáng,…
Ứng dụng của xilanh khí nén
Ứng dụng của xilanh khí nén

IV. CÁCH CHỌN, VẬN HÀNH, BẢO DƯỠNG XILANH KHÍ NÉN

Với nhiều khách hàng việc chon lựa cho mình một mẫu xilanh khí nén hay đơn giản là cách sử dụng, vận hành, bảo dưỡng xilanh khí nén như thế nào là yếu tố vô cùng quan trọng. Vì vậy Xe Chính Hãng sẽ cùng bạn tìm hiểu chi tiết về cách thức chọn lựa cũng như sử dụng loại thiết bị này một cách đúng nhất nhé.

4.1 Cách chọn mua xi lanh khí nén

Như đã trình bày ở trên, xi lanh khí nén có nhiều loại khác nhau. Do đó, tùy theo mục đích sử dụng, bạn có thể lựa chọn loại xi lanh phù hợp. Bên cạnh đó, việc chọn mua xi lanh cũng cần quan tâm đến một số vấn đề liên quan như hành trình, thời gian hành trình, tải trọng, đường kính, áp lực khí giữa xi lanh và khí nén sao cho phù hợp với máy móc, thiết bị. Bạn có thể tham khảo ví dụ tính toán thông số xi lanh khí nén dưới đây:

Cách tính toán xi lanh khí nén

Ví dụ: Xi lanh khí nén AIRTAC – SC100*50

  • Hành trình của xi lanh: Lxl = 250mm
  • Tải trọng đáp ứng: F = 665,4N = 66,54kg
  • Áp suất khí nén: P = 6 bar = 6,1183 kgf/cm²
  • Thời gian dẫn động: T = 0,5s
  • Đường kính xi lanh: D = Sqrt((F*4)/(P*Pi)) = Sqrt((665,4*4)(6,1183*3,14)) = 3,72cm

Theo thông số ở trên, ta nên chọn xi lanh có: đường kính D = 40mm, hành trình Lxl = 250mm

Xilanh khí nén trong thực tế
Xilanh khí nén trong thực tế

4.2 Cách lắp đặt xi lanh khí nén nhanh chóng, an toàn

Xilanh khí nén là loại thiết bị có cấu tạo và nguyên lý hoạt động đơn giản. Việc lắp đặt và triển khai xilanh khí nén cũng khá đơn giản và chủ yếu phụ thuộc vào thiết bị mà khách hàng đang sử dụng. Việc lắp đặt xi lanh khí nén được triển khai theo các bước như sau:

Bước 1: Gắn các phụ kiện cho xilanh khí nén

Trước khi lắm đặt xilanh, bạn cần thực hiện gắn các loại chi tiết, phụ kiện cho xilanh một cách đầy đủ và chi tiêt. Xi lanh khí nén được thiết kế với các lỗ mở đặc biệt cho các phụ kiện, sau này được kết nối với đường ống. Các phụ kiện kết nối đường ống. Chúng được thiết kế đặc biệt để có thể gắn vào xi lanh một cách đơn giản và dễ dàng.

Bước 2: Tiến hành bôi trươn xi lanh

Ở bước này bạn cần kiểm tra xem các phớt xi lanh có được bôi trơn một cách hợp ý hay không. Nếu không đảm bảo, cần bổ sung độ trơn trước khi lắp đặt. Phốt xi lanh được bôi trơn không hiệu quả có thể dẫn đến quá nhiệt hoặc chất gây ô nhiễm xâm nhập vào xi lanh của bạn.

Bước 3: Thực hiện kết nối ống truyền dẫn

Hoạt động của xi lanh phụ thuộc tương đối lớn vào kích thước và chiều dài của ống mềm. Bạn cần đọc kỹ hướng dẫn sử dụng hoặc liên hệ với nhà sản xuất trước khi tiến hành nối ống để đảm bảo chất lượng và đúng kỹ thuật.

Bước 4: Kiểm tra, test thử hệ thống

Trước khi vận hành hệ thống xi lanh khí nén, bạn cần đảm bảo rằng các xi lanh đều trong trạng thái tốt, các thông số kỹ thuật phù hợp. Tiếp đó, bạn nên khởi chạy thử hệ thống và cho quay với chế độ kiểm tra để phát hiện sớm và kịp thời khắc phục sự cố.

TẠM KẾT

Như vậy chúng ta vừa cùng nhau tìm hiểu về xilanh khí nén là gì, ứng dụng, nguyên lý hoạt động, cũng như cách thức vận hành của xilanh khí nén. Mong rằng với những kiến thức mà Xe Chính Hãng vừa chia sẻ, sẽ giúp ích cho quá trình học tập, nghiên cứu của quý độc giả.

Xe chính Hãng là đơn vị chuyên cung cấp các dòng , xe nâng điện, xe nâng người các loại máy móc công nghiệp, máy xúc, xe lu cả cũ và mới trên toàn quốc. Với ưu thế sở hữu đội ngũ nhân sự hùng hậu, gần 20 chi nhánh trải dài từ Bắc vào Nam chúng tôi không chỉ cung cấp các dòng máy mà còn cung cấp phụ tùng, dịch vụ sửa chữa, bảo dưỡng hàng đầu tại Việt nam. Mọi thông tin vui lòng liên hệ với chúng tôi qua hotline: 0368085093 để được tư vấn hỗ trợ 24/7

OH!.... XIN LỖI VÌ SỰ BẤT TIỆN NÀY