Xi lanh thủy lực

Xi lanh thủy lực có lẽ là thiết bị quen thuộc trong một số ngành công nghiệp, nó xuất hiện nhiều ở hệ thống dầu, nhớt khác nhau và đảm nhiệm những công việc nặng nhọc nhất. Tuy nhiên, với những khách hàng lần đầu tiếp xúc với thiết bị này còn nhiều bỡ ngỡ. Do đó, bài viết sau đây sẽ giúp bạn đọc hiểu rõ hơn về thiết bị này.

Xi lanh thủy lực là gì?

Xem thêm: Máy tiện CNC

Trong hệ thống thủy lực bao gồm nhiều thiết bị như: lọc dầu, ống dẫn, van các loại, thùng chứa, đồng hồ đo áp, mô tơ, bơm thủy lực, xi lanh,….Tất cả những thiết bị này được kết nối chặt chẽ với nhau để tạo nên một hệ thống làm việc khép kín.

Trong đó xilanh thủy lực tên tiếng anh là Hydraulic cylinder hay còn gọi là động cơ thủy lực tuyến tính đóng vai trò là thiết bị chấp hành quan trọng trong hệ thống thủy lực. Cụ thể, thiết bị này được dùng để chuyển đổi nguồn năng lượng của dầu, chất lỏng thủy lực thành động năng để có lực ở đầu cần, tác động nhằm thực hiện những nhiệm vụ như:  kéo, đẩy, ép, nén, nghiền,….

Chẳng hạn thiết bị di chuyển một vật bất kỳ từ vị trí này sang vị trí khác, nâng hạ một sản phẩm nào đó như: cầu nâng rửa xe, cửa đập thủy điện, tạo lực cho máy ép,….

Cấu tạo của xi lanh thủy lực

Xem thêm: Máy mài cầm tay

Cấu tạo xi lanh thủy lực khá phức tạp, chúng gồm rất nhiều bộ phận nhỏ. Vì vậy, để sử dụng thiết bị này sao cho hiệu quả nhất cần nắm được những chi tiết sau:

Piston thủy lực

Piston thủy lực là chi tiết quan trọng nhất trong hệ thống, nó làm nhiệm vụ phân tách các vùng áp lực bên trong hệ thống xi lanh. Thông thường, piston đều được các hãng sản xuất chế tạo sao cho phù hợp với các seal, phốt, kim loại đàn hồi. Tùy theo từng thiết kế khác nhau mà có seal (con dấu đơn hoặc kép).

Các piston xi lanh thủy lực được gắn với thanh piston thông qua bulong, một số loại khác có thể là các loại hạt. Tuy nhiên, sự khác biệt về áp suất của hai bên thân piston sẽ làm ống giãn ra và co lại.

Ống xi lanh

Ống xi lanh thủy lực là bộ phận có hình trụ tròn liền mạch hay còn gọi là thùng xi lanh. Dù là với tên gọi nào đi nữa thì chức năng chính của chúng vẫn là chứa và giữ áp suất xi lanh. Piston thủy lực được chứa trong ống xi lanh và ống này được mài nhẵn, mịn để bề mặt có thể đạt độ hoàn thiện từ 4 – 6 microinch.

Đầu xi lanh

Đây là một trong những chi tiết có chức năng đi kèm với buồng áp suất ở đầu còn lại. Chúng được kết nối với xi lanh qua các thành tie hoặc bulong. Giữa đầu và ống xilanh được lắp o – ring. O-ring là chi tiết làm kín đa năng, có thể làm kín các kết cấu áp suất rất cao trong cả điều kiện tĩnh (giữa các mặt bích) và điều kiện động (xi lanh thủy lực, trục van,…)

Đế hoặc lắp hình trụ

Đế xi lanh thủy lực giữ nhiệm vụ đi kèm với buồng áp suất ở một đầu. trong đó, nắp được nối với thân xi lanh thông qua việc lắp bulong, hàn xì hoặc thanh tie. Seal tĩnh được lắp giữa nắp và ống xi lanh. Dựa trên thông số ứng suất uốn mà khách hàng có thể xác định được kích thước cơ bản của nắp.

Thanh piston

Thông thường, thanh piston được làm từ thép hoặc mạ crom để đảm bảo độ cứng và chống ăn mòn tốt nhất. Chi tiết này giữ vai trò là kết nối thành phần của máy với thiết bị truyền động để thực hiện nhiệm vụ, công việc theo yêu cầu. Chúng được đánh bóng, nhẵn mịn và có các seal đính kèm nhằm hạn chế và ngăn sự rò rỉ.

Con dấu (seal)

Con dấu hay còn gọi là seal, để sản xuất bộ phận này thì người dùng cần căn cứ trên các thông số về nhiệt độ của môi trường, nhiệt độ của dầu, ứng dụng của xi lanh cùng với áp suất làm việc. Hiện nay, có rất nhiều loại con dấu khác nhau nhưng con dấu Elastomer được làm từ Poly và cao su Nitrile vẫn thích hợp nhất với các xi lanh thủy lực làm việc trong môi trường bình thường, nhiệt và áp không cao.

Một số bộ phận khác

Ngoài những bộ phận trên thì xi lanh thủy lực còn được cấu thành từ những bộ phận khác như: bulong, vít khóa, bạc đạn, bích,…Tất cả những chi tiết này đều được lắp đặt và kết nối chặt chẽ với nhau tạo thành hệ thống hoàn chỉnh.

Thông số xi lanh thủy lực

Các thông số quan trọng nhất của một xi lanh thủy lực là:

• Đường kính lòng xi lanh, thường được ký hiệu là D
• Đường kính cán (rod), ký hiệu là d và hành trình làm việc (stroke) hay chính là khoảng chạy của cán xy lanh, ký hiệu là s.

Trong đó:

• D và d là biểu thị kích cỡ và khả năng tạo lực đẩy/kéo cho xy lanh
• S là biểu thị chiều dài và tầm với, khoảng làm việc của xy lanh đó.

Phân loại xi lanh thủy lực

Các loại xi lanh thủy lực hiện nay rất đa dạng và được chia thành 3 nhóm chính. Một là phân chia theo kiểu xếp cán ly, hai là phân loại theo chiều tác động và phân theo kiểu hàn hoặc ghép. Mỗi kiểu phân loại lại được chia thành các dạng khác nhau. Cụ thể như sau:

Phân loại theo kiểu xếp cán xi lanh

Xy lanh thủy lực cán đơn

Đây là loại xi lanh có một đoạn cán xy lanh được gắn chặt, cùng chuyển động với pít tông thủy lực. Tuy nhiên, loại xi lanh này chỉ có thể tạo ra một khoảng chuyển động nhỏ hơn chiều dài của toàn thể xi lanh. Nghĩa là khoảng cách 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 xi lanh.

Xi lanh thủy lực cán đơn cũng là loại xi lanh thủy lực loại nhỏ được sử dụng phổ biến và ứng dụng rộng rãi. Đa số có kết cấu để cán xi lanh thò ra ở một phía, một số có kết cấu với cán xi lanh ở 2 phía quả piston. Khi làm việc, một cán xi lanh thò thì cán phía bên kia sẽ thụt vào trong vỏ xi lanh.

Xi lanh thủy lực nhiều tầng

Đúng như tên gọi trên, loại xi lanh này thường có nhiều tầng như: xi lanh thủy lực 3 tầng, xi lanh thủy lực 3 tầng, thậm chí lên tới 6 tầng gồm 1 vỏ và nhiều ống được xếp lồng với nhau. Với kết cấu này khiến cho xi lanh có thể duỗi dài hành trình nhiều hơn rất nhiều so với kích thước cơ sở ban đầu. Điều này tạo ra khả năng thiết kế các chi tiết, kết cấu máy gọn gàng hơn rất nhiều. Do đó giá thành của loại xi lanh này cũng cao hơn nhiều so với xi lanh đơn.

Phân loại theo chiều tác động

Xi lanh thủy lực một chiều

Xi lanh thủy lực 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 mà cán xi lanh sẽ tự hồi vị, đồng thời cũng nhờ tác dụng lực bên ngoài hoặc lực đẩy lò xo bên trong. Việc nhận biết loại xi lanh này khá dễ dàng bởi chúng chỉ có duy nhất một cửa cấp dầu. 

Xi lanh thủy lực hai chiều

Cấu tạo xi lanh thuỷ lực hai chiều phức tạp hơn và đòi hỏi các thiết kế đặc biệt để ngăn ngừa các rủi ro. Loại xi lanh này có thể tạo ra lực ở cả hai phía: Khi cán xi lanh thò ra và khi thụt vào vảo xi lanh. Bởi kết cấu phức tạp hơn nhiều so với xi lanh một chiều nên chúng được coi là xi lanh thủy lực cỡ lớn. Bên cạnh đó cũng có xi lanh thủy lực 2 chiều mini.

Điều khác biệt lớn nhất của hệ thống thủy lực sử dụng xi lanh thủy lực 2 chiều đó là phải có van đổi hướng hay van phân phối khi muốn điều khiển.

Phân loại theo kiểu hàn hoặc ghép

Xi lanh thủy lực ghép gu-rông

Loại xi lanh này được lắp ghép giữ cố định bởi bốn thanh gu-rông thép cho khả năng khóa ren xuyên suốt giữ các bộ phận từ hai đầu nắp xi lanh. Với kết cấu xi lanh dạng này giúp cho việc tháo lắp dễ dàng hơn nên chúng thường được ứng dụng chủ yếu trong các dây chuyền nhà máy, xưởng sản xuất công nghiệp.

Xi lanh thủy lực kết cấu hàn

Khác với những loại xi lanh trên, đây là loại được hàn với ống xi lanh có kết cấu cứng vững phù hợp với các chế độ làm việc nặng trên các thiết bị công cơ giới hoặc công nghiệp nặng.

Nguyên lý làm việc của xi lanh thủy lực

Về cơ bản, nguyên lý làm việc của xi lanh thủy lực khá đơn giản: Tại một thời điểm nhất định, lực được áp dụng chuyển đến một điểm khác bằng cách sử dụng một chất lỏng không nén được.

Nguyên lý hoạt động

Theo hình vẽ trên, hai piston màu đỏ phù hợp với hai xi lanh và kết nối với nhau bằng một ống chứa đầy dầu (phần có màu xanh). Lúc này, nếu tác động một lực vào piston bên trái hình vẽ thì lực sẽ được truyền đến bơm piston thủy lực thứ 2 thông qua dầu chứa trong đường ống. Do dầu không được nén nên gần như tất cả các lực ứng dụng sẽ xuất hiện ở piston thứ 2 và lực tạo ra trong trường hợp này là rất lớn.

Đặc biệt, ở hệ thống thủy lực, các đường ống kết nối hai xi lanh tùy theo ứng dụng mà có thể thay đổi chiều dài và hình dạng. Ngoài ra, đường ống này cũng có thể rẽ 3 để một tổng thể tích xi lanh có thể là nhiều hơn một xi lanh phụ trong trường hợp thiết kế cần đến.

Hệ thống thủy lực có đặc điểm rất dễ dàng bổ sung bộ phận vào hệ thống. Do đó, chỉ cần thay đổi kích thước của tay nâng piston thủy lực sao cho phù hợp.

Ưu, nhược điểm của xi lanh thủy lực

Mặc dù là một thiết bị khá thông dụng và được tin tưởng trong sản xuất, gia công, lắp đặt,…thì xi lanh này vẫn có những nhược điểm nhất định bên cạnh các ưu điểm vốn có như sau:

Ứng dụng của xi lanh thủy lực

Ngày nay, càng có thiết bị thủy lực được ứng dụng trong sản xuất công nghiệp để góp phần nâng cao năng suất và sản lượng.

Trong các loại xe

Hầu hết trong các loại xe tải, xe cơ giới đều sử dụng ben thủy lực để nâng hạ hàng hóa hay nâng hạ thùng xe như: xe chở rác, xe container, xe chở vật liệu xây dựng…

Các loại máy: máy đào, máy xúc, máy ủi, xe múc, xe lu… không thể thiếu xi lanh dầu khi công việc nặng, khối lượng và kích thước lớn.

Trong công nghiệp chế tạo

Các loại máy như: máy nén, máy ép thủy lực… của các nhà máy chế biến gỗ, sản xuất giấy hay gia công máy móc, cơ khí chế tạo đều có sử dụng xi lanh thủy lực.

Nó đảm bảo tốc độ nhanh, nhẹ nhàng, chính xác với một kết cấu cứng cáp, chắc chắn.

Trong công nghiệp sản xuất

Trong các ngành sản xuất nhựa, chế tạo gỗ, xử lý rác thải… cũng đều ứng dụng xi lanh thủy lực để thực hiện công việc một cách năng suất, nhanh và hiệu quả.

Giá bán xi lanh thủy lực 

Xi lanh thủy lục giá bán tùy thuộc vào nguồn gốc xuất xứ, tùy thuộc vào từng nơi bán mà có giá rất đa dạng.