Khám phá mọi điều thú vị về xy lanh thủy lực

Xilanh thủy lực là cái tên không còn xa lạ trong các ứng dụng máy móc phục vụ ngành công nghiệp, nông nghiệp, ô tô, máy bay… Chúng là một thiết bị có kết cấu đơn giản, vận hành bền bỉ, tạo ra năng lượng lớn và đặc biệt, tốn rất ít chi phí để bảo trì. Điều gì làm nên sự tuyệt vời ở thiết bị này đến vậy? Cùng chúng tôi khám phá nhé.

Hiểu biết cơ bản về Xilanh thủy lực

Định nghĩa, cấu tạo, thông số, Xilanh thủy lực

Định nghĩa của Xilanh thủy lực

Xilanh thủy lực là một phần của hệ thống thủy lực. Nó là một thiết bị truyền động thủy lực biến năng lượng thủy lực thành cơ năng và thực hiện chuyển động tịnh tiến qua lại (hay chuyển động xoay). Người miền Nam thường gọi là ben thủy lực hay ti ben thủy lực. Được ví như cơ bắp của cơ thể, xy lanh thủy lực tạo ra chuyển động cho cả một hệ thống. Trong hệ thống thủy lực thì xilanh thủy lực là cơ cấu chấp hành được truyền dẫn bằng dầu thủy lực để chuyển động tịnh tiến vô cấp.

Cấu tạo của Xilanh thủy lực

8 bộ phận chính cấu tạo nên một Xilanh thủy lực:

1. Ống Xilanh

Đây là một bộ phận có hình trụ tròn liền khối. Một số nơi còn gọi là thùng Xilanh. Chức năng của bộ phận này là chứa và giữ áp suất của Xilanh.

2. Đế nắp hình trụ

Đây chính là cái nắp để làm kín ống Xilanh nói ở phía trên. Cùng với ống Xilanh, đế nắp hình trụ cũng được sinh ra để giữ áp suất ở một đầu. Nắp được kết nối với Xilanh bằng bu lông hoặc hàn kín.

3. Đầu xilanh

Có nhiệm vụ giữ áp suất ở đầu còn lại. Giữa đầu và ống Xilanh có lắp một đầu chữ O.

4. Piston

Một chi tiết vô cùng quan trọng trong Xilanh thủy lực đó là Piston. Nó làm nhiệm vụ phân tách áp lực vùng trong ống xilanh. Thông thường, piston được chuyển đổi với thanh piston thông qua bu lông hoặc là hàn kín.

5. Thanh Piston

Thép hoặc thép mạ crom là vật liệu được ưu tiên sử dụng khi làm thanh Piston để đảm bảo độ cứng và khả năng chống ăn mòn tốt nhất. Thanh Piston có nhiệm vụ kết nối thành phần của hệ thống với thiết bị truyền động để thực hiện các công việc theo yêu cầu.

6. Bộ phận dẫn dầu vào – ra

Cung cấp dầu thủy thực cho hoạt động của Piston

7. Seal (gioăng phớt)

Đây là bộ phận chịu ma sát giữa vỏ Xilanh và piston, chúng giúp tăng độ kín giữa các khe hở, giảm tình trạng rò rỉ dầu.

8. Vòng bi dẫn hướng (bạc đạn dẫn hướng)

Bộ phận vòng bi dẫn hướng giúp thanh Piston tránh bị va chạm với đầu Xilanh, giảm thiểu tối đa tình trạng thanh Piston và đầu Xilanh bị trầy xước.

Thông số

Khi xem xét, lựa chọn và đánh giá một Xilanh thủy lực, ta cần quan tâm đến các thông số sau:

• Tiêu chuẩn kỹ thuật: Ví dụ như TCVN2014:1977
• Kiểu Xilanh: Một chiều hay hai chiều, có nhiều tầng fhay không,…
• Xuất xứ của thép: Ví dụ như từ Hàn Quốc, Nhật, Đức hay Trung Quốc…
• Nhiệt độ làm việc: Ví dụ từ 20 đến 80 độ C
• Các thông số kích thước: Chiều dài, đường kính trong, đường kính ngoài…
• Hành trình làm việc
• Độ cứng: Ví dụ từ 40 đến 65 HRC
• Vật liệu thép: Ví dụ như C45, SCM 440…

Nguyên lý làm việc của Xilanh thủy lực

Xy lanh thủy lực làm việc với một nguyên lý rất đơn giản: Lực được sinh ra tại một thời điểm sẽ chuyển đến một địa điểm khác thông qua sự dẫn truyền của dầu thủy thực. Với mỗi một loại Xy lanh sẽ có một phương cách làm việc khác, chúng ta sẽ tìm hiểu ngay ở nội dung bên dưới

Phân loại Xilanh thủy lực

Xilanh thỷ lực được chìa làm 2 loại: xilanh tịnh tiến và xilanh quay. Đối với xilanh tịnh tiến là loại xilanh lực. Còn xilanh quay chuyển động tương đối giữu quả pitong với xilanh là chuyển động quay

Quả pitong chuyển động nhờ ngoại lực như lò xo, dầu thủy lực được bơm vào trong xilanh,…

Ưu nhược điểm của Xilanh thủy lực

Xi lanh thủy lực đặc biệt có giá trị khi bạn cần hoạt động trong một môi trường khắc nghiệt. Dưới đây là danh sách những ưu điểm của Xy lanh thủy lực mà bất kỳ ai đang làm việc với chúng cũng phải công nhận:

• Xi lanh thủy lực được đặc biệt chú ý về khả năng tác dụng lực cực lớn, lên một vật thể hoặc bên trong thiết bị cơ khí. Công nghệ này cho phép máy móc thực hiện các nhiệm vụ nâng hạ một con voi ma mút rất dễ dàng.
• Xi lanh thủy lực có thể cung cấp nguồn điện rất lớn cho máy móc ngay cả khi chúng được đặt ở xa nguồn điện.
• Các xi lanh có tỷ lệ công suất trên kích thước và công suất trên trọng lượng hiệu quả.
• Các xi lanh được trang bị điều khiển tốc độ thủy lực và bảo vệ quá tải tự động.
• Xi lanh thủy lực gây ấn tượng về độ chính xác kích thước của chúng.
• Hệ thống thủy lực, là hệ thống điện chất lỏng, có thể cung cấp mô-men xoắn không đổi mặc dù có thay đổi về tốc độ.
• Xy lanh thủy lực dễ bảo trì so với các hệ thống điện và cơ khí.

Tuy nhiên, việc sử dụng các hệ thống thủy lực cần phải có những biện pháp phòng ngừa đặc biệt. Các đường thủy lực có thể bị đứt, dẫn đến các trường hợp bị thiệt hại nặng. Có thể xảy ra rò rỉ và chất lỏng thủy lực có thể bắt lửa và rủi ro đặc biệt cao đối với các hệ thống lắp đặt ở các vùng nóng.

Vì vậy, bạn nên chắc chắn rằng bạn đã nghiên cứu chi tiết từng ứng dụng trước khi chọn một hệ thống thủy lực để hỗ trợ nó. Bạn có thể tìm hiểu thêm thông tin này trong phần chia sẻ về sự cố phổ biến của Xilanh thủy lực ở bên dưới.

Một vài nhược điểm của Xilanh thủy lực mà bạn nên tìm hiểu kỹ:

• Vận tốc tiến và lùi của Xilanh sẽ bị thay đổi khi mà phụ tải thay đổi do tính nén được của dầu và tính đàn hồi của ống dẫn.
• Với một số Xilanh của hệ thống sẽ bị giảm hiệu suất cũng như phạm vi ứng dụng do sự rò rỉ và thất thoát dầu của đường ống.
• Khi mới khởi động để vận hành, hệ thống chưa được ổn định nên nhiệt độ thay đổi, độ nhớt của dầu cũng thay đổi theo làm cho độc chính xác khi tác động của Xy lanh giảm đi đáng kể. Nhưng sau đó, Xilanh sẽ ổn định lại.

Một số loại Xilanh thủy lực thông dụng

Xilanh tác dụng đơn

Loại xilanh này chỉ có một đường dầu vào để đẩy quả pitong đi theo một chiều, chiều còn lại được lò xo đẩy ngược lại hồi vị, nó hay được sử dụng trong máy ép song động,…

Xilanh tác dụng kép

Xilanh tác dụng kép được sử dụng phổ biết nhất khi có hai đường dầu vào để đẩy quả pitong chuyển động tịnh tiến.

Xilanh có giảm chấn cuối hành trình

Ở cuối hành trình khi quả pitong va đập với cổ dẫn hướng nhất là với xilanh chạy với tốc độ cao, trọng lương lớn sẽ gây ra va đập mạnh làm biến dạng quả pitong. Chính vì vậy khi đến cuối hành trình sẽ có bộ phận giảm chấn. Kết cấu phần lớn của xilanh giảm chấn chính là tăng áp cuối hành trình của xilanh đối với khoang đối áp làm cho xilanh đi chậm lại tránh va đập mạnh.

Các sự cố hay gặp của xilanh thủy lực và cách khắc phục

Cũng giống như các bộ phận khác, xilanh thủy lực cũng sẽ không tránh khỏi các sự cố trong khi hoạt động. Với những người trực tiếp vận hành hệ thống, việc nhận biết những sự cố này và biết cách khắc phục chúng là cực kỳ quan trọng.

Xuất hiện bọt khí trong xilanh thủy lực

Vấn đề bọt khí xuất hiện trong dầu rất phổ biến với xilanh thủy lực. Không khí không hòa tan sẽ khiến dầu hoạt động thất thường, đặc biệt là ở áp suất thấp (khoảng 60 bar). Khi dầu chứa bọt khí, chúng mang áp suất di chuyển đến khu vực các gioăng làm kín.

Sau đó, các bọt khí này sẽ được giải phóng khi áp suất giảm, dẫn đến việc phát ra năng lượng cực lớn do quá trình giãn nở không khí mang lại. Kết quả là, bề mặt kim loại bị ảnh hưởng và độ nhám bề mặt sẽ tăng lên.

Bọt khí xuất hiện trong dầu rất nguy hiểm cho hệ thống thủy lực. Vậy chúng từ đầu mà tới và chúng ta có thể ngăn ngừa nó như thế nào?

1. Không khí phải được loại bỏ trong quá trình lắp ráp máy bơm, van, piston hoặc khi tiến hành công việc sửa chữa để bảo dưỡng.

Ví dụ, trước khi máy bơm khởi động, ta phải lấy không khí ra khỏi van khí bằng cách xoay thanh mil hoặc cam bằng tay. Theo cách tương tự, không khí phải được đưa ra khỏi các piston và ống hoặc phụ kiện ống mềm phải được kết nối đúng cách.

2. Các bộ phận lắp lỏng lẻo có thể tạo cơ hội cho không khí lọt vào bên trong hệ thống. Sử dụng vật liệu phụ kiện kém chất lượng là một nguyên nhân rất phổ biến.

Mặt khác, các phần tử khớp nối thường sẽ bị nới lỏng ra trong khi chúng đang làm việc dưới tác động của chấn động và rung động (giống như các máy hạng nặng). Vì lý do này, chúng nên được kiểm tra định kỳ và nếu có thể, nên sử dụng các hợp chất hóa học làm tăng độ kín.

3. Đôi khi các yếu tố thiết kế hệ thống thủy lực gây ra sự truyền không khí đến các hệ thống. Thể tích thùng dầu phải nằm trong giới hạn an toàn khi dầu được sử dụng bởi tất cả hệ thống và trong khi bơm hoạt động.

Hơn nữa, cửa xả dầu không được đặt quá gần đầu vào của bơm hoặc quá cao sẽ tạo ra hiện tượng nhiễu loạn dầu. Gioăng nên được sử dụng loại đặc biệt chuyên cho piston máy hạng nặng hoạt động dưới chấn động và rung động lớn. Khe hở đùn (rãnh) của phần tử làm kín phải lớn hơn và phớt được hỗ trợ bằng các vòng dẫn hướng.

Xilanh hoạt động chậm

Sự cố này thường xảy ra do mức trọng tải của hệ thống quá lớn, không tương xứng với thiết kế của Xy lanh. Để xử lý sự cố này, chúng ta lại phải quay về ban đầu với bài toán thiết kế Xy lanh sao cho chuẩn.

Để biết chính xác Xilanh cần dùng có độ dài nòng, cần là bao nhiêu, ta cần ước lượng được tải trọng cần nâng. Tải trọng này được ước lượng gần chính xác nhất đối với các trạm nguồn dùng cho bàn xe nâng, máy ép gỗ, máy dập…

Việc xác định trọng tải làm việc là rất quan trọng, cần con số cụ thể. Nếu trọng tải quá lớn, sẽ khiến Xilanh bị gãy cần, cong ty. Ngược lại, nếu trọng tải nhỏ thì sẽ gây ra lãng phí, tốn kém ngân sách lắp đặt.

Xilanh thủy lực quá nhiệt

Tiếp đến là sự cố về nhiệt độ. Hiện tượng xilanh quá nóng thường đến từ vấn đề lựa chọn phớt. Sử dụng không đúng loại có thể dẫn đến sự xuống cấp nhanh chóng và giảm hiệu quả.

Một xi lanh có xu hướng quá nóng khi một chiếc phớt đệm bị lỗi, ngăn hệ thống thủy lực chạy ở hiệu suất cao nhất, làm hỏng các hợp chất làm kín và làm tăng tốc độ hư hỏng của chất lỏng. Kiểm tra xem phớt của xi lanh có phù hợp với ứng dụng dự kiến và mức nhiệt độ dự kiến hay không.

Rò rỉ ở Xy lanh thủy lực

Tiếp tục là một sự cố đến từ những chiếc gioăng, phớt làm kín trong Xy lanh. Đôi khi, chúng bị rò rỉ do lắp không đúng cách, ăn mòn, vết vạch trên rãnh, khe hở kim loại sai hoặc dầu bị ô nhiễm. Khi có dấu hiệu rò rỉ đầu tiên, hãy kiểm tra các vòng đệm. Hãy nhớ điều này!

Xy lanh bị cong, móp, nứt

Các thanh piston và ổ trục thanh bị cong, móp hoặc nứt cũng là những sự cố về xi lanh thủy lực. Hầu hết các vấn đề này là do quá tải, xảy ra với một xi lanh bị lệch. Khi bạn nhận thấy các dấu hiệu hư hỏng vật lý trên, hãy điều chỉnh căn chỉnh của thiết bị và thay thế các bộ phận bị lỗi để khắc phục sự cố.

Ngoài những sự cố cố phổ biến được đưa ra phân tích ở trên, xy lanh thủy thủy còn gặp phải một vài vấn đề khác như mức áp suất không ổn định, đường ống bị xoắn khi Xy lanh di chuyển, van điều khiển hoặc coil điện bị cháy…

Việc lắp đặt một hệ hệ thống thủy lực chuẩn xác và vận hành khoa học sẽ giúp giảm tối đa các sự cố này. Đó là lý do vì sao chúng ta đều cần đến những đơn vị tư vấn, lắp đặt có kinh nghiệm về thủy lực như Thái Sơn.

Ứng dụng rộng lớn của Xilanh thủy lực

Xi lanh thủy lực hỗ trợ các hoạt động thương mại và công nghiệp đa dạng. Trên thực tế, chúng ta thường xuyên bắt gặp những chiếc máy thủy bình trong cuộc sống hàng ngày. Ví dụ, xe tải thu gom rác có công nghệ thủy lực có thể nén rác ở phía sau xe. Các nhà máy tái chế sử dụng xi lanh thủy lực để ép kim loại mảnh và các chất khác.

Công nghệ thủy lực được sử dụng trong các chuyến bay để điều chỉnh các cơ cấu liên kết với cánh và thiết bị hạ cánh. Bên cạnh đó, hệ thống thủy lực được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp khác như khai thác mỏ, dầu khí, bảo trì và sửa chữa đường bộ, xử lý vật liệu và lâm nghiệp.

Xilanh thủy lực rất cần thiết cho hoạt động của máy xúc, máy đóng kiện, máy điều khiển từ xa, xe nâng, máy khoan và xe ben. Đó là còn chưa kể đến cần vận hành, cánh tay, thang máy…. Tóm lại, xilanh thủy lực là phương pháp đẩy, kéo, nâng, hạ chất lượng và hiệu quả nhất.

Thái Sơn là đơn vị hàng đầu với uy tín nhiều năm thiết kế hệ thống xilanh thủy lực cho máy ép, xilanh thủy lực cho máy xúc,… Liên hệ ngay với chúng tôi để sở hữu những hệ thống thủy lực hiệu năng, an toàn, bền bỉ.

Tính toán xilanh truyền lực

Đầu tiên ta phải xác định được lực đẩy lướn nhất của xilanh qua công thức:

P=F/A

Trong đó:

P: áp suất làm việc (pa)

F: lực (N)

A: diện tích (m2)

Trong các trường hợp muốn tăng lực đẩy của xilanh thì ta có 2 cách:

• Tăng diện tích ống để diện tích quả pitong tăng lên
• Tăng áp suất làm việc của xilanh

Quan hệ giữa vận tốc và lưu lượng

Lưu lượng chảy vào trong xilanh được xác định theo công thức sau

Q= A.v

Trong đó:

Q: lưu lượng (m3/s)

A: diện tích (m2)

V: vận tốc (m/s)

Từ công thức trên ta rút ra được hành trình xilanh co về sẽ nhanh hơn hành trình duỗi. Vì phần diện tích vành khăn trừ đi cần có diện tích nhỏ hơn.

Một số loại phớt thông dụng hay sử dụng trong xilanh lực

Dùng để làm kín dầu trong các buồng của xilanh. Nếu không làm kín được sẽ dẫn đến các hiện tượng thông buồng, mất áp suất, rò rỉ dầu dẫn đến xilanh không làm việc được.

Phớt cổ

• Phớt gạt bụi: có chức năng loại bỏ các bụi bẩn trên cần xilanh tránh không cho bụi bẩn xâm nhập vào trong xilanh
• Phớt BEN: là loại phớt làm kín và chịu được áp suất của dầu tùy vào từng loại có thể chịu áp từ 140 bar đến 400 bar
• Phớt V: là dạng phớt làm kín chịu áp suất cao chịu lực tốt dung trong các xilanh lớn
• Phớt giảm áp: là loại phớt làm kín thường được lắp trước phớt BEN để giảm bớt áp suất trước khi đến phớt BEN.

Phớt quả pitong

• Phớt BEN: là loại phớt làm kín và chịu áp suất cao chỉ có tác dụng làm kín 1 chiều
• Bộ DAS: là loại phớt làm kín và chịu áp suất có tác dụng cả 2 chiều có khả năng dẫn hướng cho quả pitong
• Phớt cao phân tử: có tác dụng như bộ DAS nhưng không có chức năng dẫn hướng.