Xi lanh thủy lực

Xi lanh thủy lực là gì?

Xi lanh thủy lực (Hydraulic cylinder) là một bộ phận chính có vai trò cực kỳ quan trọng không thể nào thiếu trong hệ thống thủy lực, thiết bị này mang trong mình trọng trách giúp cho thiết bị có thể di chuyển một vật bất kỳ từ vị trí này sang vị trí khác hoặc được sử dụng với mục đích để nâng hạ một sản phẩm nào đó ví dụ như cửa đập thủy điện hay là tạo lực ép cho máy ép.

Cấu tạo của xi lanh thủy lực

Cấu tạo xy lanh thủy lực bao gồm rất nhiều các bộ phận nhỏ, các bộ phận nhỏ sẽ được liên kết cũng như kết nối với nhau để tạo nên một xi lanh thủy lực hoàn chỉnh đóng góp vai trò vô cùng quan trọng trong hệ thống thủy lực. Các nhà sản xuất sẽ phải thực hiện gia công sản xuất vô cùng tỉ mỉ từng thông số xi lanh thủy lực chính xác đến từng chi tiết nhỏ để tạo nên một kết cấu hoàn chỉnh.

Ống xi lanh thủy lực

Ống xi lanh thủy lực hay còn được gọi là ống ben thủy lực là một bộ phận có hình trụ tròn liền mạch giữ chức năng chính là chứa và giữ áp suất xi lanh được ổn định. Ống xi lanh thủy lực sẽ được mài nhẵn và láng mịn để bề mặt có thể đạt độ hoàn thiện từ 4 - 16 Microinch.

Đế hoặc nắp hình trụ

Nhiệm vụ chính của đế là đi kèm với buồng áp suất ở một đầu. Nắp được nối với thân xi lanh thông qua bu lông, hàn xì hoặc thanh tie. Giữa nắp và ống xilanh sẽ được lắp kết nối bằng con dấu tĩnh. Dựa trên thông số kỹ thuật của ứng suất khách hàng có thể xác định được cơ bản kích thước nắp.

Đầu xi lanh (Cylinder head)

Đầu xi lanh và thân xi lanh được kết nối với nhau thông qua các thanh tie hoặc bu lông. Giữa đầu và ống được kết nối bằng o - ring. Tùy vào từng loại mà đầu có thể chứa một tuyến niêm phong hoặc niêm phong que thích hợp.

Pít tông (Piston)

Pít tông là một chi tiết cực kì quan trọng, thường thì thanh pít tông được các nhà sản xuất thực hiện sản xuất sao cho phù hợp với các câu dấu, phốt ben thủy lực, kim loại đàn hồi. Tùy theo thiết kế xi lanh thủy lực mà con dấu có thể đơn hoặc kép. Các piston và thanh piston sẽ được gắn với nhau thông qua bu lông, một số loại thì có thể là các loại hạt. 

Chú ý: Sự khác biệt về áp suất của hai bên thân piston sẽ làm ống có thể bị giãn ra và rút lại.

Thanh piston (Piston rod)

Để có thể kết nối các thành phần của máy với thiết bị truyền thông thì không thể nào thiếu được thanh piston. Các thanh piston đã được đánh bóng và láng mịn và có các con dấu đính kèm giúp hạn chế và ngăn rò rỉ. Trong các ống của xi lanh 2 chiều thì thanh piston sẽ kéo dài từ hai phía piston ra hai đầu ống.

Phớt (Seal)

Phớt xy lanh thủy lực bao gồm phớt bụi, phớt thanh piston, phớt piston, phớt tĩnh và vòng hỗ trợ hướng dẫn.

Các bộ phận khác: Ngoài các các bộ phận chính như trên thì xi lanh thủy lực còn có các chi tiết phụ trợ khác như bu lông định vị, bạc lót, vít khóa, mặt bích và các khớp nối. Từng thành phần đều đóng vai trò trong việc duy trì tính ổn định, kín khít và khả năng chịu tải của hệ thống.

Sơ đồ chi tiết kết cấu của xi lanh thủy lực

Xi lanh thủy lực là sự cấu thành của nhiều chi tiết phức tạp khác nhau, để có thể hiểu hơn về thiết bị này bạn hãy xem qua sơ bản vẽ và bảng thông tin chi tiết trong bản vẽ này nhé!

Bản vẽ kỹ thuật của xi lanh thủy lực:

Chi tiết từng bộ phận xi lanh thủy lực theo bản vẽ:

Ưu điểm của xi lanh thủy lực

• Sinh lực lớn, phản ứng nhanh, đáp ứng tốt yêu cầu hệ thống công suất cao.

• Kết cấu tối giản, thuận tiện cho lắp đặt, bảo dưỡng và thao tác kỹ thuật tại chỗ.

• Hình dạng nhỏ gọn, dễ tích hợp cùng co nối, ống dẫn và cụm thủy lực.

• Cho phép kiểm soát quá tải bằng cách lắp đặt van an toàn điều chỉnh áp lực.

• Trọng lượng có thể giảm khi điều chỉnh áp suất làm việc theo yêu cầu kỹ thuật.

• Độ bền vận hành cao, chịu tải tốt, hạn chế sự cố nhờ thiết kế kín hoàn toàn.

• Chủng loại đa dạng, nhiều hành trình và kích thước phù hợp từng ứng dụng khác nhau.

• Dễ theo dõi áp suất thông qua manometer hoặc cảm biến áp lực gắn trực tiếp.

Điểm hạn chế của xi lanh thủy lực

• Khi tải thay đổi đột ngột, vận tốc xi lanh bị biến thiên không ổn định.

• Rò rỉ dầu có thể xuất hiện tại các khớp nối hoặc đầu xi lanh áp lực.

• Hệ thống dễ bị tổn hao hiệu suất do rò rỉ nhỏ trong mạch dẫn thủy lực.

• Giai đoạn khởi động dễ gặp sai số do biến đổi nhiệt độ và độ nhớt dầu.

• Khi dầu chưa đạt nhiệt độ làm việc, hiệu quả truyền lực bị ảnh hưởng rõ rệt.

• Độ chính xác chuyển động tuyến tính giảm tạm thời khi hệ thống chưa ổn định.

Xi lanh thủy lực được sử dụng trong những lĩnh vực nào?

• Được dùng để nâng hạ thùng hàng trên xe tải, xe cơ giới.

• Lắp đặt phổ biến trong máy xúc, máy đào, xe lu và thiết bị thi công.

• Ứng dụng rộng rãi trong máy ép, máy nén và các thiết bị chế tạo.

• Tăng độ chính xác và tốc độ vận hành cho máy móc công nghiệp hiện đại.

• Góp phần xử lý hiệu quả trong sản xuất nhựa, chế biến gỗ, rác thải.

• Tối ưu hiệu suất làm việc và giảm chi phí vận hành cho doanh nghiệp.

• Hỗ trợ truyền động mạnh mẽ, ổn định trong nhiều hệ thống tự động hóa.

• Được ứng dụng linh hoạt trong nhiều ngành nghề nhờ khả năng tạo lực lớn.

Nguyên lý hoạt động của xi lanh thủy lực

Xi lanh thủy lực hoạt động dựa trên sự chênh lệch áp suất giữa hai buồng làm việc, khi chất lỏng thủy lực có áp suất cao được bơm vào một bên buồng xi lanh. Áp suất này tác động lên diện tích bề mặt piston, sinh ra lực đẩy tuyến tính truyền qua cần piston. Quá trình này cho phép xi lanh thực hiện các chuyển động cơ học như ép, nén, kéo, đẩy hoặc nghiền, tùy thuộc vào yêu cầu tải trọng và thiết kế của hệ thống thủy lực.

Các công thức tính của xi lanh thủy lực

DBK Việt Nam sẽ giúp bạn tính toán dễ dàng hơn với các công thức tính liên quan đến thiết bị xi lanh thủy lực.

Công thức tính lực của xi lanh thủy lực

Ở công thức này sẽ chia ra 2 lực đó là lực khi xy lanh đẩy và khi xy lanh kéo về:

Khi đẩy (forward stroke – lực đẩy)

F = P x A

Với: 

• F: Lực đẩy (N)

• P: Áp suất dầu (Pa)

• A: Diện tích mặt piston (m²)

• A = (π​ x D2) / 4 với D là đường kính piston

Khi lùi (return stroke – lực kéo)

F = P x (A - a)

Với: 

• a = (π​ x d2) / 4​: Diện tích thanh ty (rod)

• d: Đường kính ty

Công thức tính tốc độ di chuyển của xi lanh thủy lực

v = Q / A

Với:

• v: Tốc độ di chuyển của piston (m/s)

• Q: Lưu lượng dầu (m³/s)

• A: Diện tích piston (m²)

Phân loại xi lanh thủy lực

Xi lanh thủy lực được chia ra rất nhiều dạng dựa theo cấu tạo và công dụng của chúng để đáp ứng đa dạng mọi nhu cầu trong các ngành công nghiệp hiện nay. Hãy cùng DBK Việt Nam tìm hiểu xem thiết bị này có bao nhiêu loại nhé!

Phân loại theo chiều tác động lực

Xi lanh thủy lực 1 chiều

Xi lanh thủy lực 1 chiều là thiết bị truyền động tạo lực đẩy theo một hướng duy nhất. Dạng xi lanh này chỉ có một cổng cấp dầu, khi dầu áp suất cao được đưa vào, piston sẽ dịch chuyển tạo lực. Quá trình hồi về được thực hiện nhờ lò xo tích hợp bên trong hoặc nhờ lực bên ngoài tác động.

Xi lanh thủy lực 2 chiều

Loại xi lanh thủy lực 2 chiều này đang là loại xi lanh thủy lực được khách hàng lựa chọn sử dụng nhiều nhất trên thị trường. Nó được sử dụng ở trong các thiết bị máy móc, dây chuyền, hệ thống chạy bằng dầu phục vụ công nghiệp và đời sống hằng ngày. Tuy nhiên, loại ben thủy lực 2 chiều này vẫn có một số nhược điểm nhất định 

• Xi lanh thủy lực hai chiều có kết cấu phức tạp hơn loại một chiều thông thường.

• Để vận hành đúng, cần tích hợp van phân phối đảo chiều trong hệ thống điều khiển.

• Xi lanh hai chiều tạo lực đẩy kéo nhờ dầu áp suất tác động hai khoang làm việc.

• Có hai dạng phổ biến: xi lanh loại lớn và xi lanh thủy lực mini chuyên dụng.

Phân loại xi lanh thủy lực theo kết cấu

Xi lanh thủy lực kết cấu hàn 

Loại này là loại được nhiều khách hàng cũng như các nhà sản xuất lựa chọn sử dụng trong các thiết bị máy móc xây dựng, máy móc cơ giới,... Ưu điểm của loại này là đầu thiết bị sẽ được hàn với ống giúp giữ cho chắc chắn và cứng cáp, loại này rất phù hợp với các loại thiết bị có công suất lớn.

Xi lanh thủy lực kết cấu ghép gu-rông

Điểm mạnh của loại này là có thể dễ dàng tháo lắp sửa chữa, nhiệm vụ chính của nó là lắp ghép và giữ cho các bộ phận ở hai đầu nắp xi lanh trong trạng thái cố định.

Phân loại xi lanh thủy lực theo kiểu xếp cán

Xi lanh thủy lực 2 tầng

Xi lanh thủy lực 2 tầng là loại xi lanh gồm hai piston hoạt động nối tiếp trên cùng một trục, cho phép kéo dài hành trình gấp đôi chiều dài ban đầu. Nhờ thiết kế lồng trượt đồng trục, nó tiết kiệm không gian và phù hợp với các ứng dụng nâng hạ tải lớn trong xe ben, máy công trình và thiết bị công nghiệp nặng.

Xi lanh thủy lực 3 tầng

Xi lanh thủy lực 3 tầng là loại xi lanh lồng với ba đoạn ti mở rộng tuần tự. Nhờ cấu trúc nhiều tầng, xi lanh có thể đạt hành trình dài gấp nhiều lần chiều dài ban đầu. Thiết kế này giúp tiết kiệm không gian lắp đặt, phù hợp cho xe ben, thiết bị nâng có yêu cầu vươn dài nhưng cần thu gọn sau khi sử dụng.

Phân loại xi lanh thủy lực theo số tấn

Xi lanh thủy lực 5 tấn

Là loại xi lanh công suất nhỏ, tạo lực ép hoặc nâng tối đa 5 tấn. Phù hợp cho các thiết bị nâng hạ nhẹ, cơ cấu mở thùng xe, hoặc hệ thống thủy lực trên xe tải nhỏ. Kích thước nhỏ gọn và dễ lắp đặt.

Xi lanh thủy lực 10 tấn

Cung cấp lực đẩy lên đến 10 tấn, thường dùng trong máy ép, máy uốn, hoặc các thiết bị công nghiệp cần lực nén vừa phải. Có thể tích hợp vào hệ thống tự động hóa hoặc điều khiển bằng van thủy lực.

Xi lanh thủy lực 20 tấn

Được thiết kế cho các ứng dụng yêu cầu lực ép lớn như máy dập, máy ép khuôn, hệ thống thủy lực công nghiệp. Độ bền cao, chịu áp lực tốt và vận hành ổn định trong môi trường làm việc liên tục.

Xi lanh thủy lực 50 tấn

Là dòng xi lanh công nghiệp nặng, dùng cho các thiết bị nâng, ép kim loại hoặc cấu trúc lớn. Kết cấu vững chắc, hành trình tùy chỉnh theo yêu cầu, hoạt động hiệu quả trong các dây chuyền sản xuất hoặc máy móc hạng nặng.

Những phương pháp lắp đặt xi lanh thủy lực phổ biến nhất

Lựa chọn phương pháp lắp đặt xi lanh thủy lực ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất truyền lực, độ bền và tuổi thọ làm việc của thiết bị. Trong kỹ thuật cơ cấu truyền động, vị trí lắp phải đảm bảo đồng trục với hướng chuyển động để hạn chế lực lệch tâm gây mài mòn bất đối xứng.

Các phương pháp lắp đặt xi lanh thủy lực phổ biến gồm:

• Lắp mặt bích (Flange Mounting - FA, FB): Được cố định trực tiếp vào khung máy qua mặt bích, cho độ cứng vững cao, phù hợp với ứng dụng tải trọng lớn và yêu cầu độ chính xác cao.

• Lắp đế bên dưới (Side Lug Mounting - LA, LB): Gắn qua tai bên hông thân xi lanh, thuận tiện trong bảo trì và thay thế, nhưng cần đồng phẳng tuyệt đối để tránh rung và lệch tải.

• Lắp giữa thân (Center Trunnion - TC): Cho phép xoay linh hoạt quanh trục đỡ, giảm ứng suất tập trung tại điểm giữa xi lanh; yêu cầu kết cấu khung máy có gối đỡ hai bên trunnion.

• Lắp chốt mắt trâu (Clevis Mounting - CA, CB, Y): Cho phép xoay theo chuyển động vòng cung, thích hợp cho các cơ cấu chuyển động góc. Thiết kế này thường tích hợp bạc đạn hoặc bạc lót để tăng độ linh hoạt và giảm ma sát.

Hướng dẫn các bước sử dụng xi lanh thủy lực đúng kỹ thuật

Bước 1: Xác định tải trọng và chọn xi lanh phù hợp

• Ước tính chính xác trọng lượng vật cần nâng để xác định tải trọng phù hợp.

• Chọn xi lanh có tải trọng cao hơn ít nhất 20% so với tải nâng thực tế.

Bước 2: Kiểm tra thiết bị trước khi vận hành

• Kiểm tra tổng thể các bộ phận như: cần xi lanh, gioăng phớt, ống dẫn, đầu nối.

• Đảm bảo không có dấu hiệu rò rỉ, nứt vỡ hoặc hao mòn trước khi kết nối hệ thống.

Bước 3: Trang bị đầy đủ thiết bị bảo hộ

• Trang bị găng tay chống dầu, kính bảo hộ, giày kỹ thuật trước khi thao tác thiết bị.

• Tuyệt đối không để da tiếp xúc trực tiếp với dầu thủy lực áp suất cao.

Bước 4: Cố định xi lanh vào bề mặt vững chắc

• Cố định xi lanh trên bề mặt phẳng, chắc chắn, chống trượt và chịu tải trọng lớn.

• Không lắp đặt xi lanh trên nền nghiêng, đất yếu hoặc khu vực dễ lún sụt.

Bước 5: Kết nối hệ thống đúng kỹ thuật

• Sử dụng đầu nối chuyên dụng siết chặt đồng hồ, ống dẫn và van thủy lực.

• Đảm bảo kín tuyệt đối các mối nối, ren vặn, tránh hiện tượng rò rỉ dầu.

Bước 6: Phân phối tải trọng hợp lý

• Bố trí tải đúng trục tâm xi lanh, tuyệt đối tránh lực tác động lệch hướng.

• Khi sử dụng nhiều xi lanh, phân bố tải đồng đều để tránh mất cân bằng.

Bước 7: Vận hành an toàn và đúng tải

• Không dùng thân xi lanh, bơm tay hay đường ống để chịu lực nâng.

• Chỉ truyền lực thông qua cần xi lanh đã được cố định đúng vị trí.

Bước 8: Tránh xa nguồn nhiệt hoặc môi trường nguy hiểm

• Không đặt hệ thống gần nguồn lửa, tia hàn, hoặc nơi có nhiệt độ cao.

• Dầu thủy lực có thể bốc hơi, gây cháy nếu gặp nhiệt độ vượt giới hạn an toàn.

Những điều bạn nên lưu ý khi sử dụng xi lanh thủy lực để đảm bảo an toàn

• Chọn xi lanh thủy lực có tải trọng lớn hơn tải cần nâng 20%.

• Đặt xi lanh trên mặt phẳng cứng, chịu lực cao, không bị trơn trượt.

• Trang bị găng tay chống dầu, kính bảo hộ và giày bảo hộ khi vận hành.

• Kiểm tra kỹ rò rỉ, ăn mòn hoặc nứt vỡ trước khi đưa vào sử dụng.

• Kết nối đồng hồ đo, ống dẫn, van khóa bằng đầu nối đúng tiêu chuẩn kỹ thuật.

• Tuyệt đối không để dầu rò rỉ tại các mối nối hoặc ren kết nối thủy lực.

• Đảm bảo tải trọng tác động đúng trục xy lanh, tránh tình trạng lệch tải nguy hiểm.

• Khi dùng nhiều xi lanh, cần phân phối đều lực để tránh nghiêng và lệch tâm.

• Không vận hành hệ thống gần nguồn nhiệt cao để tránh cháy nổ chất lỏng thủy lực.

• Thường xuyên kiểm tra áp suất và thay dầu thủy lực theo định kỳ kỹ thuật chuẩn.

• Không tăng tải bằng cách đè vật nặng lên xi lanh hoặc bơm thủy lực.

• Tránh làm việc quá tải vượt ngưỡng thiết kế gây hư hỏng đột ngột thiết bị.

• Luôn quan sát đồng hồ đo áp và kiểm tra nhiệt độ dầu trong suốt quá trình.

• Tắt toàn bộ hệ thống và xả áp trước khi tháo xi lanh hoặc bảo trì thiết bị.

Và như thế chúng tôi đã cung cấp cái nhìn toàn diện về xi lanh thủy lực, từ cấu tạo, nguyên lý hoạt động đến các dòng xi lanh theo tải trọng và phương pháp lắp đặt phù hợp cho từng điều kiện kỹ thuật khác nhau. Những kiến thức này giúp người dùng lựa chọn và sử dụng xi lanh một cách hiệu quả, đảm bảo độ bền và an toàn trong quá trình vận hành. Nếu bạn đang tìm kiếm giải pháp thủy lực chất lượng, DBK Việt Nam sẽ là địa chỉ đáng tin cậy với đa dạng sản phẩm xi lanh thủy lực, dịch vụ tư vấn kỹ thuật tận tình và chính sách hậu mãi chuyên nghiệp.

Ngày tạo: 2020-11-02 10:04:49 | Người tạo: Phát Review