Xi lanh thủy lực

Cho dù bạn chỉ đang thắc mắc “xi lanh thủy lực là gì?” hoặc đang tìm hiểu về các bộ phận xy lanh thủy lực và cách thức hoạt động của chúng, hoặc có thể đang xem xét sửa chữa xi lanh thủy lực hoặc chế tạo lại xi lanh thủy lực, thì việc hiểu những điều cơ bản về các xi lanh này là điều cần thiết. Chúng tôi đề cập đến một số câu hỏi phổ biến nhất thường được hỏi về các xi lanh này trong bài viết này.

Xi lanh thủy lực cho phép các hệ thống thủy lực áp dụng chuyển động tuyến tính và lực không có bánh răng cơ học hoặc đòn bẩy bằng cách truyền áp suất từ ​​chất lỏng qua piston đến vị trí vận hành. Xi lanh thủy lực là một thiết bị dẩn động sử dụng chất lỏng thủy lực dầu ( nhớt 32, nhớt 48... ) để tạo ra áp lực áp lực chuyển động tuyến tính và tạo ra lực rất lớn . Xi lanh thuy luc được sử dụng trong hàng loạt các ứng dụng trong các ngành công nghiệp khác nhau hiệu quả thiết thực.

 

Xy lanh thủy lực đang hoạt động trong các ứng dụng công nghiệp (máy ép thủy lực, cần cẩu, rèn, máy đóng gói) và các ứng dụng di động (máy nông nghiệp, thiết bị xây dựng, thiết bị hàng hải). Và khi so sánh với các hệ thống khí nén, cơ học hoặc điện, thủy lực có thể đơn giản, bền hơn và cung cấp điện năng lớn hơn. Ví dụ, một máy bơm thủy lực có mật độ điện năng gấp 10 lần động cơ điện có cùng kích cỡ. Xi lanh thủy lực có sẵn nhìu loại thiết kế và kết cấu đa dạng để đáp ứng một loạt các nhu cầu ứng dụng.

Chọn đúng xi lanh cho một ứng dụng là rất quan trọng để đạt được hiệu năng tối đa và độ tin cậy. Điều đó có nghĩa là phải cân nhắc một vài tham số. May mắn thay, một loạt các loại hình trụ, kỹ thuật gắn kết và "quy tắc của ngón tay cái" có sẵn để giúp đỡ.

Các nguyên tắc cơ bản xi lanh thủy lực là các lực ứng dụng tại một thời điểm được chuyển sang một điểm khác sử dụng một chất lỏng không nén được . Các chất lỏng thủy lực là các loại dầu dùng cho thủy lực . Một xi lanh thủy lực đơn giản bao gồm piston, nắp hai đầu, ống thép đúc chiệu lực, cần piston, các phốt làm kín piston cũng như phốt chắn bụi và giảm chấn hành trình . Khi đường áp dầu cung cấp cho piston, nó sẽ tạo ra lực và đẩy piston về phía không có lực tạo ra tác động di chuyển, khoảng di chuyển của một chu kỳ piston gọi là hành trình. Khi muốn tính toán một lực tải cần quan tâm đến đường kính của piston, hành trình của chu kỳ làm việc và áp suất làm việc thông thường của xi lanh thủy lực là 70bar đến 140bar.
 
Ngày nay xi lanh thủy lực được ứng dụng trong thực tế rất nhìu và nhà sản xuất cũng đã cải tiến các loại xi lanh thành nhìu loại phù hợp với từng công việc ứng dụng rộng rãi trong cơ giới, Máy bay, công nghiệp tàu thủy, công nghiệp khai khoáng, công nghiệp chế biến gỗ và các ứng dụng khác... Tùy vào cách tính lực của xi lanh thủy lực mà sẽ đưa ra thiết kế bản vẽ xi lanh phù hợp với từng yêu cầu mục đích vận hành và giá xi lanh thủy lực cũng sẽ khác nhau

Các loại xy lanh thuỷ lực

Có ba kiểu xi lanh, phổ biến nhất là kiểu lắp nắp, hàn và khung trụ . Kiểu lắp nắp vặn ren bằng thép có độ bền cao, điển hình ở bên ngoài vỏ hình trụ, để tăng độ ổn định. 
 
Các xi lanh hàn có vỏ bọc bằng thép không gỉ được hàn cứng trực tiếp với nắp cuối không cần bắt ren
  Các loại xi lanh khung trụ nghe giống như hình dáng chúng - ống xi lanh đẩy thẳng về phía trước bằng áp suất rất cao. Xi lanh dạng khung trụ được sử dụng trong các ứng dụng nặng và hầu như luôn luôn đẩy tải chứ không phải là kéo
  Đối với tất cả các loại, các phép đo chính yếu bao gồm hành trình, đường kính lỗ và đường kính cần. Độ dài hành trình thay đổi từ dưới 50mm đến vài mét trở lên. Đường kính lỗ khoan có thể dao động từ một inch đến trên 24 inch, và đường kính của cần piston từ 5 mm đến hơn 500mm. Tuy nhiên, trong thực tế, sự lựa chọn kích cỡ của hành trình, đường kính ống và cần xi lanh có thể bị giới hạn bởi môi trường hoặc Điều kiện thiết kế. Ví dụ, không gian có thể là quá hạn chế cho chiều dài hành trình lý tưởng. Đối với ống xi lanh, tăng kích thước của đường kính ống xi lanh cũng có nghĩa là tăng kích cỡ cần piston cần thiết để giữ sự ổn định. Tăng đường kính của ống xi lanh hoặc cần piston là một cách lý tưởng để bù đắp cho tải cao hơn, nhưng cân nhắc về không gian có thể không cho phép điều này, trong trường hợp cần nhiều xi lanh.

Trong nhìu năm qua xi lanh thủy lực vẫn không có sự thay đổi. Quy trình sản xuất thì được chú trọng hơn và được sắp xếp hợp lý và chặt chẽ hơn, nhưng hầu hết các loại xi lanh thủy lực đều làm các công việc kéo và đẩy các dụng cụ rất nặng, chúng xuất hiện xung quanh chúng ta như nâng lên, đẩy, kéo, đổ, đào nghiền, khoan hoặc thấy trong các xe tải, cần cẩu, xe ủi hoặc máy kéo...

Một xi lanh thủy lực tạo ra một lực tải lớn nếu đường kính piston của xi lanh lớn, công thức tính lực của piston thì gồm:

Force = r2x p x P ~ F (tấn) = bán kính piston bình phương x 3.14 x áp lực làm việc 

Phương pháp lắp cũng đóng một vai trò quan trọng trong việc thực hiện xi lanh. Nói chung, gắn cố định trên đường tâm của xilanh thì tốt nhất cho việc truyền tải lực cho đường thẳng và tránh mài mòn. Các loại lắp thường gặp bao gồm:

Đế xi lanh lắp mặt bích rất cứng chắc ( Đế FA). Nhưng cũng sai lệch chút ít  Các chuyên gia khuyên bạn nên lắp cố định cho cả hai đầu và cuối xi lanh để cho xi lanh chắc chắn khi gặp tải lớn.

Đế gắn bên dưới ( có thể gọi là Đế LA, LB -Dễ dàng lắp đặt và bảo trì bảo hành, nhưng nó cũng rung lắc chuyển động khi xi lanh áp lực lên một trọng tải, tăng sự hao mòn. Để tránh điều này, nên dùng hành trình ngắn nhất cũng như ống xi lanh lớn (Lực tải lớn thì nên làm xi lanh hành trình ngắn. Đế kiểu LA, LB phải lắp theo cùng một mặt thẳng cố định để hỗ trợ lực tải.
 
Kiểu đế lắp giữa TC - Giảm sức tác động ở giữa xi lanh, nhưng đòi hỏi có hai quai như hai pin lắp chắc chắn chiệu được chuyển động ở áp suất cao hơn hoặc dưới điều kiện va chạm.

Kiểu đế CA, CB, Y pin  - Là loại kiểu lắp linh hoạt bao gồm như lắp đế như CA, CB, có kèm theo bạc đạn ( mắt trâu) các hướng lắp đa dạng giúp cho thiết kế của máy móc hiệu quả và sử dụng dễ dàng.

Hình  ảnh xi lanh thuỷ lực

Các loại xi lanh phải phù hợp với một ứng dụng cụ thể về lượng áp lực (psi), lực tác dụng, yêu cầu về không gian do thiết kế máy móc v.v... Nhưng hiểu biết về các yêu cầu vận hành chỉ là một nửa thách thức. Xi lanh cũng phải chịu được nhiệt độ cao, độ ẩm và thậm chí cả nước mặn cho các hệ thống thủy lực khắc nghiệt như dưới biển. Bất cứ nơi nào nhiệt độ thường tăng lên hơn 150oC, các loại phốt bằng cao su Buna-N nitryl tiêu chuẩn có thể thất bại - hãy chọn các phốt xi lanh bằng chất thay thế cao su Viton. 

Hầu hết thủy lực đều sử dụng một loại nhớt thuỷ lực, nhưng các ứng dụng liên quan đến chất lỏng tổng hợp, như este phosphate, yêu cầu chất liệu phốt Viton. Một lần nữa, loại phốt Buna-N có thể không đủ để xử lý thủy lực tổng hợp. Polyurethane cũng không tương thích với các chất lỏng có trong nước cao như glycol nước.
 
Seal- phốt - Đây có lẽ là bộ phận dễ có vấn đề nhất của hệ thống thủy lực. Seal - phốt thích hợp có thể làm giảm ma sát và mài mòn, kéo dài tuổi thọ, trong khi loại không phù hợp có thể dẫn đến dễ chay seal phốt và dễ hư hỏng.

Loại kim loại dùng cho đầu xi lanh, đế và ổ đỡ có thể tạo ra một sự khác biệt đáng kể. Hầu hết các xi lanh sử dụng SAE 660 đồng cho vòng bi và thép cacbon trung bình cho đầu và đế, đủ cho hầu hết các ứng dụng. Nhưng vật liệu chắc chắn hơn, như sắt dẻo 65-45-12 cho vòng bi của cần xi lanh, có thể mang lại lợi thế về hiệu suất đáng kể cho các hoạt động công nghiệp khắc nghiệt. Loại vật liệu của cần pit tông có thể rất quan trọng trong môi trường ẩm ướt hoặc độ ẩm cao (ví dụ thủy lực biển) trong đó thép không gỉ 17-4PH có thể bền hơn so với thép cacbon mạ crom cứng được chuẩn bị trong trường hợp tiêu chuẩn bằng thép mạ crôm sử dụng cho hầu hết các cần pit-tông.

Xi lanh thủy lực là thiết bị chấp hành có chức năng biến chuyển năng lượng dầu được cung cấp thành động năng, lực ở đầu cần để thực hiện các nhiệm vụ ép, nén, đẩy, kéo… Tùy theo quy mô và cấu trúc mà hệ thống có một hoặc nhiều hơn các xi lanh thủy lực 1 chiều, xi lanh thủy lực 2 chiều làm việc được bố trí tại các vị trí khác nhau.

Nếu xi lanh bị cong vênh, trầy xước hoặc nứt, biến dạng sẽ ảnh hưởng rất lớn đến hệ thống, máy móc, dây chuyền không chỉ giảm năng suất mà còn làm hư hại các thiết bị khác thậm chí là không hoạt động.

Nguyên nhân

+ Nguyên nhân đầu tiên thường được nhắc đến đó là các yếu tố ngoại lực đó là môi trường xung quanh tác động lên xi lanh.

+ Trong quá trình lắp đặt, bố trí thì các xi lanh bị va chạm, lắp xi lanh sai chiều hoặc sai vị trí.

+ Có dị vật xâm nhập vào cần xi lanh thủy lực.

+ Dầu thủy lực sử dụng có chất lượng kém, nhiều tạp chất.

+ Khi kiểm tra hệ thống, phát hiện sự quá tải về tải trọng làm việc, áp suất. Đây là nguyên nhân chính khiến xi lanh bị biến dạng.

+ Xi lanh cũng có thể bị biến dạng do phải làm việc trong môi trường có nhiệt độ quá thấp hoặc quá cao.

Đó là những nguyên nhân thường gặp nhất mà bạn có thể nghĩ đến khi thấy các ben dầu thủy lực của mình bị vênh, cong hoặc thậm chí bị gãy.

Cách khắc phục

Đối với những xi lanh bị tác động ngoại lực tì đè khiến nó bị cong, vênh thì cần kiểm tra và loại bỏ ngay những yếu tố đó.

Xem xét kết cấu cơ khí của xi lanh và khi lắp đặt thì bắt buộc phải tham khảo và lắp đúng theo quy định. Việc lắp sai không chỉ làm xi lanh bị hỏng mà còn tiêu tốn rất nhiều thời gian.

Đối với các dị vật xâm nhập vào xi lanh thì cần vệ sinh để loại bỏ và tính toán các biện pháp để ngăn ngừa.

Hướng xử lý dầu thủy lực bị cặn đó là đối với hệ thống chưa lắp đặt lọc dầu thì tiến hành lắp bộ lọc dầu tại các vị trí quan trọng: Thùng dầu, cửa hút của bơm… Những lọc dầu này cần phải được vệ sinh định kỳ lưới lọc. Bên cạnh đó, khách hàng cũng nên thay thế dầu thủy lực nếu quá hạn hoặc chất lượng dầu xuống thấp.

Đối với việc quá tải thì cần thiết phải tính toán hạ tải trọng hoặc tìm xi lanh có đặc điểm phù hợp về nguyên liệu, kích thước đường kính trong, đường kính ngoài, hành trình.

Xi lanh bị rung, kêu, giật và không hoạt động là 1 trong những sự cố rất dễ bắt gặp trong các hệ thống thủy lực

Nguyên nhân

Những nguyên nhân có thể dẫn đến tình trạng trên đó là:

+ Do kết cấu cơ khí tác động đến xi lanh thủy lực.

+ Khi kiểm tra hiện trạng phát hiện xi lanh bị biến dạng, khi xi lanh tịnh tiến thì đường ống dầu xoắn lại.

+ Áp suất cung cấp cho xi lanh tăng, giảm thường xuyên, không ổn định.

+ Khi kiểm tra toàn bộ hệ thống sẽ phát hiện các lỗi: Ốc vít không được xiết chặt, đường ống lắp sai, van thủy lực lắp ngược.

+ Lưu lượng dầu không ổn định có thể do hệ thống ống dẫn hoặc bơm bị rò rỉ nên xi lanh khi tịnh tiến bị giật.

+ Gioăng phớt quá to hoặc quá nhỏ, không phù hợp.

+ Xảy ra hiện tượng xâm thực.

+ Khí xâm nhập vào dầu làm xi lanh giật, rung liên tục.

Cách khắc phục

Với mỗi sự cố thì kỹ thuật phải tìm cách khắc phục phù hợp ngay:

+ Khắc phục kết cấu cơ khí của xi lanh, tùy theo tình trạng biến dạng của xi lanh nặng hay nhẹ mà tiến hành phục hồi thiết bị.

+ Giữa kích thước xi lanh và áp suất, tải trọng làm việc phải phù hợp và đáp ứng yêu cầu làm việc.

+ Với những lỗi hệ thống liên quan tới lắp ngược thì chỉ cần tháo và lắp lại theo đúng chiều, kết hợp với việc xiết chặt các ốc vít, bố trí đường ống hợp lý.

+ Nếu bơm bị hỏng gây rò rỉ thì cần phải sửa chữa kịp thời hoặc thay thế bơm. Hệ thống đường ống dẫn phải cắt bỏ đoạn bị thủng, vỡ, nối ống hoặc thay thế ống mới.

+ Tìm thay thế loại gioăng phớt có kích thước và chất liệu phù hợp. Thông thường người ta sẽ chọn loại có chất liệu cao su đàn hồi và được tăng gân cứng Teflon.

+ Xâm thực có rất nhiều lý do nên cần phải tìm hiểu cặn kẽ để loại bỏ từng nguyên nhân một.

+ Tiến hành xả khí trong hệ thống, lọc dầu thường xuyên.

Áp suất tối đa cho ứng dụng xy lanh là bao nhiêu? Áp lực có thể khác nhau tùy thuộc vào công việc cụ thể mà hệ thống đang làm. Xy lanh được đánh giá cho cả hai áp suất tiêu chuẩn (tiêu chuẩn) và áp suất thử để tính đến các biến thể. Áp suất hệ thống không bao giờ vượt quá áp suất thiết kế danh nghĩa của xilanh.
 
Xi lanh có thể đẩy và kéo (tác động kép)? Một xi lanh tác động kép đặc biệt nếu hệ thống thủy lực đang làm "yêu cầu đẩy và kéo" (xi lanh tác động đơn kéo piston dưới áp lực thủy lực một hướng, xi lanh hoạt động kéo piston dưới áp suất cả hai chiều). Ứng dụng đẩy vô cùng quan trọng để tính kích thước đường kính cần pit tong một cách đúng đắn để tránh cong hoặc gẩy. Trong một ứng dụng kéo, điều quan trọng là kích cỡ khu vực vòng xoắn (tiết diện piston trừ tiết diện đường kính cần xi lanh) một cách chính xác để di chuyển tải với áp suất thiết kế được đánh giá của xi lanh.
 
Yêu cầu lực đẩy và kéo? Phải xác định tải trọng đỉnh sẽ đòi hỏi thêm sức mạnh. Quy tắc chung là chọn một xilanh với trọng tải 20% so với yêu cầu cho tải trọng.

 
Yêu cầu về hành trình ? Không gian có thể không có sẵn với chiều dài lý tưởng. Sử dụng loại xi lanh tầng cũng là một phương án không gian hẹp. Các xi lanh có hành trình dài , có nhiều nguy cơ bị cong hoặc lệch tâm, và gãy.

Yêu cầu về chân đế lắp đặt? Giải pháp tốt nhất là chọn các cách lắp đế phù hợp tải cố định tốt cho xilanh. Các loại đế thường được thiết kế phù hợp với các ứng dụng cụ thể
 
Yêu cầu về hổ trợ cho Piston và xilanh? Tùy thuộc vào độ dài hành trình chọn các loại vật liêu seal phốt để tránh quá mòn và mài mòn. Các thiết kế sai có thể làm cho xi lanh dễ hư hỏng và không đủ áp khi làm việc và sẽ làm giảm hiệu quả công việc.

Định Linh chuyên tư vấn, tính toán, thiết kế và cung cấp các loại xi lanh thủy lực theo tiêu chuẩn quốc tế và theo bản vẽ của khách hàng. Gồm các loại xi lanh vuông công nghiệp, xi lanh tròn, xi lanh tầng... Ứng dụng trong các ngành công nghiệp chế tạo máy, đặt biệt trong ngành cơ giới hóa nông nghiệp. Để tìm hiểu thêm về các tính toán lực tải cho hệ thống bộ nguồn thủy lực, thiết kế xi lanh thủy lực và báo giá xi lanh thủy lực vui lòng liên hệ với chúng tôi để được tư vấn tốt nhất và giảm chi phí cũng như thời gian thiết kế.