Cấu tạo, nguyên lý hoạt động - Cách làm kín piston xi lanh thủy lực, khí nén

I. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của xi lanh thủy lực, khí nén

Xi lanh khí nén, thủy lực hay còn gọi là ben được sử dụng hầu hết trên các máy móc cơ giới công nghiệp, thủ công nghiệp, xây dựng hay khai thác khoáng sản. Tùy theo công suất làm việc mà số lượng, kích thước xi lanh sẽ khác nhau.

Xi lanh thủy lực sử dụng nguồn năng lượng dầu thủy lực được cung cấp để chuyển hóa thành lực ở đầu trục piston. Xi lanh khí sử dụng khí nén được cung cấp từ bình tích áp hay máy nén để chuyển hóa thành lực ở đầu trục piston.

Xi lanh có cấu tạo khá phức tạp với nhiều chi tiết, bộ phận khác nhau. Xi lanh được làm từ các vật liệu chống oxy hóa và ăn mòn hiệu quả như: inox, đồng, thép hay hợp kim,… Ống xi lanh hay còn gọi là nòng có hình dạng trụ tròn và được làm bằng kim loại hoàn toàn. Trong xi lanh được phân chia thành buồng có áp suất cao và buồng có áp suất thấp dựa trên ty và nòng.

Có các vòng cao su với nhiệm vụ làm kín được gọi là gioăng (phớt).

Piston sẽ được phân chia thành 2 phần là quả piston và cần piston. Cần piston là bộ phận thực hiện chức năng chuyển hóa lượng dầu hay lượng khí thành lực đầu cần. Việc đảm bảo làm kín, ngăn chặn dòng chất lỏng (hoặc khí) từ khoang áp cao sang khoang áp thấp sẽ do quả piston đảm nhiệm.

Tùy vào mỗi hệ thống mà nguồn năng lượng có thể cung cấp từ bồn chứa hoặc bình tích áp, máy nén. Chúng sẽ được bơm vào bên trong xi lanh, nhờ vào khả năng kín của quả piston, nòng và các vòng gioăng (phớt) mà nguồn năng lượng bị chặn lại, do áp suất cao nên piston sẽ tịnh tiến ra bên ngoài tạo động năng hoạt động ở đầu cần piston. Tùy thuộc vào loại xi lanh một chiều hay xi lanh 2 chiều, xi lanh cán đơn, xi lanh nhiều tầng, … mà hoạt động chi tiết của từng loại khác nhau.

II. Các kiểu làm kín piston xi lanh thủy lực, khí nén

1. Làm kín bằng gioăng phớt thủy lực khí nén

Phương pháp làm kín xi lanh sử dụng gioăng phớt làm kín mang lại hiệu quả cao, giá thành thấp và độ phổ biến cao nhất. Khi tháo lắp xi lanh để sửa chữa hay vệ sinh, chúng ta sẽ phát hiện có rất nhiều các vòng cao su gọi là bộ gioăng phớt

Trên thị trường hiện nay gioăng phớt có rất nhiều loại với tiết diện khác nhau nhưng phớt có tiết diện chữ U và chữ V được sử dụng phổ biến nhất. Mỗi loại sẽ có những đặc điểm, tính chất khác nhau

a. Phớt chắn dầu tiết diện chữ U

Loại phớt tiết diện chữ U với cấu tạo giúp tì sát mép vật liệu, cao su vào ống xi lanh, do lực ép của phớt vào thành ống không ổn định, dễ dàng thay đổi và chênh lệch nên chỉ dùng cho những xi lanh thủy lực, xi lanh khí nén có áp suất làm việc thấp.

Trường hợp làm việc của xi lanh thủy lực hoặc xi lanh khí có áp trên 200at sử dụng những phớt chữ U phải được gia cố thêm các lớp bằng sợi vải. Việc gia cố này sẽ làm cho phớt cứng hơn, tì sát vào nòng xi lanh hơn, áp suất cũng được tăng lên.

Trường hợp làm việc của xi lanh thủy lực hoặc xi lanh khí có áp trên 300at sử dụng các loại phớt chữ U được đắp thêm 1 lớp cao su mềm giúp gioăng cứng hơn, kín hơn có thể chịu được áp suất cao lên đến 350 bar. Lớp cao su gia cố thêm này giúp phớt cứng hơn, dầu thủy lực có thể tác động và biến đổi liên tục mà không ảnh hưởng đến độ bền mỏi của phớt chắn dầu.

b. Phớt chắn dầu tiết diện chữ V

Phớt chắn dầu tiết diện chữ V chuyên dùng cho những xi lanh có áp lên đến 700 at. Phớt có tiết diện hình chữ V có cấu tạo gồm rất nhiều gioăng V làm từ vật liệu Compozit kết hợp lại với nhau. Gioăng phớt tiết diện chữ V gồm 2 phần: phần gân cứng và phần đàn hồi. Loại phớt này có khả năng chịu áp suất cao hơn phớt hình chữ U.

2. Làm kín bằng các vòng xéc măng

Làm kín bằng xéc măng thường được sử dụng cho xi lanh phải làm việc ở mức áp suất trung bình, tỉ lệ hành trình trên đường kính xi lanh (s/D) không cao.

Xéc măng là một thiết bị được làm bằng những chất liệu có tính đàn hồi cao. Nó được lắp đặt trên các rãnh trên quả piston, các vòng xéc măng này áp sát vào xi lanh để đảm bảo độ kín gần như tuyệt đối.

Tùy thuộc vào xi lanh mà số vòng xéc măng có thể là 2 hay 3 vòng. Xéc măng được làm bằng vật liệu tectolit hoặc gang.

3. Làm kín dạng khe hở hướng kính

Trong một số trường hợp máy móc hoạt động với áp lực lớn hay tỉ lệ hành trình trên đường kính xi lanh (s/D) lớn phải sử dụng phương pháp làm kín xi lanh dạng khe hở hướng kính. Hệ thống xi lanh, piston phải được sản xuất theo tiêu chuẩn và gia công kỹ lưỡng, độ chính xác phải gần như tuyệt đối nhằm đảm bảo khe hở nhỏ và việc làm kín bằng khe hở này dựa vào đặc tính nhớt của dầu thủy lực.

Khe hở kính giữa quả piston và xi lanh thường xấp xỉ khoảng 0,015 đến 0,025mm để đảm bảo không xảy ra hiện tượng ma sát khô giữa quả piston và ống xi lanh. Khi hoạt động giữa 2 bề mặt kim loại (Piston và xi lanh) sẽ tịnh tiến lên nhau, vì vậy ngoài nhiệm vụ làm kín dầu bôi trơn còn có nhiệm vụ chống hiện tượng ma sát khô xảy ra làm hỏng hóc bề mặt, sinh nhiệt.

Để nâng cao chất lượng thủy động của khe hở hướng kính cũng như giảm ma sát giữa quá piston và xi lanh, quả piston thường được tiện những vòng rãnh. Các quả piston và nòng xi lanh sẽ được sản xuất, và lắp ráp thành các bộ đôi nhằm đạt được khe hở có chất lượng tốt nhất!

---------------------------------------

Nhiều sản phẩm kỹ thuật khác nhau được cung cấp bởi website TDKmart.com, click vào TDKmart.com để chọn sản phẩm phù hợp với từng nhu cầu tìm kiếm của quý khách hàng.