Xi Lanh Thủy Lực là gì ? Cấu tạo, Nguyên lý hoạt động và Ứng dụng Xi Lanh Thủy Lực

1. Giới Thiệu về Xi lanh Thủy Lực:

Hệ thống thủy lực đóng vai trò then chốt trong việc truyền tải năng lượng thông qua chất lỏng nén dưới áp suất, mang lại hiệu suất và công suất hoạt động cao. Trong các hệ thống này, xi lanh thủy lực đóng vai trò là cơ cấu chấp hành, hay còn gọi là “động cơ” của hệ thống, chuyển đổi năng lượng chất lỏng thành lực và chuyển động cơ học tuyến tính.

Xi lanh thủy lực là một thành phần không thể thiếu từ các ngành công nghiệp nặng như xây dựng, khai thác mỏ, và nông nghiệp, đến các lĩnh vực đòi hỏi độ chính xác cao như sản xuất thép, ô tô, cẩu trục nâng hạ, và hàng không vũ trụ. Chúng cho phép các tác vụ nâng vật nặng, đẩy, kéo.

2. Cấu Trúc của Xi lanh Thủy Lực: Các Bộ Phận và Chức Năng:

Xylanh thủy lực bao gồm một số bộ phận chính

Thân Xi lanh (Cylinder Barrel)
Pít-tông (Piston)
Cần Pít-tông (Piston Rod)
Nắp Đầu và Nắp Đáy (End Caps)
Phốt và Hộp Làm Kín (Seals and Glands)
Thanh Giằng (Tie Rods) (trong xi lanh thanh giằng)
Cổng (Ports)…

Thân Xi Lanh

Thường được chế tạo từ các vật liệu bền như ống thép rèn dày liền mạch. Quá trình sản xuất thường bao gồm gia công bên trong, mài và/hoặc mài giũa để đạt được bề mặt bên trong nhẵn. Một số thân xylanh có thể có lớp phủ đặc biệt để tăng cường khả năng chống ăn mòn và mài mòn. Chức năng của thân xylanh là chứa chất lỏng thủy lực dưới áp suất, tạo ra một môi trường kín cho pít-tông.

Pít-tông (Piston):

Được ngắn nằm bên trong thân xi lanh, chia các vùng áp suất.Pít-tông được gia công với các rãnh để lắp các phốt đàn hồi hoặc kim loại (vòng chữ O, cốc chữ U, phốt chữ V) và các bộ phận chịu lực (vòng đệm chống mài mòn). Chức năng của pít-tông là tách các buồng bên trong và di chuyển dưới áp suất thủy lực, chuyển đổi áp suất chất lỏng thành chuyển động tuyến tính.

Trục Pít-tông (Piston Rod)

Thường là một thanh thép cán nguội mạ crôm cứng, thép không gỉ hoặc có lớp phủ gốm cho môi trường khắc nghiệt. Được gắn vào pít-tông bằng ren, bu lông hoặc đai ốc.

Chức năng của cần pít-tông là kết nối với tải bên ngoài và truyền lực được tạo ra bởi chuyển động của pít-tông, cho phép thực hiện công việc.

Nắp Đầu và Nắp Đáy (End Caps)

Nắp đầu (đầu cần) và nắp đáy (đầu mù) bao bọc các đầu của thân xylanh, chứa buồng áp suất. Được kết nối với thân xylanh bằng cách hàn, ren, bu lông hoặc thanh giằng.Đầu chứa các bộ phận làm kín cần tích hợp hoặc chấp nhận các hộp làm kín. Nắp đáy thường dùng làm điểm lắp.

Phốt và Hộp Làm Kín (Seals and Glands)

Ngăn chặn rò rỉ chất lỏng và duy trì áp suất, rất quan trọng cho hoạt động hiệu quả. Các loại bao gồm phốt pít-tông (tác động đơn hoặc kép), phốt cần (thường tác động đơn), vòng gạt bụi (ngăn chất gây ô nhiễm xâm nhập), phốt tĩnh (ví dụ: vòng chữ O giữa nắp và thân xylanh) và vòng đệm chịu lực/vòng chống mài mòn (ngăn tiếp xúc kim loại với kim loại).

Vật liệu thường bao gồm cao su nitrile, polyurethane, Teflon và fluorocarbon, được chọn dựa trên áp suất làm việc, tốc độ, nhiệt độ hoạt động và loại chất lỏng. Hộp làm kín (hộp cần) chứa nhiều phốt và giúp dễ dàng tháo lắp và thay thế.

3.Nguyên Lý Hoạt Động: Cách Xi lanh Thủy Lực Làm Việc:

Nguyên lý hoạt động của xi lanh thủy lực dựa trên Định luật Pascal, phát biểu rằng áp suất tác dụng lên một chất lỏng không thể nén bị giới hạn được truyền đi đều theo mọi hướng trong toàn bộ chất lỏng đó.

Cơ chế hoạt động của xi lanh tác động đơn bao gồm chất lỏng đi vào một cổng, làm cần kéo ra. Quá trình thu về đạt được bằng lực bên ngoài như lò xo, trọng lượng của tải hoặc một xi lanh khác.

Định luật Pascal cung cấp nguyên tắc cơ bản cho hoạt động của xi lanh thủy lực, cho phép nhân lực thông qua việc điều chỉnh áp suất và diện tích.

Sự khác biệt giữa xi lanh tác động đơn và tác động kép làm nổi bật khả năng thích ứng của công nghệ thủy lực với các nhu cầu ứng dụng khác nhau, từ nâng đơn giản đến các chuyển động phức tạp, có kiểm soát.

4.Công Thức Tính Áp Suất và Lực Đẩy của Xi lanh Thủy Lực:

Áp suất (P) = Lực (F) / Diện tích (A)

P: Áp suất (thường đo bằng PSI hoặc Bar)
F: Lực (thường đo bằng pound hoặc Newton)
A: Diện tích (thường đo bằng inch vuông hoặc mét vuông)

Lực (F) = Áp suất (P) x Diện tích (A)

F: Lực đẩy hoặc lực kéo của xylanh
P: Áp suất chất lỏng thủy lực tác động lên pít-tông
A: Diện tích hiệu dụng của pít-tông

Công thức tính diện tích pít-tông:

Đối với xylanh có đường kính pít-tông là D:
- Diện tích (A) = π * (Đường kính / 2)² = π * Bán kính² ≈ 0.785 * Đường kính²

Công thức tính lực đẩy và lực kéo cho xi lanh tác động kép:

Lực đẩy (khi chất lỏng tác động vào mặt không có cần):
- F_đẩy = P x A_đẩy = P x (π * D² / 4) ¹
  - A_đẩy: Diện tích mặt pít-tông không có cần
Lực kéo (khi chất lỏng tác động vào mặt có cần):
- F_kéo = P x A_kéo = P x (π * (D² – d²) / 4)
  - A_kéo: Diện tích mặt pít-tông có cần (diện tích này nhỏ hơn do cần pít-tông chiếm một phần)
  - d: Đường kính cần pít-tông

Vận tốc pít-tông (v) = Tốc độ dòng chảy (Q) / Diện tích (A)

v: Vận tốc pít-tông (thường đo bằng inch/phút hoặc mét/giây)
Q: Tốc độ dòng chảy của chất lỏng thủy lực (thường đo bằng GPM hoặc lít/phút)
A: Diện tích hiệu dụng của pít-tông

Công suất thủy lực (HP) = (Áp suất (PSI) x Tốc độ dòng chảy (GPM)) / 1714

Hãng Xi Lanh Korea M&C:

Công ty Điền Gia Hưng (Digihu) cung cấp tất cả các loại xi lanh thủy lực phục vụ cho mọi ngành công nghiệp. Đặc biệt trong ngành công nghiệp Nặng như Thép, Cảng cẩu trục, Hàng hải, các thiết bị nâng hạ tải trọng lớn.

Xi lanh hãng Korea M&C tới từ Hàn Quốc đã cung cấp ở Hàn, Nhật Bản và Việt Nam với độ ổn định cao trong môi trường hoạt động liên tục và khắc nghiệp

Xy lanh thủy lực Korea M&C được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống như: