Xi lanh khí nén

Trong hệ thống khí, bên cạnh các loại van, thiết bị điều áp, bộ lọc thì còn có xi lanh khí nén. Nó là thiết bị cơ bản nhưng có vai trò quan trọng, nhờ nó mà đã giúp cho khách hàng khai thác nguồn tài nguyên khí nén tối ưu.

Xi lanh khí nén là gì?

Xi lanh khí nén là thiết bị cơ khí, là thành phần quan trọng không thế thiếu đối với 1 hệ thống khí. Ngoài tên gọi đó, 1 số nơi người ta gọi nó là xi lanh hơi hoặc ben khí. Dù với tên gọi nào thì nhiệm vụ của nó là sử dụng chính sức mạnh của dòng khí để tạo ra lực chuyển động tịnh tiến, qua lại.

Thiết bị truyền động có năng lượng và chuyển đổi thành các loại chuyển động như: Đẩy, kẹp, gắp, xoay, chặn…

Hoạt động của thiết bị tương tự như với xi lanh thủy lực là buộc piston ở bên trong di chuyển theo hướng mong muốn tuy nhiên nó lại được các kỹ sư ưa chuộng hơn bởi vì: Trữ lượng khí nén khổng lồ, luôn có sẵn để con người khai thác, sạch sẽ, thân thiện, an toàn và cực kỳ êm ái khi vận hành. Bên cạnh đó, thiết bị này không tốn nhiều không gian để lưu trữ dầu thủy lực trước và sau khi kết thúc chu trình.

Khi có sự cố thì rò rỉ khí nén không gây ô nhiễm môi trường, ảnh hưởng đến sức khỏe của con người. Ngày nay, trong công nghiệp, trong chuỗi hoạt động cần các chuyển động tịnh tiến thì hầu hết kỹ sư đều chọn thiết bị truyền động khí nén. Bởi đây là 1 cách hiệu quả, đơn giản và tiết kiệm chi phí.

Cấu tạo xy lanh khí nén

Mặc dù có thể khác nhau về hình dáng, kích thước và loại nhưng nhìn chung thì chúng giống nhau về cấu tạo cơ bản.

Một ben khí sẽ gồm các bộ phận như sau:

+ Piston: Bộ phận này sẽ đảm bảo cho không gian xung quanh kín, không rò rỉ hoặc khí nén tràn qua các khoang bên.

+ Thân xi lanh: Có thể là dạng trụ tròn hoặc vuông và được chế tạo từ vật liệu thép, nhôm, inox để tăng tuổi thọ khi làm việc trong nhiều điều kiện môi trường. Cũng chính hình dáng mà người ta gọi là xi lanh vuông, xi lanh tròn, xi lanh nhỏ.

+ Thanh giằng: Bộ phận cố định và gia cố nhằm tăng sự chắc chắn ở 2 đầu xi lanh.

+ Trục xi lanh: Nó này truyền chuyển động của dòng khí theo phương thức tịnh tiến (tiến lùi).

+ Lò xo: Loại này chỉ có trong các ben khí nén 1 chiều để hồi thiết bị về vị trí cũ khi ngừng cấp khí.

+ Cửa cấp khí, cửa thoát khí nén: Đây là nơi cấp khí nén đi vào và xả khí nén ra khỏi xi lanh sau khi hoàn thành 1 chu trình làm việc. Riêng đối với xi lanh 2 chiều thì cửa cấp cũng chính là cửa thoát khí.

+ Cảm biến: Được gắn trên thân của xi lanh để điều khiển chuyển động xi lanh theo ý muốn, tịnh tiến ra bao nhiêu cm…

+ Đầu bịt trên, đầu bịt dưới của xi lanh: Đầu bịt này sẽ giúp ống xi lanh kín hoàn toàn, không cho khí nén xì, thoát ra bên ngoài.

+ Tùy vào từng loại xi lanh mà còn có thêm 1 số phụ kiện khác để đáp ứng mức độ, điều kiện sử dụng tại thực tế như: Giảm chấn, mắt trâu, đầu lắc, đế, vòng đệm…

Hoạt động của xy lanh khí nén

Sau khi đã hoàn thiện việc lắp, khí sẽ được đưa vào ở 1 đầu piston, truyền lực lên piston. Lượng khí vẫn tiếp tục được cung cấp làm không gian ở bên trong của nó bị chiếm lấy và dần bị lấp đầy. Trục buộc phải chuyển động tịnh tiến và truyền lực ra bên ngoài. Sau khi kết thúc chu trình thì khí nén sẽ được xả ra bên ngoài và chuẩn bị tiếp tục cho 1 chu trình mới.

Chuyển động của trục sau khi được khí nén tác động là truyền tải dọc theo đường thẳng. Độ chính xác của thiết bị chịu sự chi phối rất lớn từ tải trọng làm việc.

Dù có nhiều kiểu xi lanh nhưng phổ biến nhất vẫn là loại 1 piston, 1 trục di chuyển trong 1 khối hình trụ khép kín.

Công dụng của xi lanh hơi

Xi lanh hơi được sử dụng rất nhiều nhất là trong các ngành sản xuất, chế biến công nghiệp. Nói dùng chính năng lượng khí nén cấp để biến đổi thành các chuyển động mà con người rất cần để vận hành máy móc, thiết bị, phương tiện. ví dụ như:

+ Xi lanh được ứng dụng trong các hệ thống của nhà máy: Lắp ráp linh kiện điện tử, chế biến gỗ và nông lâm sản, sản xuất giấy, chế tạo robot, dệt may,...

+ Thiết bị ứng dụng trong cửa thông minh, xây dựng nhà lắp ghép di động…

+ Lĩnh vực sản xuất công nghiệp vật liệu xây dựng, cơ khí chế tạo hay trong phòng thí nghiệm cũng cần thiết bị này.

+ Ngoài ra, nó còn ứng dụng trong lĩnh vực hàng không vũ trụ, xây dựng, hóa chất…

Trong đời sống hằng ngày thì nó dùng trong các gara sửa xe, xưởng cơ khí, các tàu lượn của khu vui chơi…

Các loại xi lanh khí nén

Việc phân loại xi lanh sẽ giúp con người có thể tìm nhanh và đúng loại khi có nhu cầu. Mỗi nơi, mỗi người sẽ có tiêu chí lựa chọn riêng. B2BMart thường phân theo: chức năng, hình dáng, hãng sản xuất…

Theo chức năng

Dựa trên yếu tố chức năng thì ta có 2 loại xi lanh:

Xi lanh khí nén 1 chiều (Tác động đơn)

xi lanh khí nén 1 chiều hay còn được gọi với 1 cái tên khác là ben tác động đơn, nó dùng áp lực được truyền qua khí nén để tạo lực theo hướng ra ngoài. Trong cấu tạo của thiết bị này cần phải có 1 lò xo để piston có thể hồi về trạng thái ban đầu.

Đặc điểm của nó là có 1 cửa khí để dẫn khí nén vào bên trong. Nó có phần không gian bị hạn chế nguyên nhân là lò xo nén chiếm dụng một phần.

Xi lanh khí nén 2 chiều (Tác động kép)

Xi lanh khí nén 2 chiều hay xi lanh tác động kép sử dụng áp lực của khí nén trong cả quá trình tiến, quá trình lùi. Nó có 2 cửa dẫn khí nén vào, chiều dài, không gian không bị giới hạn. Tuy nhiên, thanh piston dễ bị cong hơn so với loại ben hơi đơn.

Theo hình dạng

Xét theo hình dạng kích thước thì ta có 3 loại như sau:

Xi lanh khí nén tròn

Xylanh khí nén này có hình dạng trụ tròn, nhỏ gọn với 1 hoặc 2 đầu ty. Loại ben tròn thì thường dùng cho sản xuất, lắp ráp tự động hóa hay đóng gói. Nó chuyên dùng cho các loại máy công suất trung bình hoặc nhỏ, cơ cấu chấp hành không yêu cầu lực quá mạnh.

Xi lanh khí nén vuông

Hình dạng xi lanh này là dạng trụ vuông, cứng cáp và chắc chắn, thường được dùng trong 1 số hệ thống di chuyển, nâng hạ vật có tải trọng, áp lực từ trung bình cho đến lớn.

Xy lanh compact

Loại này thường khá nhỏ gọn, hình trụ ngăn. Nó là loại xilanh hơi 2 tác động và có 2 đệm giảm chấn ở 2 đầu để chuyển hóa năng lượng thành động năng. Chính vì thiết kế này mà nó thích hợp để lắp tại những không gian, vị trí chật hẹp, các góc không có nhiều diện tích.

Thường thì loại này sẽ có thân và trục làm bằng thép 100% nhẵn bóng nên chống gỉ rất tốt.

Theo hãng sản xuất

Theo hãng sản xuất ta có rất nhiều loại tuy nhiên chỉ có 6 hãng nổi tiếng như:

Airtac

Xi lanh Airtac đến từ Đài Loan, áp suất làm việc trung bình 0-10bar, nhiệt độ dao động từ -10 độ C đến 80 độ C.

STNC

Xi lanh STNC đến từ Trung Quốc, thuộc dòng xi lanh tầm trung. Hãng có một số model: TGC, TGM, TGL, TGU, CXSM, TGD…

PVN

Xi lanh PVN là loại xi lanh có giá thành rẻ, chỉ có 2 loại là xi lanh vuông hoặc xi lanh tròn. Nó thích hợp cho những ứng dụng không yêu cầu áp suất, lực lớn.

Festo

Xi lanh Festo đến từ Đức, sản xuất theo tiêu chuẩn kỹ thuật châu Âu. Ngoài những ben hơi kích thước lớn thì hãng cũng nổi tiếng với xi lanh khí nén mini.

TPC

Xi lanh TPC đã rất quen thuộc tại Việt Nam. Nó đến từ Hàn Quốc và được nhập khẩu chính hãng. Nó có chất liệu tốt và được các kỹ sư tin dùng.

Parker

Xi lanh Parker tương tự như với xi lanh Festo, đều thuộc dòng có giá cao. Tuy nhiên, chất lượng tương xứng nên khách hàng rất hài lòng.

Một số loại khác

Ngoài những xi lanh kể trên thì các hãng cũng đa dạng hơn trong thiết kế để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của khách hàng trong mọi công việc. Chúng ta có thể kể đến các loại như: xi lanh kẹp, xi lanh quay, xi lanh xoay 180, xi lanh trượt khí nén, xi lanh không trục…

Không phải các hệ thống sẽ sử dụng chung loại xi lanh, mỗi công việc sẽ có 1 yêu cầu riêng. Vì thế mà việc chọn lựa sẽ phụ thuộc vào đặc điểm thực tế của mỗi hệ thống.

Kích thước ben hơi khí nén

Kích thước xi lanh khí nén vô cùng đa dạng, có các loại đường kính chỉ 2.5mm được sử dụng trong thiết bị điện tử hay bóng bán dẫn thì cũng có loại lớn với đường kính 16 inch dùng để nâng xe, khối hàng nặng. Loại xi lanh có đường kính 30 inch trong 1 số trường hợp tránh rò rỉ dầu gây ô nhiễm hoặc không đảm bảo vệ sinh thì nó có thể sử dụng để thay thế cho xi lanh dầu.

Bên cạnh đó, trong 1 số ứng dụng đặc biệt thì người dùng có thể đặt gia công xi lanh riêng dựa trên đường kính trong, đường kính ngoài, hành trình và áp suất tính toán được.

Ứng dụng của xi lanh khí nén

Cụ thể trong các cửa thông minh có sự tham gia của xy lanh khí nén. Cửa được lắp trên các xe buýt hay các xe khách đường dài thì nó sẽ thực hiện việc đóng mở các cánh cửa. Khi ta bấm nút thì các xi lanh sẽ thu lại để mở cửa ra, sau khi người xuống thì bấm nút nó sẽ đẩy ra để đóng cửa lại.

Cửa tự động tại bệnh viện, trung tâm thương mại hay siêu thị thì có người đứng trước cửa, cảm biến nhận diện và phát hiện, báo tín hiệu về cho xi lanh. Nó điều khiển piston tịnh tiến để đóng mở cửa nhanh, chính xác.

Hay như ứng dụng trong lĩnh vực xây dựng thì nó được lắp trong các máy ủi, máy xúc hay những máy móc có chức năng di chuyển khối hàng nặng.

Xi lanh khí sẽ được lắp trong các cánh tay máy. Piston sẽ đẩy ra, thu về để giữ sản phẩm tại vị trí cho con người thao tác hoặc đưa sản phẩm vào các công đoạn tiếp theo trong nhà máy đóng gói thành phẩm, sản xuất và chế biến thức ăn, lắp ráp linh kiện điện tử.

Ngoài ra, nó còn ứng dụng trong công nghệ hàng không, vũ trụ…

Cách chọn mua và tính toán ben khí nén

Cách chọn

Vì xy lanh khí nén là thiết bị quan trọng nên việc chọn mua cũng cần được quan tâm.

Đầu tiên đó chính là chọn thương hiệu, nhà sản xuất tin cậy

Ben hơi có nguồn gốc xuất xứ rõ ràng luôn được khách hàng ưu tiên hơn. Bên cạnh các xi lanh của những hãng mới nổi thì trên thị trường luôn có thiết bị đến từ hãng lâu đời, uy tín của các nước có ngành công nghiệp phát triển như: Đức, Hàn Quốc, Nhật Bản, Trung Quốc.

Không chỉ đảm bảo về chất lượng mà các hãng lớn còn có chính sách bảo hành khi xuất hiện hỏng hóc từ nhà sản xuất. Khi mua tại nhà phân phối, đại lý chính hãng thì khách hàng có thể an tâm mà lắp đặt và sử dụng.

Thứ hai là xác định loại xi lanh phù hợp.

Đó là xy lanh khí nén 1 tác động hay 2 tác động, là xi lanh khí nén loại nhỏ hay có kích cỡ lớn.

Chất liệu của xi lanh phải phù hợp với môi trường làm việc như: thép, inox hay nhôm, nhựa…

Nó là xi lanh vuông hay xi lanh tròn, xi lanh compact, xi lanh kẹp, xi lanh xoay…sẽ phụ thuộc vào diện tích, vị trí lắp và đặc điểm của công việc.

Tiếp theo là tính toán lực của thiết bị (lực kéo, lực đẩy, lực ép…). Lực này phải phù hợp với hệ thống và là căn cứ để lựa chọn xi lanh. Việc tính toán thông số thời nay đã đơn giản hơn khi có sự hỗ trợ của các công thức, web chuyển đổi đơn vị…

Cuối cùng là lựa chọn phụ kiện đi kèm

Có rất nhiều loại phụ kiện có thể dùng cho xi lanh như: đế, đầu Y, mắt trâu, giảm thanh, đầu lắc, nút bịt, giảm chấn, co nối, giảm chấn, cảm biến… Các cửa cấp khí phải vừa với cỡ ren của phụ kiện đi kèm thì mới lắp đặt được và đảm bảo được độ kín khít.

Cảm biến hành trình hay cảm biến áp suất thì cũng nên chọn loại tốt, có điều kiện thì chọn loại cùng hãng sản xuất với xilanh hơi.

Cách tính toán

Muốn tìm ra thông số kỹ thuật của ben hơi khí nén thì cách cơ bản, đơn giản nhất đó chính là áp dụng công thức. Chúng ta có 2 công thức:

+ Công thức tính: F = P x A

+ Công thức tính đường kính: D = √((F*4)/(p*π))

Trong đó thì các đơn vị lần lượt là:

P: Ký hiệu của áp suất khí nén đưa vào ben hơi, được tính bằng đơn vị kg/cm2

A: Là ký hiệu đại diện cho diện tích của piston trong xi lanh, đơn vị tính là cm2

D: D lớn là đường kính ống xi lanh, d nhỏ là đường kính của cần xi lanh

S: Là hành trình ben hơi, S càng lớn thì hành trình càng dài, nó phụ thuộc vào đặc điểm của công việc

F: Ký hiệu lực của xi lanh và có đơn vị N

Nếu như việc lựa chọn, tính toán xi lanh hơi khó khăn với bạn thì hãy kết nối với B2bmart.vn để được hỗ trợ ngay.