Nếu van là bộ phận cơ cấu, cơ bản của hệ thống thì xi lanh khí nén, xi lanh thủy lực là bộ phận chấp hành cần phải được đặc biệt chú trọng. Ngoài cấu tạo, cách bảo dưỡng thì cách làm kín piston trong xi lanh khí nén, thủy lực luôn là vấn đề được rất nhiều kỹ sư hay khách hàng quan tâm. Nó ảnh hưởng đến hoạt động sinh công và năng suất và kết quả làm việc của xi lanh.Trong bài viết hôm nay, chúng tôi sẽ chia sẻ thông tin về các cách làm kín piston hiện nay được ứng dụng rộng rãi và mang lại hiệu quả cao. Đừng bỏ lỡ bạn nhé!
Nội dung chính
Nguyên lý hoạt động của xi lanh khí nén, thủy lực
Như đã nói ở trên, chắc hẳn các bạn ai cũng biết đến vai trò của xi lanh trong hệ thống khí nén hay hệ thống thủy lực. Để hiểu về cách làm kín piston thì điều cơ bản đầu tiên đó là khách hàng phải hiểu về cấu tạo cũng như nguyên lý làm việc.
Xi lanh được ứng dụng rất nhiều, không chỉ trong công nghiệp mà còn trong một số máy móc lĩnh vực đời sống như máy xúc, máy cẩu, máy đào… Nó chuyển hóa khí nén, chuyển hóa dầu thành năng lượng để tác dụng lực.
Cấu tạo xi lanh khí hay xi lanh dầu đều sẽ gồm 2 bộ phận chính:
+ Ống xi lanh hay còn được gọi là nòng xi lanh. Nó được làm bằng kim loại hoàn toàn và có kích thước: độ dày, đường kính nhất định. Thiết kế hình trụ tròn khá giống với các ống nước. Bộ phận này có chức năng cùng với piston để tạo nên buồng thấp áp, buồng cao áp cho xi lanh khi làm việc.
+ Piston hay còn được gọi ngắn gọn hơn là ty xi lanh. Người ta phân chia bộ phận này thành 2 phần đó là: cần piston và quả piston. Mỗi bộ phận có chức năng khác biệt nhau.
Cần piston dùng để chuyển hóa nguồn năng lượng khí đối với xi lanh khí, năng lượng dầu đối với xi lanh thủy lực thành lực tác dụng lên đầu cần.
Quả piston thì chỉ làm nhiệm vụ làm kín. Nghĩa là nó không cho dầu rò rỉ từ buồng áp cao sang buồng áp thấp.
Cuối cùng là các thiết bị phụ kiện của xi lanh như: lỗ cấp, lỗ thoát, gioăng, phớt. Trong đó, gioăng phớt quan trọng khi nó giúp làm kín xi lanh, tránh rò rỉ lưu chất và áp suất.
Dầu nhớt thủy lực hay khí nén có áp suất cao nhờ vào hoạt động hút đẩy của bơm hay cung cấp của máy nén khí. Xi lanh dầu làm việc với áp suất cao, chế độ làm việc nặng nhọc. Xi lanh khí thì làm việc trong môi trường yêu cầu vệ sinh cao.
Khi dòng lưu chất được đưa vào xi lanh thì tại đây các khoang của xi lanh dầu, xi lanh khí, nhờ vào các bộ phận như: quả xi lanh, cần xi lanh, gioăng phớt kết hợp với các buồng làm kín mà lưu chất dầu hay khí bị chặn lại. Và khi đó, chúng tạo ra áp suất. Tuy nhiên, ban đầu bơm thủy lực hay khí bị nén có áp suất cao nên chúng sinh ra năng lượng lớn hơn năng lượng của tải và làm piston dần dần di chuyển. Và lực được tạo ra mạnh hơn, thắng được lựa của tải, lực của ma sát
Các kiểu làm kín piston xi lanh khí nén, thủy lực
Xi lanh dùng khí, dầu có áp suất cao để sinh lực hoạt động. Toàn bộ năng lượng của dầu phải được chuyển hóa thành năng lượng đầu cần xi lanh. Chính vì vậy mà việc làm kín phải được chú trọng. Thường thấy nhất đó là kiểu làm kín bằng gioăng và phớt. Tuy nhiên, chúng ta còn có các kiểu như: Khe hở hướng kín hay vòng xéc măng.
1. Làm kín dạng khe hở hướng kính
Đối với những máy móc, hệ thống có tỷ số hành trình trên đường kính xi lanh lớn, áp suất cao thì dạng xi lanh có làm kín khe hở hướng kính là một lựa chọn vô cùng hoàn hảo.
Riêng đối với xi lanh thủy lực hay khí nén, để có thể làm kín bằng khe hở hướng kính thì nòng xi lanh, quả piston phải được chế tạo chuẩn xác đến từng chi tiết nhằm đảm bảo cho khe hở này có kích thước nhỏ nhất, đến mức không gây rò rỉ. Vậy cơ sở của phương pháp này là gì? Đó chính là dựa trên dựa trên bề mặt của ống xi lanh và quả piston cùng với độ nhớt của dầu thủy lực.
Đối với những hệ thống có áp suất cao thì khách hàng buộc phải lựa chọn dầu có độ nhớt cao nhằm đảm bảo hoạt động an toàn, ổn định. Và cũng chính nhờ độ nhớt này mà dầu thủy lực có khả năng làm kín những khe hở nhỏ.
Nhưng khách hàng cũng cần lưu ý khi khe hở này phải có giá trị nhỏ nhất ≈ 0, 015 – 0, 025 để tránh hiện tượng ma sát khô. Lựa chọn dầu thủy lực quan trọng không chỉ đối với riêng xi lanh mà còn cho cả hệ thống làm việc. Dầu phải có độ nhớt tiêu chuẩn, sạch và chất lượng cao. Riêng về dầu nhớt thủy lực, chúng tôi đã có một bài tổng hợp những kiến thức cần. Quý khách hàng có thể tìm kiếm và đón đọc.
Như chúng ta đã biết, 2 bề mặt piston, ống chuyển động tịnh tiến lên nhau nếu không có dầu hay nhớt thì sẽ có ma sát và khiến sinh nhiệt, hư hỏng bề mặt, oxi hóa và ăn mòn nhanh chóng. Điều này rất quan trọng đối với việc thiết kế, gia công xi lanh của các hãng. Khe hở này phải được tính toán sao cho ngăn không cho 2 bề mặt trượt lên nhau nhưng cũng vừa đủ để dầu vào ma sát.
Và để khe hở hướng kính có thể nâng cao chất lượng thủy động hay làm giảm ma sát thì người ta thường tiện những rãnh vòng lên quả piston. Với loại xi lanh mà dùng khe hở hướng kính để làm kín thì bề mặt của quả piston và ống xi lanh phải được lắp ráp theo nguyên tắc bộ đôi.
Với xi lanh phải dùng khe hẹp để làm kín thì bề mặt ống và đầu piston phải được mài để lắp ráp theo bộ. Khi sản xuất hàng loạt ống và quả piston thì chỉ những bộ đôi mà sau khi lắp ráp tạo được khe hở có kích thước nhất định mới được chọn, đạt yêu cầu.
2. Làm kín bằng các vòng xéc măng
Vòng xéc măng là gì?
Đó là một chi tiết được làm từ những chất liệu đàn hồi. Vị trí lắp của nó khá đặc biệt: Tại các rãnh vòng của quả piston. Nó có thể áp sát vào mặt trong của ống xi lanh nên tạo độ kín khít cao.
Mỗi quả piston có số lượng vòng xéc măng dao động từ 2-3 vòng. Vật liệu làm xéc măng có thể là tectolit hay gang đúc hay ebonic.
Nếu áp suất làm việc của xi lanh không cao, tỉ số đường kính trên hành trình của xi lanh không lớn thì chắc chắn phương pháp làm kín bằng các vòng xéc măng là một trong những lựa chọn vô cùng thích hợp tại thời điểm hiện nay.
3. Làm kín bằng gioăng phớt thủy lực khí nén
So với 2 phương pháp trên thì người ta thường chọn phương pháp này bởi vì gioăng phớt mang lại hiệu quả cao nhất. Khi chúng ta tiến thành tháo rời xi lanh thì sẽ phát hiện có rất nhiều vòng gioăng, phớt ở bên trong. Người ta gọi đó là một bộ gioăng phớt.
Nếu xi lanh không kín một cách hoàn toàn, rò rỉ thì xi lanh không lên được áp suất. Điều đó cũng chứng mình được cho khách hàng thấy vai trò, vị trí của gioăng phớt đối với xi lanh.
Trên thị trường có đa dạng các bộ gioăng phớt nhưng được nhiều người lựa chọn, sử dụng nhất vẫn là loại chữ V, chữ U.
Phớt chắn dầu tiết diện chữ U
Loại phớt chắn dầu tiết diện chữ U được người ta ưu tiên dùng trong những hệ thống mà hoạt động trong mức áp dưới 100 at.
Khi trên tay loại phớt có tiết diện chữ U, khách hàng sẽ dễ dàng nhận thấy. Thiết kế đảm bảo cho cao su hay vật liệu được tì sát mép vào ống xi lanh. Tuy nhiên, điều này cũng mang lại nhược điểm đó là lực ép từ gioăng phớt vào thành ống không ổn định nên chỉ dùng cho xi lanh làm việc với áp suất thấp.
Trong trường hợp, hệ thống vận hành với áp suất cao thì tất nhiên chúng ta cũng cần những bộ gioăng phớt có vành cứng hơn nhằm bảo đảm truyền lực ép từ xi lanh đến phớt. Điều này sẽ giúp, viền của phớt tì sát vào xi lanh một cách vững chắc, cứng cáp hơn.Nếu áp suất quá lớn, các viền này sẽ bị cuộn vào trong.
Nếu bạn sử dụng hệ thống có áp suất làm việc lớn hơn khoảng 200 at thì khi lắp bộ gioăng phớt tiết diện chữ U bạn phải kèm theo sự gia cố bằng những sợi vải. Tại sao, bạn phải thực hiện công việc này? Bởi vì so với khi chưa gia cố bằng sợi vải thì phớt sẽ tì sát vào ống xi lanh hơn, cứng vững hơn nên hiệu suất làm việc tăng lên gấp đôi.
Nếu hệ thống xi lanh của bạn phải làm việc với áp suất cao hơn khoảng 300 at thì như thế nào? Đó là sử dụng phớt tiết diện chữ U có gia cố bằng lớp cao su mềm tại giữa các mép nên việc sử dụng cho xi lanh trong hệ thống trạm nguồn có bơm cao áp là việc hoàn toàn có thể làm được.
Sử dụng lớp cao su mềm là một cải tiến đảm bảo khả năng làm kín tốt của bộ gioăng phớt, nâng áp suất làm việc của nó lên đạt khoảng 350 bar. Tác dụng của lớp cao su mềm này đó là làm phớt cứng hơn, không bị ảnh hưởng bởi dầu thủy lực tác động, không tác động làm giảm độ bền, mỏi của phớt.
Phớt chắn dầu tiết diện chữ V
So với phớt chắn dầu tiết diện chữ U thì phớt tiết diện chữ V được sử dụng cho xi lanh làm việc áp cao hơn.
Và khi áp suất làm việc của xi lanh cũng như của hệ thống đạt khoảng 700 bar thì phớt tiết diện chữ V được dùng.
Điều đầu tiên phải nhắc đến đó là vật liệu chế tạo của phớt. Đó là compozit. Vật liệu tổng hợp với nhiều tính chất nổi trội như độ bền cơ học cao, khối lượng riêng nhỏ. Tiếp theo là thiết kế khi nó gồm nhiều gioăng chữ V ghép lại với nhau. Điều này đảm bảo bộ gioăng phớt có thể chịu được áp suất cao.
Cấu tạo của phớt tiết diện chữ V sẽ bao gồm 2 phần: Một là phần gân cứng, hai là phần đàn hồi.
Các kiểu lắp gioăng phớt chắn dầu tiết diện U, V
Khi lựa chọn gioăng phớt thì khách hàng cần chú ý đến: môi chất hoạt động. Vì tùy thuộc vào đó là dầu, nước, khí hay hóa chất mà vật liệu của gioăng phớt có thể thay đổi để chống khả năng ăn mòn, chống phá hủy.
Tiếp theo là căn cứ trên thông số, kích thước của độ dày, đường kính trong ( đường kính cần), đường kính ngoài.
Chúng ta phải đặc biệt lưu ý đến áp suất làm việc. Những hệ thống nhỏ hay trung bình, áp suất làm việc không cao thì lựa chọn phớt chắn khí, phớt chắn dầu chữ U là phù hợp, tiện lợi cũng như tiết kiệm nhất.
Sau khi lựa chọn xong thì khi lắp đặt các bộ gioăng phớt phải đúng chiều, đúng hướng, đúng vị trí, đúng cách để đạt hiệu quả cao nhất, nhanh chóng, tiết kiệm thời gian.
Khi thay thế các loại gioăng phớt chắn dầu tiết diện chữ U thì các mép của gioăng phớt phải hướng về mặt, phía có áp suất cao đối với loại xi lanh một chiều. Riêng đối với xi lanh khí nén, xi lanh dầu 2 chiều thì khi mua phải chọn bộ gioăng phớt có bề mặt làm việc 2 chiều.
Khi lắp bộ gioăng phớt cho xi lanh 2 chiều thì có 2 cách:
+ Cách 1: Lắp 2 phớt chắn dầu, chắn khí ngược nhau.
+ Cách 2: Lắp một phớt chắn dầu có kết cấu đối xứng.
Đối với những xi lanh dầu, xi lanh khí kích thước lớn hay xi lanh có hành trình đặc biệt thì khi chế tạo cần phải vát góc tỉ mỉ các bộ phận, chi tiết của xi lanh mà gioăng phớt đi qua. Bởi vì nếu còn các chi tiết nhọn, sắc hoặc gồ ghề sẽ gây xước, lủng hoặc hỏng phớt từ đó dẫn đến khả năng làm kín không tốt, rò rỉ lưu chất trong quá trình làm việc khiến kết quả là năng suất không đạt yêu cầu.
Thông thường, người ta phải vát các mép piston với kích thước 5×15 độ.
Quý khách hàng vẫn còn những thắc mắc hay cần được tư vấn loại gioăng phớt dùng cho các loại xi lanh khí, xi lanh dầu hoặc cần gia công xi lanh theo hành trình, đường kính riêng thì đừng ngần ngại mà hãy kết nối ngay với chúng tôi nhé. Hy vọng, sẽ mang lại những trải nghiệm hài lòng cho khách hàng.
