Cấu tạo xi lanh khí nén hay xi lanh khí nén có cấu tạo như thế nào? Là những câu hỏi mình thường xuyên nhận được trong quá trình tư vấn, các sản phẩm xi lanh khí nén cho khách hàng.

Vì vậy trong bài viết ngày hôm nay, mình xin chia sẻ những kiến thức liên quan đến cấu tạo của xi lanh khí nén.

Tìm hiểu về xi lanh khí nén

Xi lanh khí nén là một thiết bị cơ khí, được thiết kế với chức năng chính là kéo, đẩy, nâng, hạ, kẹp hoặc xoay, thiết bị hoạt động bằng nguồn năng lượng là khí nén có áp suất cao, được tạo ra bởi máy nén khí.

Khí nén đi vào bên trong thân xi lanh sẽ tạo ra các vùng chênh lệch áp suất nhất định, sự chênh lệch này sẽ hình thành các lực tác động lên cơ cấu bên trong (piston), từ đó làm thay đổi vị trí của piston, khi piston thay đổi vị trí nó sẽ kéo theo sự dịch chuyển của một số bộ phận khác, tiêu biểu là sự thay đổi vị trí của trục (ty xi lanh).

Có nhiều loại xi lanh khí nén được sử dụng trong các lĩnh vực cụ thể, sự khác biệt về chức năng, cũng như cấu tạo xi lanh khí nén.

Những loại vật liệu thường được sử dụng để chế tạo xi lanh khí nén, đó là hợp kim nhôm hoặc inox. Chúng được lựa chọn để làm vật liệu chế tạo các bộ phận chính của xi lanh sử dụng khí nén, vì khả năng chống ăn mòn tốt, chịu được lực tác động lớn.

Khí nén được sử dụng và vận hành thiết bị thường có mức áp suất từ 3 bar đến 10 bar, cho những ứng dụng thông thường, và cao hơn đối với những hệ thống phục vụ cho các hệ thống đòi hỏi hiệu suất cao.

Xi lanh khí nén được ứng dụng trong công nghiệp

Những loại xi lanh khí nén phổ biến

Cấu tạo xi lanh khí nén có sự khác biệt nhất định, phụ thuộc vào từng loại. Vậy nên trước khi tìm hiểu về cấu tạo của xi lanh khí nén, chúng ta sẽ điểm qua một số chủng loại xi lanh khí nén, đang được sử dụng phổ biến hiện nay.

Các thiết bị xi lanh khí nén được ứng dụng trong nhiều hệ thống khác nhau, với mỗi loại sẽ có một chức năng nhất định, và từ những loại trên chúng lại được phát triển thêm nhiều biến thể khác nhau. Vì vậy dựa chức năng và cách thức vận hành cơ bản, ta có các loại xi lanh cơ bản bao gồm.

Xi lanh khí nén dạng thẳng

Đối với các thiết bị xi lanh khí nén dạng thẳng, những thiết bị này chuyển hóa năng lượng, từ áp suất của khí nén thành chuyển động, dọc theo thân xi lanh.

Tùy thuộc vào phương lắp đặt xi lanh, mà thiết bị này có thể được sử dụng, để thực hiện các chuyển động bao gồm:

Nến lắp đặt xi lanh theo phương thẳng đứng, ta có chức năng: Nâng hoặc hạ những cơ cấu, vật thể hoặc hệ thống nào đó.

Nếu lắp đặt xi lanh theo phương nằm ngang, ta có chức năng: Kéo hoặc đẩy những cơ cấu, vật thể hoặc hệ thống nào đó.

Đối với xi lanh khí nén dạng thẳng, người ta lại tạo ra nhiều biến thể khác bao gồm: Xi lanh khí nén tác động đơn, xi lanh khí nén tác động kép, xi khí nén hai đầu trục dẫn động,…

Xi lanh khí nén dạng kẹp

Xi lanh khí nén dạng kẹp có chức năng kẹp chặt các vật thể nhất định, các thiết bị xi lanh kẹp thường được lắp đặt trên bộ phận chuyển động, sau đó nó sẽ gắp vật thể, để di chuyển từ vị trí này đến vị trí khác, trong các khâu sản xuất.

Một số biến thể của xi lanh khí nén dạng kẹp có thể kể đến như: Xi lanh kẹp khí nén cánh tay đòn, xi lanh kẹp khí nén 2 mỏ kẹp hoặc loại có 3 mỏ kẹp.

Xi lanh khí nén dạng quay

Xi lanh khí nén dạng quay sử dụng khí nén áp suất cao, tác động lên chi tiết piston được ở bên trong thân của xi lanh, với mỗi piston được thiết kế thêm một bộ phận thanh răng liên kết với, trục bánh răng.

Khi có sự thay đổi về áp suất giữa các khoang trong xi lanh, nó làm cho piston di chuyển theo chiều đối ngược nhau, từ đó chuyển động tịnh tiến của piston, thông qua sự ăn khớp của thanh răng và bánh răng, được chuyển hóa thành chuyển động quay.

Giới hạn góc quay của xi lanh khí nén dạng chuyển động quay thường là 90°, 180° hoặc 360°.

Cấu tạo xi lanh khí nén

Khi nhắc đến cấu tạo của xi lanh khí nén, chúng ta thường nghĩ ngay đến cấu tạo xi lanh khí nén dạng thẳng, với phần thân xi lanh dài được thiết kế với dạng hình vuông hoặc hình tròn, bên trong là piston được liên kết với bộ phận trục. Điều này cũng dễ hiểu vì những thiết bị xi lanh khí nén dạng thẳng, là loại được sử dụng phổ biến nhất.

Tuy nhiên để hiểu sâu hơn về xi cấu tạo của xi lanh khí nén, chúng ta sẽ cùng nhau tìm hiểu cấu tạo của nhiều loại xi lanh khác nhau.

Cấu tạo xi lanh khí nén dạng kẹp

Xi lanh khí nén dạng kẹp được cấu tạo từ các bộ phận cơ bản sau:

Thân xi lanh: Thân của xi lanh khí nén dạng kẹp được chế tạo từ hợp kim nhôm, chi tiết này thường được chế tạo với hình dáng, là kiểu hình hộp chữ nhật.
Piston: Được đặt bên trong thân xi lanh, dưới tác động của áp suất khí nén, chi tiết này sẽ di chuyển dọc theo chiều theo thân của xi lanh. Piston cũng được chế tạo từ hợp kim nhôm.
Trục: Bộ phận trục có một đầu được liên kết với cơ cấu truyền động, đầu còn lại được được liên kết với piston, khi piston di chuyển chi tiết trục cũng di chuyển tương ứng, chuyển động sau đó được truyền đi đến bộ phận tiếp theo.
Cơ cấu truyền động: Là bộ phận bao gồm nhiều chi tiết liên kết lại với nhau, bộ phận này sẽ tiếp nhận chuyển động từ bộ phận trục, sau đó truyền đến hai mỏ kẹp, cơ cấu truyền động thường được chế tạo từ thép cacbon hoặc thép không gỉ.
Nắp đáy xi lanh: là một đĩa tròn mỏng được chế tạo từ hợp kim nhôm, chi tiết này có nhiệm vụ làm kín thân xi lanh.
Phe gài: Chi tiết này là một phụ kiện giúp cố định nắp đáy vào thân xi lanh.
Mỏ kẹp: Chi tiết trực tiếp thực hiện chức năng gắp các vật thể, mỏ kẹp được chế tạo từ hợp kim nhôm hoặc thép cacbon.
Gioăng piston: Piston của xi lanh khí nén cần sử dụng thêm các gioăng, được chế tạo từ những loại vật liệu có tính đàn hồi cao, những gioăng này có chức năng làm kín giữa các khoang bên trong xi lanh, ngăn không cho piston tiếp xúc trực tiếp với thành xi lanh gây ra hiện tượng mài mòn.

Đây là những bộ phận cơ bản cấu thành nên xi lanh khí nén, trong thực tế tùy thuộc vào chủng loại sản phẩm, chúng sẽ có những khác biệt nhỏ về cấu tạo.

Cấu tạo xi lanh khí nén dạng quay

Xi lanh khí nén dạng quay là loại sử dụng xi lanh sử dụng khí nén có áp suất cao, để chuyển hóa thành chuyển động quay, chuyển động quay này không phải chuyển động liên tục, mà nó chỉ có thể quay được trong một giới hạn góc quay nhất định, một số giới hạn về góc quay của xi lanh quay khí nén thường được áp dụng là xi lanh khí nén quay 90, 180 và 360°.

Cấu tạo xi lanh khí nén dạng quay bao gồm, những bộ phận chính sau đây:

Thân xi lanh: Thân thường được chế tạo từ hợp kim nhôm, hoặc đối với những thiết bị được chế tạo để làm việc với mức áp suất cao hơn, nó được chế tạo từ thép không gỉ, Bộ phận thân có thể được thiết kế dạng thân đơn hoặc thân đôi, tùy theo công suất thiết kế mà thiết bị cần đáp ứng.
Piston: Do có nhiều loại xi lanh khí nén khác nhau, nên chi tiết piston cũng được chế tạo, với đa dạng hình dáng và vật liệu để, phù hợp sử dụng cho từng loại thân xi lanh khác nhau, để chuyển động tịnh tiến của các piston, được chuyển hóa thành chuyển động quay của bàn xoay hoặc một trục xoay nào đó. Các chi tiết piston được chế tạo với bộ phận thanh răng gắn liền.
Cổng cấp khí nén: Để có thể thực hiện được những chức năng đã thiết kế, xi lanh khí nén dạng xoay cần được cung cấp khí nén phù hợp vào bên trong, điều này được thực hiện thông qua, hai cổng cấp khí nén, khi ta đổi cổng cấp khí thì chiều quay của chi tiết xi lanh sẽ thay đổi.
Bánh răng: Chi tiết này được cố định một phần vào thân của xi lanh khí nén, đầu còn lại được liên kết với bàn xoay, phần răng của bánh răng liên kết với thanh răng của piston, bộ phận này được chế tạo từ thép không gỉ.
Bàn xoay: Bàn xoay của xi lanh khí nén, được chế tạo từ hợp kim nhôm, bộ phận này liên kết với bánh răng thông qua các chi tiết bu lông.

Trên đây là những bộ phận cơ bản hình thành nên cấu tạo của xi lanh khí nén dạng quay, lưu ý răng tùy thuộc vào chủng loại của thiết bị, sẽ có sự khác biệt nhất định về cấu tạo giữa các loại xi lanh.

Cấu tạo xi lanh khí nén dạng thẳng

Do xi lanh khí nén dạng thẳng là loại được sử dụng phổ biến nhất, trong các loại xi lanh vận hành bằng khí nén. Chính vì vậy xi lanh dạng thẳng có nhiều biến thể khác nhau về chủng loại.

Điều này dẫn đến sự khác biệt nhất định số lượng chi tiết, khác biệt về kích thước và hình dạng.

Đối với xi lanh khí nén dạng thẳng, chúng được biết đến rộng rãi với hai loại cơ bản bao gồm loại tác động đơn và tác động kép, và cả hai đều có cấu tạo tương đồng đồng nhau, điểm khác biệt lớn nhất là xi lanh khí nén tác động đơn, được lắp thêm một lò xo ở bên trong thân xi lanh.

Cấu tạo xi lanh khí nén dạng thẳng, bao gồm các bộ phận chính sau:

Thân xi lanh: Giống với các loại xi lanh khí nén khác, thân của xi lanh khí nén dạng thẳng được chế tạo chủ yếu từ hai loại vật liệu là inox, hoặc hợp kim nhôm. Chiều dài của thân sẽ ảnh hưởng đến hành trình làm việc của trục. Đường kính của thân xi lanh sẽ quyết định lực tác động mà thiết bị này có thể sinh ra, trong điều kiện làm việc với cùng một mức áp suất.
Piston: Piston được chế tạo từ hợp kim nhôm, đặt bên trong thân xi lanh và được liên kết với bộ phận trục, khi áp suất làm việc tác động lên một trong hai mặt của piston thay đổi, nó sẽ di chuyển và từ đó kéo theo sự chuyển động của trục xi lanh.
Trục: Được chế tạo từ thép không gỉ, vì chi tiết này thường xuyên chịu lực tác động trong quá trình làm việc, trong khi nó được thiết kế với tiết diện nhỏ hơn nhiều so với các bộ phận khác.
Nắp: Thân của xi lanh là một ống trụ rỗng bằng kim loại, vì vậy cần đến các bộ phận có khả năng liên kết và giới hạn chuyển động của các bộ phận, ngoài ra để thiết bị có thể hoạt động được với hiệu suất cao nhất, ta cần đảm bảo khí nén không bị rò rỉ ra bên ngoài xi lanh. Bộ phận nắp được thiết kế để đáp ứng tất cả những yêu cầu trên.
Nắp của xi lanh được đúc từ nhôm nguyên khối, sau đó nó được gia công cắt gọt để đạt được độ chính xác cần thiết.
Van tiết lưu: Bộ phận này được tích hợp thiết kế trên nắp của xi lanh khí nén, nó có chức năng kiểm soát lưu lượng của khí nén đi vào hoặc đi ra khỏi thân xi lanh. Việc kiểm soát được lưu lượng khí nén, cung cấp cho xi lanh khí nén quyết định đến tốc độ ra vào của chi tiết trục xi lanh.
Cổng cấp khí: Cổng cung cấp khí vị trí được thiết kế để liên kết với đường ống khí nén, khí nén từ hệ thống sẽ thông qua các đường ống này để đi vào thân xi lanh khí nén.

Tổng kết

Trong bài viết này với chủ đề là tìm hiểu về cấu tạo xi lanh khí nén, mình đã để cập đến xi lanh khí nén là gì, chức năng và chủng loại của xi lanh khí nén, những thông tin này là cần thiết, để qua đó ta có thể hiểu được tại sao cấu tạo của xi lanh khí nén, lại được thiết kế như vậy

Việc hiểu được cấu tạo xi lanh khí nén, một cách cơ bản người dùng có thể thực hiện công việc bảo trì, bảo dưỡng và sửa chữa, được thực hiện một cách dễ dàng hơn.

Việc hiểu rõ cấu tạo của sản phẩm là điều cần thiết kế tính toán thiết kế hệ thống, ngay từ những giai đoạn đầu tiên.

Trên đây là toàn bộ những thông tin liên quan đến cấu tạo xi lanh khí nén, nếu cần làm rõ về điều gì, hãy liên hệ trực tiếp với mình để chúng ta có thể trao đổi cụ thể hơn. Như thường lệ mình rất hoan nghênh những ý kiến đóng góp của quý độc giả, để bài viết được hoàn thiện hơn. Xin cảm ơn!