Động cơ khí nén

Cập nhật lần cuối ngày 02/06/2023 lúc 02:35 chiều

Tìm hiểu về động cơ khí nén

Động cơ khí nén hay còn gọi là motor khí nén, thiết bị sử dụng năng lượng từ khí nén để tạo ra chuyển động quay liên tục.

Khí nén được tạo ra từ máy nén khí, sau đó được lưu trữ trong bình tích áp, thông qua hệ thống dây hơi khí nén và các loại van điều khiển, để cung cấp khí nén cho thiết bị động cơ khí nén. Thông qua việc điều khiển lưu lượng và áp suất của nguồn khí nén, ta có thể điều khiển được tốc độ quay, cũng như momen xoắn mà động cơ có thể tạo ra.

Thiết bị được cung cấp với nhiều chủng loại và kích thước khác nhau, phù hợp cho các ứng dụng truyền động đối với các hệ thống sản xuất, Các thiết bị động cơ khí nén phổ thông, thường làm việc được ở mức áp suất từ 3 bar đến 16 bar, những thiết bị được thiết kế với công suất lớn hơn, cần đến nguồn cấp khí nén có mức áp suất lên đến hàng chục bar.

Thông số kỹ thuật của motor khí nén

Động cơ khí nén được cung cấp với nhiều chủng loại, mỗi loại sẽ có cấu tạo và cách thức hoạt động riêng biệt, vì vậy nên chúng sẽ có thông số kỹ thuật riêng biệt ứng với từng thiết bị cụ thể. Trong phạm vi của bài viết này mình sẽ tổng hợp lại, thông số kỹ thuật cơ bản, của các dòng sản phẩm động cơ khí nén.

• Kiểu cơ cấu hoạt động: Cơ cấu piston, cơ cấu tuabin, cơ cấu cánh gió,…
• Vật liệu chế tạo thân động cơ: Thép cacbon, thép không gỉ, hợp kim nhôm
• Tùy chọn công suất của động cơ: 0.75 kW, 1.2 kW, 2.5 kw,…
• Momen xoắn: 3 Nm, 4 Nm, 10 Nm,…
• Kích thước cổng kết nối: 1/8 inch, 1/4 inch, 3/8 inch,…
• Áp suất khí nén vận hành: 2 bar đến 10 bar
• Phạm vi nhiệt độ làm việc: Từ -20℃ đến 60℃

Một số kiểu cấu tạo cơ bản của động cơ khí nén

Có nhiều cách để chuyển hóa năng lượng từ áp suất của khí nén, thành chuyển động quay có momen xoắn đủ lớn, để phù hợp với những điều kiện làm việc cụ thể. Thiết bị có thể sử dụng cơ cấu cánh tuabin, cơ cấu bánh răng,… Ngay sau đây hãy cùng chúng tôi tìm hiểu về cấu tạo, của hai loại động cơ khí nén được sử dụng phổ biến nhất.

Động khí nén tuabin

Động cơ khí nén sử dụng cánh tuabin được gọi là động cơ turbine khí nén (air turbine motor). Đây là một loại động cơ sử dụng áp suất khí nén để tạo ra lực đẩy và quay các cánh tuabin, tạo ra chuyển động cơ học.

Nguyên lý hoạt động của động cơ turbine khí nén tương tự như một tuabin máy bay. Khí nén được đưa vào động cơ và tạo ra áp suất, khi áp suất khí nén tăng, năng lượng khí nén được chuyển đổi thành chuyển động quay của cánh tuabin. Quá trình này tạo ra một lực làm quay cánh tuabin.

Thiết bị được cấu tạo từ các bộ phận bao gồm:

• Cánh tuabin
• Thân động cơ
• Trục quay
• Vòng bi

Và một số chi tiết hỗ trợ làm kín và cố định thiết bị như: Bu lông, gioăng, nắp động cơ,…

Động cơ khí nén cánh gió

Động cơ khí nén cánh gió, hay còn được gọi là “air vane motors” trong tiếng Anh, là một loại động cơ khí nén sử dụng cánh gió (vane) để chuyển động cơ học thành công việc cơ khí.

Nguyên tắc hoạt động của động cơ khí nén cánh gió dựa trên việc sử dụng áp suất khí nén để đẩy các cánh gió (vane) bên trong động cơ. Khi áp suất khí nén được đưa vào, các cánh gió sẽ di chuyển và tạo ra lực đẩy hoặc lực xoắn, làm quay trục động cơ. Quá trình này tạo ra chuyển động cơ học và công việc được thực hiện thông qua liên kết với các bộ truyền động và thiết bị khác.

Thiết bị có cấu tạo cơ bản như sau:

• Thân động cơ: Đây là phần vỏ bọc bên ngoài của động cơ, giữ và bảo vệ các thành phần bên trong.
• Rotor: Rotor là phần quay chính của động cơ, bao gồm trục chính và các cánh gió (vane). Rotor được gắn chắc chắn trên trục chính và xoay khi áp suất khí nén được áp dụng.
• Cánh gió (Vane): Cánh gió là các lá kim loại hoặc lá nhựa được gắn vào rotor. Khi áp suất khí nén tác động lên các cánh gió, chúng di chuyển ra và vào trong để tạo lực đẩy hoặc lực xoắn.
• Bộ truyền động: Bộ truyền động chuyển đổi chuyển động quay của rotor thành công việc cơ khí. Nó bao gồm các bánh răng hoặc bộ truyền động khác để chuyển đổi và điều chỉnh tốc độ và lực xoắn của động cơ.

So sánh động cơ khí nén và động cơ điện

Động cơ điện và động cơ khí nén là hai loại thiết bị khác nhau, có chức năng tạo ra chuyển động quay, được ứng dụng trong các hệ thống và công cụ, nhằm mục đích cung cấp cơ năng thích hợp, để vận hành những công cụ và hệ thống này.

Sau đây hãy cùng mình so sánh hai loại thiết bị này, để hiểu rõ hơn về những ưu điểm vượt trội cũng như những hạn chế giữa chúng.

Nguồn năng lượng

Cả động cơ điện và động cơ khí nén để cần được cung cấp năng lượng, để chuyển hóa nguồn năng lượng đó thành chuyển động quay, phù hợp với yêu cầu của ứng dụng.

Động cơ điện: Sử dụng điện năng để vận hành thiết bị, dòng điện cung cấp bao gồm cả điện 1 chiều và điện xoay chiều, có nhiều mức điện áp khác nhau 3.6 V, 12 V, 24 V, 220V,… Điện năng sử dụng được lấy từ mạng lưới truyền tải điện, hoặc được lưu trữ bên trong các viên pin, bình ắc quy,.

Động cơ khí nén: Sử dụng nguồn năng lượng là khí nén có áp suất cao, được tạo ra bởi máy nén khí, khí nén được lưu trữ trong bình tích áp và truyền đến thiết bị tiêu thụ, nhờ vào hệ thống đồng ống phân phối khí nén. Khí nén được sử dụng để vận hành động cơ khí nén, thường ở mức áp suất từ 3 bar đến 10 bar và cao hơn đối với những loại động cơ có công suất lớn.

Tính linh hoạt trong ứng dụng

Tính linh hoạt trong ứng dụng của các loại động cơ phản ánh, mức độ ứng dụng chính loại thiết bị đó các hệ thống cao hay thấp. Tính linh hoạt của thiết bị phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm mức độ phổ biến của hệ thống cung cấp năng lượng, khả năng điều chỉnh của loại động cơ, mức độ đa dạng về chủng loại,…

Động cơ điện: Có sự linh hoạt trong ứng dụng cao hơn, bởi điện năng được cung cấp phổ biến đối với hầu hết các hệ thống công nghiệp, đồng thời điện còn được lưu trữ trong các viên pin, thuận tiện cho việc sử dụng. Ngoài ra động cơ điện được cung cấp với nhiều chủng loại hơn, so với động cơ khí  nén, khả năng điều chỉnh tối ưu hơn.

Động cơ khí nén: Được ứng trong một số hệ thống nhất định, một phần vì hệ thống khí nén không phổ biến, cộng thêm động cơ khí nén được cung cấp với ít tùy chọn hơn. Để có thể tùy chỉnh được chế độ, cần sử dụng thêm nhiều loại thiết bị khác, dẫn đến hệ thống sẽ phức tạp hơn.

Độ bền và độ ổn định

Độ bền và mức độ ổn định trong quá trình sử dụng, phản ánh khả năng làm việc lâu dài và ổn định trong điều kiện ứng dụng, đặc biệt là đối với những điều kiện làm việc khó khăn. Những yếu tố ảnh hưởng đến độ bền và độ ổn định của thiết bị gồm có cấu tạo, nguyên lý hoạt động, vật liệu chế tạo,…

Động cơ điện: Những bộ phận thường gặp hư hỏng là cuộn dây nguyên nhân do quá tải, dòng điện không ổn định, tác động của nhiệt độ, lớp sơn cách điện bị bong ra theo thời gian. Tiếp theo là bộ phận chổi than và cổ góp hai bộ phận này ma sát liên tục với nhau trong suốt quá trình làm việc, cùng với đó ở tốc độ quay cao, sự tiếp xúc giữa chúng không còn ổn định làm phái sinh các tia hồ quang điện,… Tất cả những yếu tố trên đã làm giảm độ bền và độ ổn định của động cơ điện.

Động cơ khí nén: Thiết bị được cấu tạo hoàn toàn từ các bộ phận và chi tiết cơ khí, tạo thành các cơ cấu chuyển động khí chuyển động khi có lực tác động lên các cơ cấu. Lực vận hành thiết bị được chuyển hóa từ áp suất của khí nén, nên thiết bị có hoạt động rất ổn định và bền bỉ, trong nhiều điều kiện làm việc khác nhau.

Ứng dụng của động cơ khí nén

Động cơ khí nén có rất nhiều ứng dụng trong các ngành công nghiệp và các lĩnh vực khác. Dưới đây là một số ứng dụng phổ biến của động cơ khí nén:

• Công nghiệp tự động hóa: Động cơ khí nén được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống tự động hóa công nghiệp, bao gồm hệ thống điều khiển và truyền động. Chúng được sử dụng để cung cấp lực xoắn và chuyển động cho các thiết bị và máy móc.
• Máy móc công nghiệp: Sử dụng trong các loại máy móc như máy cắt, máy mài, máy khoan,… Chúng cung cấp lực đẩy và chuyển động cho các công đoạn gia công và sản xuất.
• Hệ thống truyền động: Sử dụng trong các hệ thống truyền chuyển động cho các băng tải, máy cẩu, hệ thống truyền động bằng khí nén và nhiều ứng dụng khác trong ngành vận tải và logistics.

Xem thêm sản phẩm xi lanh khí nén tròn.