Bạn muốn làm kín piston xi lanh nhưng lại chưa biết cách nào nhanh và hiệu quả nhất? Bởi vì xi lanh là một chấp hành quan trọng nên cần tính toán và cân nhắc cẩn thận. Đừng lo lắng, hãy cập nhật ngay những thông tin hữu ích trong bài viết này của chúng tôi để sở hữu ngay 1 phương pháp phù hợp nhé.
Nguyên lý hoạt động của xi lanh
Đối với 1 hệ thống làm việc, ngoài thùng chứa lưu chất, bơm thủy lực các loại, van, ống dẫn, motor thì cần có chấp hành là xi lanh để thực hiện việc ép, nén, kéo đẩy. Đối với các khách hàng là dân kỹ thuật chắc có lẽ nguyên lý hoạt động của nó nắm trong bàn tay tuy nhiên với những người mới tiếp cận thì còn khá xa lạ.
Xi lanh khí nén hay xi lanh thủy lực đều có dạng hình trụ tròn hoặc khối chữ nhật đứng. Tuy theo nhu cầu về đường kính trong, đường kính ngoài và hành trình dài hay ngắn mà trọng lượng xi lanh có thể từ vài gram cho đến hàng tạ, hàng tấn.
Trước hết chúng ta cùng nghiên cứu xem, 1 xi lanh sẽ gồm những bộ phận nào? Nó bao gồm:
Phụ kiện làm kín trong xi lanh không thể thiếu, gọi là gioăng phớt. Nó được làm bằng cao su hoàn toàn và có thêm các gân cứng giúp lắp khít vào các rãnh, chống rò rỉ.
Nòng xi lanh hay còn gọi là ống xi lanh, nó có dạng trụ tròn. Khách hàng có thể liên tưởng đến ống nước. Ống ben được làm bằng kim loại hoàn toàn. Nó phối hợp với piston để tạo nên 1 buồng cao áp, buồng áp thấp bên trong xi lanh.
Piston hay là ty xi lanh, nó có cấu tạo gồm 2 phần:
+ Cần piston: Chức năng của nó là biến chuyển năng lượng dầu hay khí nén thành lực đầu cần.
+ Quả piston: Nhiệm vụ duy nhất của nó là làm kín để ngăn chặn dòng lưu chất có thể đi từ buồng có áp lực cao sang buồng có áp lực thấp.
Cửa dầu vào, cửa dầu ra của xi lanh.
Đa số các xi lanh đều được làm bằng thép, inox, đồng, hợp kim. Đây đều là những chất liệu có độ cứng cao, chống oxi hóa tốt và dễ dàng gia công.
Xi lanh chỉ hoạt động khi có khí nén từ máy nén hoặc dầu từ bơm dẫn vào với áp suất cao. Khi nó đi vào trên trong các buồng đang được làm kín, kết hợp với quả piston, gioăng phớt kín và ống xi lanh nó bị chặn lại. Lượng dầu, lượng khí nén tăng dần lên, chiếm lấy không gian bên trong và tạo nên áp lực. Chính nhờ vào các bơm dầu và không khí từ máy nén áp cao có năng lượng lớn nên piston dịch chuyển ra bên ngoài. Tốc độ nhanh hay chậm của piston phụ thuộc vào điều chỉnh lưu lượng dòng chất vào xi lanh.
Khi piston bắt đầu dịch chuyển thì cũng là lúc áp lực của dầu hay áp lực của khí nén thắng được lực cản của tải, lực cản của ma sát.
Những cách làm kín piston xi lanh
Để đảm bảo kín trong piston xi lanh khí nén, thủy lực, người ta sẽ sử dụng 1 trong 3 cách sau:
1. Làm kín bằng các vòng xéc măng
Nếu khách hàng chọn các loại xi lanh khí nén, xi lanh thủy lực mà có tỉ số đường kính và hành trình làm việc không lớn, người ta sẽ chọn cách làm kín bằng vòng xéc măng.
Chức năng của các vòng xéc măng này đó là làm kín các khoang hút, khoang đẩy trong xi lanh. Xéc măng là loại phụ kiện được làm hoàn toàn từ các chất có tính đàn hồi cao. Trên các quả piston sẽ có các đường rãnh để lắp xéc măng sao cho nó có thể áp sát vào bề mặt bên trong ống xi lanh. Điều này cần phải được đảm bảo để khả năng làm kín là tuyệt đối.
Một số hãng sản xuất chọn ebonit hoặc gang đúc, tectolit để sản xuất xéc măng. Tùy theo từng loại xi lanh cụ thể mà số lượng vòng xéc măng sẽ khác nhau. Thông thường, trên quả piston có từ 2-3 vòng xéc măng.
2. Làm kín dạng khe hở hướng kính
Chúng ta sẽ bắt gặp việc khe hở hướng kính làm kín tại các xi lanh có tỉ số đường kính trên hành trình làm việc chuyên dùng cho các hệ thống, máy có áp suất cao. Các xi lanh được làm kín bằng khe hở thì phải đạt độ hoàn thiện tối đa, các chi tiết như cần, quả, ống đều được gia công một cách tỉ mỉ sao cho khe hở này đủ nhỏ để không làm rò rỉ dòng lưu chất.
Sự phát hiện phương pháp làm kín này chủ yếu dựa trên đặc tính nhớt của dầu. Độ nhớt càng cao thì khả năng làm kín của dầu càng tốt và đối với các hệ thống công suất lớn thì chắc chắn chỉ có loại dầu này mới đáp ứng các yêu cầu công việc.
Trong quá trình thiết kế, người ta cân nhắc sao cho ống và piston của xi lanh không bị ma sát khô bằng việc đảm bảo khe hở chỉ có giá trị từ 0.015 đến 0.025. Khi xi lanh chuyển động tịnh tiến thì bề mặt của các bộ phận bên trong sẽ ma sát với nhau. Điều này sẽ gây nên hậu quả là hỏng hóc, tiếng ồn và sinh nhiệt lớn.
Một khe hở hướng kính chuẩn là khi nó đủ lớn để dầu bôi trơn điền vào để hạ nhiệt, chống ma sát nhưng lại không gây là rò rỉ, thất thoát áp cũng như lượng lưu chất, ảnh hưởng tới hệ thống. Tại quả piston, người ta sẽ thiết kế các rãnh vòng để giảm ma sát cũng như nâng cao chất lượng thủy động.
Đối với các xi lanh được làm kín bằng phương pháp này thì ống xi lanh và quả phải được chế tạo và lắp ráp theo tiêu chuẩn. Các ống và quả của ben sau khi được chế tạo sẽ được chọn ghép thành các cặp tương ứng với nhau và kiểm tra nghiêm ngặt để đảm bảo chất lượng khe hở tốt nhất, đạt yêu cầu.
3. Làm kín bằng gioăng phớt
Đây chính là phương pháp làm kín thông dụng, đơn giản nhất hiện nay. Hầu hết các xi lanh dầu, xi lanh khí nén hiện nay đều sử dụng gioăng phớt để làm kín. Và khi tháo rời xi lanh, chúng ta có thể dễ dàng thấy các bộ gioăng phớt này ở bên trong.
Mỗi loại gioăng phớt sẽ có tiết diện cụ thể tuy nhiên dạng chữ U, dạng chữ V là thông dụng nhất hiện nay.
Phớt chắn dầu tiết diện chữ U
Người ta sẽ sử dụng phớt chắn dầu tiết diện chữ U khi xi lanh đó được thiết kế để làm việc trong giới hạn áp suất khoảng 100 at. Nguyên nhân là bởi vì kết cấu dạng chữ U nên nó tì sát vật liệu, mép cao su vào ống xi lanh. Lực ép này không ổn định nên khi làm với áp suất lớn nó không chắc chắn. Vì thế mà loại phớt chữ U được ưu tiên dùng cho các hệ thống áp suất thấp hoặc trung bình.
Với những xi lanh làm việc trong môi trường áp suất lớn hơn thì người dùng cần chọn loại gioăng phớt có thiết kế vành cứng hơn nhằm truyền lực ép từ xi lanh tới phớt được tốt hơn. Vành cứng này còn giúp viền mép của phớt có thể tì sát vào ống nòng xi lanh một cách chắc chắn. Tuy nhiên, nếu trường hợp xi lanh làm việc với áp suất cao thì viền này sẽ bị cuộn vào phía trong.
Đối với những xi lanh làm việc với áp lực trên 200 at thì các phớt chắc dầu chữ U được gia cố thêm 1 lớp sợi vải. Để sau khi hoàn thành, chúng ta có được 1 phớt cứng và vững chắc hơn. Nó có thể tì sát vào nòng xi lanh nên dùng áp suất lớn nó vẫn đáp ứng tốt.
Đối với những ben thủy lực, ben khí được chế tạo để làm việc với áp suất cao trên 300 at như hệ thống ép, trạm nguồn, máy chấn… thì người ta sẽ ưu tiên sử dụng các loại gioăng phớt đặc điểm. Đó là tại các mép gioăng phớt này được đắp 1 lớp cao su thêm, mềm và đàn hồi. Chính vì điểm này mà các gioăng phớt có thể đảm bảo khả năng làm kín tốt trong xi lanh khi môi trường có áp suất lên đến 350 bar.
Chức năng của lớp cao su đắp thêm đó là làm cho gioăng phớt cứng hơn, dầu hay các lưu chất có thể tác động liên tục lên gioăng phớt mà không bị mỏi, không ảnh hưởng tới việc làm kín của nó.
Phớt chắn dầu tiết diện chữ V
Đối với những hệ thống làm việc với áp lực lớn, trên 700 at thì nên sử dụng loại phớt nào? Lời khuyên của chúng tôi đó là nên dùng phớt chắn dầu tiết diện chữ V. Phớt chắn dầu này có tiết diện khi cắt hình chữ V, được làm từ vật liệu compozit.
Cấu tạo của nó gồm nhiều gioăng V ghép lại với nhau. Nó được chia thành 2 phần: Phân gân cứng và phần đàn hồi. Nên khi so sánh phớt U và phớt V thì ta thấy phớt V có thể làm kín trong khi chịu áp suất cao tốt hơn.
Có 1 lời khuyên dành cho khách hàng đó là khi tháo lắp gioăng phớt cần thực hiện cẩn thân và đúng chiều. Nếu có sai sót thì các khoang xi lanh sẽ không được làm kín, gây rò rỉ và dẫn đến thất thoát lưu chất, mất áp suất.
Chú ý: Với các phớt có tiết diện U thì mép của gioăng phớt phải hướng về phía có áp suất cao hơn. Đây là loại phớt dùng cho xi lanh 1 chiều.
Nếu xi lanh 2 chiều thì cần dùng phớt U có 2 bề mặt làm việc. Người dùng có 2 sự lựa chọn, đó là sử dụng 1 phớt có 2 bề mặt, kết cấu đối xứng nhau hoặc 2 phớt loại có 1 bề mặt làm việc lắp ngược nhau.
Đây là những kiến thức về gioăng phớt mà chúng tôi tổng hợp, hy vọng sẽ giúp các bạn có thể tự tin tìm kiếm được phụ kiện và cách làm kín piston phù hợp với nhu cầu.
