Hướng dẫn chọn xy lanh thủy lực

1. Giới thiệu về xy lanh thủy lực

Xin chào các bạn, thì lại là mình đây. Trong bài ngày hôm nay, mình sẽ giới thiệu và hướng dẫn các bạn làm thế nào có thể chọn được một chiếc xy lanh thủy lực.

Xy lanh thủy lực

Xy lanh thủy lực không còn xa lạ gì với chúng ta, đặc biệt là trong ngành kĩ thuật, nó đóng một vai trò hết sức quan trọng trong hệ thống thủy lực. Nó xuất hiện hầu hết trong tất cả các nhà máy sản xuất, các máy công trình, tàu thủy hay máy bay. Cùng với các phần tử thủy lực khác, xy lanh tạo nên các cơ cấu máy động lực công suất lớn tới cực lớn mà không có một loại máy nào có thể sánh ngang.
Về định nghĩa, xy lanh thủy lực được định nghĩa là một động cơ thủy lực thực hiện chuyển động thẳng qua lại, nhận năng lượng từ dòng chất lỏng( áp suất) chuyển hóa thành lực ở đầu cần. Như vậy, lực do xy lanh tạo ra sẽ có mối quan hệ với áp suất dòng chất lỏng. Chúng ta sẽ cùng tìm hiểu dưới đây.

Xy lanh thủy lực

Hình trên các bạn có thể nhìn thấy nguyên lí hoạt động của xy lanh thủy lực. Xy lanh thủy lực bao gồm ống xy lanh và piston là hai bộ phận chính. Dưới áp lực của dòng chất lỏng khi bơm vào buồng trái, piston sẽ chuyển động sang phải và ngược lại. Quá trình chuyển động như vậy, ở đầu cần sẽ xuất hiện một lực. Tùy thuộc vào áp lực dòng chất lỏng và kích thước xy lanh mà ta có thể tính chính xác được độ lớn của lực đầu cần.
Một số khái niệm mà các bạn cần phải biết để thuận tiện cho quá trình tính toán và lựa chọn xy lanh thủy lực sau này.
- Ống xy lanh chính là ống hình trụ, có bề dày, hở hai đầu. Ống xy lanh cùng với piston sẽ tạo nên buồng làm việc của xy lanh. Trong quá trình làm việc, ống xy lanh đứng yên hoặc quay, song nếu xét trong hệ tọa độ tương đối, ống xy lanh đứng yên so với piston. Kí hiệu kích thước ống xy lanh là D.
- Piston chính là phần gạch vật liệu trên hình vẽ. Đây là chi tiết nhận năng lượng từ dòng chất lỏng và chuyển hóa thành lực đầu cần. Trong quá trình hoạt động, piston di chuyển dọc theo hai đầu xy lanh. Kí hiệu trong hình vẽ của piston là d.
- Hành trình chính là độ dài di chuyển của piston từ điểm tận cùng bên trái sang điểm tận cùng bên phải của piston khi làm việc. Đơn vị của hành trình là met.
- Buồn làm việc hay khoang làm việc chính là khoang tạo ra bởi ống xy lanh và piston.

2. Phân loại xy lanh thủy lực

Xy lanh thủy lực có thể được phân loại theo rất nhiều tiêu chí dựa trên cấu tạo và nguyên lí hoạt động. 

- Xy lanh tác dụng đơn là xy lanh hoạt động dựa vào nguồn năng lượng ở hành trình tiến, ở hành trình hồi về, xy lanh dựa vào lò xo hay tải trọng của chính piston.

Xy lanh lò xo hồi vị

- Xy lanh tác dụng kép ngược lại với xy lanh tác dụng đơn, chúng nhận năng lượng trong cả hành trình tiến và hành trình lùi.

Xy lanh tác dụng kép

- Dựa vào cần piston, người ta phân loại xy lanh một cần và xy lanh hai cần.

Xy lanh hai cần

- Đối với những xy lanh mà không gian không cho phép, người ta còn chế tạo cả xy lanh tầng tương tự như ben xe tải.

Xy lanh tầng

3. Tính toán xy lanh thủy lực

Xy lanh thủy lực được tính toán và lựa chọn dựa trên khả năng tạo lực và vận tốc chuyển động. Từ hai thông số kĩ thuật chính ấy, kết hợp với áp suất phá hủy, khả năng chịu uốn đầu cần, nhiệt độ làm việc mà người ta có thể tính chọn được xy lanh phù hợp.

Từ công thức tính lực xy lanh trong hành trình tiến và áp suất hệ thống ta có thể tính được đường kính xy lanh :

tương tự như vậy chúng ta cũng có thể dùng lực trong hành trình lùi về để tính toán kích thước xy lanh.

Thực chất chúng ta có thể lựa chọn một trong hai công thức tính trên để lựa chọn xy lanh thủy lực. Tùy thuộc vào kiểu lắp đặt và yêu cầu tạo lực ở hành trình tiến hay hành trình lùi mà ta lựa chọn một trong hai. 

Công thức tính vận tốc xy lanh cho hành trình tiến:

Cho hành trình lùi: 

Trong đó:

 F là lực đầu cần( N)

Q là lưu lượng cấp( N/m3)

p là áp suất hệ thống cấp( N/m2)

D đường kính xy lanh ( m)

d là đường kính cần piston( m)

Trong quá trình lựa chọn xy lanh, chúng ta cũng phải cần lưu ý cách gá đặt xy lanh để lựa chọn cho phù hợp. 

Như vậy mình đã giới thiệu và hướng dẫn xong cho các bạn kiến thức cơ bản  về xy lanh thủy lực. Hy vọng có thể giúp ích được cho các bạn. Mình sẽ trở lại trong các bài tiếp theo. See you soon!