1.Xi lanh khí nén là gì?
Xi lanh khí nén là thiết bị cơ khí tạo ra lực(đẩy hoặc kéo) bằng cách sử dụng năng lượng từ khí nén. Các thiết bị này bao gồm :một piston, thanh piston và xi lanh. Áp suất bên trong xi lanh tăng lên khi khí nén đi vào một bên của xi lanh. Sự gia tăng áp suất bên trong làm cho piston chuyển động tịnh tiến theo một hướng nhất định. Thanh piston truyền lực đến vật cần chuyển động.
Lưu chất làm việc trong xi lanh khí nén là khí nén. Do đó, xi lanh khí nén thích hợp cho những môi trường đòi hỏi mức độ sạch sẽ cao, vì khí nén sẽ không làm ô nhiễm môi trường xung quanh trong trường hợp rò rỉ. Xi lanh khí nén hoạt động êm ái và không cần bể chứa lớn cho lưu chất làm việc.
Xi lanh khí nén được sử dụng trong tự động hóa máy móc và quy trình công nghiệp. Lực và chuyển động do xi lanh khí nén tạo ra có thể được sử dụng trong các cơ chế như kẹp, đẩy, chặn và nâng. Trong các nhà máy, chúng được sử dụng trong việc kẹp và đặt đồ vật lặp đi lặp lại vào máy móc hoặc thiết bị.
2.Các thành phần của xi lanh khí nén
- Bore xi lanh khí nén: Bore xi lanh khí nén chứa và bảo vệ các bộ phận bên trong. Nó được được làm kín bằng nắp chụp hai đầu: nắp chụp đầu trước (đầu xi lanh) và đầu sau (nắp xi lanh). Một hoặc cả hai nắp có cổng đưa khí nén vào bên trong xi lanh. Các vòng đệm có khả năng làm kín được đặt giữa lỗ khoan và nắp để tránh rò rỉ và tác động cao trong quá trình truyền động.
- Pít-tông: Pít-tông là đĩa bên trong xi lanh khí nén, đóng vai trò là vách ngăn di động phân chia buồng. Nó chuyển động qua lại theo một đường thẳng. Khi khí nén đi vào cổng của nắp phía sau, nó sẽ tạo áp lực lên pít-tông, khiến nó di chuyển ra khỏi nắp phía sau và làm cho thanh pít-tông nhô ra. Piston sau đó trở về vị trí ban đầu. Cách thức piston quay trở lại vị trí ban đầu phụ thuộc vào loại của nó. Lượng lực do xi lanh khí nén tạo ra tương đương với áp suất không khí nhân với diện tích của piston. Đường kính của xi lanh khí nén dùng để chỉ đường kính của piston hoặc đường kính trong của xi lanh.
- Thanh piston: Thanh piston được nối và dẫn động bởi piston. Nó được gắn vào phần tử máy hoặc các vật thể được đẩy hoặc kéo. Chiều dài hành trình đề cập đến khoảng cách mà piston và cần piston đã đi được.
- Đệm piston: Đệm piston làm giảm tốc độ của cụm piston và thanh truyền trước khi nó chạm đến nắp cuối. Nó giúp giảm tác động, tiếng ồn và độ rung ở cuối mỗi hành trình và cho phép piston chuyển động với vận tốc nhanh hơn.
- Phốt tĩnh Piston: Phốt tĩnh piston đảm bảo độ kín khít giữa piston và thanh truyền.
- Phốt piston: Phốt piston đảm bảo độ kín khít giữa piston và buồng. Nó ngăn không khí rò rỉ sang phía bên kia của buồng.
- Vòng dẫn hướng pít-tông: Vòng dẫn hướng pít-tông ngăn tiếp xúc kim loại trực tiếp giữa pít-tông và buồng hình trụ trong quá trình chuyển động trượt. Chúng hấp thụ lực hướng tâm tác dụng trong xi lanh. Chúng được gắn trong piston và được làm bằng nhựa kháng hóa chất, ma sát thấp và tự bôi trơn như PTFE và polyamit.
- Cảm biến: Cảm biến được sử dụng để phát hiện vị trí tuyến tính của piston bên trong xi lanh. Chúng rất quan trọng cho các ứng dụng định vị. Công tắc sậy và cảm biến hiệu ứng Hall là những cảm biến xi lanh khí nén được sử dụng phổ biến.
- Thanh giằng: Thanh giằng là các thanh thép có ren giữ các nắp đầu của lỗ xi lanh khí nén. Có một lớp bịt tĩnh giữa nắp cuối và bề mặt lỗ khoan. Các thanh giằng chạy dọc theo chiều dài của hình trụ. Một xi lanh khí nén có thể có 4-20 thanh giằng tùy thuộc vào kích thước và lực mà nó tạo ra, điều này làm cho xi lanh trở nên cồng kềnh hơn. Các thanh giằng cũng bảo vệ xi lanh khỏi va đập và sốc có thể xảy ra.
3.Phân loại xi lanh khí nén
Về cơ bản, xi lanh khí nén được phân loại theo phương thức tác động của khí nén đối với xi lanh : xi lanh tác động kép và xi lanh tác động đơn
3.1 Xi lanh tác động kép:
Xi lanh tác động kép, khí nén có thể được đưa vào cả hai phía của piston. Cụm piston và thanh truyền sẽ di chuyển về phía buồng có áp suất bên trong thấp hơn. Do đó, cụm piston và thanh truyền có thể thực hiện cả hành trình kéo và hành trình rút. Cụm piston và thanh truyền trở về vị trí ban đầu bằng cách cung cấp không khí có áp suất ở phía bên kia của xi lanh.
Lực giãn của xi lanh tác dụng kép lớn hơn lực rút do diện tích ở phía bên của piston gần nắp sau lớn hơn. Điều này chỉ đúng khi áp suất không khí cung cấp ở cả hai phía của piston bằng nhau. Hơn nữa, tốc độ rút lại nhanh hơn tốc độ kéo dài do thanh giảm thể tích hiệu quả khiến buồng chứa đầy khí nén nhanh hơn.
Xi lanh tác động kép rất hữu ích trong việc đóng mở cổng và van. Chúng được sử dụng cho các ứng dụng đòi hỏi tốc độ cao và lực cao. Chúng có lực ra mạnh hơn, ổn định hơn và hành trình dài hơn. Vì vậy, họ cần một hệ thống đệm chắc chắn hơn. Chuyển động của cụm piston và thanh truyền nhanh hơn và được kiểm soát tốt hơn do không khí có áp suất di chuyển nó theo cả hai hướng. Tuy nhiên, xi lanh tác động kép có mức tiêu thụ khí nén cao hơn và đắt hơn. Không thể xác định được vị trí của piston trong trường hợp áp suất hoặc mất điện đột ngột.
3.2 Xi lanh tác động đơn:
Xi lanh khí nén tác động đơn, một lò xo được lắp xung quanh cần piston, giúp rút lại cụm piston và thanh truyền. Khí nén đi vào qua một trong các nắp xi lanh và chỉ lấp đầy một bên của buồng. Điều này làm cho cụm piston và thanh truyền chuyển động tuyến tính và giãn ra theo một hướng trong khi nén hoặc kéo căng lò xo. Khi cần piston tạo ra lực đẩy tối đa, lò xo sẽ trở về vị trí ban đầu cùng với cụm piston và thanh truyền. Không khí được thoát ra trên cổng thông hơi ở một trong các nắp. Trong trường hợp mất áp suất hoặc mất điện, piston sẽ quay trở lại vị trí ban đầu.
Xy lanh tác động đơn có thể là loại xi lanh đẩy hoặc loại kéo. Trong xi lanh kiểu đẩy, không khí có áp suất đẩy cần piston ra khỏi xi lanh (hành trình ra hoặc kéo dài). Trong xi lanh kiểu kéo, không khí có áp suất kéo cần piston vào bên trong xi lanh (trong hành trình hoặc rút lại).
Trên đây là phân loại xi lanh khí nén theo phương thức tác động khí nén, ngoài ra xi lanh khí nén còn được phân loại dựa vào hình dáng (xi lanh tròn, xi lanh vuông), đặc tính làm việc. Sau đâu là một vài loại xi lanh khí nén..
3.3 Xi lanh Rodless
Xi lanh khí nén không cần trục di chuyển tải cùng với một piston được dẫn động bằng khí nén. Pít-tông được gắn vào vật mang nơi gắn tải. Piston di chuyển vật mang theo đường thẳng. Hướng chuyển động của piston luôn về phía buồng có áp suất bên trong thấp hơn.
Xi lanh khí nén không cần trục cung cấp hành trình tương đương với kích thước lắp ráp của chúng ở tốc độ nhanh hơn. Do đó, chúng phù hợp nếu chiều dài tổng thể phải được giảm thiểu do không gian hạn chế. Cần có đệm cuối để ngăn tác động mạnh lên pít-tông sau khi di chuyển hết chiều dài ở các nắp cuối.
Trong các loại xi lanh tác động đơn ít phổ biến hơn, cơ chế rút lại được thực hiện bằng tải trọng bên ngoài hoặc trọng lực.
Xi lanh tác động đơn có cấu trúc đơn giản và tiết kiệm chi phí do tiêu thụ không khí ít hơn. Chúng lý tưởng cho việc tác dụng lực theo một hướng, chẳng hạn như kẹp, đục lỗ và định vị. Chúng cũng được tìm thấy trong máy bơm và ram. Tuy nhiên, lực ra bị hạn chế do lực lò xo đối diện. Kích thước của lò xo giới hạn chiều dài hành trình. Hành trình của pít-tông trở nên không phù hợp khi sử dụng lò xo trong thời gian dài.
3.4 Xi lanh xoay
Xi lanh quay, hoặc bộ truyền động quay bằng khí nén, được sử dụng để chuyển đổi năng lượng từ khí nén thành mô-men xoắn đầu ra. Chúng sử dụng chuyển động quay để điều khiển các thiết bị trong không gian chật hẹp và là những xi lanh tác động kép nhỏ tác dụng lực theo chiều kim đồng hồ và ngược chiều kim đồng hồ. Thanh piston có biên dạng quay dựa vào bánh vít để tạo ra chuyển động tuyến tính.
Thiết bị truyền động quay bằng khí nén có một hoặc nhiều buồng khí có pít-tông. Chúng cung cấp lực cao so với kích thước của chúng và có thể được sử dụng trong điều kiện nguy hiểm. Giống như tất cả các xi lanh khí nén, chúng là một cơ chế khép kín, giúp bảo vệ các bộ phận của chúng khỏi bị nhiễm bẩn và môi trường có hại. Thiết kế một mảnh của họ giúp loại bỏ nhu cầu bảo trì.