Xi lanh thủy lực là gì? Cấu tạo và nguyên lý của 1 xi lanh thủy lực

Ngoài tên gọi là xi lanh thủy lực thì thiết bị này còn được gọi bằng một số tên gọi khác như: ben thủy lực, ben dầu, kích thủy lực, xylanh thủy lực,… Từ lúc được phát minh ra tới nay bởi người Isarel, chúng ta có thể thấy xi lanh thủy lực ở khắp mọi nơi từ máy móc trong các nhà máy tới các thiết bị cơ giới như máy xúc, máy múc, máy cẩu,…

Cấu Tạo và Thành Phần Của Xi Lanh Thủy Lực

Cấu tạo xi lanh thủy lực gồm các bộ phận chính sau:

Vỏ Xi Lanh (Cylinder Barrel)

Chức năng: Vỏ xi lanh là lớp vỏ ngoài của xi lanh thủy lực, có chức năng chứa dầu thủy lực và piston bên trong, chịu áp lực lớn từ dầu trong quá trình hoạt động.

• Cấu tạo: Vỏ xi lanh thường là một ống thép dày, được gia công mài mịn và honed bên trong để tạo ra bề mặt nhẵn, giảm ma sát khi piston di chuyển. Độ dày của vỏ xi lanh phụ thuộc vào áp suất hoạt động, nhằm đảm bảo khả năng chịu lực tốt nhất cho xi lanh.
• Vai trò: Giữ dầu thủy lực không bị rò rỉ và đảm bảo an toàn cho hệ thống. Vỏ xi lanh cũng đóng vai trò bảo vệ các bộ phận bên trong, giúp xi lanh hoạt động bền bỉ trong thời gian dài.

Nắp Xi Lanh (Cylinder Head)

Chức năng: Nắp xi lanh, còn gọi là “head,” nằm ở một đầu của xi lanh, chịu trách nhiệm giữ kín dầu thủy lực bên trong và cung cấp lỗ thoát dầu khi piston di chuyển.

• Cấu tạo: Nắp xi lanh thường được làm từ kim loại và chứa các vòng đệm (seals) và vòng bi (bearings) để ngăn dầu rò rỉ ra ngoài, đồng thời giảm thiểu ma sát khi trục piston di chuyển.
• Vai trò: Nắp xi lanh giúp giữ áp suất trong xi lanh ổn định và đảm bảo rằng chuyển động của piston không làm rò rỉ dầu. Đây là bộ phận quan trọng giúp tối ưu hóa hiệu suất hoạt động của xi lanh.

Pít Tông (Piston)

Chức năng: Piston thủy lực là bộ phận chính nằm bên trong xi lanh, ngăn chia xi lanh thành hai ngăn và chịu tác động của áp suất dầu thủy lực để di chuyển.

• Cấu tạo: Piston thường là một khối trụ ngắn làm từ kim loại, được gia công chính xác và có các rãnh để gắn vòng đệm. Vòng đệm giúp làm kín giữa hai ngăn, ngăn dầu chảy qua lại, từ đó duy trì áp lực trong xi lanh.
• Vai trò: Piston đóng vai trò trung tâm trong việc chuyển đổi năng lượng thủy lực thành lực cơ học. Khi dầu thủy lực tác động vào piston, lực áp suất sẽ đẩy hoặc kéo piston, tạo ra chuyển động cần thiết.

Thanh Piston (Piston Rod)

Chức năng: Thanh piston là bộ phận kết nối với piston, mở rộng ra ngoài xi lanh và truyền lực từ xi lanh đến các thiết bị hoặc bộ phận bên ngoài.

• Cấu tạo: Thanh piston thường làm từ thép mạ chrome để chống ăn mòn và mài mòn, có độ cứng cao. Bề mặt của thanh được gia công mịn để giảm ma sát khi di chuyển qua nắp xi lanh.
• Vai trò: Thanh piston giúp truyền lực đẩy hoặc kéo từ piston ra bên ngoài, để thực hiện các chuyển động cơ học. Trong các ứng dụng công nghiệp, thanh piston thường gắn với các bộ phận như cần gạt, cần nâng, hoặc cánh tay máy.

Vòng Đệm (Seals)

Chức năng: Vòng đệm là các bộ phận nhỏ nhưng quan trọng, giúp làm kín giữa các thành phần của xi lanh và ngăn ngừa rò rỉ dầu.

• Cấu tạo: Vòng đệm thường làm từ cao su, Teflon hoặc các hợp chất khác có khả năng chịu áp lực cao và nhiệt độ. Các loại vòng đệm phổ biến bao gồm O-ring, U-cup, và Glyd ring.
• Vai trò: Vòng đệm là bộ phận quan trọng để đảm bảo xi lanh hoạt động hiệu quả mà không bị rò rỉ dầu. Chúng ngăn cản dầu rò rỉ qua các điểm nối, giúp duy trì áp lực và bảo vệ các bộ phận khỏi hao mòn.

Cổng Dầu (Hydraulic Ports)

Chức năng: Cổng dầu là các lỗ thoát và lỗ vào, cho phép dầu thủy lực đi vào hoặc thoát ra khỏi xi lanh, điều chỉnh chuyển động của piston.

• Cấu tạo: Cổng dầu thường có ren để kết nối với ống dẫn dầu hoặc van điều khiển, chịu áp lực cao từ dầu thủy lực. Cổng vào và cổng ra được đặt ở hai đầu xi lanh để cho phép piston di chuyển theo cả hai hướng.
• Vai trò: Cổng dầu đóng vai trò điều khiển dòng dầu thủy lực, từ đó kiểm soát chuyển động của piston. Nhờ vào các cổng dầu này, xi lanh thủy lực có thể thực hiện các chuyển động phức tạp trong nhiều ứng dụng khác nhau, từ nâng hạ đến đẩy kéo.

Một số thành phần khác

Ben thủy lực là một hệ thống phức tạp được cấu thành bởi nhiều bộ phận và chi tiết khác nhau. Ngoài các bộ phận chính đã được nêu trên thì hệ thống ben thủy lực còn bao gồm một số chi tiết khác như bu lông, bạc đạn, vít khóa, tấm bích và nhiều phụ kiện khác. Mỗi chi tiết đều có vai trò đặc biệt và đóng góp vào hoạt động của xi lanh thủy lực.

Giảm chấn xi lanh (Tùy chọn, có thể không có)

Khi xi lanh thủy lực thực hiện nâng hạ, di chuyển các vận nặng ở tốc độ cao, gia tốc lớn thì tại các điểm cuối của hành trình co hoặc duỗi hoặc phanh dừng đột ngột sẽ xuất hiện các lực tác động lớn do quán tính gây ra. Ở các vị trí cuối hành trình co và đẩy với tốc độ lớn có thể gây ra hiện tượng “đột quỵ” cho xi lanh.

Để giảm ảnh hưởng của lực tác động này người ta thiết kế thêm bộ phận giảm chấn bên trong xi lanh. Bộ phận giảm chấn này chúng ta rất dễ bắt gặp trong những xi lanh của máy công trình như máy xúc, máy múc, máy xúc lật,…

Sơ đồ chi tiết từng bộ phận của xi lanh thủy lực

Bản vẽ xi lanh thủy lực

Thông tin chi tiết từng bộ phận trong bản vẽ