Cách làm kín piston xi lanh thủy lực, khí nén

Sử dụng xi lanh thủy lực, khí nén nhiều năm nhưng chắc chắn có nhiều bạn vẫn không biết đến điều này: Đó là có 3 cách cơ bản, thông dụng để có thể làm kín thiết bị nhằm đảm bảo cho khoang áp suất thấp khít kín so với khoang áp suất cao và toàn bộ nguồn năng lượng của dầu được chuyển hóa thành lực của đầu cần. Chần chờ gì mà bạn không cùng chúng tôi khám phá 3 phương pháp này để có thể kịp thời ứng dụng ngay khi cần.

Nguyên lý hoạt động của xi lanh thủy lực, khí nén

Trong hầu hết các máy móc cơ giới công nghiệp, thủ công nghiệp, xây dựng hay khai thác khoáng sản đều có sử dụng xi lanh khí nén, thủy lực hay còn gọi là ben. Nó sẽ đảm nhiệm các công việc có tính chất nặng nhọc, độc hại và làm việc trong môi trường khắc nghiệt hơn xi lanh khí nén. Tùy theo quy mô cũng như công suất làm việc mà số lượng, kích thước xi lanh sẽ khác nhau. Nhờ có xi lanh và các hệ thống dầu, khí nén mà công việc khai thác, sản xuất, chế biến, gia công được năng suất, an toàn cũng như rút ngắn thời gian hơn so với trước đây rất nhiều.

Với rất nhiều người thì đã quen thuộc với cấu tạo hay nguyên lý hoạt động của thiết bị này nhưng một số khách hàng mới tiếp cận thì chắc chắn cần phải quan tâm đến.

Xi lanh thủy lực sẽ sử dụng nguồn năng lượng dầu thủy lực được cung cấp để chuyển hóa thành lực ở đầu trục ty ben. Và tương tự thì xi lanh khí sẽ sử dụng khí nén được cung cấp từ bình tích áp hay máy nén để hoạt động.

cấu tạo xi lanh thủy lực khí nén

Về cấu tạo, xi lanh khá phức tạp với nhiều chi tiết, bộ phận khác nhau. Xi lanh có thể làm từ inox, đồng, thép hay hợp kim, gang… các vật liệu tốt chống oxi hoa và ăn mòn hiệu quả. Ống xi lanh hay còn gọi là nòng, có hình dạng trụ tròn và được làm bằng kim loại hoàn toàn. Trong xi lanh, việc phân chia thành buồng có áp suất cao, áp suất thấp dựa trên ty và nòng.

Tiếp theo các các vòng cao su đó chính là gioăng phớt. Công dụng của chi tiết này sẽ được chúng tôi nói cụ thể ở phần sau nhé.

Ty hay còn gọi là piston. Piston sẽ được phân chia thành 2 phần đó là quả piston, cần piston. Cần piston là bộ phận thực hiện chức năng chuyển hóa lượng khí hay lượng dầu thành lực đầu cần. Trong khi đó việc đảm bảo làm kín, ngăn chặn dòng chất từ khoang áp cao sang khoang áp thấp sẽ do quả piston đảm nhiệm.

Nếu cụ thể và chi tiết hơn thì xi lanh thủy lực sẽ có các bộ phận như: mặt bích đầu cần xi lanh, piston, vít khóa, vú mỡ, thân xi lanh, vỏ ngoài piston, cần piston, bích xi lanh.

Tùy vào mỗi hệ thống mà nguồn năng lượng có thể cung cấp từ bồn chứa hoặc bình tích áp, máy nén. Chúng sẽ được đẩy vào bên trong xi lanh, nhờ vào khả năng kín khít cũng như quả ty, nòng hay các vòng gioăng phớt mà nguồn năng lượng bị chặn lại, do áp suất cao nên ty sẽ dần tiến ra bên ngoài. Tùy thuộc vào đó là loại xi lanh một chiều hay xi lanh 2 chiều, xi lanh ghép gru rong, xi lanh cán đơn, xi lanh nhiều tầng mà hoạt động chi tiết của nó khác nhau.

Ví dụ như xi lanh 1 chiều thì bơm piston, bơm bánh răng, bơm cánh gạt hoạt động sẽ bơm dầu, nhớt hay chất lỏng thủy lực vào van phân phối để dẫn vào bên trong xi lanh. Nhờ vào lưu lượng dầu tăng lên cũng như áp suất của dầu mà piston (ty) dịch chuyển để biến năng lượng dầu thành động năng của đầu piston, thực hiện ép, chấn, dập, khuôn…

Đó chính là nguyên lý làm việc và thành phần cấu tạo đơn giản để tạo nên một thiết bị xi lanh cơ bản.

Ứng dụng của xi lanh khí hay xi lanh dầu rất phong phú như trong các máy ép, máy chấn, máy dập khuôn, máy đột, phay, in… của các nhà máy sản xuất giấy, khai thác khoáng sản, chế biến gỗ, sản xuất gạch, xi măng hay các công trường xây dựng, thủy điện, các loại xe và máy móc cơ giới hạn nặng.

Các kiểu làm kín piston xi lanh thủy lực, khí nén

Lực để piston (ty) di chuyển chính là lực của khí nén, dầu. Nó đủ mạnh để có thể thắng được lực cản của tải trọng và lực ma sát phát sinh nếu xi lanh được làm kín. Vậy 3 phương pháp làm kín mà chúng tôi nhắc đến ở đầu bài viết đó là gì?

Đầu tiên đó là dùng gioăng phớt, cách thức này thông thường và đơn giản nhất mà chúng ta có thể dễ dàng bắt gặp trong bất kỳ loại xi lanh nào.

1. Làm kín bằng gioăng phớt thủy lực khí nén

So với 2 phương pháp làm kín xi lanh còn lại thì sử dụng gioăng phớt làm kín mang lại hiệu quả cao, giá thành chi phí thấp nên độ phổ biến cao nhất. Khi tháo lắp xi lanh để sửa chữa hay vệ sinh, chúng ta sẽ phát hiện có rất nhiều các vòng cao su gọi là bộ gioăng phớt.

Nếu tìm kiếm trên thị trường thì gioăng phớt có rất nhiều loại với tiết diện khác nhau nhưng loại phớt có tiết diện V hoặc U lại được nhiều người sử dụng. Mỗi loại sẽ có những đặc điểm, ưu thế và nhược điểm nhỏ mà chúng ta cần nắm để có thể biết loại xi lanh nào nên sử dụng phớt nào?

làm kín bằng gioăng phớt thủy lực khí nén

Phớt chắn dầu tiết diện chữ U

Loại phớt có tiết diện hình chữ U sẽ được ưu tiên chọn dùng cho những xi lanh thủy lực, xi lanh khí nén hoạt động với mức áp lực trong khoảng dưới 100 at.

Loại phớt này có kết cấu giúp tì sát mép vật liệu, cao su vào ống xi lanh. Và cũng chính vì lý do này mà lực ép của phớt vào thành ống không ổn định, dễ dàng thay đổi và chênh lệch nên chỉ dùng cho những xi lanh có áp suất làm việc thấp.

Vậy với những xi lanh có áp suất làm việc cao hơn thì sao? Chúng ta cần lựa chọn loại gioăng phớt có kết cấu cứng hơn. Điều này giúp truyền lực ép từ xi lanh tới phớt. Có một số khách hàng phản ánh đó là viền của phớt xi lanh của họ thường bị cuộn vào trong. Đó là do áp suất dầu quá lớn vì thế mà chúng ta cần chọn loại phớt có vành cứng.

gioăng phớt chữ u

Khi mà ứng dụng làm việc của xi lanh thủy lực hay xi lanh khí mà có áp trên 200 at thì chúng ta nên chọn những phớt chữ U được các hãng thiết kế, gia cố thêm các lớp bằng sợi vải. Việc gia cố này sẽ làm cho phớt này sẽ cứng vững hơn, tì sát vào nòng xi lanh hơn, áp suất cũng sẽ được tăng lên.

Trong đời sống và sản xuất hằng ngày của con người, chắc chắn sẽ có những ứng dụng, công việc mà đòi hỏi áp suất phải trên 300 at thì lúc đấy phớt xi lanh tiết diện chữ U còn được sử dụng hay không? Đó là vẫn sử dụng các loại phớt chữ U gia cố nhưng được đắp thêm 1 lớp cao su mềm giúp kín hơn và chống chịu được áp suất lên đến 350 bar. Bên cạnh đó, chính lớp cao su này đã làm cho phớt không bị mỏi khi dầu thủy lực tác động và thay đổi liên tục, phớt cũng cứng cáp hơn.

gioăng phớt chịu áp cao

Phớt chắn dầu tiết diện chữ V

Nếu như loại phớt chắn dầu có tiết diện U chỉ dùng cho những xi lanh làm việc ở mức áp suất thấp thì phớt tiết diện V lại chuyên dùng cho những xi lanh có áp lên đến 700 at.

Phớt có tiết diện hình chữ V có kết cấu gồm rất nhiều gioăng V kết hợp lại với nhau. Vật liệu của phớt chắn này đó là com pozit. Thường thì người ta phân chia thành hai phần chính đó là phần gân cứng và phần đàn hồi. Cũng vì như vậy mà loại phớt này có khả năng chịu được áp suất cao hơn.

gioăng phớt tiết diện v

Các kiểu lắp gioăng phớt chắn dầu tiết diện U, V

Nhìn chung thì trong các hoạt động sản xuất, xi lanh khí nén hay xi lanh thủy lực sẽ có áp suất làm việc thấp hoặc trung bình nên người ta dùng phớt chắn khí, phớt chắn dầu hình chữ U.

Khi lắp vào xi lanh một chiều, các kỹ thuật cần chú ý, mép của phớt chắn dầu phải hướng về mặt có áp suất cao. Đối với xi lanh 2 chiều thì khách hàng cần phải lựa chọn những phớt có có bề mặt làm việc 2 chiều. Tùy theo yêu cầu mà người kỹ thuật có thể lắp 2 phớt chắn dầu đối ngược nhau hoặc lắp 1 phớt chắn dầu dùng cho ben 2 chiều, kết cấu đối xứng nhau.

Đối với các xi lanh thì các chi tiết bằng kim loại ở bên trong phải được gia công tỉ mỉ, vát góc cẩn thận để gioăng phớt đi qua dễ dàng. Các mép của piston được vát xéo một góc có kích thước 5 x 15 độ. Nếu như quá trình kiểm tra xi lanh không kỹ thì khi lắp phớt sẽ bị rách. Đó là điều khá nguy hại khi xi lanh và máy móc hoạt động.

2. Làm kín bằng các vòng xéc măng

Cách làm kín xi lanh thứ 2 đó là sử dụng vòng xéc măng. Trường hợp để sử dụng phương pháp này xi lanh phải làm việc ở mức áp suất trung bình, tỉ số đường kính xi lanh trên hành trình của xi lanh không cao.

Xéc măng là một thiết bị không còn quá xa lạ với mọi người khi nó có dạng hình tròn, được làm bằng những chất liệu có tính đàn hồi cao. Nó được lắp đặt trên các rãnh đã được tiện trên quả piston. Chính vì thế mà các vòng xéc măng này có thể áp sát vào xi lanh để đảm bảo độ kín khít gần như tuyệt đối.

Tùy thuộc vào xi lanh mà số vòng xéc măng này có thể là 2 hay 3 chiếc. Để có thể tạo nên các vòng xéc măng thì người ta dùng vật liệu tectolit hoặc gang.

làm kín bằng các vòng xéc măng

3. Làm kín dạng khe hở hướng kính

Với các loại xi lanh đặc biệt được thiết kế dùng cho máy móc làm việc với áp lực lớn hay tỉ lệ hành trình trên đường kính xi lanh lớn thì sử dụng phương pháp làm kín khít xi lanh bằng khe hở. Đây chính là cách làm kín xi lanh cuối cùng.

Muốn làm được điều này thì xi lanh phải được sản xuất theo tiêu chuẩn và gia công kỹ lưỡng, độ chính xác phải gần như tuyệt đối. Tại sao cần phải làm vậy? Bởi vì khe hở nhỏ sẽ đảm bảo ngăn chặn tình trạng rò rỉ. Việc làm kín bằng khe hở này dựa vào đặc tính nhớt của chất lỏng thủy lực mà cụ thể là dầu thủy lực. Dầu thủy lực càng nhớt thì mới có khả năng làm kín được những khe hở nhỏ.

Việc chọn lựa dầu như thế nào thì các bạn tìm xem bài viết cụ thể về dầu thủy lực của chúng tôi đã đăng tải trước đây nhé. Bởi vì có rất nhiều loại như: dầu thủy lực gốc khoáng, dầu thủy lực chống cháy, dầu thủy lực phân hủy sinh học, dầu 32, 46, 68…

Không phải bất kỳ các khe hở nào cũng có thể làm kín khít mà khe hở giữa ống ben và quả piston phải đạt giá trị nhất định, không quá nhỏ để có thể hình thành nên hiện tượng ma sát khô nguy hại, kích thước thông thường đó là 0,015 đến 0,025 mm.

làm kín dạng khe hở hướng kính

Tại sao ma sát khô nguy hại? Đó là vì khi không có dầu bôi trơn thì bề mặt kim loại của các chi tiết sẽ chuyển động tịnh tiến lên nhau và ma sát khiến tăng ăn mòn, sinh nhiệt và hỏng hóc bề mặt.

Với những xưởng uy tín, hãng thiết bị nổi tiếng thì quá trình gia công, sản xuất theo quy trình tiêu chuẩn nên các khe hở này vừa đảm bảo tránh được ma sát vừa có thể chứa dầu bôi trơn làm kín, làm mát.

Trong một số loại xi lanh thì trên các quả piston chúng ta thường thấy các rãnh vòng được tiện.

Các quả piston và nòng xi lanh sẽ được sản xuất, người ta sẽ chọn để lắp ráp sao cho các bộ đôi này đạt được khe hở có chất lượng tốt nhất. Chúng được mài ra và lắp ráp thành các bộ đôi. Chỉ những cặp quả piston và nòng đủ yêu cầu mới được lắp ráp.

Trên đây chính là 3 phương pháp làm kín mà chúng tôi đã tìm hiểu, tổng hợp trong bài viết này để gửi đến khách hàng. Đến đây chắc hẳn, khách hàng đã có thể tự lựa chọn cho mình một loại gioăng phớt để thay thế, sử dụng khi cần thiết.

Gọi ngay cho chúng tôi khi bạn cần tư vấn, thiết kế, bảo dưỡng và phục hồi xi lanh thủy lực, khí nén nhé. Với kinh nghiệm nhiều năm trong lĩnh vực này, chúng tôi sẽ đồng hành và mang đến những giải pháp, thiết bị, hệ thống thủy lực và khí nén tốt nhất, tiết kiệm nhất.