Các loại piston khí nén: 2 loại phổ biến, nguyên lý, cách chọn,…
Các loại piston khí nén là loại phụ kiện không thể thiếu trong các thiết bị sử dụng khí nén giúp máy vận hành ổn định. Vậy piston khí nén có các loại nào?, nguyên lý hoạt động ra sao? Cùng chúng tôi tìm hiểu cụ thể thông qua nội dung dưới đây.
Giới thiệu về piston (xi lanh) khí nén
Piston hay xi lanh khí nén là phụ kiện không thể thiếu trong các máy công nghiệp sử dụng khí nén giúp máy móc hoạt động ổn định, đạt hiệu suất cao. Xi lanh được làm hoàn toàn bằng hợp kim thép có khả năng chịu áp lực cao lên tới 16bar đảm bảo an toàn cho máy móc và người sử dụng.
Xi lanh khí nén thường được sử dụng trong các hoạt động như:
- Dùng trong máy móc tự động: thực hiện các chuyển động lặp đi lặp lại trong các máy đóng gói, lắp ráp, và các hệ thống tự động.
- Hệ thống nâng hạ: giúp tạo ra lực đẩy hoặc nâng lên một vật nặng.
- Các thiết bị cơ khí chính xác: chế tạo máy móc, chế tạo thiết bị điện tử.
Cấu tạo xi lanh khí nén chi tiết A-Z
Piston khí nén có thiết kế đơn giản, dễ dàng lắp đặt và bảo dưỡng trong quá trình sử dụng. Cụ thể piston được cấu thành từ 5 bộ phận chính dưới đây:
| Các bộ phận xi lanh khí nén | Đặc điểm |
| Vỏ xi lanh | Thường được làm bằng kim loại như nhôm, thép giúp bảo vệ các bộ phận phía trong xi lanh |
| Piston | Được kết nối với một cần gạt hoặc cơ cấu truyền động và chịu tác động của lực khí nén. |
| Van điều khiển | Quản lý luồng khí nén vào và ra khỏi xi lanh để điều khiển chuyển động của piston. |
| Thanh piston | truyền động từ piston ra bên ngoài để thực hiện công việc (di chuyển vật thể, nén, đẩy, kéo, v.v.). |
| Bề mặt làm kín | Gồm các vòng đệm (seal) được lắp đặt để ngăn không cho khí thoát ra ngoài, giúp duy trì áp suất khí bên trong xi lanh. |
Các loại piston khí nén phổ biến hiện nay
Xi lanh khí nén có nhiều hình dạng khác nhau như dạng vuông, dạng tròn, dạng dài, dạng ngắn. Tuy nhiên các loại xi lanh được phân theo 2 nhóm chính dựa trên khả năng hoạt động là xi lanh 1 chiều và xi lanh 2 chiều.
Piston khí nén 1 chiều
Xi lanh khí nén 1 chiều hay còn gọi là xi lanh đơn chiều, tức piston chỉ chuyển động theo 1 hướng, khi khí nén ngừng cung cấp piston trở lại vị trí ban đầu thông qua lực đàn hồi hoặc lò xo. Xi lanh hoạt động đơn giản, phù hợp với các thiết bị máy đơn giản, không đòi hỏi áp lực cao như máy đóng gói, máy dập lô gô,..
Lợi thế của các loại piston khí nén đơn chiều:
- Giá piston rẻ, thiết kế đơ giản, thuận tiện trong khâu bảo dưỡng và sửa chữa.
- Tốc độ nén nhanh chóng, dù hoạt động theo 1 chiều nhưng có sử dụng lò xo đàn hồi giúp trở về vị trí ban đầu nhanh chóng.
- Thiết kế nhỏ gọn, phù hợp với các vị trí lắp đặt hẹp mà xi lanh 2 chiều không thể lắp vừa.
Vì chỉ hoạt động theo 1 chiều nên xi lanh khí nén đơn chiều gặp hạn chế trong khả năng ứng dụng.
Piston xi lanh khí nén 2 chiều
Xi lanh khí nén 2 chiều hay còn gọi là xi lanh khí nén tác động kép có thể hoạt động theo cả 2 chiều dựa vào lực tác động của khí nén. Các loại piston khí nén 2 chiều hoạt động theo cả 2 hướng với cách thức hoạt động cụ thể:
- Đẩy piston ra ngoài: Khi khí nén được cấp vào một đầu xi lanh (đầu phía có piston) lực đẩy khiến piston di chuyển ra ngoài và kéo theo thanh piston.
- Đưa piston trở lại: Khi khí nén được cấp vào đầu còn lại của xi lanh, piston di chuyển ngược lại, nhờ vào lực khí nén đẩy từ phía đối diện.
Vì hoạt động theo cả 2 chiều nên xi lanh có khả năng tạo ra lực tác động mạnh, phù hợp với các công việc tác động lực mạnh như hệ thống van điều khiển, thiết bị nâng hạ, hệ thống tự động hóa,.. Kích thước piston khí nén 2 chiều lớn hơn so với dòng 1 chiều, yêu cầu vị trí lắp đặt đủ lớn để piston có điều kiện làm việc tối ưu nhất.
Nguyên lý hoạt động của xi lanh khí nén
Piston khí nén hoạt động dựa vào động năng được cung cấp từ khí nén áp suất cao giúp chuyển động piston phía trong xi lanh. Quá trình làm việc của xi lanh trải qua 4 chu trình:
| Chu trình hoạt động của xi lanh hơi khí nén | Cụ thể |
| Cấp khí nén vào xi lanh |
|
| Tạo lực đẩy hoặc kéo |
|
| Điều chỉnh chuyển động | Van điều khiển sẽ điều chỉnh khí nén vào các đầu của xi lanh để xác định hướng di chuyển của piston (lên/xuống, ra/vào). |
| Khí thoát ra ngoài |
|
Tính lực xi lanh khí nén chi tiết từng bước
Xác định lực xi lanh phù hợp với các thiết bị máy sử dụng khí nén đảm bảo máy hoạt động ổn định, hiệu suất tối đa, tránh lãng phí trong quá trình sử dụng. Để có thể ước lượng được lực xi lanh cần thiết 1 cách xát nhất bạn có thể tham khảo công thức:
F = p.S
Trong đó:
- F là lực của xi lanh (N)
- p là áp suất đầu vào của xi lanh (N/m^2)
- S là tiết diện của piston phía được cấp khí (m^2)
Với xi lanh khí nén 2 chiều thì khi tính lực tác động cần tính tổng lực tác động của cả 2 mặt, cụ thể:
F = P ( Strong + Sngoai)
Trong đó:
- Strong: là diện tích mặt cắt của piston mặt trong
- Sngoai: diện tích mặt ngoài của piston
Cách chọn xi lanh khí nén phù hợp nhất với nhu cầu
Xi lanh khí nén hoạt động với hiệu suất lớn và liên tục, sử dụng trong các máy móc công nghiệp hạng nặng. Để chọn được piston khí nén phù hợp bạn có thể tham khảo các tiêu chí dưới đây:
- Xác định yêu cầu về chuyển động để chọn xi lanh đơn chiều hay đa chiều.
- Xác định đường kính piston bởi đường kính càng lớn diện tích mặt cắt ngang của piston càng lớn, dẫn đến lực tác động càng mạnh.
- Tính toán lực cần thiết để thực hiện công việc mà xi lanh phải làm. Lực này phụ thuộc vào các yếu tố như tải trọng cần đẩy hoặc kéo, chiều dài hành trình của piston và các yêu cầu kỹ thuật khác.
- Xi lanh có thể được chế tạo từ các vật liệu như thép, nhôm, inox tùy theo yêu cầu về độ bền và môi trường làm việc. Trong môi trường ăn mòn, xi lanh inox hoặc hợp kim đặc biệt giúp hạn chế han gỉ, tối ưu chi phí thay mới.
Trên đây là tổng hợp các loại piston khí nén, cách thức mà piston hoạt động cùng cách chọn piston xi lanh hơi phù hợp với nhu cầu mà chúng tôi gợi ý cho bạn. Mọi thông tin chi tiết cần được giải đáp bạn có thể liên hệ trực tiếp theo số hotline để được hỗ trợ trực tiếp 24/7!
