Xi lanh thủy lực là gì?
Xi lanh thủy lực là một thiết bị truyền động thủy lực chuyển đổi năng lượng thủy lực thành năng lượng cơ học và thực hiện chuyển động tịnh tiến tuyến tính (hoặc chuyển động lắc lư). Nó có cấu trúc đơn giản và hoạt động đáng tin cậy. Khi nó được sử dụng để đạt được chuyển động tịnh tiến, thiết bị giảm tốc có thể được loại bỏ, không có khe hở truyền động và chuyển động trơn tru nên được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống thủy lực cơ khí khác nhau. Lực ra của xi lanh thủy lực tỷ lệ thuận với diện tích hiệu dụng của piston và chênh lệch áp suất giữa hai bên;
Cấu trúc xi lanh thủy lực
Xi lanh thủy lực thường bao gồm nắp phía sau, xi lanh, thanh piston, cụm piston, nắp phía trước và các bộ phận chính khác; Để ngăn chặn rò rỉ dầu ra ngoài xi lanh thủy lực hoặc từ buồng áp suất cao đến buồng áp suất thấp, giữa xi lanh và nắp đầu, piston và cần piston, piston và xi lanh, cần piston và nắp đầu trước được bố trí một thiết bị bịt kín, đồng thời một thiết bị chống bụi cũng được bố trí bên ngoài nắp đầu trước; Để ngăn piston va vào đầu xi lanh khi nhanh chóng quay về cuối hành trình, đầu xi lanh thủy lực còn được trang bị một thiết bị đệm; Đôi khi cần phải có thiết bị xả.
Cụm khối xi lanh
Khoang bịt kín được hình thành bởi cụm xi lanh và cụm piston chịu áp suất dầu, do đó cụm xi lanh phải có đủ cường độ, độ chính xác bề mặt cao và độ kín đáng tin cậy.
(1) Kết nối kiểu mặt bích, cấu trúc đơn giản, dễ gia công, kết nối đáng tin cậy, nhưng đầu xi lanh cần có đủ độ dày thành để lắp bu lông hoặc vít, đây là hình thức kết nối được sử dụng phổ biến.
(2) Kết nối nửa vòng, được chia thành hai dạng kết nối là kết nối nửa vòng ngoài và kết nối nửa vòng trong. Quá trình kết nối vòng là tốt, đáng tin cậy và có cấu trúc nhỏ gọn, nhưng nó làm suy yếu sức mạnh của xi lanh. Ứng dụng của kết nối vòng là rất phổ biến và nó thường được sử dụng trong kết nối xi lanh ống thép liền mạch và nắp cuối.
(3) kết nối ren, có hai loại kết nối ren ngoài và kết nối ren trong, được đặc trưng bởi kích thước nhỏ, trọng lượng nhẹ và cấu trúc nhỏ gọn, nhưng cấu trúc đầu xi lanh phức tạp; hình thức kết nối này thường được sử dụng cho những dịp cần kích thước nhỏ và trọng lượng nhẹ.
(4) Kết nối thanh giằng có cấu trúc đơn giản, quy trình tốt và tính linh hoạt mạnh mẽ, nhưng khối lượng và trọng lượng của nắp cuối lớn hơn và thanh giằng sẽ bị kéo dài hơn sau khi bị căng, ảnh hưởng đến hiệu ứng. Chỉ thích hợp cho xi lanh thủy lực áp suất trung bình và thấp có chiều dài nhỏ.
(5) Kết nối hàn, cường độ cao, chế tạo đơn giản, nhưng dễ gây biến dạng xi lanh trong quá trình hàn.
Hình thức hoạt động cơ bản của xi lanh thủy lực:
Tác động kép tiêu chuẩn: công suất truyền theo cả hai hướng và được sử dụng trong hầu hết các ứng dụng:
Xy lanh tác động đơn: Khi chỉ cần lực đẩy theo một hướng, có thể sử dụng xi lanh tác động đơn-;
Xi lanh đôi: Khi cần chuyển vị bằng nhau ở cả hai phía của piston hoặc khi tải được gắn vào mỗi đầu, khi thuận lợi về mặt cơ học, đầu bổ sung có thể được sử dụng để lắp cam cho các công tắc hành trình vận hành, v.v.
Xy lanh tác động đơn{0}} hồi xuân: Thường được giới hạn ở các xi lanh hành trình ngắn, rất nhỏ dùng để giữ và kẹp. Chiều dài cần thiết để chứa lò xo hồi vị khiến chúng trở nên phiền toái khi phải di chuyển xa;
Xi lanh tác động đơn loại pít tông: chỉ có một buồng dòng, loại xi lanh này thường được lắp đặt theo chiều dọc, tải đặt lại lực rút của xi lanh, chúng còn được gọi là "xi lanh dịch chuyển", và rất thiết thực cho hành trình dài;
Xi lanh kính thiên văn nhiều tầng: có tới 4 tay áo, ngắn hơn xi lanh tiêu chuẩn. Có loại tác động đơn hoặc tác động kép, chúng đắt hơn xi lanh tiêu chuẩn, thường được sử dụng cho không gian lắp đặt nhỏ nhưng yêu cầu dịp hành trình lớn hơn.
Xi lanh song song: Chân xi lanh song song bao gồm hai xi lanh được gắn đồng trục, các piston của hai xi lanh được liên kết bởi một thanh piston chung và phốt thanh được bố trí phía trước hai xi lanh để mỗi xi lanh có thể hoạt động gấp đôi khi chiều rộng hoặc chiều cao lắp bị hạn chế. Xi lanh song song có thể tăng sản lượng;
Xi lanh đôi: Xi lanh đôi bao gồm hai xi lanh được gắn đồng trục. Hai piston không được kết nối. Một vòng đệm thanh truyền được bố trí giữa hai xi-lanh để mỗi xi-lanh có thể thực hiện chức năng kép và hai xi-lanh có thể được gắn trên cần piston (như minh họa) hoặc quay ngược lại{2}}đối với{3}}phía sau. Thường được sử dụng để cung cấp ba vị trí làm việc.
Nguyên lý làm việc của xi lanh thủy lực
Nguyên lý làm việc và phân tích cấu trúc của một bộ xi lanh thủy lực hoàn chỉnh (Trình diễn hoạt hình)
Nguyên lý truyền động thủy lực - với dầu làm môi trường làm việc, chuyển động được truyền qua sự thay đổi thể tích bịt kín và công suất được truyền qua áp suất bên trong dầu.
1. Bộ phận điện chuyển đổi cơ năng của động cơ chính thành năng lượng áp suất của dầu (năng lượng thủy lực). Ví dụ: bơm thủy lực.
2..Bộ phận điều hành - năng lượng áp suất dầu của bơm thủy lực chuyển thành năng lượng cơ học để điều khiển cơ chế làm việc. Ví dụ: xi lanh thủy lực, động cơ thủy lực.
3. Bộ phận điều khiển - dùng để điều khiển và điều chỉnh áp suất dầu, lưu lượng và hướng dòng chảy. Ví dụ: van điều khiển áp suất, van điều khiển lưu lượng, van điều khiển hướng.
4. Bộ phận phụ trợ - ba bộ phận đầu tiên được kết nối với nhau tạo thành một hệ thống, đóng vai trò chứa, lọc, đo lường và làm kín dầu. Ví dụ bao gồm đường ống và khớp nối, thùng nhiên liệu, bộ lọc, ắc quy, vòng đệm và dụng cụ điều khiển.
Áp suất tác dụng tại bất kỳ điểm nào lên một thể tích chất lỏng nhất định có thể được truyền như nhau theo mọi hướng. Điều này có nghĩa là khi sử dụng nhiều xi lanh thủy lực, mỗi xi lanh sẽ kéo hoặc đẩy với tốc độ riêng và những tốc độ này phụ thuộc vào áp suất cần thiết để di chuyển tải.
Trong trường hợp xi lanh thủy lực có cùng khả năng chịu lực thì xi lanh thủy lực mang tải trọng nhỏ nhất sẽ chuyển động trước, còn xi lanh thủy lực mang tải trọng lớn nhất sẽ chuyển động sau cùng.
Để đồng bộ chuyển động của xi lanh thủy lực sao cho tải được kích với cùng tốc độ tại bất kỳ điểm nào thì cần sử dụng van điều khiển hoặc phần tử hệ thống kích đồng bộ trong hệ thống.
Phân loại xi lanh thủy lực
Để đáp ứng các mục đích sử dụng khác nhau của các động cơ chính khác nhau, có nhiều loại xi lanh thủy lực.
Theo hướng cung cấp dầu, nó có thể được chia thành xi lanh tác động đơn và xi lanh tác động kép. Xy lanh-tác động đơn chỉ cấp dầu-áp suất cao vào một bên của xi lanh và dựa vào các ngoại lực khác để đảo chiều pít-tông. Xi lanh tác động kép cung cấp dầu áp suất cho cả hai bên của xi lanh. Chuyển động tiến và lùi của piston được thực hiện bằng áp suất thủy lực.
Theo cấu trúc, nó có thể được chia thành xi lanh piston, xi lanh pit tông, xi lanh xoay và xi lanh ống lồng. Theo hình thức của thanh piston, nó có thể được chia thành xi lanh thanh piston đơn và xi lanh thanh piston đôi.
Theo mục đích đặc biệt của xi lanh, nó có thể được chia thành xi lanh nối tiếp, xi lanh tăng áp, xi lanh tốc độ, xi lanh bước, v.v.
Loại xi lanh này không phải là xi lanh đơn giản mà là sự kết hợp của các xi lanh và linh kiện khác nên xét về mặt cấu tạo, loại xi lanh này còn được gọi là xi lanh tổ hợp.
1. Xi lanh thủy lực vi sai
Nguyên lý khác biệt của xi lanh thủy lực là cả hai đầu đều được nối với đường ống cấp dầu cùng một lúc; một đầu được nối vì diện tích cần piston nhỏ hơn đầu kia. Nguyên tắc vi phân được sử dụng để đạt được chuyển động.
Khi hai khoang của một xi lanh piston thanh đơn được đưa vào dầu áp suất cùng một lúc, do diện tích hiệu dụng của khoang không thanh truyền lớn hơn diện tích hiệu dụng của khoang không thanh truyền nên lực của piston sang bên phải lớn hơn lực bên trái. Do đó, piston di chuyển sang phải và cần piston vươn ra ngoài. Đồng thời, dầu trong khoang thanh truyền được ép đùn để chảy vào khoang không thanh truyền, do đó đẩy nhanh tốc độ giãn nở của thanh piston. Phương pháp kết nối này của xi lanh thủy lực thanh piston đơn được gọi là kết nối vi sai. Trong kết nối vi sai, diện tích hiệu dụng của xi lanh thủy lực là diện tích mặt cắt ngang của thanh piston và tốc độ của bàn lớn hơn tốc độ của khoang không cần trục, trong khi lực đầu ra giảm.
Nguyên lý làm việc và phân tích cấu trúc của một bộ xi lanh thủy lực hoàn chỉnh (Trình diễn hoạt hình)
Kết nối vi sai là một cách hiệu quả để đạt được chuyển động nhanh mà không làm tăng công suất và công suất của bơm thủy lực.
2. Xi lanh thủy lực đòn bẩy đơn
Xy lanh thủy lực cần piston đơn có một cần piston chỉ ở một đầu. Nó là một xi lanh thủy lực piston đơn. Các cổng dầu vào và ra A và B ở cả hai đầu có thể truyền dầu áp suất hoặc dầu hồi để đạt được chuyển động hai chiều nên còn được gọi là xi lanh tác động kép. Khi nó được sử dụng để đạt được chuyển động tịnh tiến, thiết bị giảm tốc có thể được loại bỏ, không có khe hở truyền động và chuyển động trơn tru nên được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống thủy lực cơ khí khác nhau.
Đặc trưng:
(1) Đường vào dầu không có khoang thanh, dầu hồi có khoang thanh.
(2) Đường vào dầu có khoang thanh truyền, đường hồi dầu không có khoang thanh truyền.
(3) Kết nối vi sai - các khoang bên trái và bên phải được kết nối và dầu áp suất được đi qua.
So sánh ba xi lanh thanh đơn, như trong hình dưới đây:
Nguyên lý làm việc và phân tích cấu trúc của một bộ xi lanh thủy lực hoàn chỉnh (Trình diễn hoạt hình)
3. Xi lanh piston thanh đơn
Pít-tông của xi-lanh pít-tông một thanh chỉ có một đầu với cần pít-tông, do diện tích hữu dụng của các khoang trái và phải của xi-lanh pít-tông một thanh khác nhau nên có đặc điểm: khi áp suất chất lỏng và lưu lượng Q không thay đổi xen kẽ vào hai khoang của xi-lanh, lực đẩy ra F của xi-lanh pít-tông theo hai hướng trái và phải không bằng nhau, cổng tốc độ tịnh tiến không bằng nhau. giống nhau, và đường kính của cần piston càng lớn thì sự chênh lệch càng lớn. Tuy nhiên, khi khối xi lanh được cố định và thanh piston được cố định thì phạm vi chuyển động của bàn làm việc tương ứng của chúng là như nhau.
Nguyên lý làm việc và phân tích cấu trúc của một bộ xi lanh thủy lực hoàn chỉnh (Trình diễn hoạt hình)
4. Xi lanh piston thanh đôi
Đường kính thanh truyền ở hai đầu của xi lanh piston thanh đôi thường bằng nhau nên diện tích hiệu dụng của piston ở hai đầu cũng bằng nhau. Khi hai buồng của xi lanh luân phiên đưa vào cùng một lưu lượng và áp suất của chất lỏng, lực đẩy tối đa và tốc độ chuyển động được tạo ra trên piston cũng bằng nhau. Tuy nhiên, khi khối xi lanh được cố định và thanh piston được cố định thì phạm vi chuyển động của bàn làm việc tương ứng của chúng là khác nhau.
Cấu trúc của xi lanh piston thanh đôi tương tự như cấu trúc của xi lanh thủy lực thanh đôi và ký hiệu đồ họa giống nhau.
Xi lanh thủy lực thanh đôi là một xi lanh thủy lực có cần piston ở cả hai phía của piston, thường được dẫn động bằng áp suất thủy lực hai chiều- và có thể đạt được chuyển động tịnh tiến với tốc độ không đổi.
Đặc trưng:
(1) Đường vào dầu không có khoang thanh, dầu hồi có khoang thanh.
(2) Đường vào dầu có khoang thanh truyền, đường hồi dầu không có khoang thanh truyền.
(3) Kết nối vi sai - các khoang bên trái và bên phải được kết nối và dầu áp suất được đi qua.
Nguyên lý làm việc và phân tích cấu trúc của một bộ xi lanh thủy lực hoàn chỉnh (Trình diễn hoạt hình)
5. Xi lanh tăng áp khí-lỏng
Xi lanh tăng áp khí-lỏng còn được gọi là xi lanh tăng áp khí-lỏng, thường được gọi là xi lanh tăng áp. Dầu thủy lực và khí nén được cách ly nghiêm ngặt, cần piston trong xi lanh tiếp xúc với các bộ phận làm việc và tự động khởi động, tốc độ hoạt động nhanh và ổn định hơn so với truyền động khí nén, thiết bị khối xi lanh đơn giản, điều chỉnh đầu ra dễ dàng, trong cùng điều kiện có thể đạt được lực ép thủy lực cao, tiêu thụ năng lượng thấp, hạ cánh mềm không làm hỏng khuôn. Dễ lắp đặt và xi lanh tăng áp đặc biệt có thể được lắp đặt ở bất kỳ Góc 360 độ nào, chiếm ít không gian, ít gây rắc rối hơn mà không tăng nhiệt độ, tuổi thọ cao, ít tiếng ồn và có các đặc điểm cốt lõi khác. Xi lanh trợ lực có thể đạt được lực cao của xi lanh thủy lực bằng cách sử dụng áp suất không khí chung và không cần bộ phận thủy lực. Nhìn chung, xi lanh tăng áp có thể được chia thành: xi lanh tăng áp trước{8}}, xi lanh tăng áp trực tiếp, xi lanh tăng áp có thể điều chỉnh, xi lanh tăng áp kéo hồi tăng, xi lanh tăng áp song song nhỏ gọn, xi lanh tăng áp mini, xi lanh tăng áp nhanh và xi lanh tăng áp cách ly dầu và khí.
Tần số làm việc của xi lanh tăng áp, theo các hành trình và đường kính xi lanh khác nhau, thường là 10 ~ 70 lần / phút.
Chế độ truyền động: tác động kép tốc độ vận hành: 50~1000 mm/s Phạm vi đầu ra: 1 ~ 100 tấn Phạm vi ứng dụng: Dấu dập, biên dạng uốn, đột khuôn, đột thép, hàn chạm biên dạng, ép đùn, làm phẳng và làm thẳng, tán đinh và rèn, hoàn thiện kim loại tấm, lắp ráp chặt chẽ, tán đinh và nối, dập kim loại.
6. Xi lanh thủy lực dạng ống lồng
Xi lanh thủy lực dạng ống lồng là một xi lanh thủy lực có thanh piston dạng ống lồng nhiều tầng có thể có hành trình làm việc dài hơn, xi lanh thủy lực dạng ống lồng còn được gọi là xi lanh thủy lực nhiều tầng. Xi lanh thủy lực dạng ống lồng bao gồm hai hoặc nhiều xi lanh thủy lực piston, và thanh piston của xi lanh piston thứ nhất là xi lanh của xi lanh piston thứ hai.
Khi dầu áp suất đi vào từ khoang không cần trục, xi lanh có diện tích hiệu dụng lớn nhất của piston bắt đầu giãn ra, và khi đường thẳng đi đến cuối, xi lanh có diện tích hiệu dụng lớn thứ hai của piston bắt đầu giãn ra. Thứ tự mở rộng của thủy lực dạng ống lồng được mở rộng từ lớn đến nhỏ, có thể đạt được hành trình làm việc dài. Diện tích hiệu dụng của xi lanh quá căng càng nhỏ thì tốc độ kéo dài càng nhanh. Do đó, tốc độ kéo dài chậm và nhanh, lực đẩy thủy lực tương ứng giảm từ lớn xuống nhỏ; Quy luật thay đổi lực đẩy và tốc độ này phù hợp với yêu cầu của các loại máy móc xếp dỡ tự động khác nhau về lực đẩy và tốc độ. Thứ tự rút lại thường từ nhỏ đến lớn và chiều dài trục rút ngắn, không gian nhỏ và cấu trúc nhỏ gọn. Nó thường được sử dụng trong hệ thống thủy lực của máy móc xây dựng và các máy móc đi bộ khác, chẳng hạn như cần cẩu, xe ben, v.v.
7. Xi lanh pit tông
Xi lanh pit tông là một dạng cấu trúc của xi lanh thủy lực.
Một xi lanh pít tông đơn chỉ có thể đạt được một hướng chuyển động và chiều ngược lại phụ thuộc vào ngoại lực, như trong Hình A bên dưới. Với hai xi lanh pit tông kết hợp, như trong Hình b, chuyển động tịnh tiến cũng có thể đạt được bằng dầu điều áp. Khi xi lanh pittông di chuyển, nó được dẫn hướng bởi ống dẫn hướng trên đầu xi lanh nên không cần phải hoàn thiện thành trong của xi lanh. Nó đặc biệt thích hợp cho những chuyến đi dài. Ngoài ra, xi lanh pít tông được chia thành xi lanh pít tông hướng tâm và xi lanh pít tông hướng trục.
