Xy lanh khí nén ( hay ben khí nén) là thiết bị cơ được vận hành bằng khí nén. Cụ thể, xi lanh khí nén hoạt động bằng cách chuyển hóa năng lượng của khí nén thành động năng, khiến pít tông của xi lanh chuyển động theo hướng mong muốn, qua đó truyền động đến thiết bị.
Khi đưa khí nén vào xi lanh, và lượng khí được đưa vào tăng dần lên, theo đó sẽ chiếm không gian trong xy lanh và khiến pít tông dịch chuyển, truyền động điều khiển thiết bị bên ngoài.
Phân loại: Trên thị trường có rất nhiều loại xi lanh khác nhau về chủng loại, mẫu mã và xuất xứ, nhưng chúng ta có thể phân thành hai loại:
– Xy lanh tác động đơn: Là loại xy lanh sử dụng khí nén để dịch chuyển pít tông xy lanh dịch chuyển theo hướng nhất định.
– Xy lanh tác động kép: Double Acting(DAC) là loại xy lanh cho phép ứng dụng lực đẩy khí nén hai hướng hành trình di chuyển, cơ cấu dẫn động có thanh đẩy ở hai đầu pít tông.
Hiện nay, các dòng xy lanh khí nén phổ biến được ứng dụng tại Việt Nam có thể kể đến như: STNC, ARITAC, TPC, SMC. Xy lanh có các hành trình: 25, 50, 75, 100,…1000mm.
Cấu Tạo của xy lanh khí nén
Xy lanh khí nén có cấu tạo gồm các thành phần: Thân trụ (Barrel) và Pít tông (Piston), trục pít tông (Piston rod), các lỗ cấp, thoát khí Cap-end port và Rod-end port.
Cylinder Stroke (hành trình xa nhất mà piston rod có thể di chuyển): Được thiết kế tùy biến theo nhà sản xuất. Đơn vị khoảng 5mm, thông thường chỉ có 20, 25, 30 thì bạn có thể dùng loại 25 rồi đặt sensor hoặc lắp Stopper đảm bảo Stroke yêu cầu. Hoặc ngược lại, nên thiết kế lượng chạy phù hợp với tiêu chuẩn nhà máy.
Cách chọn mua xy lanh khí nén
– Như đã biết, xy lanh khí nén có hai kiểu tác động đơn và tác động kép, vì thế tùy mục đích sử dụng mà ta nên chọn xy lanh sao cho phù hợp nhất.
– Khi chọn xy lanh sử dụng cần phải chọn sao cho hành trình, áp lực khí, đường kính, thời gian hành trình, tải trọng, áp lực khí nén giữa xy lanh và hệ thống.
VD: Xy lanh khí nén STNC – TGC100*50
Hành trình Lxl = 250mm
Thời gian dẫn động: T = 0,5s
Tải trọng đáp ứng F = 665,4N = 66,54kg
Áp suất khí nén: P = 6 bar = 6,1183 kgf/cm2
Đường kính xy lanh: D = Sqrt((F*4)/(P*Pi)) = Sqrt((665,4*4)(6,1183*3,14)) = 3,72cm
*Vậy ta nên chọn xy lanh có: đường kính xy lanh D = 40mm, hành trình xy lanh Lxl = 250mm
Cách tính toán lực Cylinder
Công thức tính: F=P.A trong đó
F: Lực của Cylinder
P: Áp suất khí nén cung cấp vào – Pa (kg/cm2)
A: Diện tích của Pít tông theo Cm2
Ví dụ: Cylinder có đường kính 80mm, đường kính pittong 25mm, áp suất máy nén khí cung cấp: 6kg/cm2.
D = 80mm = 8cm.
A= (Pi*D^2)/4(3,14.8^2)/4= 50,24
P=6Kg/cm2
F= P.A = 6.50,24 = 301,44kg/cm2
Cylinder có đường kính 80mm, áp lực 6kg/cm có lực đẩy là 301,44kg/cm2.
Lưu ý: Theo nguyên lý hoạt động, xy lanh khí nén thuộc nhóm van điều khiển khí nén. Tuy về cấu tạo, xy lanh khí nén có đôi chút khác biệt, song có nguyên lý hoạt động tương tự như các van điều khiển bằng khí nén khác.