Xi lanh khí nén là gì? Cấu tạo, ứng dụng & cách chọn xi lanh khí nén

Xi lanh khí nén là một bộ phận quan trọng không thể thiếu trong bất kỳ hệ thống khí nén nào. Bài viết này sẽ tìm hiểu về các loại xi lanh khí nén, những thông số kỹ thuật xi lanh khí nén cũng như cấu tạo và nguyên lý hoạt động của xi lanh khí nén. Cùng bắt đầu ngay sau đây nhé!

Định nghĩa xi lanh khí nén là gì?

Xi lanh khí nén (tên tiếng anh là pneumatic cylinder) là một thiết bị cơ khí (động cơ pít tông tịnh tiến) tạo ra lực từ sức mạnh của khí nén trong chuyển động tịnh tiến qua lại, là một chấp hành quan trọng đối với hệ thống khí nén.

Xi lanh khí nén còn có tên gọi khác như be khí, xi lanh hơi có chức năng chuyển đổi năng lượng từ tích lũy trong dòng khí nén thành động năng để cung cấp cho chuyển động. Khi hoạt động, dòng khí nén được đẩy vào trong xi lanh qua một ống dẫn sau đó lực được truyền tải lên piston (pít tông) giúp pít tông di chuyển.

Đều là một thiết bị truyền động nhưng khi so sánh với xi lanh thủy lực thì xi lanh khí nén có nhiều ưu điểm nổi bật hơn như: vận hành êm ái, an toàn với người sử dụng, sạch sẽ, thân thiện với môi trường vì chúng sử dụng năng lượng chất khí từ các động cơ khí nén thay vì dùng năng lượng chất lỏng của máy thủy lực.

Đặc biệt, xi lanh khí nén giúp người dùng không cần chuẩn bị một không gian quá rộng hay một diện tích lớn cho việc lưu trữ dầu, lưu trữ dòng chất lỏng sau khi kết thúc chu trình. Vì những ưu điểm ưu việt nhất định mà xi lanh khí nén được các kỹ sư cơ khí ưa chuộng, được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực công nghiệp, công nghệ tự động hóa hiện nay.

Cấu tạo của xi lanh khí nén

Hầu hết các loại xi lanh khí nén đều có cấu tạo tương đối giống nhau và khá đơn giản gồm các bộ phận chính như: piston, piston rod (bộ phận trượt), barrel (thân xi lanh), Cap – ed port & Rod -end port (đầu vào và đầu ra khí nén). Trong đó:

• Piston: là bộ phận chính của xi lanh khí nén có chức năng tạo ra cơ năng, đảm bảo không gian xung quanh được kín tránh hiện tượng khoang bên có khí tràn vào.
• Bộ phận trượt (Piston Rod): Giúp cố định piston và đảm bảo piston trượt hoạt động tốt.
• Thân xi lanh (Barrel): Là bộ phận mà chúng ta có thể nhìn thấy toàn bộ bằng mắt thường có cấu tạo dạng vuông hoặc hình trụ tròn, được chế tạo từ nhôm hoặc thép làm tăng độ bền bỉ khi hoạt động.
• Đầu vào và đầu ra khí nén: Cap -end port và Rod -end port.

Ngoài ra, hiện nay người ta còn trang bị thêm cảm biến hành trình được thiết kế gắn trên phần thân của xi lanh khí nén vì thế người sử dụng có thể tùy chỉnh sự tịnh tiến cho xi xanh theo ý muốn.

Về chi tiết, xi lanh khí nén được cấu tạo gồm 7 chi tiết: Trục piston, Chân gắn kết, Ống xi lanh, Đệm kín piston, Nắp piston, Đầu đệm van, Cổng cung cấp khí nén từ bên ngoài.

Ngoài ra, một số chi tiết khác có thể thêm vào xi lanh, tùy theo mức độ cũng như điều kiện sử dụng thực tế mà có lựa chọn cho phù hợp.

Nguyên lý hoạt động của xi lanh khí nén

Xi lanh khí nén sau khi được lắp đặt vào đúng vị trí và kích hoạt nó thì khí nén sau khi được lọc sạch sẽ được dẫn đến xi lanh thông qua đường ống dẫn PU và đi vào bên trong xi lanh thông qua lỗ cấp khí. Không gian bên trong xi lanh tiếp tục nạp lượng khí nén cho tới khi chúng được lấp đầy.

Piston bên trong nòng phải di chuyển tịnh tiến tới lui và truyền động năng điều khiển thiết bị bên ngoài. Kết thúc một chu trình làm việc khi khí nén được xả ra môi trường bên ngoài. Cho đến khi người điều khiển ngắt khí thì xi lanh mới ngừng vận hành.

Phân loại xi lanh khí nén

Dựa trên các yếu tố về hãng sản xuất, hình dạng, chức năng,… người ta phân loại xi lanh thành các loại để giúp ích cho việc lựa chọn của khách hàng. Cụ thể:

Theo chức năng của xi lanh khí nén

Xi lanh khí nén được phân loại theo chức năng hoạt động gồm 2 loại chính: Xi lanh 1 chiều và Xi lanh 2 chiều.

Xi lanh 1 chiều (Xi lanh tác động đơn)

Xi lanh nén khí 1 chiều là loại xi lanh mang đặc điểm có áp lực tác động ở 1 phía duy nhất. Tác động do ngoại lực hoặc do lò xo sẽ khiến loại xi lanh khí nén này tác động ở phía ngược lại.

Khí nén được dẫn vào phía bên trong của xi lanh thông qua 1 lỗ cấp và lượng khí này tiếp tục tăng dần cho tới khi chiếm hết phần không gian phía trong, từ đó đẩy piston dịch chuyển ra bên ngoài và sinh công.

Xi lanh 2 chiều (Xi lanh tác dụng kép)

Xi lanh khí nén 2 chiều hay còn gọi là xi lanh tác động kép là loại xi lanh sử dụng áp lực của không khí để dịch chuyên ty ra ngoài và rút lại. Xi lanh 2 chiều có đặc điểm đặc trưng đó là có 2 cửa cấp khí ở phần thân: 1 để ty tiến ra và 1 để ty lùi về.

Xi lanh tác động kép thường dùng để tạo nên lực cả 2 phía cho piston. Nguồn khí và lưu lượng khí thông qua các van phân phối 5/3, 5/1 hoặc 4/2 (có ở loại xi lanh khí nén 1 đầu điện hoặc xi lanh khí nén 2 đầu điện) được điều khiển để cung cấp cho xi lanh.

Theo hình dạng của xi lanh khí nén.

Xi lanh khí nén dạng vuông

Xi lanh khí nén vuông là một trong số những loại xi lanh cơ bản và thông dụng nhất hiện nay. Đường kính loại xi lanh này dao động từ 32mm cho đến 250mm, tuy nhiên chúng ta có thể chế tạo, gia công lên đến 320mm, 500mm hay 600mm.

Xi lanh khí nén dạng tròn

Xi lanh khí nén tròn có dạng trụ tròn với thiết kế thân dài, được làm hoàn toàn bằng hợp kim, inox, thép,… Hành trình chuyển động từ 2 phía với 1 hoặc 2 đầu ty và được điều khiển hoạt động bằng van cơ phân phối hoặc van điện tử.

Xi lanh compact

Loại xi lanh khí nén compact có dạng hộp chữ nhật hoặc hộp vuông, kích thước vô cùng nhỏ gọn với nhiều loại như: xi lanh compact có lò xo, xi lanh compact đơn, xi lanh compact kép, dạng tự trả về,….Loại xi lanh này có ứng dụng đặc biệt trong hệ thống ép kính khí nén, máy đóng gói, máy in,….

Theo hãng sản xuất xi lanh khí nén

Để nắm bắt nhu cầu cũng như xu hướng sử dụng của người dùng hiện nay mà nhiều nhà sản xuất đã nghiên cứu và cho ra đời đa dạng dòng xi lanh khác nhau giúp người mua có thể tiếp cận được thiết bị cần một cách dễ dàng. Bạn có thể tham khảo 6 hãng sản xuất và cung ứng xi lanh nổi tiếng như sau:

TPC

Xi lanh khí nén thương hiệu TPC là loại thiết bị khí nén đã quá quen thuộc với khách hàng tại thị trường Hàn Quốc và là lựa chọn hàng đầu của các kỹ sư cơ khí tại Việt Nam.

TPC nổi tiếng sản xuất và cung ứng các loại xi lanh như: SB, NB, NSK, ASK, AJM, AQ2, NRT, NLCD, ARM, TCRL,….

PVN

PVN là thương hiệu sản xuất xi lanh khí nén nổi tiếng kinh tế nhất hiện nay với ưu thế giá thành rẻ và sản xuất các loại xi lanh thích hợp với hầu hết túi tiền của khách hàng. Với các hành trình đa dạng từ 25 đến 1000 cùng với các loại đường kính cơ bản: 32, 40, 50, 63, 80, 100, 125, 160, 200 người dùng có thể thoải mái lựa chọn một sản phẩm phù hợp nhất với nhu cầu cá nhân.

STNC

Hãng sản xuất các thiết bị STNC có xuất xứ từ Trung Quốc với đa dạng các loại xi lanh inox dạng vuông, xi lanh hợp kim, xi lanh tròn, xi lanh 2 ty hay xi lanh compact,….

Loại xi lanh thương hiệu STNC đang bán rất chạy trong thời gian gần đây mà khách hàng có thể tham khảo như dòng xi lanh vuông.

Festo

Xi lanh khí nén Festo được đánh giá dòng xi lanh chất lượng cao được sản xuất và kiểm định theo tiêu chuẩn châu  u. Các loại xi lanh được hãng này sản xuất có thể đáp ứng đủ các tiêu chuẩn kỹ thuật khắt khe với thiết kế thẩm mỹ chống mỏi mắt, đơn giản hóa các chi tiết và có trọng lượng nhẹ.

Airtac

Đây là thương hiệu đến từ Đài Loan. Xi lanh được sản xuất từ thương hiệu này thường có giá thành cao hơn so với nhiều loại xi lanh khác trên thị trường hưng lại được đánh giá có độ bền ổn định và đa dạng chủng loại để khách hàng lựa chọn.

Xi lanh khí nén Airtac có tuổi thọ trung bình đảm bảo từ 2 -3 năm, tương thích với nhiều loại máy móc và hệ thống khí khác nhau như: RMT, HLF, SU, TN, SDA, MFCJ,…

Parker

Xi lanh khí nén Parker có đặc điểm nổi bật về mặt thiết kế thẩm mỹ, độ bền chắc chắn, các piston hoạt động rất linh hoạt, đa dạng hành trình và kích cỡ đường kính để khách hàng lựa chọn dễ dàng.

Một số loại xi lanh phổ biến khác

Ngoài nhiệm vụ là nén, ép đẩy thì xi lanh khí nén còn có chức năng làm xoay, trượt, kẹp gắp trong các không gian nhỏ, chật hẹp ở những hệ thống đặc biệt, có cấu trúc phức tạp. Các loại như: xi lanh kẹp, xi lanh xoay, xi lanh trượt khí nén, xi lanh trục,…. Cụ thể chia thành 2 loại chính:

• Xi lanh xoay 180: là loại xi lanh khí nén chấp hành có khả năng xoay 180 độ theo chiều kim đồng hồ hoặc ngược chiều kim đồng hồ.
• Xi lanh kẹp: Là dòng xi lanh khí nén được dùng rất nhiều trong các hệ thống tự động hóa, chia thành 2 loại: Xi lanh kẹp song song hoặc kẹp tiếp điểm.

Kích thước của xi lanh khí nén

Kích thước của xi lanh khí nén (ben khí nén) là điều mà khách hàng quan tâm khi mua/bán xi lanh khí nén, đặc biệt là mua xi lanh khí nén cũ khi mà thông số kỹ thuật xi lanh khí nén không còn quá rõ ràng như mua mới. Hai thông số kích thước quan trọng nhất của xi lanh đó là: đường kính trong và hành trình của xi lanh.

Tùy theo yêu cầu lắp đặt, công việc của hệ thống hay không gian mà khách hàng có thể lựa chọn kích thước xi lanh phù hợp. Những công việc nhẹ nhàng như nâng hạ chi tiết điện tử, cửa tủ thì lựa chọn thích hợp là những xi lanh khí nén mini với kích cỡ nhỏ 1/10 in; còn dùng để thay thế cho xi lanh thủy lực trong một số công việc thì loại xi lanh tương thích là xi lanh khí nén với kích thước lớn 39 in.

Hành trình xi lanh khí nén rất đa dạng với thông số là: 25, 50, 75, 100, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 450, 500, 600, 700, 800, 900, 1000. Và các loại đường kính xi lanh khí nén thông dụng gồm: 12, 16, 20, 25, 32, 40, 50, 63, 80, 100, 125, 160, 200, 250, 320.

Ứng dụng của xy lanh khí nén

Ứng dụng trong lĩnh vực sản xuất công nghiệp

Ví dụ như tại các nhà máy đóng gói bánh kẹo, xi lanh khí nén được ứng dụng để giữ sản phẩm hoặc đưa vào các công đoạn tiếp theo. Tại vị trí được lắp đặt, xi lanh khí nén khi thấy sản phẩm thì cánh tay máy sẽ điều khiển đẩy ra hoặc thu về các vật thể mà trong trường hợp này là sản phẩm khi dây chuyền sản xuất hoạt động.

Ứng dụng trong lĩnh vực xây dựng

Trong xây dựng, xi lanh khí nén được ứng dụng rất nhiều và vô cùng phổ biến trong các loại máy móc, chúng ta có thể gặp xi lanh khí nén rất nhiều trong các máy xúc, máy ủi, máy cẩu hay các loại máy móc có chức năng để di chuyển các vật nặng.

Ứng dụng trong cửa thông minh

Một phần ứng dụng phổ biến của xi lanh khí nén đó chính là ứng dụng trong cửa thông minh.

Ví dụ: Tại cửa trên xe bus khi sử dụng xi lanh khí nén ta chỉ cần bấm nút kích hoạt xi lanh hoạt động thì piston sẽ thu lại để đẩy ra hoặc thu lại để mở và đóng cửa xe. Hay tại các cửa tự động ở siêu thị hoặc các tòa nhà chung cư thông minh, khi ta đứng trước cửa nhờ vào bộ phận cảm biến phát hiện người thì xi lanh khí nén sẽ hoạt động để điều khiển piston hoạt động giúp tự động đóng, mở cửa.

Một số ứng dụng khác của xi lanh khí nén trong các lĩnh vực khác như: ô tô, giao thông, hàng không, khai thác quặng, khoáng sản,….

Mua xi lanh khí nén chất lượng ở đâu?

Xi lanh khí nén là một loại thiết bị được sử dụng phổ biến, ứng dụng rộng rãi  vì thế nên có rất nhiều đơn vị, công ty sản xuất, cung cứng loại thiết bị này đến từ nhiều quốc gia như: Nhật, Hàn Quốc, Đức hay nội địa Việt Nam. Một số thương hiệu nổi tiếng sản xuất xi lanh khí nén như là: SMC, STNC, Airtac, TPM, PVN, SMC,….

Tùy theo từng loại, từng nhu cầu, từng nhà sản xuất,… sẽ quyết định đến giá của xi lanh khí nén. Để được hưởng ưu đãi, giá cả phải chăng thì khách hàng nên tìm mua tại các nhà phân phối chính hãng.

Lời Kết

Trên đây, mayruaxegiadinh.com.vn đã vừa chia sẻ thông tin cơ bản về xi lanh khí nén, các loại xi lanh khí nén cũng như cấu tạo & nguyên lý hoạt động của loại xi lanh này. Hy vọng bạn đã hiểu được xi lanh khí nén là gì và thông qua những gợi ý tham khảo của chúng tôi, bạn có thể lựa chọn được một loại xi lanh khí nén phù hợp với hệ thống khí nén cần sử dụng của mình.