Xi lanh khí nén là dạng cơ cấu vận hành có chức năng biến đổi năng lượng tích lũy trong khí nén thành động năng cung cấp cho các chuyển động.Xi lanh khí nén hay còn được gọi là pen khí nén là các thiết bị cơ học tạo ra lực, thường kết hợp với chuyển động, và được cung cấp bởi khí nén ( lấy từ máy nén khí thông thường).
Để thực hiện chức năng của mình, xy lanh khí nén truyền một lực lượng bằng cách chuyển năng lượng tiềm năng của khí nén vào động năng. Điều này đạt được bởi khí nén có khả năng nở rộng, không có đầu vào năng lượng bên ngoài, mà chính nó xảy ra do áp lực được thiết lập bởi khí nén đang ở áp suất lớn hơn áp suất khí quyển. Sự giãn nở không khí này làm cho piston di chuyển theo hướng mong muốn. Một khi được kích hoạt, không khí nén vào trong ống ở một đầu của piston và do đó, truyền tải lực trên piston. Do đó, piston sẽ di dời (di chuyển) bằng khí nén.
Xi lanh khí nén cũng có nhìu loại thiết kế khác nhau cho phù hợp yêu cầu chế tạo máy như xi lanh vuông, xi lanh tròn, xi lanh kẹp, xi lanh compact, xi lanh xoay, xi lanh trượt…
CHỨC NĂNG CHÍNH CỦA XI LANH KHÍ NÉN
Tùy thuộc vào thiết kế của hệ thống, bình khí nén có thể hoạt động theo nhiều cách. Các ví dụ bao gồm khả năng thực hiện nhiều đợt mà không cần sự can thiệp trung gian, để thực hiện đầy đủ với các điểm dừng trung gian, được điều chỉnh để kiểm soát lượng mở rộng hoặc rút lại của cần pit-tông khi hoạt động.
CÁC LOẠI XI LANH KHÍ NÉN TRÊN THỊ TRƯỜNG
Mặc dù xylanh khí nén có thể khác nhau về diện mạo, kích cỡ và chức năng, nhưng chúng thường rơi vào một trong những thể loại cụ thể được hiển thị bên dưới. Tuy nhiên, cũng có rất nhiều loại khí nén khác có sẵn, nhiều loại được thiết kế để đáp ứng các chức năng cụ thể và chuyên biệt.
XI LANH KHÍ NÉN HOẠT ĐỘNG ĐƠN
Các xi lanh hoạt động đơn (SAC) sử dụng lực truyền không khí để di chuyển theo một hướng (thường là ra ngoài), và một lò xo để trở về vị trí “ban đầu”. Đối với kiểu xylanh này khí nén được sử dụng dùng để sinh công từ một phía của piston, sau đó piston lùi về bằng một lực đẩy của lò xo hay từ lực bên ngoài tác động về . Thông thường đối với xi lanh khí nén tác động đơn chúng ta thường thấy trên xy lanh có 1 lỗ cấp nguồn khí nén và lỗ thoát khí nén. Để đều chỉnh dòng khí nén cho xy lanh đơn thường chúng ta sử dụng van điện từ khí nén 3/2.
XI LANH KHÍ NÉN HOẠT ĐỘNG KÉP – XY LANH HAI CHIỀU
Là loại xi lanh hoạt động hai chiều (DAC) sử dụng lực không khí để di chuyển đẩy ra và rút lại. Chúng có hai cổng để cho phép không khí, một cho hành trình đi ra và một cho hành trình lùi về. Xy lanh khí nén hai chiều được dùng để sinh ra lực đẩy piston từ 2 phía, đối với loại xy lanh này xi lanh có 2 lỗ dùng để cung cấp nguồn khí nén, lưu lượng khí nén cấp cho van được sử dụng các kiểu van điện từ chia khí 4/2, 5/2 hoặc 5/3 1 hoặc 2 đầu cuộn coil đều áp dụng được.
Có một điểm chúng ta cần lưu ý đó là xi lanh khí nén kép cần piston về một phía do điện tích 2 mặt piston là khác nhau vì thế lực tác dụng lên cần piston cũng khác nhau hoàn toàn. Hiện nay, trên thị trường chúng ta thường gặp 2 dạng xilanh kép như sau:
– Xy lanh kép không có đệm giảm chấn
– Xi lanh kép có cần piston 2 phía gọi là xi lanh đồng bộ vì diện tích 2 mặt đều bằng nhau vì vậy lực tác động sinh ra hầu như là hoàn toàn bằng nhau.
CÁC LOẠI XI LANH KHÍ NÉN KHÁC
Mặc dù ( xi lanh tác động đơn ) SAC và ( Xi lanh tác động kép ) DAC là loại bình phổ biến nhất của xy lanh khí nén, các loại sau đây không phải là đặc biệt hiếm:
Xy lanh Xoay: bộ truyền động sử dụng không khí để truyền động qua.
Xy lanh Trượt: bộ truyền động sử dụng khớp nối cơ học hoặc từ để truyền đạt lực, điển hình cho một chiếc bàn hoặc một thân khác di chuyển dọc theo chiều dài của thân xi lanh, nhưng không vượt quá nó.
KÍCH THƯỚC CÁC LOẠI XI LANH KHÍ NÉN
Ngày nay do nhu cầu tự động hóa đòi hỏi đa dạng nên có nhìu loại xi lanh kích thước rất đa dạng có nhiều kích cỡ khác nhau tùy thuộc vào bản vẽ riêng và có thể bao gồm từ một xi lanh không khí 2,5 mm nhỏ, có thể được sử dụng để nhặt một bóng bán dẫn nhỏ hoặc các thành phần điện tử khác, Các đường kính 400 mm để truyền tải đủ lực để nâng xe hơi. Một số xi lanh khí nén có đường kính 1000 mm và được sử dụng thay cho xi lanh thủy lực trong những trường hợp đặc biệt khi dầu thủy lực bị rò rỉ có thể gây ra nguy hiểm. Áp suất, bán kính, diện tích và mối quan hệ lực
Mặc dù đường kính của piston và lực tác động bởi một xilanh có liên quan nhưng chúng không tỉ lệ thuận với nhau. Ngoài ra, mối quan hệ toán học điển hình giữa hai giả định rằng không khí cung không trở nên bão hòa. Do diện tích mặt cắt hiệu quả giảm xuống theo khu vực của cần pit-tông, nên lực truyền động nhỏ hơn lực đẩy khi có cả khí nén và cung cấp khí nén.
Mối quan hệ giữa lực, áp suất và bán kính và các tính toán như sau:
F đại diện cho lực tác dụng
R đại diện cho bán kính
Π là pi, xấp xỉ 3.14159.
P đại diện cho áp lực
Để tích lực đẩy của một xi lanh khí nén thì cần các yêu cầu trên và được tính toán như sau
Ví dụ xi lanh khí có thông số đường kính piston là 100 mm = 10cm
R(cm) Bán Kính piston x R(cm) Bán Kính piston x Π pi ( 3.14) x 6kgf (áp suất làm việc)
F = (5×5)x3.14x 6kgf = 471 kg
Như vậy với xi lanh đường kính piston 100 là áp suất làm việc 6kg sẽ đẩy được vật nặng 471kg chúng ta có thể áp dụng cho tất cả các loại kích thước piston khác.
Hiện nay trên thị trường có rất nhìu nhãn hiệu xi lanh khí nén, khách hàng có thể lựa chọn tùy thuộc vào ứng dụng và yêu cầu khác nhau
Xi lanh hoạt động trong môi trường làm việc cao bụi bẩn và làm việc liên tục nên chọn các loại xi lanh có xuất xứ từ Nhật như: SMC, CKD, KOGANEI,...
Hiện Công Ty Phúc Nam Khánh chuyên kinh doanh phân phối dòng xi lanh SMC với khả năng cung ứng hơn 700,000 chủng loại hàng khác nhau trong đó có rất nhiều chủng hàng liên quan đến công nghệ tự động hóa đang được phân phối rộng khắp thị trường cả nước. Đi kèm với đó là các chính sách bán hàng, dịch vụ hỗ trợ kỹ thuật đảm bảo chuyển giao công nghệ tốt. Công Ty Phúc Nam Khánh khẳng định là bạn đồng hành của tự động hóa tại thị trường Việt Nam.
ỨNG DỤNG CỦA XI LANH KHÍ NÉN
Các loại xi lanh khí nén cũng ứng dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp như công nghiệp lắp ráp, công nghiệp chế biến, công nghiệp gỗ, công nghiệp xi măng, đặt biệt trong các lĩnh vực vệ sinh an toàn như lắp ráp điện tử, chế biến thực phẩm, phân loại đóng gói sản phẩm thuộc dây chuyền sản xuất tự động, chế tạo robot…