Một xy-lanh đủ lực trên giấy nhưng cong cần sau vài tháng. Phép tính lực đúng; cái thiếu là kiểm tra ổn định — với hành trình dài, giới hạn thật không nằm ở lực mà ở khả năng chống cong của cần.
Lực đẩy và lực kéo không bằng nhau
Lực sinh ra bằng áp suất nhân diện tích chịu áp. Ở hành trình đẩy, dầu tác dụng lên toàn bộ mặt piston. Ở hành trình kéo, phần diện tích bị cần piston chiếm chỗ không còn tác dụng, nên diện tích hiệu dụng nhỏ hơn.
Hệ quả thực tế: lực kéo luôn nhỏ hơn lực đẩy ở cùng áp suất, và chênh lệch càng lớn khi cần càng to. Khi tải nặng nằm ở chiều kéo, phải tính theo diện tích hiệu dụng phía có cần chứ không theo đường kính piston.
Cùng lý do đó, lưu lượng cần cho hai chiều cũng khác nhau — chiều kéo cần ít dầu hơn nên chạy nhanh hơn ở cùng lưu lượng bơm.
Chống cong: giới hạn thật của hành trình dài
Cần piston chịu nén khi đẩy. Một thanh chịu nén đủ dài sẽ mất ổn định và cong trước khi vật liệu bị phá huỷ, và tải tới hạn giảm rất nhanh khi chiều dài tăng.
Ba yếu tố quyết định:
- Hành trình — càng dài càng nguy hiểm, và ảnh hưởng không tuyến tính.
- Đường kính cần — tăng đường kính cần là cách trực tiếp nhất để tăng khả năng chống cong.
- Kiểu lắp hai đầu — quyết định chiều dài tính toán quy đổi.
Với hành trình dài, thường phải chọn cần lớn hơn mức lực đòi hỏi. Đó không phải lãng phí mà là điều kiện để xy-lanh dùng được.
Kiểu lắp
| Kiểu lắp | Đặc điểm | Lưu ý |
|---|---|---|
| Bích đầu hoặc đuôi | Cứng vững, không xoay | Đòi hỏi kết cấu đỡ chính xác |
| Chốt đuôi | Cho phép xoay trong mặt phẳng | Chiều dài quy đổi lớn hơn, giảm khả năng chống cong |
| Ngõng giữa | Xoay quanh thân, cân bằng tốt | Phù hợp hành trình dài |
| Chân đế | Dễ lắp đặt | Sinh mô-men lật, cần chống xô ngang |
Nguyên tắc chung: xy-lanh chỉ nên chịu lực dọc trục. Mọi thành phần lực ngang truyền vào cần đều đi thẳng vào phớt và bạc dẫn hướng, gây rò rỉ sớm. Nếu tải có thể lệch, dùng kiểu lắp cho phép xoay ở cả hai đầu.
Đệm giảm chấn cuối hành trình
Piston về hết hành trình ở tốc độ cao sẽ đập vào nắp. Đệm giảm chấn tiết lưu dòng dầu ra ở đoạn cuối để hãm lại.
Cần đệm khi tải có quán tính lớn hoặc tốc độ cao. Với xy-lanh chạy chậm và tải nhẹ thì không cần, và thêm vào chỉ làm chu kỳ dài ra. Nhiều xy-lanh có vít điều chỉnh mức giảm chấn — chỉnh quá tay làm cuối hành trình chậm hẳn và ảnh hưởng năng suất.
Kiểm tra khi nghiệm thu
- Đo lực thực tế ở áp suất làm việc, cả hai chiều.
- Bấm giờ hành trình đi và về, đối chiếu với tính toán lưu lượng.
- Giữ tải ở giữa hành trình, quan sát có tụt không — tụt là dấu hiệu rò rỉ trong qua phớt piston.
- Kiểm tra cần không có vết xước dọc; vết xước là dấu hiệu bạc dẫn hướng hoặc phớt gạt bụi có vấn đề.
Câu hỏi thường gặp
Vì sao lực kéo nhỏ hơn lực đẩy?
Vì diện tích chịu áp ở hai chiều khác nhau. Khi đẩy, dầu tác dụng lên toàn bộ mặt piston. Khi kéo, phần diện tích bị cần piston chiếm chỗ không còn tác dụng, nên diện tích hiệu dụng nhỏ hơn và lực sinh ra nhỏ hơn ở cùng áp suất. Cần càng to thì chênh lệch càng lớn, nên tải nặng ở chiều kéo phải tính theo diện tích phía có cần.
Hành trình dài thì chọn xy-lanh thế nào?
Ngoài lực, phải kiểm tra ổn định chống cong của cần piston. Cần chịu nén khi đẩy, và thanh chịu nén càng dài thì tải tới hạn giảm càng nhanh. Thường phải chọn đường kính cần lớn hơn mức lực đòi hỏi, và ưu tiên kiểu lắp cho chiều dài quy đổi nhỏ. Đây không phải dư thừa mà là điều kiện để xy-lanh dùng được lâu.
Xy-lanh tụt tải khi đang giữ là do đâu?
Phổ biến nhất là rò rỉ trong qua phớt piston, khiến dầu lọt từ khoang áp cao sang khoang kia. Nguyên nhân thứ hai là van giữ tải hoặc van một chiều bị kẹt do bẩn. Kiểm tra bằng cách giữ tải ở giữa hành trình và quan sát; nếu tụt đều thì nghi phớt, nếu tụt theo nhịp thì nghi van.
