Trong bài viết này, chúng tôi sẽ cung cấp cho các bạn cái nhìn tổng quan về 3 loại thiết bị truyền động gồm: xi lanh điện, xi lanh thủy lực và xi lanh khí nén.

1.    Xi lanh điện

Xi lanh điện là thiết bị truyền động chuyển đổi năng lượng thành mô-men xoắn.


- Nguyên lý hoạt động

Xi lanh điện biến đổi điện năng thành mô-men làm cho piston xoay trong xi lanh theo hành trình dạng trục vít, tạo chuyển động tịnh tiến hai chiều. Hệ thống này thường được điều khiển bằng các phần mềm với chương trình được lập trình sẵn hành trình.

- Ưu điểm

Xi lanh điện có lực đẩy mạnh, vận tốc lớn và độ chính xác cao.

Hệ thống xi lanh điện được điều khiển bằng các xung điện dưới dạng thông tin mã hóa cho phép người dùng kiểm soát chuyển động của piston một cách chính xác.

Động cơ xi lanh chạy nhẹ nhàng, êm ái hơn so với các thiết bị truyền động khí nén và thủy lực.

Vì không có rò rỉ chất lỏng nên các ảnh hưởng đến môi trường bên ngoài được loại bỏ.

- Nhược điểm

Hạn chế về môi trường hoạt động. Thiết bị xi lanh điện không hoạt động được trong môi trường khắc nghiệt.

Động cơ chạy liên tục sẽ quá nóng, làm tăng hao mòn hộp giảm tốc.

Động cơ lớn cũng có thể gây khó khăn trong vấn đề lắp đặt.

- Ứng dụng của xi lanh điện

  • Dùng để đóng mở cửa tự động
  • Nâng hạ kệ hàng, giường bệnh, ghế nha khoa...
  • Sử dụng để bốc dỡ hàng hóa
  • Xe lăn, dụng cụ hỗ trợ người già, người tàn tật
  • Ứng dụng trong nội thất, máy móc tự động hóa, thiết bị y tế...

2.    Xi lanh thủy lực

Xi lanh thủy lực là một bộ phận chính trong hệ thống thủy lực, nó hoạt động bằng việc nén chất lỏng và chuyển áp suất đó thành chuyển động. Các chất lỏng đó chủ yếu là dầu, vì dầu rất khó nén nên nó dễ dàng truyền năng lượng lớn theo thể tích.

- Nguyên lý hoạt động

Chuyển động của piston trong hệ thống xi lanh thủy lực cũng được tạo ra từ lực ép giống như khí nén, hành trình thụt đẩy tương tự như xi lanh điện, sự khác biệt ở đây là lực ép đến từ chất lỏng bên trong ống xi lanh. Để xi lanh hoạt động được thì cần có hệ thống bơm ngoài để truyền chất lỏng vào xi lanh và tạo lực ép để đẩy piston. Để piston quay về vị trí ban đầu thì chất lỏng sẽ được rút ra khỏi xi lanh.

Nguyên lý hoạt động của xi lanh thủy lực

- Ưu điểm:

Hệ thống xi lanh thủy lực có lợi thế vượt trội trong các ứng dụng yêu cầu tải trọng lớn bởi chúng có tương tác cực kỳ tốt với sự biến tốc và biến tải đột ngột diễn ra trong quá trình làm việc. Chúng có thể tạo ra lực lớn hơn 25 lần so với các loại xi lanh khí nén có cùng kích thước.

Xi lanh thủy lực có thể giữ lực và mô-men không đổi mà không cần cung cấp thêm chất lỏng hoặc áp suất do chất lỏng không thể nén được.

Năng lượng thủy lực dễ dàng chứa và điều khiển, không yêu cầu kiến thức chuyên môn cao để có thể vận hành, điều khiển hệ thống thủy lực. Chúng hoạt động khép kín và di động mà không cần đến hệ thống hỗ trợ rườm rà và phức tạp.

- Nhược điểm

Mặc dù hệ thống điều khiển bằng thủy lực có những lợi thế đáng kể hơn so với xi lanh điện và khí nén, tuy nhiên chúng cũng có một số nhược điểm, không phù hợp với một số ứng dụng khác nhau. Cụ thể các nhược điểm đó là:

Chi phí đầu tư ban đầu cao, bởi hệ thống thiết bị truyền động thủy lực khá lớn và hiệu suất mang lại cao.

Thiết bị thủy lực yêu cầu cao về bảo trì gây tốn kém thời gian và tiền bạc.

Một mối lo ngại lớn nhất của các nhà đầu tư khi mua thiết bị xi lanh thủy lực đó là sự rò rỉ chất lỏng bên trong. Dầu thủy lực có thể bị rò rỉ và khó làm sạch. Sự rò rỉ của dầu có thể gây ô nhiễm nghiêm trọng ra môi trường bên ngoài. Tuy nhiên, với việc bảo trì đúng cách thì nguy cơ rò rỉ thủy lực cũng sẽ giảm đáng kể.

- Ứng dụng của xi lanh thủy lực

Chúng được ứng dụng để cho các thiết bị đòi hỏi lực mạnh như máy ép thủy lực, giàn nâng thủy lực, giảm chấn thủy lực, máy móc xây dựng lớn, sức đẩy hàng hải và xếp dỡ hàng hóa, vũ khí quân sự và hệ thống giao thông vận tải...


3. Xi lanh khí nén

Xi lanh khí nén là một bộ phận của máy nén khí, nó là một thiết bị cơ học tạo ra lực nhờ năng lượng khí nén, khí nén làm cho van đóng hoặc mở khi giải phóng khí nén.


- Nguyên lý hoạt động

Trong hệ thống máy nén khí có một piston bên trong một xi lanh rỗng. Áp suất từ máy bơm khí nén bên ngoài di chuyển piston bên trong xi lanh và khi áp suất tăng lên, xi lanh sẽ di chuyển dọc theo trục của piston, tạo ra một lực tuyến tính.

Hệ thống máy nén khí


- Ưu điểm

Ưu điểm đầu tiên có thể kể đến là sự đơn giản, dễ lắp đặt và bảo trì, không yêu cầu khắt khe như việc lắp đặt, vận hành xi lanh điện.

Xi lanh khí nén tạo ra chuyển động tuyến tính chính xác.

Nó có thể hoạt động trong các môi trường khắc nghiệt, nhiệt độ cao hoặc thấp mà không ảnh hưởng đến hoạt động. Chúng được làm từ các vật liệu an toàn, đáp ứng các yêu cầu về chống cháy nổ và an toàn máy móc vì chúng không tạo ra nhiễu từ tính do không có động cơ.

Một ưu điểm nữa khiến chúng được ứng dụng rộng rãi đó là giá thành rẻ hơn các loại xi lanh khác, trọng lượng nhẹ, yêu cầu bảo trì tối thiểu nên việc sử dụng xi lanh khí nén rất tiết kiệm chi phí.

- Nhược điểm

Công suất và lực hạn chế hơn so với hệ thống truyền động điện và thủy lực.

Dễ bị ô nhiễm bởi dầu hoặc chất bôi trơn bên trong hệ thống, dẫn đến việc phải ngừng hoạt động và bảo trì, làm phát sinh chi phí.

Hệ thống truyền động khí nén khá tốn kém chi phí để vận hành và duy trì, bởi khí nén vẫn cần phải bỏ tiền để mua, khiến nó trở thành vật tiêu hao, cùng với chi phí bảo trì máy nén và dây chuyền.

- Ứng dụng của xi lanh khí nén

  • Dùng để nâng, hạ, kéo, đẩy các đồ vật với vận tốc nhanh chóng
  • Được ứng dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp tự động hóa như lắp ráp ô tô, lắp ráp máy móc, linh kiện điện tử
  • Ứng dụng trong công nghiệp chế biến thực phẩm và đồ uống...