Hiểu về khí nén: Cách hoạt động, ứng dụng và so sánh với thủy lực

Trong tự động hóa và sản xuất công nghiệp, hệ thống khí nén giữ vai trò quan trọng, sử dụng khí nén để truyền và kiểm soát năng lượng. VietMRO sẽ giới thiệu cách hoạt động, các thành phần chính, ứng dụng công nghiệp, và so sánh với hệ thống thủy lực.

Khí nén là gì?

Khí nén là lĩnh vực kỹ thuật nghiên cứu và ứng dụng khí nén để thực hiện công việc cơ học. Từ này bắt nguồn từ tiếng Hy Lạp “pneuma,” nghĩa là “khí” hoặc “hơi thở.” Hệ thống khí nén được ưa chuộng trong nhiều ngành công nghiệp nhờ tính hiệu quả, chi phí thấp và linh hoạt.

Cách hệ thống khí nén hoạt động

Hệ thống khí nén sử dụng khí nén từ máy nén khí để truyền tải và kiểm soát năng lượng. Quy trình cơ bản gồm:

• Tạo khí nén: Máy nén khí hút và nén không khí, lưu trữ trong bình chứa.
• Phân phối khí: Khí nén được dẫn qua ống đến các thiết bị.
• Điều khiển van: Van kiểm soát lưu lượng khí nén theo yêu cầu.
• Kích hoạt thiết bị: Khí nén tạo chuyển động trong các xi-lanh hoặc động cơ.
• Xả khí: Khí thải được xả ra và chu trình lặp lại.

Các bộ phận chung của hệ thống khí nén

Hệ thống khí nén bao gồm các thành phần chính như:

• Máy nén khí: Tạo và duy trì khí nén ở áp suất cần thiết.
• Bình chứa: Lưu trữ khí nén, giảm tải cho máy nén.
• Van điều khiển: Điều chỉnh dòng chảy và áp suất khí nén đến các thiết bị.
• Thiết bị chấp hành: Chuyển đổi khí nén thành chuyển động, như xi-lanh hoặc động cơ.
• Ống dẫn: Vận chuyển khí nén từ nguồn đến các bộ phận khác.
• Bộ lọc và bôi trơn: Làm sạch khí và bôi trơn để giảm ma sát.
• Đồng hồ đo áp suất: Giám sát và kiểm soát áp suất hệ thống.

Hình 1. Các bộ phận chung của hệ thống khí nén

Các ứng dụng điển hình

• Sản xuất và Lắp ráp: Cung cấp năng lượng cho băng chuyền, cánh tay robot và thiết bị cầm nắm, giúp kiểm soát chính xác và vận hành nhanh chóng.
• Đóng gói và Xử lý Vật liệu: Thiết yếu trong máy đóng gói, thực hiện niêm phong, gán nhãn và phân loại, cũng như nâng, đẩy và cầm nắm hàng hóa.
• Ngành Ô tô: Công cụ khí nén như súng siết và khoan được sử dụng trong lắp ráp ô tô, đảm bảo hiệu quả và mô-men xoắn cao.
• Thực phẩm và Đồ uống: Áp dụng trong chế biến và đóng gói thực phẩm, đảm bảo quy trình vệ sinh và không ô nhiễm.
• Dệt may và In ấn: Dùng trong máy dệt, quay sợi và nhuộm, đồng thời kiểm soát chuyển động giấy và đầu in.
• Nông nghiệp: Hỗ trợ trong máy gieo hạt và máy gặt, tự động hóa các công việc nông nghiệp.

Hình 2. Các ứng dụng điển hình

So sánh với hệ thống thủy lực

Hình 3. So sánh với hệ thống thủy lực

Chất lỏng làm việc:

• Khí nén: Sử dụng khí nén, dễ kiếm và thân thiện với môi trường, lý tưởng cho các ứng dụng sạch.
• Thủy lực: Sử dụng dầu thủy lực, có khả năng bôi trơn tốt nhưng cần bảo trì cẩn thận, có thể gây ô nhiễm do rò rỉ.

Áp suất hoạt động:

• Khí nén: Hoạt động ở áp suất thấp (80-100 psi).
• Thủy lực: Hoạt động ở áp suất cao (trên 1.000 psi), cho lực mạnh hơn.

Tốc độ và độ chính xác:

• Khí nén: Vận hành nhanh và phản hồi tốt, thích hợp cho chuyển động nhanh.
• Thủy lực: Kiểm soát chính xác và lực mạnh, phù hợp cho nâng nặng và định vị.

Cân nhắc môi trường:

• Khí nén: Ít nhiệt và tiếng ồn, bảo trì đơn giản.
• Thủy lực: Nhiều nhiệt và tiếng ồn hơn, cần bảo trì thường xuyên để tránh ô nhiễm.

Chi phí và hiệu quả:

• Khí nén: Chi phí lắp đặt và bảo trì thấp, phổ biến trong công nghiệp.
• Thủy lực: Chi phí ban đầu cao, nhưng hiệu quả trong ứng dụng nặng.

Ứng dụng:

• Khí nén: Tốt cho ngành đóng gói, ô tô và điện tử.
• Thủy lực: Phù hợp cho xây dựng, khai thác và máy móc nặng.

Nguồn: Theo Ibtinc