Công Cụ Này Làm Gì
Xi lanh thủy lực chuyển áp suất chất lỏng thành lực chuyển động thẳng. Công cụ này giúp bạn tính lực đẩy (hành trình duỗi ra) và lực kéo (hành trình thu về) mà xi lanh tạo ra dựa trên áp suất cấp và kích thước hình học của xi lanh. Do cần piston chiếm một phần diện tích ở phía thu về, nên với cùng một mức áp suất, lực kéo luôn nhỏ hơn lực đẩy.
Cách Sử Dụng
Trước tiên hãy chọn hệ đơn vị: bar & mm (hệ mét, kết quả tính bằng newton) hoặc psi & inch (hệ Anh, kết quả tính bằng pound-lực). Sau đó nhập áp suất làm việc, đường kính lòng xi lanh (piston) và đường kính cần. Đường kính lòng xi lanh quyết định lực đẩy; còn đường kính cần được trừ khỏi diện tích lòng xi lanh để ra phần diện tích vành khuyên tạo nên lực kéo. Nếu bạn chỉ cần tính lực đẩy, hãy để giá trị đường kính cần bằng 0.
Giải Thích Công Thức
Lực bằng áp suất nhân với diện tích:
$$F = P \times A$$Piston có dạng hình tròn nên diện tích của nó là
$$A = \frac{\pi}{4} \times D^2$$Với hành trình thu về, diện tích hiệu dụng bằng diện tích lòng xi lanh trừ đi tiết diện cần:
$$A = \frac{\pi}{4} \times \left(D^2 - d^2\right)$$Trong hệ mét, áp suất tính bằng bar được quy đổi sang N/mm² (\(1\,\text{bar} = 0{,}1\,\text{N/mm}^2\)), nhờ đó diện tích tính bằng mm² sẽ cho ra lực tính bằng newton. Còn trong hệ Anh, psi × in² cho ra trực tiếp lực tính bằng pound-lực.
Ví Dụ Minh Họa
Một xi lanh hoạt động ở áp suất 100 bar với lòng xi lanh 50 mm và cần 25 mm. Diện tích đẩy:
$$\frac{\pi}{4}(50^2) = 1963{,}5\ \text{mm}^2$$Ở mức 10 N/mm² (100 bar), lực đẩy \(= 19{.}635\ \text{N} \approx 19{,}6\ \text{kN}\). Diện tích vành khuyên:
$$\frac{\pi}{4}(50^2 - 25^2) = 1472{,}6\ \text{mm}^2$$nên lực kéo \(\approx 14{.}726\ \text{N}\).
Câu Hỏi Thường Gặp
Vì sao lực kéo nhỏ hơn lực đẩy? Khi thu về, cần làm giảm diện tích chịu tác động của áp suất, nên với cùng mức áp suất sẽ sinh ra ít lực hơn.
Công cụ có tính đến ma sát hay hiệu suất không? Không — kết quả là lực lý thuyết. Xi lanh thực tế sinh ra lực thấp hơn một chút do ma sát của gioăng phớt (hiệu suất thường khoảng 90–95%).
Làm sao đổi newton sang kgf? Lấy số newton chia cho 9,80665 (ví dụ: \(19{.}635\ \text{N} \approx 2{.}002\ \text{kgf}\)).
