EN
Въведение
Какво общо имат една масивна преса за обработка на метали, една деликатна машина за опаковане и една автоматична мийка за коли? Всички те разчитат на контролирано, мощно и надеждно движение, осигурено от един и същи основен компонент: пневматичен цилиндър . Често наричани „мускулите“ на автоматизацията, цилиндрите са основните елементи, които преобразуват енергията на компресирания въздух в линейна механична сила. Но не всички цилиндри са еднакви. Изборът на неподходящ тип може да доведе до неефективност, преждевременно износване и скъпи простои. Това изчерпателно ръководство ще разкрие тайните на трите основни типа пневматични цилиндри и ще ви даде знанията да изберете най-подходящия за вашето приложение, да оптимизирате производителността на системата си и да осигурите дълъг и надежден експлоатационен срок.
Защо разбирането на типовете Цилиндър Е от съществено значение за вашата система
Изборът на подходящия цилиндър е фундаментално инженерно решение, което влияе на почти всеки аспект от вашата операция:
Производителност и ефективност: Правилният цилиндър осигурява точно необходимата сила, скорост и дължина на хода за изпълняване на задачата. Несъответстващ цилиндър може да доведе до бавна работа, недостатъчна сила на затегнатост или загуба на енергия.
Собственически разходи: Преувеличеният цилиндър губи първоначалния капитал, докато недостатъчно специфицираният ще се повреди преждевременно, увеличавайки разходите за поддръжка и подмяна. Правилният избор балансира производителността с бюджета.
Оптимизация на пространството и дизайнът: Различните видове цилиндри имат напълно различни размери. Познаването на тези разлики позволява на инженерите да проектират по-компактни и ефективни машини.
Надеждност и време на работа: Изборът на цилиндър, предназначен за конкретния цикъл на работа и околната среда (например чиста, мръсна, миене), е ключов за максимално удължаване на експлоатационния му живот и минимизиране на неплановите спирания на производството.
Какво е пневматичен цилиндър? Основната концепция
Пневматичен цилиндър е механично устройство, което използва сгъстен въздух, за да генерира сила в линейно напред-назад движение. Тази сила се получава чрез сгъстения въздух, действащ върху бутало в цилиндрична камера. Буталото е свързано с прът, който се изтяга и вдърпва, осигурявайки натиск или теглене за преместване на товар.
Основни компоненти включват:
Камера: Тръбата, която съдържа налягането.
Бутало: Компонентът, който се движи вътре в камерата, разделяйки двете зони с налягане.
Прът: Високоякостният, прецизно обработен вал, който предава силата към машината.
Капаци за крайни позиции: Запечатват краищата на камерата.
Уплътнения: От съществено значение е за предотвратяване на изтичане на въздух и осигуряване на ефективна работа.
Три основни типа пневматични цилиндри
Въпреки че съществуват много специализирани конструкции, повечето пневматични цилиндри попадат в една от трите основни категории.
1. да се съобрази с Цилиндри с едно действие
Какви са те?
Единнодействащ цилиндър (SAC) използва сгъстен въздух, за да генерира сила само в една посока, обикновено за да разшири буталото на буталото. Възвратният ход (възвръщане) се осъществява чрез вътрешен механизъм на пружината. Това означава, че имат само едно летище.
Как работят?
Разширяване: В единния въздушен вход се подава компресиран въздух, който натиска буталото срещу пружината и разширява пръта.
Възстановяване: Когато въздухът е изчерпан, запазената в пружината енергия принуждава буталото да се върне назад, като оттегля пръта и изтласква въздуха от порта.
Предимства и недостатъци
-
Предимства:
По-прост дизайн и по-ниски разходи: По-малко части и едно въздушно свързване ги правят по-икономични за закупуване и монтаж.
Сглобяване на устройството за предпазване от повреда: В случай на повреда на захранването или на въздуха, пружината автоматично изтегля пръта. Това е от решаващо значение за безопасността при приложения като затягане (например, ако се загуби захранване, затягането се освобождава).
Компактна: Често по-компактен от двойно действащ цилиндър с аналогични размери, тъй като пружината е вградена вътре.
-
Недостатъци:
Ограничена сила и ход: Пружината заема място и осигурява връщащата сила, което ограничава дължината на хода. Също така силата не е постоянна по време на изнасянето – намалява, докато пружината се свива.
Износване на пружината: Пружината е механична част, която може да се умори с времето, особено при високи циклични скорости, което води до непълно връщане.
Неефективност в използването на енергия: Енергия се консумира за свиване на пружината при изнасянето, която се губи като топлина при връщането.
2. Двойно действащи цилиндри
Какви са те?
Двойно действащ цилиндър (DAC) използва сгъстен въздух, за да генерира сила в двете посоки – както за изнасяне, така и за връщане на буталото. Те разполагат с два въздушни порта – един за изнасяне и един за връщане. Това е най-често срещаният и универсален тип цилиндър, използван в индустриални приложения.
Как работят?
Разширяване: Свързано е с въздушния вход "A", докато въздушният вход "B" е изпуснат. Тази разлика в налягането избутва буталото и изтласква пръта напред.
Възстановяване: Свързано е с въздушния вход "B", докато въздушният вход "A" е изпуснат. Това избутва буталото в обратна посока и връща пръта обратно.
Предимства и недостатъци
-
Предимства:
Пълен контрол: Точен контрол над движението в двете посоки е възможен чрез клапани и регулатори на потока.
Постоянна сила: Изходната сила теоретически е еднаква в двете посоки (с изключение на малката разлика в площта, дължима на пръта от страната на връщане). Силата се определя от въздушното налягане и площта на буталото, а не от пружина.
По-дълги ходове и повече размери: Липсата на вътрешна пружина позволява много по-широк обхват на диаметри и дължини на хода.
По-ефективно: Не се губи енергия за сгъстяване на пружина.
-
Недостатъци:
По-висока цена: По-сложни с два порта, което ги прави леко по-скъпи.
Без стандартен предпазен режим: При загуба на захранване, цилиндърът ще остане в последната си позиция, освен ако не се използва специфична система за управление (като например клапан с пилотно управление), за да се създаде предпазно състояние.
Леко по-големи: При даден диаметър и ход, те могат да бъдат по-дълги от едностранно действащи цилиндри.
3. Цилиндри без шип
Какви са те?
Цилиндрите без шип са алтернатива, икономисваща пространство. Те създават линейно движение от поршењ, който се движи вътре в цилиндър, но за разлика от традиционните цилиндри, поршът е свързан с външна каруца, без а изпъкнал шип. Товарът се монтира директно към тази каруца.
Как работят? Има три основни вътрешни механизма:
Магнитно свързване: Поршът има силен магнит. Външната каруца има друг набор магнити, създавайки безконтактна сила на предаване през стената на цилиндъра. Без течове, но ограничена сила.
Механично свързване (уплътнение на паз): По дължината на цилиндъра минава паз. През този паз излиза механизъм, задвижван от бутало, който е свързан с каретката. Гъвкава стоманена лента уплътнява паза, докато каретката се движи.
Кабел или колан: Буталото е прикрепено към кабел или колан, който минава през ролки в двата края и е свързан с външната каретка.
Предимства и недостатъци
-
Предимства:
Значителна икономия на пространство: Общата дължина е приблизително равна на дължината на хода, за разлика от цилиндрите с прът, които могат да бъдат два пъти по-дълги от дължината на хода си, когато са върнати. Това позволява изключително дълги ходове в ограничени пространства.
Устойчивост на огъване и изкълчване: Тъй като няма прът, която може да се огъне, те могат да поемат по-големи моментни натоварвания и са идеални за приложения с странични натоварвания.
Еднородна сила и скорост: Силата и скоростта са постоянни през целия ход, защото няма прът, която да се запълва с от едната страна.
-
Недостатъци:
По-висока цена: По-сложното производство води до по-висока първоначална цена.
Потенциал за теч: Моделите с механична връзка имат малък потенциал за теч през уплътнението на канала.
Ограничена товароносимост (магнитна): Моделите с магнитна връзка имат по-ниска максимална сила.
Как да изберете: Ръководство за избор стъпка по стъпка
Използвайте този списък за контрол, за да се ориентирате при процеса на избор:
-
Определете изискванията за движение:
Трябва ли товарът да се движи само в една посока, с автоматично връщане? - Едностранно действащ
Трябва ли движението да се осигурява в двете посоки? - Двудейстен
Дали пространството е изключително ограничено, особено по оста на движение? - Без шип
Изчислете необходимата сила: Използвайте формулата: Сила (фунтове) = Налягане (PSI) x Площ на буталото (инч²) . Не забравяйте да изчислите за удължаване и за връщане (за DACs). Винаги използвайте коефициент на безопасност (напр. 1,5-2x).
Определете дължината на хода: На какво разстояние трябва да се движи товарът? Това веднага ще отстрани SACs за по-дълги ходове и ще направи атрактивни безшайните цилиндри.
Вземете предвид работната среда: Чиста, мръсна, корозивна или зона за миене? Това ще определи необходимите материали (напр. тяло и шайба от неръждаема стомана) и типовете уплътнения на шайната.
Анализирайте монтирането: Как ще бъде прикрепен цилиндърът към машината? Често използваните монтиращи елементи включват пета, фланци, трюнioni и вилка. Стилът на монтиране значително влияе на начина, по който цилиндърът поема товарните сили, и трябва да се избере така, че да се намали напрежението.
Изберете диаметъра на цилиндъра: Въз основа на изчислението на силата и наличното въздушно налягане изберете стандартен диаметър на цилиндъра.
Заключение: Задвижване на правилното движение
Разбирането на различните роли на едностранно и двустранно действащи цилиндри и цилиндри без шток цилиндри е първата стъпка към проектирането на ефективни, надеждни и икономически изгодни пневматични системи. Няма универсален „най-добър“ тип – само най-добрият тип за вашето конкретно приложение . Чрез внимателна оценка на изискванията за сила, движение, пространство и безопасност, можете уверено да изберете цилиндъра, който ще бъде идеалният изпълнителен елемент за вашите нужди от автоматизация.