Класифікація пневматичних циліндрів. Який циліндр вибирати для вашого завдання?

Бувають різні типи пневмоциліндрів за конструкцією та стандартом виготовлення.

За конструкцією

Існує кілька типів пневматичних циліндрів, які використовуються у різних додатках. Ось деякі з найпоширеніших типів:

• Циліндр односторонньої дії: Це найпростіший тип циліндра, в якому тиск повітря застосовується лише в один бік, а повернення поршня забезпечується під дією пружини або зовнішньою силою.
• Циліндр двосторонньої дії: У таких циліндрах рух штока відбувається під дією стиснутого повітря, яке подається з двох сторін поршня.
• Поршневі циліндри Це найбільш поширений тип пневматичних циліндрів, в яких поршень переміщається всередині циліндра, перетворюючи тиск повітря в механічний рух.
• Безштокові циліндри: У таких циліндрах відсутній шток, на циліндрі встановлена каретка, вона переміщається вздовж циліндра і забезпечує лінійне переміщення, з поршнем вона з'єднана за допомогою магнітного або механічного зв'язку.
• Ротаційні циліндри: Це спеціальні циліндри, які забезпечують обертальний рух. Вони можуть бути використані, наприклад, для повороту об'єктів чи клапанів.

Крім того, існує безліч варіацій та комбінацій цих базових типів циліндрів, включаючи спеціалізовані циліндри для конкретних застосувань. Наша компанія займається розробкою не стандартних циліндрів, і готова виготовити будь-який аналог вже наявного у Вас циліндра або розробити під ваш проект та завдання.

За стандартом виготовлення

• ISO6432 являє собою опис серії круглих пневматичних циліндрів (серія SC-MS), які мають нержавіючу гільзу та алюмінієві кришки. Варіанти цієї серії можуть бути оснащені демпфуванням (серія SC-MS) або функціонувати без нього (серія SC-МА). Ці пневматичні циліндри виготовляються з робочим діаметром поршня від 8 до 32 мм. Дуже часто використовуються в процесах, де потрібно невелике зусилля, але велика швидкість переміщення.
• ISO6431, також відомий як ISO 15552, є групою циліндрів, що включають серії SC-CPI, SC-DNG і SC-DNI. Ці серії є одними з найбільш поширених і мають вбудоване регульоване демпфування. Кришки та гільзи пневмоциліндрів виготовляються з алюмінію, а шток може бути хромованим або з нержавіючої сталі відповідно до переваг клієнта. Виготовляються з робочим діаметром поршня 32–320 мм.
• ISO6430 є серією циліндрів SC-SC, які мають схожу конструкцію з пневмоциліндрами за стандартом 6431, проте відрізняються декількома ключовими особливостями. Вони мають зменшені габарити, менший розмір передньої букси і відрізняються розмірами кріпильних отворів.
• ISO21287 описує компактні пневматичні циліндри SC-JDA серії. Кришки та гільза циліндрів виготовляються з алюмінію, а шток може бути виконаний із хромованої або нержавіючої сталі. Гільза має Т-паз для встановлення датчиків положення поршня. Магніт на поршні встановлюється за бажанням замовника. Циліндри даної серії не мають регульованого демпфування, а замість цього використовуються гумові шайби на поршні.

Пневмоциліндри використовуються для перетворення стиснутого повітря на механічний рух. Вони широко застосовуються в різних галузях та виробництвах завдяки своїй простоті, надійності та відносно низькій вартості. Ось деякі області, де пневмоциліндри найчастіше використовуються:

• Промислове виробництво: Пневмоциліндри застосовуються для автоматизації та механізації різних завдань у промислових процесах, таких як переміщення об'єктів, стиснення, розсування, підйом та опускання.
• Робототехніка: У робототехніці пневмоциліндри використовуються для створення рухомих частин роботів, таких як руки, ноги або суглоби. Вони забезпечують лінійний чи обертальний рух, необхідне виконання завдань робота.
• Транспортування та логістика: Пневмоциліндри застосовуються в системах транспортування для переміщення конвеєрних стрічок, підйомних платформ, дверей та інших пристроїв. Так само у пневмотранспорті, де рух матеріалу відбувається під дією стисненого повітря. Вони допомагають забезпечити плавне та ефективне переміщення вантажів.
• Автомобільна промисловість: В автомобільній промисловості пневмоциліндри використовуються для керування дверними замками, склопідйомниками, гальмівними системами, зчепленнями та іншими механізмами.
• Медична техніка: У деяких медичних пристроях, таких як стоматологічні крісла або операційні столи, пневмоциліндри використовуються для регулювання позиції та руху.
• Управління клапанами: Пневмоциліндри використовуються для керування клапанами в системах водопостачання, опалення, вентиляції та промислових процесах. Вони дозволяють відкривати, закривати чи регулювати потік рідин чи газів. Приводи односторонньої дії, де пружина дозволять закривати клапана тільки в одну сторону, часто використовують у системах безпеки.

Це лише деякі приклади застосування пневмоциліндрів. В цілому, вони широко використовуються там, де потрібне просте та надійне керування рухом з використанням стисненого повітря.

Розрахунок діаметра пневмоциліндрів залежить від кількох факторів, включаючи необхідну силу, необхідне переміщення та робочий тиск. За законом Паскаля поршні прискорюються під дією сили, що формується тиском живлення.

де:

• P – тиск повітря;
• S – площа поршня, яку впливає стиснене повітря;
• D – діаметр кругової поверхні, яку впливає стиснене повітря.

Необхідно також враховувати фактор безпеки та вибирати найближчий доступний стандартний діаметр пневмоциліндра. Діаметри зазвичай вказуються в міліметрах і можуть бути, наприклад: 32 , 40 або 50 мм і т.д.

Це загальна формула, тоді як для точного розрахунку можуть бути потрібні додаткові обчислення, щоб врахувати інші фактори, такі як тертя, інерція та ефективність системи. При складних умовах роботи та наявності специфіки (використання полих штоків, пластикових циліндрів, тощо) рекомендуємо проконсультуватися з нашими інженерами у галузі пневматики компанії "Спеціаліст".

Якщо Вам необхідний лише загальний розрахунок для вибору діаметру поршня, то Ви також можете використовувати готові довідкові таблиці в яких наведено значення зусиль пневмоциліндрів в залежності від тиску у вашій системі. Зверніть увагу, що зусилля в таблицях вказано в Ньютонах.

Правильний вибір пневмоциліндра залежить від ряду факторів і вимагає аналізу та зіставлення кількох параметрів. Ось деякі важливі кроки, які допоможуть вам правильно підібрати пневмоциліндр:

• Визначте вимоги: Вивчіть завдання, яке ви хочете вирішити за допомогою пневмоциліндра. Визначте потрібне переміщення, силу, швидкість та інші параметри, які потрібно врахувати.
• Робочий тиск: Визначте максимальний робочий тиск, який можна подати на пневмоциліндр. Зверніть увагу, що пневмоциліндри мають певний робочий тиск, який не повинен бути перевищений для забезпечення безпечної та ефективної роботи та рідко перевищує 8,5 бар.
• Необхідна сила: Розрахуйте потрібну силу для виконання завдання. Це дозволить визначити мінімальний необхідний діаметр пневмоциліндра, використовуючи формулу, описану в попередній відповіді. Врахуйте, що необхідна сила може змінюватись в залежності від умов роботи та додаткових факторів, таких як тертя та інерція.
• Розміри та обмеження простору: Зважайте на обмеження простору, в якому буде встановлено пневмоциліндр. Переконайтеся, що вибраний циліндр фізично підходить і може бути встановлений у потрібному місці.
• Тип циліндра: Виберіть тип циліндра, який відповідає вашим потребам. Наприклад, односторонній чи двосторонній діючий, поршневий чи безштоковий, залежно від необхідного руху та функціональності.
• Додаткові функції та аксесуари: Залежно від вимог, вам може знадобитися певні додаткові функції або аксесуари, такі як датчики, клапани, пневматичні конектори тощо. Врахуйте їх під час вибору пневмоциліндрів.
• Консультація з експертом: Якщо у вас виникають складності або ви не впевнені у виборі, рекомендуємо проконсультуватися з нашим інженером у галузі пневматики. Вони зможуть оцінити ваше завдання більш докладно і запропонувати найбільш відповідне рішення.

Гідроциліндр і пневмоциліндр - це два різних типи циліндрів, які використовуються для перетворення енергії в рух у різних системах. Вони відрізняються основними принципами роботи та джерелами енергії, які використовуються для їх функціонування.

Гідроциліндр

Гідроциліндр використовує рідину (зазвичай гідравлічне масло) як робоче середовище для створення сили, необхідної для переміщення поршня. Гідравлічна система живиться від гідравлічного насоса, що приводиться в дію електричним чи механічним джерелом енергії. Гідроциліндри мають високу силу і здатні працювати під високими тисками. Вони широко застосовуються у важких промислових та мобільних системах, де потрібна велика сила та навантаження.

Пневмоциліндр

У Пневмо циліндрах використовує стиснене повітря як робоче середовище для переміщення поршня. Повітря подається в циліндр через компресор, який стискає повітря та підтримує певний робочий тиск. Пневмоциліндри зазвичай мають нижчу силу в порівнянні з гідроциліндрами, але вони компактні, легкі та прості у використанні. Вони широко застосовуються в автоматизованих системах, виробничих лініях, робототехніці та інших процесах, де потрібна відносно низька сила.

Основні відмінності між гідроциліндром та пневмоциліндром

• Робоче середовище: Гідроциліндр використовує гідравлічне масло, а пневмоциліндр використовує стиснене повітря.
• Джерело енергії: гідроциліндр живиться від гідравлічного насоса, а пневмоциліндр — від компресора.
• Сила та тиск: Гідроциліндри зазвичай мають велику силу та здатні працювати під високими тисками. Пневмоциліндри мають нижчу силу та працюють при низьких тисках.

Гідроциліндри широко застосовуються у важких промислових і мобільних системах, а пневмоциліндри - в автоматизованих системах, робототехніці та інших додатках, де потрібна відносно низька сила.

Вибір між гідроциліндром та пневмоциліндром залежить від конкретних вимог процесу, таких як сила, швидкість, точність, вартість та доступність джерел енергії.

Але якщо вам потрібно отримати велике зусилля висування штока але немає можливості або бажання купувати гідроциліндр, масло станцію і дорогу гідравлічну олію, найоптимальніше використовувати Гідро-Пневмоциліндр.

Гідро-пневматичний циліндр

Гідро-пневматичний циліндр (відомий також як гідро-пневмоциліндр або гідро-пневматичний привід) серії CPT - це тип циліндра, який комбінує принципи роботи гідравлічного та пневматичного циліндрів. Він використовує як гідравлічну, і пневматичну енергію для переміщення поршня.

Гідро-пневматичний циліндр складається з двох основних частин: гідравлічної та пневматичної. Гідравлічна частина містить гідроциліндр, який використовує гідравлічну олію та гідравлічну систему для створення сили. Пневматична частина включає пневмоциліндр, який використовує стиснене повітря для створення рушійної сили для гідравлічної системи.

Робота гідро-пневматичного циліндра відбувається так: гідравлічна система надає основну силу для переміщення поршня, а пневматична система створює силу і енергію для руху гідравлічної системи.

Гідро-пневматичні циліндри широко застосовуються в різних промислових та автоматизованих системах, де потрібне комбіноване використання гідравлічної та пневматичної енергії. Їх головними перевагами є висока сила гідравлічного циліндра та швидкий хід та чуйність пневматичного циліндра.

Пневмоциліндри зазвичай не вимагають додаткового мастила всередині самого циліндра. Внутрішні поверхні пневмоциліндрів зазвичай мають спеціальне покриття, таке як анодування, яке забезпечує зниження тертя та запобігає зносу. Це дозволяє циліндру працювати без додаткового мастила.

З моменту виробництва в циліндрах вже закладено консистентне мастило, яке має великий термін служби і змінюється під час ремонту пневмоциліндрів, це змащення при необхідності ви можете придбати за цим посиланням.

У деяких випадках такі як велика швидкість і циклічність роботи, довгий термін служби циліндра (більше 1 року) можна додавати в циліндр за допомогою маслорозпилювача масло серії ISO VG 32, яке сумісне з ущільненнями всередині циліндра, але пам'ятайте - Рідке масло вимиває змащення, яке ми заклали в процесі виробництва, і після початку подачі масла не можна припиняти (або забувати) його подачу або ущільнення працюватимуть «на Суху» що призведе до швидкого виходу з ладу.

При автоматизації виробничих процесів пневматичний циліндр інтегрується у різні установки. У більшості випадків корпус циліндра, що складається з гільзи та кришок, залишається нерухомим або обертається навколо штока за допомогою шарнірів. Шток пересуває об'єкт управління між кришками, надаючи йому силу.

Однак іноді виникають завдання, де шток має фіксовану точку кріплення, а корпус рухається щодо поршня зі штоком, передаючи силу об'єкт управління.

Елементи, що фіксують циліндр зазвичай називаються "кріпленнями". Вони можуть бути рухливими, тобто мати шарніри з різними ступенями свободи або бути жорсткими. Шарнірні кріплення, крім фіксації циліндра, також забезпечують розвантаження штока від радіальних навантажень.

Приклади нерухомих кріплень:

• А: Кріплення за кришку. Циліндр фіксується прямо за передню або задню кришку за допомогою гвинтових з'єднань, де шпильки з гайками мають внутрішнє різьблення.
• Фланець. Фланець є плитою, що встановлюється на передню або задню кришку циліндра. Фланець зручний для вертикальної установки циліндра зі штоком вгору на поверхню без наскрізних отворів, де немає доступу до гайок шпильок. При горизонтальній установці на задній кришці (за винятком короткоходових циліндрів) не рекомендується використання фланця, оскільки вага циліндра та штока з навантаженим об'єктом викликає вигин фланця. Те саме стосується закріплення за задню кришку.
• З: Лапи. Лапи використовуються для закріплення циліндра за обидві кришки, коли необхідно гарантований співвісний рух штока циліндра та об'єкта керування.

Приклади рухомих кріплень:

• D та F: Задній циліндричний шарнір. Одна частина шарніра, яка називається цапфою, кріпиться до кришки циліндра. Друга частина, яка називається підвіскою, кріпиться до механізму. Підвіска та цапфа з'єднуються стрижнем (віссю) та стопорними кільцями.
• Е: Передня цапфа. Оскільки шток проходить через передню кришку, передня цапфа з отвором є єдиним рухомим можливим кріпленням для передньої кришки. Опора для цапфи, що забезпечує шарнірне з'єднання, має бути передбачена у конструкції механізму.
• G: Центральна підвіска. Вона кріпиться до гільзи циліндра в будь-якому місці між кришками і є однією із складових циліндричного шарніру. У частині у відповідь використовуються спеціальні кронштейни. При великих діаметрах циліндрів на шпильках роблять різьблення для кріплення центральної підвіски, оскільки великі сили тертя можуть виникнути при кріпленні підвіски до шпильок круглого перерізу.

Приєднання штока:

• Пряме різьбове з'єднання: При вільному закріпленні об'єкта управління або рух об'єкта по горизонтальній поверхні, паралельної осі циліндра, шток може бути прямо закріплений на об'єкті за допомогою різьбового з'єднання та гайки.
• Кріплення за допомогою вилки:
  1. Виделка: Додає один обертальний ступінь свободи. При виникненні неспіввісних навантажень між об'єктом і циліндром вилка дозволяє об'єкту здійснювати обертальний рух навколо осі циліндричного шарніра, запобігаючи вигину штока.
  2. Розвантаження штока: Якщо об'єкт відхиляється від осі циліндра на кут β при висуванні, радіальне навантаження передається на шток, втулку, манжети і т.д. Шляхом правильної орієнтації циліндричного шарніра (вилки), можна компенсувати кут і розвантажити шток.

Важливо пам'ятати, що збільшення швидкості пневмоциліндра може мати обмеження та потенційні негативні наслідки.

Перед тим, як намагатися збільшити швидкість роботи пневмоциліндрів, звірте з діаграмою максимально допустимі швидкості руху штока:

Для збільшення швидкості пневмоциліндра можна застосувати декілька підходів:

• Підвищення тиску повітря: Підвищення робочого тиску в пневматичній системі може збільшити швидкість руху циліндра. Однак, слід враховувати граничний робочий тиск, рекомендований для конкретного пневмоциліндра.
• Використання потужнішого компресора: Якщо компресор, який постачає стиснене повітря в пневматичну систему, має велику продуктивність, це може збільшити подачу повітря і, відповідно, збільшити швидкість пневмоциліндра.
• Використання ширших повітряних ліній: Обмежений потік повітря через вузькі повітряні лінії може сповільнити швидкість пневмоциліндра. Установка ширших повітряних ліній може збільшити пропускну здатність та підвищити швидкість руху циліндра. Додатково можна купити клапани швидкого вихлопу для пневмоциліндру, що допоможуть швидше скидати повітря в атмосферу з порожнини, протилежної тій, що наповнюється. Це не створює проти зусилля, що підвищує швидкість роботи циліндра.
• Вибір більшого розміру пневмоциліндра: Використання пневмоциліндрів з великим діаметром може забезпечити більш високу швидкість руху. Більший діаметр пневмоциліндра може створити більшу силу та більш високу швидкість при заданому тиску.
• Мінімізація навантаження та тертя: Переконайтеся, що пневмоциліндр працює з мінімальним навантаженням та тертям. Змащення або використання ущільнень з меншим тертям можуть знизити опір та збільшити швидкість.

Після того, як Ви визначилися зі швидкістю роботи циліндра, зверніть увагу на гальмування штока в кінці ходу. Так як зі збільшення швидкості буде і збільшуватися кінетична енергія, що розвивається циліндром.

При великій швидкості роботи циліндра ми рекомендуємо використовувати циліндри з пневматичним демпфуванням в кінці ходу серії SC-MS або SC-DNG, SC-DNI, SC-CPI.

Пневматичне демпфування

Гальмування об'єкта управління відбувається на останній ділянці переміщення поршня, який залежить від діаметра поршня і може становити від 10 до 50 мм. Система гальмування реалізована конструктивно та спрацьовує автоматично. Вона забезпечує поступове зменшення площі перерізу отвору для скидання повітря в атмосферу. Зменшення площі прохідного перерізу створює повітряну подушку наприкінці ходу, що призводить до підвищення тиску порожнини для скидання повітря. В результаті змінюється знак прискорення, що призводить до зменшення швидкості та запуску фази гальмування поршня, штока та пов'язаного з ним об'єкта керування.

При великій швидкості роботи і при великій масі закріпленої на штоку пневмоциліндра пневматичне демпфування не здатне впоратися з поглинанням кінетичної енергії, в такому випадку потрібно використовувати гідродемпфери.

Гідроамортизатор

Гідроамортизатор (гідродемпфер) – це пристрій, який використовується для контролю та пом'якшення руху поршня в пневматичному циліндрі. Він є гідравлічним амортизатором, який забезпечує більш плавне і контрольоване уповільнення руху поршня в кінцевих положеннях. Вони бувають 2-х типів: не регульовані (серія SC-AC) та регульовані (серія SC-AD)

Гідроамортизатор складається з поршня, циліндра та гідравлічної рідини, зазвичай олії. При русі поршня всередині циліндра, гідравлічна рідина переміщається через поршень, створюючи опір і уповільнюючи рух поршня. Це дозволяє контролювати швидкість і пом'якшити удари та вібрації при досягненні кінцевих положень.

Переваги використання гідроамортизаторів для пневмоциліндрів включають:

• Пом'якшення ударів та вібрацій: Гідроамортизатори дозволяють знизити вплив ударів та вібрацій при досягненні кінцевих положень поршня, що сприяє покращенню безпеки та підвищенню надійності системи.
• Контроль швидкості: Гідравлічний опір, створюваний гідроамортизатором, дозволяє більш точно контролювати швидкість руху поршня. Це особливо корисно для процесів, що потребують плавного та контрольованого переміщення.
• Захист від пошкоджень: Гідроамортизатори допомагають захистити пневмоциліндр та інші компоненти системи від пошкоджень, запобігаючи різким і сильним ударам при русі поршня.