Конструкция пневматического цилиндра — пневмоцилиндры одностороннего и двухстороннего действия

Что такое пневматический цилиндр?

Пневматический цилиндр – это устройство, используемое для создания линейного движения в пневматических системах. Он состоит из перемещающегося внутри цилиндра поршня и штока, который связан с рабочим инструментом или механизмом. Пневматический цилиндр работает с помощью сжатого воздуха, поступающего в цилиндр через входные. порты, что приводит к перемещению поршня и штока.

Зачем нужен пневматический цилиндр?

Наша компания производит различные типы пневматических цилиндров, срок изготовления – от 1 до 3 дней.

Пневмоцилиндры широко используются для автоматизации процессов производства и управления механизмами. Они могут использоваться для перемещения и позиционирования материалов, деталей и оборудования, для привода роботов, прессов, конвейеров и других механизмов в разных отраслях промышленности.

Типы пневмоцилиндров

Пневмоцилиндры можно разделить на четыре типа:

1. Цилиндры линейного действия – к этой группе относятся цилиндры одностороннего и двустороннего действия.

1. Поворотные цилиндры – к этой группе относятся неполноповоротные цилиндры и пневматические моторы.

1. Пневматические схваты – сюда входят пневматические схваты разных конструкций, в основе которых чаще всего лежат цилиндры линейного действия.

1. Нестандартные пневматические исполнительные механизмы — к этой группе можно отнести пневматические молотки, вибраторы и другие нестандартные механизмы, которые часто не имеют перемещающегося или вращающегося выходного вала.

Как работает пневматический цилиндр?

Пневматический цилиндр – это устройство, использующее сжатый воздух для создания механического движения. Он состоит из двух основных компонентов: цилиндрического корпуса и поршня.

илиндрический корпус обычно производится из алюминия или нержавеющей стали. Внутри корпуса находится поршень, разделящий цилиндр на две полости — переднюю и заднюю. Поршень также производится из алюминия или нержавеющей стали и имеет герметичное уплотнение, чтобы предотвратить утечку воздуха.

Работа цилиндра двустороннего действия

Перемещение цилиндра двустороннего действия производится за счет подачи сжатого воздуха в штоковую или безштоковой полости пневматического цилиндра. При подаче сжатого воздуха в штоковую полость шток цилиндра втягивается, а при подаче сжатого воздуха в безштоковою полость — шток выдвигается. Усилие пневматического цилиндра двустороннего действия зависит от диаметра поршня, диаметра штока и давления, подаваемого в полость цилиндра.

Для управления пневматическими цилиндрами двухстороннего действия используются. пяти линейные двухпозиционные и пяти линейные трехпозиционные пневматические распределители .

Работа цилиндра одностороннего действия

В цилиндрах одностороннего действия подача сжатого воздуха происходит только в одну полость — или в штоковую, или в безштоковою (в зависимости от конструкции пневматического цилиндра). В противоположной полости обычно установлена механическая пружина, возвращающая шток в исходное положение после сброса давления.

Для управления пневматическими цилиндрами одностороннего действия используются. трехлинейные двухпозиционные нормально открытые или нормально закрытые распределители.

Как рассчитать диаметр пневмоцилиндра?

Для расчета диаметра пневмоцилиндров необходимо знать давление воздуха в пневмосистеме, которое будет использоваться для управления цилиндром, а также силу, которую должен развивать пневматический цилиндр.

При проектировании общепромышленных систем пневматики, желательно обеспечить для работы пневмоцилиндра давление 6-7 бар, с учетом падения давления на приборах и трубопроводе.

Для примерного определения диаметра пневмоцилиндра в миллиметрах можно использовать следующую формулу:

где D – диаметр цилиндра в мм,
F — необходимая сила в Ньютонах,
P — давление сжатого воздуха (в Паскалях),
k – коэффициент, учитывающий дополнительные нагрузки на поршни (принимается от 1.2 до 1.4) ,
π — число Пи (около 3,14 ).

К примеру, если нужно развивать силу 300 Н, используя воздушное давление 0.7 МПа (7 бар) , диаметр цилиндра будет:

D = sqrt[(4 x 300 x 1.4)/(700'000 x 3.14)] x 1000 = 28 мм

Далее диаметр поршня пневмоцилиндра выбирается из стандартного ряда диаметров поршней: 6, 8, 10, 12, 16, 20, 25, 32, 40, 50, 63, 80, 100, 125, 160, 200, 250, 320 мм.

Если есть число между двумя значениями из ряда, необходимо выбирать большее. В нашем случае это будет 32 мм.

Как рассчитать усилие пневмоцилиндра?

Пневмоцилиндры двустороннего действия – расчет усилия

При расчете усилия пневматического цилиндра необходимо помнить, что для цилиндров двустороннего действия усилие выдвижения и втягивания будет рассчитываться по разным формулам. Это связано с тем, что в одной полости пневматического цилиндра двустороннего действия имеется шток, а в другой его нет.

Расчет усилия пневмоцилиндров двустороннего действия при выдвижении:

Расчет усилия пневмоцилиндров двустороннего действия при втягивании:

где F – усилие, развивающее пневмоцилиндр (в Ньютонах),
P - давление сжатого воздуха, подаваемого в цилиндр (в Паскалях),
π – число пи (3.14),
D – диаметр поршня (в метрах),
d – диаметр штока (в метрах),
η – коэффициент полезного действия цилиндра (обычно принимается равным 0.9)

К счастью, вам не нужно рассчитывать эти значения, потому что для каждого стандартного цилиндра они уже заранее сочтены. Значения усилий пневмоцилиндров при выдвижении и втягивании приведены в таблице ниже.

Пневмоцилиндры одностороннего действия – расчет усилия

При расчете усилия пневматического цилиндра одностороннего действия необходимо учитывать усилия возвратной пружины. Также необходимо помнить, что возвратная пружина рассчитана только на возврат поршня и не может производить перемещение внешней нагрузки.

где F — усилие, развивающее пневмоцилиндр (в Ньютонах),
P — давление сжатого воздуха, подаваемого в цилиндр (в Паскалях),
π — число пи (3.14),
D – диаметр поршня (в метрах),
d – диаметр штока (в метрах),
η – коэффициент полезного действия цилиндра (обычно принимается равным 0.9),
k – коэффициент жесткости пружины (для расчета принимаем 0.77)
x – перемещение пневматического цилиндра.

Как выбрать пневмоцилиндр?

Выбору пневматических цилиндров посвящена отдельная статья (ссылка на статью), здесь мы только опишем основные условия, которые необходимо учитывать при выборе:

1. Усилие: нужно определить, какое усилие должен развивать цилиндр.
2. Определите требуемый ход пневмоцилиндра, исходя из конструкции вашего оборудования.
3. Диаметр: выберите диаметр цилиндра в зависимости от нужного усилия, требуемого хода или конструктивных особенностей вашего оборудования.
4. Рабочее давление: для правильного выбора пневматического цилиндра Вы должны знать, на каком давлении он будет работать. Обычное рабочее давление цилиндров не превышает 10 бар.
5. Монтаж: Убедитесь, что выбранный пневмоцилиндр может быть легко установлен и подключен к системе.
6. Среда: учитывайте условия окружающей среды, в которых будет работать пневмоцилиндр. Например, если цилиндр будет работать только в агрессивной среде или при высоких температурах, необходимо выбрать цилиндр из материалов, устойчивых к условиям работы.
7. Скорость: учитывайте необходимую скорость передвижения груза или механизма при прямом выборе пневмоцилиндра.

Для правильного выбора пневматических цилиндров обратитесь в технический отдел нашей компании. У нас вы получите техническую консультацию по всем вопросам, связанным с выбором пневматических цилиндров, узлов крепления и элементов управления, необходимых для решения вашей задачи.

Как устанавливается пневмоцилиндр?

Установка пневмоцилиндров может отличаться в зависимости от конкретного типа и модели, а также задачи, для которой он используется. Правилам выбора крепежа будет посвящена отдельная статья , но мы упомянем основные требования к установке пневмоцилиндра. Процесс выглядит следующим образом:

1. Поверхность, на которую будет установлен пневмоцилиндр, должна быть крепкой и надежной. Убедитесь, что рама, платформа, стол или другая конструкция выдержит вес пневмоцилиндра и нагрузки, связаны с его работой.
2. Подготовьте соответствующий пневмоцилиндр, убедитесь, что он собран и рабочий.
3. Определите точное место, где будут расположены крепежные элементы, которые будут удерживать пневмоцилиндр.
4. Установите пневмоцилиндр на крепежные элементы и затяните винты, чтобы закрепить его. Присоедините, при необходимости, погрузку к штоку.
5. Убедитесь, что пневмоцилиндр закреплен правильно и согласно требованиям к технике безопасности. Особенно советуем обратить внимание на то, чтобы нагрузка была закреплена ровно и не изгибала шток при его выдвижении.
6. Выключите пневмосистему, чтобы опустить давление, и подсоедините трубопроводы к пневмоцилиндру. Подключите сигнальный провод к катушкам клапанов и распределителей управления, если это необходимо.
7. Подайте давление и проверьте пневмоцилиндр в работе. Следуйте инструкциям по эксплуатации и обслуживанию.

Важно отметить, что установка пневмоцилиндров является ответственной работой, которую следует производить специалистам, владеющим соответствующими знаниями в области механики и пневматики. Ибо если будут нарушены правила и нормы безопасности во время установки пневмоцилиндра, существует риск травмирования не только монтажника, но и окружающих. Соблюдайте технику безопасности и будьте внимательны и осторожны.

Управление пневмоцилиндром

Для управления пневматическим цилиндром используется пневматический распределитель. Как было указано выше, управление цилиндрами двустороннего действия используются пятилинейные двухпозиционные и пятилинейные трехпозиционные распределители. Для управления цилиндрами одностороннего действия используются трехлинейные двухпозиционные распределители. Это могут быть распределители с электрическим, пневматическим или механическим управлением.

Подробно эта тема будет раскрыта в статье выбором распределителя и подключением пневматического цилиндра .

Для регулировки скорости пневматического цилиндра используются дроссели, которые могут устанавливаться как на сам цилиндр, так и на распределитель, управляющий этим цилиндром.

Для контроля за положением поршня пневматического цилиндра используется герконовый датчик или датчик Холла.

Настройка пневмоцилиндра

Ниже приведены основные параметры, подлежащие регулировке для настройки правильной работы пневматического цилиндра.

1. Регулировка входного давления. Для регулировки входного давления в сети должен быть установлен регулятор давления. Используя этот регулятор, можно отрегулировать усилие, создаваемое вашим пневматическим цилиндром.
2. Регулировка скорости пневматического цилиндра. Для регулировки скорости пневматического цилиндра необходимо использовать дроссели, которые устанавливаются на входные отверстия пневматического цилиндра или распределителя.
3. Регулирование демпфирования или плавности остановки пневматического цилиндра в крайних положениях. Если ваш цилиндр снабжен демпфированием, на его крышках установлены специальные винты, позволяющие отрегулировать плавность остановки в крайних положениях.

Нужно ли смазывать пневмоцилиндр?

Пневмоцилиндры мало нуждаются в техническом обслуживании. При производстве в них закладывается консистентная смазка, которой часто хватает на весь срок службы.

Основные требования, выдвигаемые в процессе эксплуатации:

1. Воздух, подаваемый в цилиндр, не должен содержать твердых частиц размером более 40 микрон.
2. Воздух, подаваемый в цилиндр, не должен содержать влаги. Наличие влаги в воздухе приводит к вымыванию консистентной смазки и преждевременному выходу из строя уплотнений цилиндра.
3. Если в вашей системе используется маслораспылитель, нельзя прекращать подачу масла, поскольку это приведет к быстрому износу уплотнений цилиндра.
4. Нельзя подавать в цилиндр давление сжатого воздуха выше указанного в каталоге изготовителя.
5. Повышенная радиальная нагрузка на шток пневматического цилиндра может привести к быстрому выходу из строя.
6. Неправильная установка пневматического цилиндра может привести к его поломке.
7. Присоединение слишком большой нагрузки, слишком большого груза к штоку пневматического цилиндра может привести к его разрушению.

Для того чтобы не потерять гарантию на приобретенное оборудование, проконсультируйтесь с менеджером нашей компании. По условиям эксплуатации пневматических цилиндров.