Пневматические цилиндры, наряду с электродвигателями, являются одним из наиболее часто используемых исполнительных механизмов. Они применяются в самых разнообразных отраслях промышленности как для непосредственного перемещения объектов или для приведения в действие различных механизмов, так и для фиксации элементов путем приложения прижимающего усилия. В данном материале рассматриваются некоторые свойства пневмоцилиндров, каждое из которых может повлиять на выбор той или иной модели.
1. Выбор стандарта
Существует большое количество самых разнообразных пневмоцилиндров. Однако, наиболее распространенные из них выполнены по стандартам. Стандарт на пневмоцилиндры, как правило, габаритные и присоединительные размеры, оставляя внутреннее устройство пневмоцилиндра на усмотрение изготовителя. С одной стороны это обеспечивает взаимозаменяемость пневмоцилиндров разных производителей, с другой – пневмоцилиндры выполненные по одному стандарту, но изготовленные на разных предприятиях, могут иметь очень разные показатели качества и надежности.
Стандартов на пневмоцилиндры достаточно много, однако, наиболее распространены следующие из них:
- ISO 6432 (диаметр поршня цилиндров от 8 мм до 25 мм);
- ISO 15552 (диаметр поршня цилиндров от 32 мм до 320 мм);
- ISO 21287 (компактные цилиндры с диаметром поршня от 20 до 100мм).
Выбор стандарта пневмоцилиндров при конструировании нового оборудования чаще всего осуществляется исходя из требуемого усилия на штоке цилиндра (нужно, чтобы соответствующий такому усилию диаметр поршня входил в область действия стандарта) и конструктивных особенностей, облегчающих встраивание этого пневмоцилиндра в разрабатываемый механизм.
Выбор стандарта пневмоцилиндров при замене вышедших из строя или изношенных пневмоцилиндров чаще всего не осуществляется и производится установка пневмоцилиндра того стандарта, который использовался на данном оборудовании ранее.
2. Основные параметры пневмоцилиндров
Наиболее важными параметрами пневмоцилиндров, на которые обращают внимание при выборе являются диаметр поршня и ход штока.
Диаметр поршня пневмоцилиндра
Диаметр поршня пневмоцилиндра выбирается исходя из усилия, которое он должен развивать. Усилие, развиваемое пневмоцилиндром при выдвижении штока, зависит от двух факторов: диаметр поршня и давление сжатого воздуха. Конкретные значения усилия на штоке того или иного пневмоцилиндра при разном давлении сжатого воздуха конструктор может рассчитать с использованием простейших формул, либо посмотреть в таблицах или на диаграммах, предоставляемых изготовителем пневмоцилиндров.
Диаметр пневмоцилиндра стараются выбирать таким образом, чтобы при рабочем давлении сжатого воздуха усилие, развиваемое пневмоцилиндром, было в 1,5…2 раза выше, чем теоретически требуемое усилие для данного механизма.
Ход штока пневмоцилиндра
Ход штока пневмоцилиндра выбирается на основе конструктивных особенностей механизма, в составе которого должен работать данный цилиндр. При этом следует иметь в виду, что чем больше ход штока пневмоцилнидра, тем более негативный эффект оказывает боковая нагрузка на шток цилиндра. Поэтому, для длинноходных пневмоцилиндров могут понадобиться направляющие или другие механизмы, предотвращающие передачу боковой нагрузки на шток цилиндра.
3. Дополнительные характеристики пневмоцилиндров
Помимо вышеописанных основных параметров пневмоцилиндров, существует ещё целый ряд факторов, каждый из которых может стать решающим при выборе того или иного пневмоцилиндра.
Поддержка датчиков положения
Поршень пневмоцилиндров зачастую оснащен специальным магнитным кольцом, которое позволяет с помощью специального датчика определить положение поршня цилиндра. Оснащение пневмоцилиндра такими датчиками позволяет системе управления определить положение поршня (и штока) цилиндра и состояние механизма, на котором он установлен. Определение положения поршня осуществляется бесконтактным способом, а сам датчик закрепляют на внешней поверхности цилиндра.
Если решаемая задача требует от системы управления не только передачи сигналов управления, но и контроля текущего состояния механизмов, следует обратить внимание на поддержику датчиков положения и способы их монтажа.
Для установки датчиков положения на круглые пневмоцилиндры требуется использовать специальные крепежные элементы или подручные материалы. Профильные пневмоцилиндры имеют специальные пазы для монтажа датчиков положения. Наличие таких пазов на нескольких сторонах цилиндра делает монтаж датчиков более удобным.
Настраиваемое пневмодемпфирование
Полная останова штока пневмоцилиндра происходит в момент касания поршня цилиндра с одной из торцевых головок. При быстром движении штока в момент такого касания происходит удар, который не только вызывает дополнительные вибрации, но и может привести (со временем) к механическим поломкам. Притом чем больше масса, перемещаемого цилиндром объекта, и чем больше его скорость, тем сильнее удар в конце хода и тем более негативные последствия он вызывает.
Для уменьшения силы удара при остановке штока пневмоцилиндра в его конструкцию встраивают специальные демпфирующие устройства. Демпфирующее устройство делает остановку штока цилиндра более плавной. В простых моделях пневмоцилиндров используют механические демпферы, в более продвинутые цилиндры устанавливают регулируемые пневматические демпферы. Настраиваемый пневмодемпфер позволяет выставлять различную степень демпфирования с помощью специального регулировочного винта. Это позволяет адаптировать работу цилиндра под нагрузку и обеспечить оптимальную работу механизма в составе которого он работает. Настройка осуществляется независимо для прямого и обратного хода цилиндра.
Материалы уплотнений
Уплотнения пневмоцилиндра, несмотря на кажущуюся простоту, является одним из наиболее важных его элементов. Именно уплотнения сильнее всего подвержены износу и в большинстве случаев срок служб уплотнений определяется то, как долго будет работать пневмоцилиндр не требуя ремонта.
Наиболее критичными для работы цилиндра и сильнее других подверженными износу являются уплотнения поршня и штока. У высококачественных пневмоцилиндров, таких как цилиндры VALMA серии SPC, и уплотнения поршня и уплотнение штока изготавливают из полиуретана. В более простых пневмоцилиндрах уплотнения поршня часто изготавливают из резины (NBR).
Помимо материала уплотнений следует обращать внимание на "пробег" цилиндра до момента, в который начинается протравливание уплотнений. Уплотнения из NBR, поставляемые из Китая вместе с пневмоцилиндрами (коих очень много в России в последние годы) "ходят" около 250-300 км. Уплотнения пневмоцилиндров VALMA серии SPC, изготовленные из полиуретана, в тех же условиях "ходят" до 3 тыс. км. Испытания проводились в следующих условиях:
- сжатый воздух после компрессора без дополнительной осушки или смазки;
- давление на входе 6 бар (после фильтра-регулятора);\
- температура окружающей среды +30°С (с прогревом до +50°С при интенсивной работе);
- пневмоцилиндры с ходом штока 400 мм в горизонтальном положении без направляющих (дает небольшую боковую нагрузку за счет веса штока).
Под "пробегом" пневмоцилиндра в данном случае понимается общее расстояние, которое проходит поршень за время работы. Например, во время испытаний один двойной ход цилиндра составлял 0,8 м (400 мм прямой ход + 400 мм обратный ход).
- Пробег 250 км соответствует 250 тыс. м / 0,8 м = 312 тыс. циклов = 0,312 млн. циклов
- Пробег 3 тыс. км (3 млн. м) соответствует 3 млн. м / 0,8 м = 3,75 млн. циклов.
4. Контроль качества
Пневмоцилиндры VALMA серии SPC изготавливаются в России. Каждый пневмоцилиндр имеет серийный номер и комплектуется паспортом. Каждый пневмоцилиндр проходит приемо-сдаточные испытания, включающие в себя:
- Проверку подвижности штока
- Контроль плавности хода
- Контроль герметичности между камерами цилиндра
- Контроль герметичности по отношению к окружающей среде
- Проверку и настройку устройств пневмодемфирования
Листая дальше, вы перейдёте на kipservis.ru