Ce face un cilindru acționat cu aer și cum transformă presiunea aerului în forță
Un cilindru acţionat de aer transformă aerul comprimat în forţă mecanică în linie dreaptă împingând un piston printr-un tub etanş. Forța pe care o produce este fizică simplă: presiunea înmulțită cu aria pistonului. A Cilindru cu alezajul de 4 inchi care rulează la 90 PSI generează aproximativ 1.131 lbs forță pe cursa înainte, în timp ce același cilindru la 60 PSI scade la aproximativ 754 lbs. Această relație este motivul pentru care dimensiunea alezajului și presiunea de alimentare sunt primele două numere pe care orice inginer le verifică înainte de a specifica un cilindru de aer pentru o lucrare.
În interiorul cilindrului, aerul comprimat intră printr-un orificiu de la un capăt al cilindrului, forțând pistonul spre capătul opus. O tijă de piston, conectată la piston, se extinde printr-o etanșare a tijei și prin presetupă, transferând forța din exteriorul cilindrului indiferent de sarcina pe care o împinge, ridică, prinde sau apasă. Pe cursa de retur, aerul este fie evacuat în timp ce un arc împinge pistonul înapoi (design cu acțiune simplă), fie aer este admis în orificiul opus în timp ce prima parte este evacuată (design cu dublă acțiune). Ambele configurații se încadrează în categoria mai largă a cilindrilor pneumatici de aer și sunt selectate în funcție de cât de mult control este necesar asupra mișcării de retur.
Deoarece aerul comprimat este compresibil, un cilindru de aer nu se mișcă cu aceeași precizie rigidă ca un cilindru hidraulic. Acesta este de fapt un avantaj în multe aplicații: oferă mecanismului un efect natural de amortizare împotriva sarcinilor de șoc, motiv pentru care cilindrii de aer rămân dispozitivul de acționare preferat în liniile de ambalare, robotica pick-and-place și dispozitivele de prindere unde viteza și forța moderată contează mai mult decât rigiditatea absolută.
Componentele de bază care alcătuiesc un Cilindru de aer
Fiecare cilindru pneumatic, indiferent de producător sau dimensiunea alezajului, este construit din același set de bază de piese. Butoiul sau tubul este o carcasă cilindrică șlefuită cu precizie care găzduiește pistonul și oferă suprafața de alunecare pe care se află etanșările pistonului. Cele două capace de capăt, numite adesea cap și capac, etanșează cilindrul la fiecare capăt și oferă orificiile de aer, caracteristicile de montare și, în majoritatea modelelor, bucșa tijei care ghidează tija pistonului. Pistonul în sine poartă garnitura primară, un inel de cauciuc sau poliuretan care separă cele două camere de presiune și permite pistonului să alunece cu frecare minimă, menținând în același timp o barieră etanșă.
Tiranții, patru șuruburi lungi care trec pe lungimea cilindrului în afara cilindrului în majoritatea modelelor industriale, strâng cele două capace de capăt și cilindrul împreună sub tensiune. Această construcție a tirantului este cea care permite dezasamblarea unui cilindru pentru înlocuirea etanșării fără tăiere sau sudură și, de asemenea, oferă cilindrului rezistența la presiunea internă încercând să forțeze capacele de capăt. Cilindrii mai ușoare folosesc uneori o construcție cu cilindru filetat sau sert în loc de tiranți, schimbând funcționalitatea pentru o amprentă mai mică și costuri de fabricație mai mici.
De ce este ales aerul comprimat față de alte surse de energie
Aerul comprimat are mai multe proprietăți care îl fac atractiv ca mediu de acționare în comparație cu fluidul hidraulic sau motoarele electrice. Aerul este liber odată comprimat, nu trebuie să fie returnat într-un rezervor așa cum o face lichidul hidraulic, iar o scurgere într-un sistem de aer creează un șuierat și o pierdere minoră de eficiență, mai degrabă decât o scurgere de lichid care trebuie curățată și eliminată. Cilindrii de aer sunt, de asemenea, în mod inerent mai siguri în medii explozive sau inflamabile, deoarece nu există riscul unei scântei electrice de la o înfășurare a motorului sau un controler, motiv pentru care acționarea pneumatică rămâne standard în cabinele de vopsire, manipularea cerealelor și procesele de fabricație grele în solvenți.
Cilindrii de aer cu simplă acțiune vs. cu dublă acțiune: care design se potrivește aplicației dvs
Cel mai mare punct de decizie atunci când se specifică un cilindru acţionat de aer este dacă aplicaţia are nevoie de putere pentru ambele curse sau numai pentru una. Cilindrii cu acțiune simplă folosesc presiunea aerului pentru a conduce pistonul într-o direcție și se bazează pe un arc mecanic, gravitație sau o sarcină externă pentru a-l returna. Cilindrii cu dublă acțiune folosesc aer comprimat pentru a antrena pistonul în ambele direcții, oferind forță și viteză controlate la extindere și retragere.
| Caracteristică | Singură acțiune | Acțiune dublă |
|---|---|---|
| Porturile aeriene | 1 | 2 |
| Metoda de returnare | Arc sau sarcină | Presiunea aerului |
| Consumul de aer | Mai jos | Mai sus |
| Lungimea tipică a cursei | Scurt, sub 6 inci | Orice lungime |
| Utilizare comună | Prindere, ștanțare, ejectare | Transport, ridicare, poziționare |
Cilindrii de retur cu arc cu acțiune simplă își pierd o parte din forța de lucru din cauza arcului însuși, deoarece o parte din presiunea aerului de intrare este cheltuită comprimând arcul de retur înainte ca orice forță utilă de ieșire să fie furnizată. Acesta este motivul pentru care modelele cu acțiune simplă sunt în general limitate la curse mai scurte; peste o anumită lungime, arcul devine prea lung, prea slab sau prea voluminos pentru a se potrivi într-o carcasă de dimensiuni rezonabile. Cilindrii de aer cu dublă acțiune evită în totalitate această limitare, motiv pentru care aproape fiecare aplicație industrială cu cursă lungă sau cu ciclu mare este implicit la un design cu dublă acțiune.
Cilindri fără tijă: o alternativă atunci când spațiul este limitat
Un cilindru de aer fără tijă deplasează un cărucior de-a lungul exteriorului cilindrului în loc să extindă o tijă, folosind fie o legătură mecanică cu fantă și etanșare, fie un cuplaj magnetic între un piston intern și un cărucior extern. Acest design reduce lungimea totală a actuatorului aproximativ la jumătate în comparație cu un cilindru tip tijă de aceeași cursă, deoarece nu există nicio tijă extensibilă care să aibă nevoie de spațiu liber dincolo de lungimea cursei. Cilindrii fără tijă sunt obișnuiți în sistemele portal, stațiile de preluare și plasare și aplicațiile lungi de transfer cu transportoare unde spațiul de podea sau spațiul liber deasupra capului este limitat.
Cilindri tandem și duplex pentru aplicații cu forță mare sau compacte
Un cilindru tandem unește două corpuri de cilindru pe o singură tijă comună, dublând efectiv forța de ieșire pentru o dimensiune dată de alezaj fără a crește diametrul actuatorului. Acest lucru este util atunci când o lucrare necesită mai multă forță decât poate furniza un singur cilindru din acel alezaj, dar nu există spațiu pentru a ajunge la un diametru al alezajului mai mare. Cilindrii duplex, dimpotrivă, montează doi cilindri cap la cap pe aceeași tijă pentru a crea trei sau patru poziții de oprire distincte, mai degrabă decât cele două obișnuite, ceea ce este o soluție comună în aplicațiile care necesită mai multe poziții fixe de cursă fără a adăuga hardware de oprire extern sau un actuator servo-controlat.
Cilindri de aer telescopici pentru curse lungi pe o lungime scurtă retrasă
Cilindrii telescopici cuibăresc mai multe trepte cu diametrul descrescător unul în celălalt, permițând o lungime retrasă care este o fracțiune din cursa complet extinsă. Deși sunt mai frecvente în aplicațiile cu basculante hidraulice, cilindrii telescopici pneumatici sunt utilizați acolo unde este nevoie de o cursă foarte lungă, dar învelișul retras trebuie să rămână compact, cum ar fi anumite modele de portiere și platforme de acces. Compensația este o ieșire de forță în trepte, deoarece fiecare treaptă are o zonă efectivă de alezaj progresiv mai mică decât cea anterioară.
Potrivire dimensiunea alezajului, lungimea cursei și diametrul tijei la sarcina dvs
Selectarea cilindrului de aer corect începe cu calcularea forței necesare și lucrul înapoi la dimensiunea alezajului. Formula de bază este simplă: Forță (lbs) = Presiune (PSI) x Suprafață (inci pătrați), unde aria este calculată din diametrul alezajului pistonului. O marjă de siguranță de cel puțin 30% peste sarcina statică calculată este o practică standard, deoarece frecarea, rezistența la etanșare și căderea de presiune pe linia de alimentare reduc toate forța furnizată efectiv la capătul tijei.
| Dimensiunea alezajului | Forță la 60 PSI | Forță la 90 PSI | Forță la 120 PSI |
|---|---|---|---|
| 1,5 inchi | 106 lbs | 159 lbs | 212 lbs |
| 2 in | 188 lbs | 283 lbs | 377 lbs |
| 3 in | 424 lbs | 636 lbs | 848 lbs |
| 4 in | 754 lbs | 1.131 lbs | 1.508 lbs |
| 5 in | 1.178 lbs | 1.767 lbs | 2.356 lbs |
| 6 in | 1.696 lbs | 2.544 lbs | 3.392 lbs |
De ce lungimea cursei afectează selecția diametrului tijei
O tijă lungă și subțire a pistonului sub sarcină de compresiune se poate înclina sau se poate curba înainte de a atinge limita de forță nominală. Aceasta este guvernată de comportamentul de flambaj al coloanei, astfel încât, pe măsură ce lungimea cursei crește, diametrul tijei trebuie să crească, de asemenea, chiar dacă forța necesară rămâne aceeași. Ca o orientare generală, cursele de peste 10 până la 12 inci necesită, de obicei, un diametru al tijei cu o dimensiune mai mare decât perechea standard pentru acel alez, iar cilindrii cu curse de peste 24 inci au adesea nevoie de un tub de oprire intermediar pentru a preveni deplasarea excesivă a pistonului în capul cilindrului în timpul funcționării la viteză mare.
Compatibilitate cu capul de tijă și stilul de montare
Filetul capătului tijei și stilul de montare trebuie să se potrivească cu mecanismul care este antrenat. Configurațiile obișnuite de montare includ flanșa față, flanșa spate, suportul pentru picior și suportul trunnion, fiecare dintre acestea modificând modul în care sarcinile de îndoire sunt transferate în corpul cilindrului. Un cilindru montat cu un suport de picior care gestionează o sarcină laterală, de exemplu, vede mult mai mult stres pe etanșarea sa de la butoi la cap decât un cilindru montat pe trunion aliniat direct cu direcția de deplasare, motiv pentru care stilul de montare ar trebui să fie ales alături de dimensiunea alezajului, mai degrabă decât ca o idee ulterioară.
Selectarea materialului de etanșare pentru diferite condiții de funcționare
Compusul de etanșare din interiorul unui cilindru de aer are la fel de multă influență asupra duratei de viață ca și construcția metalică. Garniturile de nitril (Buna-N) acoperă cea mai largă gamă de utilizare industrială generală și tolerează destul de bine aerul standard de magazin cu lubrifiere ușoară. Garniturile din poliuretan rezistă mai bine în condiții mari de ciclu și în condiții abrazive, deoarece poliuretanul rezistă la tăiere și deteriorări prin extrudare mai bine decât nitrilul la aceeași presiune de funcționare. Garniturile Viton sunt specificate atunci când cilindrul va fi expus la temperaturi ridicate, de obicei peste 200 de grade Fahrenheit, sau la orice urme de vapori de hidrocarburi care ar umfla o etanșare de nitril în timp. Alegerea unui compus de etanșare greșit pentru mediul înconjurător este unul dintre motivele cele mai trecute cu vederea pentru care un cilindru își pierde durata de viață nominală, chiar și atunci când alezajul, cursa și montarea au fost toate specificate corect.
Intervalele de temperatură și presiune de funcționare
Cilindrii de aer industrial standard cu etanșări din nitril sunt de obicei evaluați de la aproximativ 14 grade Fahrenheit la 175 grade Fahrenheit și de la vid până la 145 până la 250 PSI, în funcție de dimensiunea alezajului și grosimea peretelui. Cilindrii destinati mediilor exterioare sau neîncălzite au nevoie de compuși de etanșare la rece, deoarece nitrilul standard devine rigid și își pierde eficacitatea de etanșare cu mult înainte de a deveni casant, provocând scurgeri de aer și răspuns lent înainte de apariția oricărei deteriorări vizibile a etanșării. La nivelul superior, depășirea presiunii nominale nu cauzează de obicei o defecțiune instantanee, dar accelerează uzura etanșării și crește sarcina transmisă prin tiranți, capace de capăt și feronerie de montare, scurtând durata de viață a întregului ansamblu, mai degrabă decât doar garniturile.
Lucrul cu un exemplu de dimensionare pas cu pas
Luați în considerare o aplicație de prindere care trebuie să țină un dispozitiv de fixare închis împotriva forței de separare de 400 lbs, cu alimentarea cu aer din magazin reglată la 80 PSI. Împărțirea forței necesare la presiunea de alimentare oferă o suprafață minimă a pistonului de 5 inci pătrați. Lucrând înapoi prin formula zonei arată că un alezaj de aproximativ 2,5 inchi îndeplinește acel minim, dar aplicarea marjei de siguranță standard de 30% pentru a ține cont de frecare și căderea de presiune împinge minimul practic la aproximativ 3,25 inci pătrați de capacitate de forță ajustată, ceea ce aduce specificația la un cilindru de alezaj de 3 inci ca următoarea dimensiune standard mai mare. Același proces pas cu pas, pornind de la forța necesară, aplicarea marjei de siguranță, apoi rotunjirea la următoarea dimensiune a alezajului de catalog, se aplică indiferent de aplicația specifică.
Amortizare, controlul vitezei și ciclul de viață în cilindrii pneumatici de aer
Cilindrii de aer care se opresc brusc la sfârșitul cursei transmit acel impact direct în capacele de capăt și, pe parcursul unor cicluri suficiente, acest lucru duce la piese turnate fisurate, tiranți slăbiți și defecțiune prematură a etanșării. Amortizarea abordează acest lucru prin încetinirea pistonului în porțiunea finală a cursei, de obicei ultima cursă de 0,5 până la 1 inch, folosind fie perne cu orificii fixe, fie perne reglabile cu supape cu ac.
- Pernele fixe folosesc un piston conic care restricționează evacuarea aerului la o rată stabilită, oferind nicio ajustare, dar costuri mai mici.
- Pernele reglabile permit unui tehnician să ajusteze decelerația cu o supapă cu ac, ceea ce contează atunci când greutatea sarcinii utile variază între sesiunile de producție.
- Cilindrii fără amortizare sunt de obicei limitate la sarcini ușoare și rate scăzute de ciclu, deoarece fiecare oprire se bazează în întregime pe absorbția mecanică a șocurilor la capacul de capăt.
- Pernele elastomerice pentru bara de protecție, o alternativă mai simplă, absorb o parte a impactului cu un tampon de cauciuc, mai degrabă decât cu dozarea aerului, schimbând o anumită eficiență de amortizare cu un număr mai mic de piese.
Controlul vitezei de pe un cilindru de aer este gestionat separat de amortizare, de obicei prin supape de control al debitului instalate la fiecare port. Controlul debitului de ieșire, în cazul în care supapa restricționează aerul de evacuare, mai degrabă decât aerul de intrare, produce o mișcare mai lină și mai previzibilă decât controlul de intrare, în special în aplicațiile verticale în care gravitația poate cauza altfel pistonul să ruleze înaintea aerului furnizat și să bâlbâiască.
Cum afectează dimensiunea conductei și selecția supapei viteza reală a cilindrului
Viteza teoretică a unui cilindru bazată pe debitul de aer este rareori ceea ce se vede în practică, deoarece tubulatura subdimensionată, cursele lungi între supapă și cilindru și fitingurile restrictive adaugă toate rezistența pe care aerul trebuie să o depășească. O supapă de control nominală pentru un debit dat la o scădere de presiune specifică poate înfometarea unui cilindru de aer dacă tubulatura dintre supapă și orificiul cilindrului este prea mic în diametru sau este direcționat cu mai multe coturi strânse. Ca regulă generală, diametrul interior al tubulaturii ar trebui dimensionat pentru a menține viteza aerului sub aproximativ 20 până la 25 de picioare pe secundă pentru a evita căderea excesivă a presiunii, iar supapa trebuie montată cât mai aproape de cilindru, pe cât permite aplicația, mai degrabă decât la un colector îndepărtat.
Așteptările de viață ciclului și ceea ce le scurtează
Ciclul de viață pentru un cilindru de aer specificat corespunzător atinge de obicei câteva milioane de cicluri înainte de a fi necesară înlocuirea etanșării, cu condiția ca sursa de aer să fie filtrată pentru a elimina particulele și umezeala și cu condiția ca cilindrul să nu fi fost niciodată operat peste presiunea sa nominală. Aerul contaminat este cauza cea mai comună a uzurii premature a etanșării în sistemele pneumatice, înaintea atât dezalinierii, cât și suprapresurizării. Temperatura ambientală ridicată agravează acest efect, deoarece căldura accelerează descompunerea chimică a majorității compușilor standard de etanșare și reduce grosimea filmului de lubrifiere pe peretele găurii, crescând simultan frecarea și rata de uzură.
Practici de lubrifiere care prelungesc durata de viață
Multe cilindri de aer moderni sunt livrate pre-lubrifiate cu o unsoare cu durată lungă de viață proiectată să dureze durata de viață nominală fără lubrifiere suplimentară, iar adăugarea unui lubrifiant extern pentru conducta de aer la aceste unități poate de fapt spăla grăsimea din fabrică și poate cauza mai mult rău decât bine. Cilindrii mai vechi sau nelubrifiați pe viață, în schimb, depind de o peliculă ușoară de ulei transportată în fluxul de aer de la un lubrifiator în linie, iar funcționarea acestora fără lubrifiere duce la uzura accelerată a etanșării într-o fracțiune din numărul de cicluri nominal. Verificarea specificațiilor producătorului pentru cerințele de lubrifiere înainte de adăugarea sau îndepărtarea unui lubrifiant în linie evită ambele moduri de defecțiune.
În cazul în care cilindrii acționați cu aer sunt utilizați în aplicațiile industriale
Cilindrii de aer sunt utilizați oriunde este necesară o mișcare liniară controlată de împingere, tragere, ridicare sau strângere, fără complexitatea fluidului hidraulic sau costul unui actuator liniar electric. Aplicațiile tipice includ:
- Echipamente de ambalare și paletizare, unde mișcări rapide și repetabile împing produsul în cutii de carton sau aliniază cutiile pe o linie.
- Dispozitive de prindere pentru linia de asamblare, ținând piesele stabile în timpul sudării, niturii sau întăririi cu adeziv.
- Sisteme de manipulare și sortare a materialelor, în care porțile de deviere și împingătoarele redirecționează produsul pe un transportor.
- Prelucrarea alimentelor și a băuturilor, unde cilindrii inoxidabil cu grad de spălare tolerează cicluri frecvente de curățare.
- Echipamente pentru prelucrarea lemnului și ștanțarea metalelor, unde cilindrii antrenează prese, cleme și mecanisme de alimentare.
- Ansamblu auto, verificări de acționare a ușilor, dispozitive de fixare și scule robotizate de capăt de braț.
- Echipamente de imprimare și de conversie a etichetelor, unde cursele scurte precise și repetabile controlează rolele de tensionare a benzii și stațiile de tăiere.
- Mașini de turnare a materialelor plastice și cauciucului, operarea știfturilor de ejecție a matriței și strângerea jumătăților de scule între cicluri.
- Producția de textile, în care cilindrii controlează împrăștierea țesăturii, dispozitivele de tăiere și dispozitivele de tensionare.
Fiecare dintre aceste medii impune cerințe diferite asupra cilindrului. Un cilindru de calitate alimentară pentru spălare are nevoie de material de tijă rezistent la coroziune și rulmenți etanșați, în timp ce o aplicație de ștanțare a metalelor necesită o construcție de tijă rezistentă, evaluată pentru încărcare la șoc la fiecare ciclu. Selectarea unui cilindru de aer fără a ține cont de mediul de operare este una dintre cele mai frecvente cauze ale defecțiunii timpurii, chiar și atunci când calculele forței și cursei au fost corecte.
Aplicațiile liniei de ambalare în detaliu
În special, în cadrul echipamentelor de ambalare, cilindrii de aer funcționează de obicei la viteze mari de ciclu, adesea câteva sute de cicluri pe oră pe o linie continuă, ceea ce pune o primă atât pe amortizarea, cât și pe calitatea etanșării. Cilindrii compacti cu cursă scurtă sunt preferați aici, deoarece se potrivesc în cadrul strâns al cadrului unei mașini de ambalare, iar mulți producători OEM de ambalare specifică cilindrii cu etanșări pre-lubrifiate pe viață în mod special pentru a evita sarcina de întreținere a relubrifierii a zeci de actuatoare răspândite pe o singură linie.
Aplicații pentru echipamentele industriale grele și mobile
În medii industriale mai grele, cum ar fi prelucrarea oțelului, turnătorii și echipamentele mobile, cilindrii de aer sunt aleși mai puțin pentru viteza ciclului și mai mult pentru toleranța lor la medii murdare, la temperatură înaltă, în comparație cu un actuator electric și pentru compresibilitatea de absorbție a șocurilor a aerului în comparație cu un sistem hidraulic rigid în aplicații care implică sarcini de impact bruște, cum ar fi o oprire mecanică de ștanțare.
Cilindru de aer vs cilindru hidraulic vs actuator liniar electric
Alegerea între un cilindru acționat cu aer, un cilindru hidraulic și un actuator liniar electric se reduce la densitatea forței, cerințele de precizie și mediul de operare. Cilindrii de aer se află în mijlocul acestei comparații: mai puțin denși în forță decât hidraulica, mai puțin precis decât un actuator electric servo-acționat, dar mai simplu, mai ieftin și mai îngăduitor pentru un mediu murdar sau periculos decât oricare dintre alternative.
| Atribut | Cilindru de aer | Cilindru hidraulic | Actuator electric |
|---|---|---|---|
| Forța pe dimensiunea alezajului | Moderat | Foarte sus | Scăzut spre moderat |
| Precizia poziționării | Scăzut fără senzori suplimentari | Moderat | Foarte sus |
| Curățenia de funcționare | Curat, numai aer | Risc de scurgere de lichid | Curat |
| Costul inițial tipic | Scăzut | Moderat to high | Moderat to high |
| Viteza de raspuns | Rapid | Moderat | Rapid, controllable |
Când un cilindru de aer este alegerea potrivită
Cilindrii de aer au cel mai mult sens atunci când aplicația necesită mișcare rapidă și repetabilă între două puncte finale fixe, forță moderată și toleranță pentru o cantitate mică de compresibilitate în mișcare. Ele sunt, de asemenea, alegerea implicită ori de câte ori instalația are deja o sursă centrală de aer comprimat, deoarece costul incremental al adăugarii unui alt dispozitiv acționat cu aer este mult mai mic decât instalarea unei unități hidraulice dedicate sau cablarea unui servomotor pentru o singură axă de mișcare.
Când să luați în considerare alternativele hidraulice sau electrice
Aplicațiile care necesită o forță foarte mare într-un alezaj compact, cum ar fi lucrările grele de presare sau ridicarea structurală, favorizează în general cilindrii hidraulici, deoarece fluidul hidraulic este în esență incompresibil și poate fi presurizat mult mai mult decât aerul comprimat fără o creștere proporțională a dimensiunii cilindrului. Aplicațiile care necesită control precis, programabil, în mai multe poziții, cum ar fi pick-and-place robotizat cu puncte de oprire variabile, sunt de obicei mai bine deservite de un actuator liniar electric cu o servomotor sau pas cu pas, deoarece cilindrii de aer sunt în mod inerent un dispozitiv cu două poziții, cu excepția cazului în care sunt adăugate supape proporționale și senzori de poziție scumpi.
Materialele corpului cilindrului și standardele de construcție
Materialul cilindrului și capacului de capăt al unui cilindru pneumatic determină atât greutatea acestuia, cât și rezistența la mediul de operare. Aluminiul anodizat este de departe cea mai comună construcție pentru cilindrii de aer industrial standard, oferind un raport puternic rezistență-greutate și rezistență naturală la coroziune, potrivită pentru majoritatea mediilor de producție interioare. Construcția din oțel inoxidabil, deși mai grea și mai costisitoare, este specificată pentru spălare, produse alimentare și băuturi, farmaceutice și aplicații în aer liber, unde rezistența la coroziune are prioritate față de greutate.
Standarde de montare ISO, NFPA și VDMA
Două familii de montaj standardizate majore domină piața cilindrilor de aer: familia ISO 15552 (fostă VDMA 24562) comună în Europa și Asia și familia NFPA comună în America de Nord. Cilindrii construiti conform acestor standarde au în comun modele de șuruburi, locații porturi și dimensiuni generale ale plicului de la diferiți producători, ceea ce înseamnă că un cilindru de la un furnizor poate fi adesea înlocuit cu un model echivalent de la alt furnizor fără a reproiecta suportul de montare sau conducta. Specificarea unui cilindru la unul dintre aceste standarde recunoscute, mai degrabă decât un stil de caroserie brevetat, este o modalitate practică de a evita să fii blocat într-un singur producător pentru piese de schimb viitoare.
Finisarea butoiului și toleranța alezajului
Suprafața găurii interioare a cilindrului de aer este de obicei șlefuită până la un finisaj fin al suprafeței, deoarece o suprafață mai aspră a găurii accelerează uzura etanșării și crește frecarea de rupere, forța suplimentară necesară pentru a face pistonul să se miște dintr-o oprire. Suprafețele alezajului anodizate dur sau cromate prelungesc și mai mult durata de viață în aplicații abrazive sau cu ciclu înalt, la un cost suplimentar modest față de un finisaj anodizat standard.
Întreținerea, uzura etanșării și depanarea problemelor obișnuite ale cilindrului de aer
Majoritatea defecțiunilor cilindrului de aer se datorează uneia dintre cele trei cauze: aer contaminat, nealiniere cu sarcina sau funcționare peste presiunea nominală sau intervalul de temperatură. Recunoașterea simptomelor timpurii ale fiecăreia ajută la evitarea timpului neplanificat.
Scurgeri de aer dincolo de garnitura pistonului
Un cilindru care își pierde încet forța de reținere în timp ce este presurizat și în gol, uneori numit rampant sau în derivă, indică de obicei o etanșare uzată a pistonului care permite aerului să treacă de la o parte la cealaltă a pistonului. Aceasta este o uzură normală în timp, dar se accelerează brusc dacă sursa de aer transportă umiditate sau depuneri de țevi, deoarece particulele abrazează buza de etanșare la fiecare cursă.
Scurgeri ale garniturii tijei și pierderi de aer extern
Aerul care iese în jurul tijei pistonului, adesea vizibil ca un șuierat slab sau o peliculă ușoară de lubrifiant care se adună în apropierea glandei tijei, indică o etanșare uzată a tijei sau o suprafață a tijei înțepată. O tijă înțepată este adesea cauzată de încărcarea laterală de la un suport nealiniat, mai degrabă decât de etanșarea în sine, astfel încât înlocuirea etanșării fără a corecta alinierea duce de obicei la defecțiuni repetate într-un număr scurt de cicluri.
Mișcare lentă sau ertică
Când un cilindru cu dublă acțiune se mișcă neuniform sau se blochează la jumătatea cursei sale, cel mai frecvent vinovat este o conductă de aer parțial restricționată, o supapă subdimensionată sau o supapă de control a debitului prea strânsă. Înainte de a înlocui orice componentă, verificarea presiunii de alimentare la orificiul cilindrului în sine, nu doar la manometrul compresorului, rezolvă o mare parte a acestor cazuri, deoarece căderea de presiune pe tronsoane lungi sau înguste de tuburi este ușor de trecut cu vederea.
Diagnosticarea ce sigiliu este purtat de fapt
Un simplu test de scurgere cu apă și săpun aplicat pe glandei tijei și în jurul capacelor de capăt în timp ce cilindrul este presurizat și staționar izolează rapid dacă o scurgere provine de la garnitura tijei, o garnitură a capacului de capăt sau un fiting, mai degrabă decât garnitura pistonului intern. Dacă bulele nu apar în exterior, dar cilindrul încă pierde presiunea de menținere în timp, etanșarea pistonului în sine este cauza probabilă, deoarece aerul trece din interior dintr-o cameră în cealaltă, mai degrabă decât să iasă în atmosferă.
Programul de întreținere preventivă recomandat
O rutină de bază de întreținere preventivă pentru cilindrii acționați cu aer include verificarea lunară a filtrelor conductei de aer, inspectarea suprafețelor tijei pentru a nu se zgârie sau zgârieturi în timpul nefuncționării programate, verificarea că șuruburile de montare rămân strânse conform specificațiilor și confirmarea că reglajul amortizorului nu s-a deplasat după cicluri repetate de impact. Urmărirea constantă a acestei rutine este ceea ce separă un cilindru care își atinge durata de viață nominală completă de unul care necesită înlocuire timpurie.
| Articol de întreținere | Frecvența sugerată | Ce trebuie verificat |
|---|---|---|
| Filtru de aer și scurgere | Lunar | Acumularea de umiditate, starea elementului filtrant |
| Suprafața tijei | Trimestrial | Scoring, pitting, coroziune |
| Hardware de montare | Trimestrial | Cuplul șuruburilor, fisurarea suportului |
| Reglarea amortizarii | Semianual | Derivarea supapei cu ac, zgomot de impact |
| Starea etanșării | Anual sau la reperul ciclului | Scurgeri interne, scurgeri externe |
Întrebări frecvente despre cilindrii acționați cu aer
Care este diferența dintre un cilindru de aer și un actuator pneumatic?
Un cilindru de aer este un tip specific de actuator pneumatic care produce mișcare liniară. Termenul mai larg de acționare pneumatică include și actuatoare rotative, motoare pneumatice și actuatoare cu diafragmă, astfel încât fiecare cilindru de aer este un actuator pneumatic, dar nu fiecare actuator pneumatic este un cilindru.
Cum calculez puterea de ieșire a unui cilindru acţionat cu aer?
Înmulțiți presiunea de alimentare în PSI cu aria pistonului în inci pătrați. Pentru o estimare aproximativă a câmpului, luați diametrul alezajului, pătrați-l, înmulțiți cu 0,785, apoi înmulțiți cu presiunea liniei. Scădeți aproximativ 10 până la 15% pentru frecare și etanșare pentru a obține o forță de lucru realistă, mai degrabă decât maximul teoretic.
Poate un cilindru de aer să funcționeze cu aer de magazin sau are nevoie de un compresor dedicat?
Aerul comprimat standard de magazin funcționează bine pentru majoritatea cilindrilor de aer atâta timp cât trece printr-un filtru, un regulator și un lubrifiant (o unitate FRL) înainte de a ajunge la cilindru. Filtrarea omisă este cauza principală a uzurii premature a etanșării, indiferent de cât de bine a fost specificat cilindrul în sine.
Cât timp durează de obicei cilindrii de aer înainte de a necesita reparații?
Cu aer curat, uscat, reglat corespunzător și o aliniere corectă, majoritatea cilindrilor de aer industriali ajung la unul până la câteva milioane de cicluri înainte de a fi necesară înlocuirea etanșării. Cilindrii care funcționează în medii prăfuite, umede sau cu temperaturi ridicate fără o protecție adecvată au un interval de service semnificativ mai scurt.
De ce cilindrul meu de aer se mișcă mai repede la retragere decât la extensie?
Acest lucru este de obicei intenționat sau rezultatul ariei pistonului diferenţial, mai degrabă decât a unui defect. La un cilindru standard cu dublă acțiune, partea tijei are o zonă mai puțin eficientă a pistonului decât partea capacului, deoarece tija în sine deplasează volumul, astfel încât același flux de aer mișcă pistonul mai repede la retragere decât la extensie. Dacă diferența de viteză este nedorită, aceasta poate fi echilibrată cu supape de control al debitului pe fiecare port.
Ce determină blocarea unui cilindru de aer sub sarcină?
Blocarea înseamnă, de obicei, că forța disponibilă la presiunea curentă de alimentare este prea aproape de sarcina reală, adesea deoarece frecarea, rezistența la etanșare sau un alezaj ușor subdimensionat nu au fost luate în considerare în timpul specificației. Creșterea presiunii de alimentare, mărirea alezajului sau reducerea sarcinii sunt cele trei soluții practice.
Poate un cilindru de aer să susțină o sarcină într-o poziție fixă la mijlocul cursei?
Nu de încredere în sine. Deoarece aerul este compresibil, un cilindru de aer standard se va deplasa ușor sub sarcină chiar și cu ambele porturi blocate, deoarece coloana de aer prinsă se comprimă sub presiune. Aplicațiile care necesită o poziție blocată la mijlocul cursei adaugă de obicei un cilindru de blocare mecanic sau o frână externă, mai degrabă decât să se bazeze doar pe presiunea aerului blocat.
Care este diferența dintre un cilindru compact și un cilindru standard cu tirant?
Un cilindru de aer compact folosește un corp fără tirant mai scurt, adesea pătrat sau rotund, pentru a minimiza lungimea totală pentru un anumit alezaj și cursă, schimbând o anumită capacitate de funcționare pe teren pentru o amprentă mai mică de instalare. Cilindrii de tirant standard sunt mai lungi pentru aceeași cursă, dar sunt complet reconstruibili folosind kituri standard de etanșare de schimb, ceea ce îi face alegerea mai comună în aplicațiile în care se așteaptă întreținere pe termen lung pe teren.
Cilindrii de aer au nevoie de o anumită presiune a aerului minimă pentru a funcționa?
Majoritatea cilindrilor de aer standard încep să producă forță utilizabilă la presiuni de până la 15 până la 20 PSI, deși frecarea și rezistența la etanșare consumă o parte proporțională mai mare din forța disponibilă la presiune scăzută. Aplicațiile cu sarcini ușoare pot rula cu succes la presiune redusă pentru a economisi costurile cu energia aerului comprimat, cu condiția ca forța redusă să depășească încă confortabil sarcina cu marjă.
Cum aleg între un corp cilindric din aluminiu și oțel inoxidabil?
Corpurile din aluminiu sunt mai ușoare și costă mai puțin, făcându-le implicite pentru utilizarea industrială standard în interior. Corpurile din oțel inoxidabil sunt alese atunci când cilindrul va fi expus la substanțe chimice de spălare, umiditate ridicată, condiții meteorologice exterioare sau cerințe de igienă alimentară și farmaceutică, deoarece inoxidabilul rezistă la coroziune care, altfel, ar zdrobi un butoi de aluminiu în timp în acele condiții.
