Для снижения ударной нагрузки в конце хода штока используются демпферы. При небольшой энергии удара данную роль выполняют резиновые кольца. В больших цилиндрах применяется система отсечения части воздуха с его последующим медленным истечением через дроссель.
Пневматические цилиндры – это приспособления для линейного перемещения рабочего органа станков и других механизмов. В отличие от исполнительных устройств поворотного типа, имеющих довольно сложную конструкцию, пневмоцилиндры состоят из полой гильзы, внутри которой при помощи сжатого воздуха движется шток, создавая втягивающее и толкающее воздействие на механизмы.
Для снижения ударной нагрузки в конце хода штока используются демпферы. При небольшой энергии удара данную роль выполняют резиновые кольца. В больших цилиндрах применяется система отсечения части воздуха с его последующим медленным истечением через дроссель.
По принципу работы данный тип оборудования можно разделить на следующие виды:
- цилиндры одностороннего действия;
- цилиндры двустороннего действия.
Односторонний цилиндр имеет одно впускное отверстие и совершает рабочий ход только в одном направлении, в то время как двусторонний цилиндр, имеющий впускные отверстия с двух сторон, позволяет совершение рабочего хода в двух направлениях.
По числу конечных положений поршня пневмоцилиндры могут быть:
- двухпозиционные, то есть имеющие всего две крайние фиксированные позиции;
- многопозиционные, позволяющие фиксировать рабочий орган в нескольких положениях между двумя крайними позициями.
В зависимости от назначения пневматические цилиндры могут иметь разные варианты исполнения элементов конструкции.
Более подробно ознакомиться с наиболее часто встречающимися видами пневматических цилиндров и их условными обозначениями можно здесь.
Принцип работы: поршень пневмоцилиндра создает тянущее или толкающее движение, перемещаясь вместе со штоком при подаче сжатого воздуха в одну из полостей цилиндра и соединении другой полости с атмосферой.
Поршневые пневмоцилиндры являются исполнительными механизмами для преобразования энергии сжатого воздуха в возвратно-поступательное движение штока.
Принцип работы: поршень пневмоцилиндра создает тянущее или толкающее движение, перемещаясь вместе со штоком при подаче сжатого воздуха в одну из полостей цилиндра и соединении другой полости с атмосферой.
Как правило пневмоцилиндры (за исключением некоторых серий) стандартно оснащаются устройствами демпфирования в конце хода с регулировкой интенсивности торможения.
Все пневмоцилиндры стандартно оснащены магнитным кольцом на поршне, что позволяет использовать бесконтактные магнитные датчики.
Пневмоцилиндры бывают одностороннего и двухстороннего действия. В пневмоцилиндрах одностороннего действия возврат осуществляется с помощью пружины. Подпружиненная полость соединяется с атмосферой через сапун.
Для управления пневмоцилиндрами одностороннего действия используются трехлинейные распределители. Для управления двухсторонними пневмоцилиндрами применяют пневмораспределители 5/2, 5/3 .
Рассмотрим эти варианты последовательно.
3. Регулирование скорости работы пневмоцилиндров
Регуляторы расхода (дроссели) с обратным клапаном позволяют осуществлять изменение расхода воздуха при его движении в одном направлении и не ограничивают расход в противоположном направлении. Эту особенность можно использовать для задания разной скорости движения поршня пневмоцилиндра в прямом и обратном направлении.
Возможны две разные схемы расположения дросселей с обратным клапаном при регулировании скорости хода штока пневмоцилиндра:
- регулирование расхода при подаче воздуха в цилиндр (при этом расход воздуха на сброс не ограничивается);
- регулирование расхода при сбросе воздуха из цилиндра (при этом расход воздуха на подачу не ограничивается).
Рассмотрим эти варианты последовательно.
Регулирование расхода при подаче воздуха в цилиндр
При использовании данного способа регулирования сбрасываемый воздух будет выходить из пневмоцилиндра быстрее подаваемого, поскольку использование дросселей позволяет только уменьшить расход воздуха, но не увеличить его. Это приводит к тому, что в одной из камер цилиндра давление оказывается близким к атмосферному. Данная ситуация показана на рисунке 5: порт P1 соединён с атмосферой, в порт P2 осуществляется подача сжатого воздуха, шток цилиндра движется влево.
Рисунок 5 – Регулирование расхода при подаче воздуха в цилиндр
Такое распределение давлений внутри цилиндра имеет следующие последствия:
1. Ухудшается восприятие цилиндром нагрузки в направлении движения штока. Это происходит потому, что давление в камере цилиндра, в сторону которой осуществляется движение, близко к атмосферному, и оно не оказывает сопротивления движению в данном направлении.
2. При небольших скоростях шток начинает двигаться рывками. Дело в том, что расход поступающего в цилиндр воздуха ограничен, а объём камеры увеличивается по мере движения штока. Совместно с различными значениями силы трения покоя и силы трения скольжения это приводит к колебаниям давления внутри цилиндра и неравномерному движению штока.
3. Становится невозможной остановка штока цилиндра в промежуточных положениях с помощью клапанов 5/3 центр закрыт. Как видно на рисунке 5, одна из камер цилиндра находится под давлением, а вторая — нет. Поэтому при переводе распределительного клапана 5/3 центр закрыт в среднее положение неизбежно продолжение движения цилиндра до тех пор, пока давление в обеих камерах не уравновесится.
Регулирование расхода при сбросе воздуха из цилиндра
При использовании данного способа регулирования подача воздуха в цилиндр осуществляется с максимальным расходом, а расход воздуха при сбросе в атмосферу ограничен, т. е. воздух может поступать в цилиндр быстрее, чем выходить из него. При данной схеме регулирования давление в сбросной камере пневмоцилиндра сохраняется во время движения штока (рисунок 6, камера порта P1).
Рисунок 6 – Регулирование расхода при сбросе воздуха из цилиндра
Такой способ регулирования имеет следующие особенности:
1. Пневмоцилиндр хорошо воспринимает нагрузку как сонаправленную с движением штока, так и имеющую противоположное направление, поскольку обе камеры цилиндра находятся под давлением.
2. По сравнению с предыдущей схемой регулирования становится возможным достижение более медленных скоростей движения при сохранении плавности хода штока.
3. Упрощается остановка штока в заданном положении. Так как обе камеры цилиндра находятся под давлением, при их перекрытии цилиндр быстро достигает равновесного состояния. Это существенно уменьшает расстояние, пройденное штоком от момента перекрытия портов цилиндра до полной остановки штока.
Из этого следует, что регулирование расхода при сбросе воздуха из цилиндра является предпочтительным
по сравнению с регулированием расхода при подаче воздуха в цилиндр.
Для осуществления обратного хода необходимо подать сжатый воздух в штоковую полость, а поршневую — соединить с атмосферой. По действием давления сжатого воздуха поршень станет перемещаться, шток будет задвигаться. Усилие развиваемое пневмоцилиндром во время обратного хода можно вычислить, используя формулу:
Конструкция пневмоцилиндра
В условиях современного производства часто возникают задачи, требующие перемещения и фиксации объектов. Например, на линиях упаковки пищевых продуктов (сыр, творог) и розлива напитков (молоко, соки, газированные напитки), на термопластавтоматах, при производстве резинотехнических изделий и т. д. Одним из наиболее простых и экономически выгодных устройств для линейного перемещения объектов является пневмоцилиндр.
На рисунке 1 несколько упрощённо показана конструкция пневмоцилиндра. Если порт P2 подключить к линии сжатого воздуха, а из порта P1 сбросить воздух в атмосферу, поршень цилиндра начнёт двигаться влево, приводя к выдвижению штока (прямой ход штока). Подача давления в порт P1 и сброс воздуха из порта P2 приводят к движению в противоположном направлении (обратный ход штока).
Рисунок 1 – Конструкция пневмоцилиндра
Пневмоцилиндры двухстороннего действия
В пневмоцилиндрах двухстороннего действия сжатый воздух подается как в поршневую полость, так и в штоковую.
Пневмоцилиндр с односторонним штоком
Пневмоцилиндры двухстороннего действия с односторонним штоком получили наиболее широкое распространение, благодаря простоте конструкции, универсальности, возможности регулирования скорости прямого и обратного хода, компактности.
Конструкция пневмоцилинра
В представленной конструкции крышки и гильза стягиваются анкерами 14 (шпильками) с гайками 15.
Основные понятия
Принципиальная схема пневматического цилиндра показана на рисунке.
При описании работы пнемоцилиндра наиболее часто используются следующие термины.
Поршневая полость — камера между поршнем и задней крышкой.
Штоковая полость — пространство между поршнем и передней крышкой.
Прямой ход — движение поршня, при подаче давления в поршневую полость.
Обратный ход — движение поршня при опорожнении поршневой полости.
Активная камера — камера под давлением.
Мертвый объем — пространство, остающееся между передней и задней крышками и в крайних положениях поршня.
Эффективная площадь — площадь поршня, на которую воздействует давление сжатого воздуха.
Принцип действия
Сжатый воздух от компрессора или другого источника подается в поршневую полость пневмоцилиндра, штоковая полость в этот момент с помощью распределителя соединяется с атмосферой, давление сжатого воздуха воздействует на поршень, заставляя его перемещаться, до тех пор, пока он не упрется в переднюю крышку. Пневмоцилиндр совершает прямой ход, его шток выдвигается. Усилие, развиваемое пневмоцилиндром во время прямого хода можно вычислить, используя зависимость:
- где р — давление сжатого воздуха
- D — диаметр поршня
Для осуществления обратного хода необходимо подать сжатый воздух в штоковую полость, а поршневую — соединить с атмосферой. По действием давления сжатого воздуха поршень станет перемещаться, шток будет задвигаться. Усилие развиваемое пневмоцилиндром во время обратного хода можно вычислить, используя формулу:
- где р — давление сжатого воздуха
- D — диаметр поршня
- d — диаметр штока
Направление потоков сжатого воздуха в поршневую и штоковую полости, а также соединение их с атмосферой или линией сброса осуществляется с помощью специальных устройств — пневматических распределителей.
Иллюстрация работы пневмоцилиндра
| Втянуть шток цилиндра | Выдвинуть шток цилиндра |
Пневмоцилиндр с двухсторонним штоком
Размеры эффективных площадей и объемы полостей при прямом и обратном ходах пневматического цилиндра различны. Это означает, что при прочих равных условия, пневмоцилиндр будет двигаться с разными скоростями, и создавать разные усилия при прямом и обратном ходах. Это не всегда желательное явление.
Если пневмоцидиндр должен действовать одинаково как при прямом, так и при обратном ходе, то используют пневмоцилиндр с двухсторонним штоком.
В пневмоприводах применяются конструкции с закрепленной гильзой или с закрепленным штоком. Во втором случае сжатый воздух подводится в рабочие полости через шток.
Телескопический пневмоцилиндр двухстороннего действия
Телескопическая конструкция, при которой, каждый последующий шток установлен внутри предыдущего, позволяет значительно уменьшить габариты пневмоцилиндра. Это актуально для тех цилиндров, у которых ход превышает диаметр поршня в 10 раз. В телескопических пневматических цилиндрах двухстороннего действия сжатый воздух в рабочие полости поступает через отверстия, выполненные в штоке.
Смонтировать пневматические цилиндры помогут крепежные элементы. Они бывают для крышек и для штока.
Пневмоцилиндры являются исполнительными механизмами пневмосистем и предназначены для преобразования энергии сжатого воздуха в механическое линейное перемещение. Перейти к таблице расчета усилия пневмоцилиндра.
Основные характеристики поставляемых пневмоцилиндров:
- Пневмоцилиндры поршневые двустороннего действия;
- Могут быть снабжены регулируемым демпфированием в конечных положениях;
- Пневмоцилиндры выпускаются диаметром 12, 16, 20, 25, 32, 40, 50, 63, 80, 100, 125, 160 и 200 мм и ходом штока от 25 до 2000 мм;
- Возможна установка магнитного кольца на поршне для бесконтактного определения его положения с помощью герконовых датчиков.
Виды поставляемых пневмоцилиндров:
Поршневые пневмоцилиндры предназначены для преобразования энергии сжатого воздуха в возвратно-поступательное движение штока. При подаче сжатого воздуха в одну из полостей цилиндра и соединения другой полости с атмосферой, поршень вместе со штоком перемещается, создавая толкающее или тянущее усилие.
Мембранные пневмоцилиндры используются для регулирующих типов трубопроводной арматуры.
Пневмоцилиндры разделяются на цилиндры одностороннего и двухстороннего действия, с односторонним или двухсторонним (проходным) штоком, они бывают поршневые и мембранные.
В пневмоцилиндрах двухстороннего действия перемещение штока происходит под действием сжатого воздуха в прямом и обратном направлениях. Для таких пневмоцилиндров и прямой, и обратный ход являются рабочими. Однако, усилие, развиваемое пневмоцилиндром двустороннего действия при обратном ходе, ниже усилия, развиваемого цилиндром при прямом ходе.
При необходимости контроля перемещения штока с поршнем, на поршень устанавливается магнитное кольцо.На корпус пневмоцилиндра монтируется герконовый датчик. При срабатывании датчика на нем загорается светодиод.
Смонтировать пневматические цилиндры помогут крепежные элементы. Они бывают для крышек и для штока.
- Перечислим основные для крышек: Цапфа, фланец, опоры.
- Для штока: Вилка, серьга, шарнир
На сайте можно посмотреть чертежи пневмоцилиндров и цены на пневмоцилиндры. Технические специалисты помогут сделать расчет пневмоцилиндра, а также всех элементов пневматических схем. Доставка продукции осуществляется по всей России, товар можно также забрать самостоятельно со склада в Санкт-Петербурге или в Москве.
Использование механизмов и систем, которые работают на пневмоцилиндрах, очень широко. Если очень четко определиться с целью, то можно подобрать пневмоцилиндр любой формы и конструкции. Также стоить отметить то, что при выборе оптимальных, по размерам и форме пневмоцилиндров с увеличенным рабочим ходом поршня, необходимо учитывать сопротивление штока.
Для преобразования энергии сжатого воздуха в линейное механическое перемещение используются пневмоцилиндры. В основном поршневые пневмоцилиндры предназначаются для преобразования сжатого воздуха в движение штока поршня. Принцип работы пневмоцилиндра такой: сжатый воздух подается в одну из полостей цилиндр, а поршень вместе со штоком перемещается и создает толкающее усилие. Кстати на ресурсе https://www.ru.all.biz/ можно выбрать пневмоцилиндры для своих нужд.
В цилиндрах, которые работают по принципу двухстороннего действия, шток движеться под действием сжатого воздуха, во всех заданных направлениях. Для цилиндров такого типа прямой и обратный ход, являются рабочими. Стоит отметить что усилие, которое развивает пневмоцилиндр в обратном ходе существенно ниже усилия, развиваемого им при прямом ходе.
Использование механизмов и систем, которые работают на пневмоцилиндрах, очень широко. Если очень четко определиться с целью, то можно подобрать пневмоцилиндр любой формы и конструкции. Также стоить отметить то, что при выборе оптимальных, по размерам и форме пневмоцилиндров с увеличенным рабочим ходом поршня, необходимо учитывать сопротивление штока.
При необходимости можно смонтировать и установить систему из некоторого числа пневматических цилиндров, имеющие разную длину хода поршня. В том случае, когда места под установку пневмоцилиндра не хватает, а его диаметр не позволяет получить нужное усилие. Такая проблема решается последовательной установкой двух и более цилиндров, которые будут создавать усилие и работать на один шток. В таком случае давление будет пропорционально увеличиваться, и зависеть от числа работающих цилиндров в системе.
Добрый день специалисты ! Подскажите кто в курсе , как реализовать постоянное давлением в пневмоцилиндре, при условии что поршень шток будет выдвигаться и задвигаться ?? В общем на штоке будет ролик и этот ролик должен скользить по плоскости и давить на неё с постоянно одинаковым давлением , а плоскость имеет перепады по высоте ( сантиметра 2-4) , и смысл в том что ролик должен нажимать по всех местах с одинаковым давлением ( примерно 1 Атмосфера)
Очень полезное видео. Очень помогло разобраться в принципе работы данного устройства. Не могли бы подсказать? Сталкнулся с данной проблемой (при подачи воздуха в поршневую полость и поднятия штока до конца из штоковой полости травит воздух не переставая и то же самое в работе в обратную сторону, травит пока не закончится воздух в ресивере, значит ли это то что между этими полостями нарушена герметичность?). Заранее спасибо.
2 основных козыря такой приблуды- это усилие и ход. усилие- прямая зависимость от диаметра и ход-длина рабочей части .. выбег штока.ну а скорость- зависит всегда от мощности воздушного прихода. еще важно- сам габарит по металлу. понятно что чем больше металла в нем – тем он больше возьмет нагрузки..
Добрый день специалисты ! Подскажите кто в курсе , как реализовать постоянное давлением в пневмоцилиндре, при условии что поршень шток будет выдвигаться и задвигаться ?? В общем на штоке будет ролик и этот ролик должен скользить по плоскости и давить на неё с постоянно одинаковым давлением , а плоскость имеет перепады по высоте ( сантиметра 2-4) , и смысл в том что ролик должен нажимать по всех местах с одинаковым давлением ( примерно 1 Атмосфера)
вы все вообще по- русски умеете разговаривать. это я бы и в умной книге прочитал. скажи своими словами для нас даунов
Компрессор какой силы должен быть ? спасибо……
Золотое правило: подбирайте пневмораспределитель исходя из наибольших мгновенных параметров потока, требуемые цилиндру. Величина расхода распределителя должна соответствовать требованиям скорости штока. Не используйте среднего значения л/мин.
Расчёт силы и давления пневматического цилиндра
Пневмоцилиндр
Золотое правило: значение теоретического усилия выбираемого цилиндра должено быть на 25% больше при высокой скорости, на 50% больше при низкой скорости и на 100% больше при наиболее низкой скорости позиционирования движения штока.
Золотое правило: правильно выбирайте размеры фитингов, сечения труб и выбирайте кратчайшую длину труб, это позволит свести к минимуму время цикла и снизит потребление энергии.
Распределитель
Золотое правило: подбирайте пневмораспределитель исходя из наибольших мгновенных параметров потока, требуемые цилиндру. Величина расхода распределителя должна соответствовать требованиям скорости штока. Не используйте среднего значения л/мин.
График дает представление о типичных диапазонах расхода, соответствующего различным номинальным размерам клапанов Norgren. Значения расхода указаны по вертикальной линии, при входном давлении 6 бар и выходного давлении 5 бар (с перепадом давления 1 бар).
