Što radi cilindar na zračni pogon i kako pretvara tlak zraka u snagu
Cilindar na zračni pogon pretvara komprimirani zrak u pravocrtnu mehaničku silu gurajući klip kroz zapečaćenu cijev. Sila koju proizvodi jednostavna je fizika: tlak pomnožen površinom klipa. A Cilindar promjera 4 inča radi na 90 PSI generira otprilike 1131 lbs sile pri hodu prema naprijed, dok isti cilindar pri 60 PSI pada na oko 754 lbs. Ovaj odnos je razlog zašto su veličina provrta i dovodni tlak prva dva broja koje svaki inženjer provjerava prije nego što odredi zračni cilindar za posao.
Unutar cilindra komprimirani zrak ulazi kroz otvor na jednom kraju cijevi, tjerajući klip prema suprotnom kraju. Klipnjača, povezana s klipom, proteže se kroz brtvu šipke i žlijezdu, prenoseći silu izvan cilindra na bilo koji teret koji gura, podiže, steže ili pritišće. Pri povratnom hodu, zrak se ili ispušta dok opruga gura klip natrag (dizajn s jednostrukim djelovanjem) ili se zrak upušta u suprotni otvor dok prva strana ispuhuje (dizajn s dvostrukim djelovanjem). Obje konfiguracije spadaju u širu kategoriju pneumatskih zračnih cilindara i odabiru se na temelju toga koliko je kontrole potrebno nad povratnim gibanjem.
Budući da se komprimirani zrak može stlačiti, zračni cilindar se ne kreće s istom krutom preciznošću kao hidraulički cilindar. To je zapravo prednost u mnogim primjenama: daje mehanizmu prirodan učinak amortizacije protiv udarnih opterećenja, što je jedan od razloga zašto zračni cilindri ostaju preferirani pokretač u linijama za pakiranje, robotici za odabir i postavljanje i steznim napravama gdje su brzina i umjerena sila važniji od apsolutne krutosti.
Osnovne komponente koje čine an Zračni cilindar
Svaki cilindar na zračni pogon, bez obzira na proizvođača ili veličinu provrta, izgrađen je od istog osnovnog skupa dijelova. Bačva ili cijev je precizno izoštrena cilindrična ljuska u kojoj se nalazi klip i koja osigurava kliznu površinu na koju se naliježu brtve klipa. Dvije završne kapice, koje se često nazivaju glava i kapa, zatvaraju cijev na svakom kraju i osiguravaju otvore za zrak, značajke za montažu i u većini dizajna čahuru šipke koja vodi klipnjaču. Sam klip nosi primarnu brtvu, gumeni ili poliuretanski prsten koji odvaja dvije tlačne komore i omogućuje klipu da klizi uz minimalno trenje, a istovremeno održava hermetičku barijeru.
Spojne šipke, četiri dugačka vijka koji se protežu duž cilindra izvan cijevi u većini industrijskih dizajna, stežu dvije završne kapice i cijev zajedno pod napetošću. Ova konstrukcija spojne šipke je ono što omogućuje rastavljanje cilindra radi zamjene brtve bez rezanja ili zavarivanja, a to je također ono što cilindru daje njegovu otpornost na unutarnji pritisak koji pokušava rastaviti završne poklopce. Cilindri s lakšim opterećenjem ponekad koriste konstrukciju bačve s navojem ili naboranu umjesto veznih šipki, mijenjajući mogućnost servisiranja za manji otisak i niže troškove proizvodnje.
Zašto je komprimirani zrak odabran u odnosu na druge izvore energije
Komprimirani zrak ima nekoliko svojstava koja ga čine privlačnim kao pogonski medij u usporedbi s hidrauličkom tekućinom ili električnim motorima. Zrak je slobodan nakon komprimiranja, ne treba ga vraćati u spremnik kao što to čini hidraulička tekućina, a curenje u zračnom sustavu stvara šištanje i manji gubitak učinkovitosti, a ne izlijevanje tekućine koja se mora očistiti i zbrinuti. Zračni cilindri su također sami po sebi sigurniji u eksplozivnim ili zapaljivim okruženjima, budući da ne postoji opasnost od električne iskre iz namota motora ili kontrolera, zbog čega pneumatsko aktiviranje ostaje standardno u kabinama za farbanje, rukovanju žitaricama i proizvodnim procesima s velikim otapalima.
Jednostruki naspram dvostrukih zračnih cilindara: koji dizajn odgovara vašoj primjeni
Najveća točka odluke pri odabiru cilindra na zračni pogon je treba li aplikacija napajanje na oba takta ili samo na jednom. Cilindri s jednostrukim djelovanjem koriste tlak zraka za pokretanje klipa u jednom smjeru i oslanjaju se na mehaničku oprugu, gravitaciju ili vanjsko opterećenje da ga vrate. Dvostruko djelujući cilindri koriste komprimirani zrak za pogon klipa u oba smjera, dajući kontroliranu silu i brzinu pri izvlačenju i uvlačenju.
| Značajka | Jednostruka gluma | Dvostruka gluma |
|---|---|---|
| Zračne luke | 1 | 2 |
| Metoda povratka | Opruga ili opterećenje | Tlak zraka |
| Potrošnja zraka | Niže | viši |
| Tipična duljina hoda | Kratak, ispod 6 inča | Bilo koje dužine |
| Uobičajena uporaba | Stezanje, utiskivanje, izbacivanje | Prenošenje, podizanje, pozicioniranje |
Cilindri s povratnom oprugom s jednostrukim djelovanjem gube dio svoje radne sile zbog same opruge, budući da se dio tlaka ulaznog zraka troši na kompresiju povratne opruge prije nego što se isporuči bilo kakva korisna izlazna sila. Zbog toga su jednodjelni dizajni općenito ograničeni na kraće poteze; preko određene duljine opruga postaje predugačka, preslaba ili preglomazna da stane u kućište razumne veličine. Zračni cilindri s dvostrukim djelovanjem u potpunosti izbjegavaju ovo ograničenje, zbog čega gotovo svaka industrijska primjena s dugim hodom ili visokim ciklusom ima zadani dizajn s dvostrukim djelovanjem.
Cilindri bez poluge: alternativa kada je prostor ograničen
Zračni cilindar bez šipke pomiče nosač duž vanjske strane bačve umjesto da produži šipku, koristeći ili mehaničku vezu s utorom i brtvom ili magnetsku spojku između unutarnjeg klipa i vanjskog nosača. Ovaj dizajn smanjuje ukupnu duljinu aktuatora otprilike na pola u usporedbi s cilindrom u obliku šipke istog hoda, budući da ne postoji produžna šipka kojoj je potreban slobodan prostor izvan duljine hoda. Cilindri bez poluge uobičajeni su u portalnim sustavima, stanicama za odabir i postavljanje i prijenosnim aplikacijama dugih transportera gdje je prostor na podu ili prostor iznad glave ograničen.
Tandem i dupleks cilindri za velike sile ili kompaktne primjene
Tandem cilindar spaja dva tijela cilindra na jednoj zajedničkoj šipki, učinkovito udvostručujući izlaznu silu za danu veličinu provrta bez povećanja promjera aktuatora. Ovo je korisno kada je za posao potrebna veća sila nego što je može pružiti jedan cilindar tog provrta, ali nema mjesta za povećanje promjera provrta. Duplex cilindri, nasuprot tome, postavljaju dva cilindra kraj do kraja na istu šipku kako bi stvorili tri ili četiri različita položaja za zaustavljanje umjesto uobičajena dva, što je uobičajeno rješenje u aplikacijama koje zahtijevaju višestruke fiksne položaje hoda bez dodavanja vanjskog hardvera za zaustavljanje ili servo-kontroliranog aktuatora.
Teleskopski zračni cilindri za duge hodove u kratkoj uvučenoj duljini
Teleskopski cilindri ugniježđeni su višestrukim stupnjevima opadajućeg promjera jedan u drugi, omogućujući uvučenu duljinu koja je djelić potpuno produženog hoda. Dok su češći u primjenama hidrauličkih kipera, pneumatski teleskopski cilindri se koriste tamo gdje je potreban vrlo dug hod, ali uvučena ovojnica mora ostati kompaktna, kao što su određeni dizajni vrata za podizanje i pristupne platforme. Kompromis je stepenasti izlaz sile, budući da svaki stupanj ima progresivno manju efektivnu površinu provrta od onog prije njega.
Usklađivanje veličine provrta, duljine hoda i promjera šipke s vašim opterećenjem
Odabir ispravnog zračnog cilindra počinje izračunavanjem potrebne sile i radom unatrag do veličine provrta. Osnovna formula je jednostavna: Sila (lbs) = Tlak (PSI) x Površina (kvadratni inči), gdje se površina izračunava iz promjera provrta klipa. Sigurnosna granica od najmanje 30% iznad izračunatog statičkog opterećenja standardna je praksa, budući da trenje, otpor brtve i pad tlaka preko opskrbnog voda smanjuju silu koja se stvarno isporučuje na kraju šipke.
| Veličina provrta | Snaga na 60 PSI | Snaga na 90 PSI | Snaga na 120 PSI |
|---|---|---|---|
| 1,5 in | 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 | 1131 lbs | 1508 lbs |
| 5 in | 1178 lbs | 1767 lbs | 2356 lbs |
| 6 in | 1696 lbs | 2,544 lbs | 3392 lbs |
Zašto duljina hoda utječe na odabir promjera šipke
Dugačka, tanka klipnjača pod tlačnim opterećenjem može se saviti ili savijati prije nego što dosegne svoju granicu nazivne sile. To je uvjetovano ponašanjem stupa pri izvijanju, pa kako se duljina hoda povećava, promjer šipke se također treba povećati, čak i ako zahtjev za silom ostane isti. Kao opća smjernica, hodovi veći od 10 do 12 inča obično zahtijevaju promjer šipke za jednu veličinu veći od standardnog para za taj provrt, a cilindri s hodovima preko 24 inča često trebaju međuzaustavnu cijev kako bi se spriječilo prekomjerno putovanje klipa u glavu bačve tijekom rada pri velikim brzinama.
Kompatibilnost kraja šipke i stila montaže
Navoj na kraju šipke i stil montaže moraju odgovarati mehanizmu koji se pokreće. Uobičajene konfiguracije montaže uključuju prednju prirubnicu, stražnju prirubnicu, podnožje i pričvrsnu osovinu, od kojih svaka mijenja način na koji se opterećenja savijanja prenose na tijelo cilindra. Cilindar montiran s nožnim nosačem koji nosi bočno opterećenje, na primjer, ima mnogo više opterećenja na svojoj brtvi od cilindra do glave nego cilindar montiran na osovinu koji je poravnat izravno sa smjerom kretanja, zbog čega bi stil montaže trebao biti odabran zajedno s veličinom provrta, a ne kao naknadna misao.
Odabir materijala brtve za različite radne uvjete
Brtvena smjesa unutar zračnog cilindra ima podjednak utjecaj na vijek trajanja kao i metalna konstrukcija. Nitrilne (Buna-N) brtve pokrivaju najširi raspon opće industrijske uporabe i razumno dobro podnose standardni zrak u radnji s laganim podmazivanjem. Poliuretanske brtve bolje se drže pri visokim brzinama ciklusa i abrazivnim uvjetima, budući da je poliuretan otporniji na oštećenja od rezanja i ekstruzije bolje od nitrila pri istom radnom tlaku. Brtve od vitona specificirane su kada će cilindar biti izložen povišenim temperaturama, obično iznad 200 stupnjeva Fahrenheita, ili bilo kakvom tragu para ugljikovodika koji bi s vremenom nabubrio nitrilnu brtvu. Odabir pogrešne brtvene smjese za okoliš jedan je od najzanemarenijih razloga zbog kojih cilindar ima slabije rezultate od nominalnog životnog ciklusa, čak i kada su provrt, hod i montaža ispravno navedeni.
Rasponi radne temperature i tlaka
Standardni industrijski zračni cilindri s nitrilnim brtvama obično su ocijenjeni od oko 14 stupnjeva Fahrenheita do 175 stupnjeva Fahrenheita, i od vakuuma do 145 do 250 PSI, ovisno o veličini provrta i debljini stijenke. Cilindri namijenjeni za vanjsku ili negrijanu okolinu trebaju spojeve za brtvljenje otporne na hladnoću, budući da standardni nitril postaje krut i gubi učinkovitost brtvljenja mnogo prije nego što postane krt, uzrokujući curenje zraka i spor odgovor prije nego što se pojavi bilo kakvo vidljivo oštećenje brtve. Na visokom kraju, prekoračenje nazivnog tlaka obično ne uzrokuje trenutni kvar, ali ubrzava trošenje brtve i povećava opterećenje koje se prenosi kroz spojne šipke, završne kape i hardver za montažu, skraćujući životni vijek cijelog sklopa, a ne samo brtvila.
Obrada primjera veličine korak po korak
Razmislite o primjeni stezanja koja treba držati učvršćenje zatvorenim protiv sile odvajanja od 400 lbs, s dovodom zraka u radnji reguliranim na 80 PSI. Dijeljenje potrebne sile s dovodnim tlakom daje minimalnu površinu klipa od 5 kvadratnih inča. Radeći unatrag kroz formulu površine pokazuje da provrt od otprilike 2,5 inča zadovoljava taj minimum, ali primjenom standardne sigurnosne margine od 30% da se uzmu u obzir trenje i pad tlaka gura praktični minimum na oko 3,25 kvadratnih inča kapaciteta sile prilagođenog margini, što dovodi specifikaciju do cilindra provrta 3 inča kao sljedeće standardne veličine. Isti postupak korak po korak, počevši od potrebne sile, primjenom sigurnosne margine, zatim zaokruživanjem na sljedeću katalošku veličinu provrta, primjenjuje se bez obzira na konkretnu primjenu.
Amortizacija, kontrola brzine i vijek trajanja u pneumatskim zračnim cilindrima
Zračni cilindri koji se iznenada zaustave na kraju svog hoda prenose taj udar izravno na završne kapice, a tijekom dovoljno ciklusa to dovodi do napuknutih odljevaka, olabavljenih veznih šipki i preranog kvara brtve. Amortizacija rješava to usporavanjem klipa u posljednjem dijelu hoda, obično zadnjih 0,5 do 1 inča hoda, korištenjem ili jastuka s fiksnim otvorom ili podesivih jastuka s igličastim ventilom.
- Fiksni jastuci koriste konusni klip koji ograničava ispuštanje zraka postavljenom brzinom, ne nudeći prilagodbu, ali nižu cijenu.
- Podesivi jastuci omogućuju tehničaru fino podešavanje usporavanja pomoću igličastog ventila, što je važno kada težina korisnog tereta varira između proizvodnih serija.
- Cilindri bez amortizacije obično su ograničeni na mala opterećenja i niske brzine ciklusa, budući da se svako zaustavljanje u potpunosti oslanja na mehaničku apsorpciju udara na završnoj kapici.
- Elastomerni jastuci branika, jednostavnija alternativa, apsorbiraju dio udarca gumenom podlogom umjesto mjerenjem zraka, mijenjajući dio učinkovitosti ublažavanja za manji broj dijelova.
Kontrola brzine na zračnom cilindru obavlja se odvojeno od amortizacije, obično preko ventila za kontrolu protoka instaliranih na svakom priključku. Kontrola protoka prema izlazu, gdje ventil ograničava ispušni zrak, a ne dolazni zrak, proizvodi glatkije i predvidljivije kretanje nego kontrola protoka prema unutra, osobito kod okomitih primjena gdje gravitacija inače može uzrokovati da klip trči ispred dovedenog zraka i zastajkuje.
Kako veličina voda i odabir ventila utječu na stvarnu brzinu cilindra
Teoretska brzina cilindra temeljena na ocjeni protoka zraka rijetko je onakva kakva se može vidjeti u praksi, jer premale cijevi, dugi razmaci između ventila i cilindra i restriktivni priključci dodaju otpor koji zrak mora svladati. Regulacijski ventil nominiran za određeni protok pri određenom padu tlaka još uvijek može lišiti zraka u cilindru ako je cijev između ventila i otvora cilindra premalog promjera ili je postavljena s nekoliko uskih zavoja. U pravilu, unutarnji promjer cijevi trebao bi biti dimenzioniran tako da zadrži brzinu zraka ispod otprilike 20 do 25 stopa u sekundi kako bi se izbjegao pretjerani pad tlaka, a ventil bi trebao biti montiran što bliže cilindru koliko to aplikacija dopušta, a ne na udaljenom razvodniku.
Životna očekivanja ciklusa i što ih skraćuje
Životni vijek pravilno specificiranog zračnog cilindra obično doseže nekoliko milijuna ciklusa prije nego što je potrebna zamjena brtve, pod uvjetom da je dovod zraka filtriran kako bi se uklonile čestice i vlaga, i pod uvjetom da cilindar nikada nije radio iznad nazivnog tlaka. Kontaminirani zrak je najčešći pojedinačni uzrok preranog trošenja brtvi u pneumatskim sustavima, ispred neusklađenosti i pretjeranog tlaka. Visoka temperatura okoline pojačava ovaj učinak, jer toplina ubrzava kemijsku razgradnju većine standardnih spojeva brtvila i smanjuje debljinu mazivog filma na stijenci provrta, povećavajući istovremeno trenje i stopu trošenja.
Postupci podmazivanja koji produljuju životni vijek
Mnogi moderni zračni cilindri isporučuju se unaprijed podmazani dugotrajnom mašću dizajniranom da izdrži nazivni životni ciklus bez daljnjeg podmazivanja, a dodavanje vanjskog maziva za zračni vod ovim jedinicama zapravo može isprati tvorničku mast i uzrokovati više štete nego koristi. Nasuprot tome, stariji ili doživotno nepodmazani cilindri ovise o laganom sloju ulja nošenom strujom zraka iz inlajn maziva, a njihov rad bez podmazivanja dovodi do ubrzanog trošenja brtvila unutar djelića nazivnog broja ciklusa. Provjera specifikacije proizvođača za zahtjeve za podmazivanje prije dodavanja ili uklanjanja inline maziva izbjegava oba ova načina kvara.
Gdje se cilindri na zračni pogon koriste u industrijskim primjenama
Zračni cilindri se koriste svugdje gdje je potrebno kontrolirano linearno guranje, povlačenje, podizanje ili stezanje bez složenosti hidrauličke tekućine ili troškova električnog linearnog pokretača. Tipične primjene uključuju:
- Oprema za pakiranje i paletiranje, gdje brzi, ponovljivi potezi guraju proizvod u kartone ili poravnavaju kutije na liniji.
- Stezni uređaji za montažnu traku, koji drže dijelove stabilnima tijekom zavarivanja, zakivanja ili stvrdnjavanja ljepila.
- Sustavi za rukovanje materijalom i sortiranje, gdje preusmjerivači i gurači preusmjeravaju proizvod na pokretnu traku.
- Prerada hrane i pića, gdje nehrđajući cilindri s oznakom ispiranja toleriraju česte cikluse čišćenja.
- Oprema za obradu drveta i metala, gdje cilindri pokreću preše, stezaljke i mehanizme za uvlačenje.
- Montaža automobila, aktiviranje provjera vrata, učvršćenje alata i robotski alat za krajnje ruke.
- Oprema za ispis i pretvorbu naljepnica, gdje precizni, ponovljivi kratki potezi kontroliraju valjke za zatezanje tkanine i stanice za rezanje.
- Strojevi za oblikovanje plastike i gume, upravljanje iglama za izbacivanje kalupa i stezanje polovica alata između ciklusa.
- Proizvodnja tekstila, gdje cilindri kontroliraju širenje tkanine, ureaje za rezanje i uređaje za zatezanje.
Svako od ovih okruženja postavlja različite zahtjeve na cilindar. Cilindar namijenjen za ispiranje hrane treba materijal šipke otporan na koroziju i zabrtvljene ležajeve, dok je za primjenu metalnog utiskivanja potrebna konstrukcija šipke za teške uvjete rada koja je ocijenjena za udarno opterećenje u svakom ciklusu. Odabir zračnog cilindra bez uzimanja u obzir radnog okruženja jedan je od najčešćih uzroka ranog kvara, čak i kada su izračuni sile i hoda bili točni.
Primjena linija za pakiranje u bliže detalje
Konkretno, unutar opreme za pakiranje, zračni cilindri obično rade s visokim brzinama ciklusa, često nekoliko stotina ciklusa na sat na kontinuiranoj liniji, što daje prednost i amortizaciji i kvaliteti brtvljenja. Ovdje se favoriziraju kompaktni cilindri s kratkim hodom jer se uklapaju u uski omotač okvira stroja za pakiranje, a mnogi proizvođači originalne opreme za pakiranje specificiraju cilindre s prethodno podmazanim doživotnim brtvama kako bi se izbjegao teret održavanja ponovnog podmazivanja desetaka aktuatora raspoređenih po jednoj liniji.
Primjene teške industrijske i mobilne opreme
U težim industrijskim postavkama kao što su obrada čelika, ljevaonice i mobilna oprema, zračni cilindri se biraju manje zbog brzine ciklusa, a više zbog njihove tolerancije na prljava okruženja s visokom temperaturom u usporedbi s električnim aktuatorom i zbog kompresivnosti zraka pri amortizaciji udara u usporedbi s krutim hidrauličkim sustavom u primjenama koje uključuju iznenadna udarna opterećenja, kao što je matrica za utiskivanje ili mehanički graničnik.
Zračni cilindar naspram hidrauličkog cilindra naspram električnog linearnog aktuatora
Odabir između zračnog cilindra, hidrauličkog cilindra i električnog linearnog aktuatora svodi se na gustoću sile, zahtjeve za preciznošću i radno okruženje. Zračni cilindri nalaze se u sredini ove usporedbe: manje su guste sile od hidraulike, manje precizni od servo pokretanog električnog aktuatora, ali jednostavniji, jeftiniji i više opraštaju prljavom ili opasnom okruženju od bilo koje alternative.
| Atribut | Zračni cilindar | Hidraulički cilindar | Električni pokretač |
|---|---|---|---|
| Sila po veličini provrta | Umjereno | Vrlo visoko | Niska do umjerena |
| Preciznost pozicioniranja | Nizak bez dodatnih senzora | Umjereno | Vrlo visoko |
| Čistoća rada | Čisto, samo zrak | Rizik od curenja tekućine | čista |
| Uobičajeni trošak unaprijed | Niska | Umjereno to high | Umjereno to high |
| Brzina odziva | brzo | Umjereno | brzo, controllable |
Kada je zračni cilindar pravi izbor
Zračni cilindri imaju najviše smisla kada je primjeni potrebno brzo, ponovljivo kretanje između dvije fiksne krajnje točke, umjerena sila i tolerancija za malu količinu kompresivnosti u kretanju. Oni su također zadani izbor kad god objekt već ima centralnu opskrbu komprimiranim zrakom, budući da je inkrementalni trošak dodavanja još jednog uređaja na zračni pogon daleko niži od instaliranja namjenske hidrauličke pogonske jedinice ili ožičenja servo pogona za jednu os gibanja.
Kada umjesto toga razmotriti hidrauličke ili električne alternative
Primjene koje zahtijevaju vrlo veliku silu u kompaktnom provrtu, kao što je teška preša ili dizanje konstrukcije, općenito favoriziraju hidrauličke cilindre, budući da je hidraulička tekućina u biti nestlačiva i može biti pod tlakom daleko većim od komprimiranog zraka bez proporcionalnog povećanja veličine cilindra. Primjenama kojima je potrebna precizna, programibilna kontrola s više položaja, kao što je robotsko odabiranje i postavljanje s promjenjivim točkama zaustavljanja, obično se bolje služi električnim linearnim aktuatorom sa servo ili koračnim pogonom, budući da su zračni cilindri inherentno uređaji s dva položaja, osim ako se ne dodaju skupi proporcionalni ventili i senzori položaja.
Materijali za tijelo cilindra i konstrukcijski standardi
Materijal cijevi i završne kapice cilindra na zračni pogon određuje njegovu težinu i otpornost na radnu okolinu. Anodizirani aluminij daleko je najčešća konstrukcija za standardne industrijske cilindre za zrak, nudeći snažan omjer čvrstoće i težine i prirodnu otpornost na koroziju prikladnu za većinu zatvorenih proizvodnih okruženja. Konstrukcija od nehrđajućeg čelika, iako je teža i skuplja, određena je za ispiranje, hranu i piće, farmaceutsku i vanjsku primjenu gdje je otpornost na koroziju važnija od težine.
ISO, NFPA i VDMA standardi za montažu
Dvije glavne standardizirane obitelji za montažu dominiraju tržištem zračnih cilindara: obitelj ISO 15552 (bivši VDMA 24562) uobičajena u Europi i Aziji i NFPA obitelj uobičajena u Sjevernoj Americi. Cilindri izrađeni prema ovim standardima dijele zajedničke uzorke vijaka, lokacije otvora i ukupne dimenzije omotača kod različitih proizvođača, što znači da se cilindar jednog dobavljača često može zamijeniti s ekvivalentnim modelom drugog dobavljača bez redizajniranja montažnog nosača ili cijevi. Specificiranje cilindra prema jednom od ovih priznatih standarda, umjesto vlastitog stila karoserije, praktičan je način da se izbjegne vezanost uz jednog proizvođača za buduće zamjenske dijelove.
Završna obrada bačve i tolerancija provrta
Unutarnja površina provrta bačve zračnog cilindra obično je izbrušena do finog završetka, budući da grublja površina provrta ubrzava trošenje brtve i povećava trenje odvajanja, dodatnu silu potrebnu da se klip pomakne s mrtve točke. Tvrde anodizirane ili kromirane površine provrta dodatno produljuju životni vijek u abrazivnim ili visokocikličnim aplikacijama, uz skromne dodatne troškove u odnosu na standardnu anodiziranu završnu obradu.
Održavanje, istrošenost brtvi i rješavanje uobičajenih problema sa zračnim cilindrom
Većina kvarova zračnih cilindara dolazi do jednog od tri uzroka: kontaminiranog zraka, neusklađenosti s opterećenjem ili rada izvan nazivnog raspona tlaka ili temperature. Prepoznavanje ranih simptoma svakog pomaže u izbjegavanju neplaniranih zastoja.
Zrak curi pored brtve klipa
Cilindar koji polako gubi silu držanja dok je pod tlakom i u mirovanju, što se ponekad naziva puzanjem ili lebdenjem, obično ukazuje na istrošenu brtvu klipa koja omogućuje premos zraka s jedne strane klipa na drugu. To je normalno trošenje tijekom vremena, ali se naglo ubrzava ako dovod zraka nosi vlagu ili kamenac iz cijevi, budući da čestice ostružu rub brtve pri svakom hodu.
Propuštanje brtve šipke i vanjski gubitak zraka
Zrak koji izlazi oko same klipnjače, često vidljiv kao slabo šištanje ili lagani film maziva koji se skuplja u blizini klipnjače, ukazuje na istrošenu brtvu klipnjače ili zareze na površini klipnjače. Šipka s urezima često je uzrokovana bočnim opterećenjem zbog neporavnatog nosača, a ne same brtve, tako da zamjena brtve bez ispravljanja poravnanja obično dovodi do ponovnog kvara unutar kratkog broja ciklusa.
Usporeno ili nepravilno kretanje
Kada se cilindar s dvostrukim djelovanjem pomiče neravnomjerno ili se zaustavlja na dijelu svog hoda, najčešći krivac je djelomično ograničena zračna cijev, premali ventil ili pretijesno postavljen ventil za kontrolu protoka. Prije zamjene bilo koje komponente, provjera opskrbnog tlaka na samom otvoru cilindra, a ne samo na manometru kompresora, rješava veliki dio ovih slučajeva, budući da je pad tlaka na dugim ili uskim cjevovodima lako previdjeti.
Dijagnosticiranje koja je brtva zapravo istrošena
Jednostavan test curenja sapunom i vodom koji se primjenjuje na uvodnicu šipke i oko čepova dok je cilindar pod tlakom i nepomičan, brzo izolira dolazi li curenje iz brtve klipa, brtve završne kapice ili priključka, a ne unutarnje brtve klipa. Ako se mjehurići ne pojave izvana, ali cilindar i dalje gubi pritisak zadržavanja tijekom vremena, sama brtva klipa je vjerojatni uzrok, budući da zrak zaobilazi iznutra iz jedne komore u drugu umjesto da izlazi u atmosferu.
Preporučeni raspored preventivnog održavanja
Osnovna rutina preventivnog održavanja cilindara na zračni pogon uključuje mjesečnu provjeru filtara dovoda zraka, pregled površina šipki za brazde ili udubljenja tijekom planiranog zastoja, provjeru da li su pričvrsni vijci zategnuti prema specifikaciji i potvrdu da podešavanje amortizacije nije pomaknuto nakon ponovljenih ciklusa udara. Dosljedno slijeđenje ove rutine ono je što odvaja cilindar koji dosegne svoj puni nazivni vijek trajanja od onog koji treba ranu zamjenu.
| Stavka održavanja | Preporučena učestalost | Što provjeriti |
|---|---|---|
| Filtar zraka i odvod | Mjesečno | Nakupljanje vlage, stanje filterskog elementa |
| Površina šipke | Tromjesečno | Zareze, udubljenja, korozija |
| Montažni hardver | Tromjesečno | Moment zavrtnja, pucanje nosača |
| Podešavanje amortizacije | Polugodišnje | Pomak igličastog ventila, zvuk udarca |
| Stanje brtve | Godišnje ili na prekretnici ciklusa | Unutarnje curenje, vanjsko curenje |
Često postavljana pitanja o cilindrima na zračni pogon
Koja je razlika između zračnog cilindra i pneumatskog aktuatora?
Zračni cilindar je jedna posebna vrsta pneumatskog aktuatora koji proizvodi linearno gibanje. Širi pojam pneumatski aktuator također uključuje rotacijske aktuatore, zračne motore i membranske aktuatore, tako da je svaki zračni cilindar pneumatski aktuator, ali nije svaki pneumatski aktuator cilindar.
Kako mogu izračunati izlaznu silu cilindra na zračni pogon?
Pomnožite dovodni tlak u PSI s površinom klipa u kvadratnim inčima. Za grubu procjenu polja, uzmite promjer provrta, kvadrirajte ga, pomnožite s 0,785, zatim pomnožite s tlakom u cjevovodu. Oduzmite otprilike 10 do 15% za trenje i otpor brtve kako biste dobili realnu radnu snagu, a ne teoretski maksimum.
Može li zračni cilindar raditi na zrak iz trgovine ili mu je potreban namjenski kompresor?
Standardni radnički komprimirani zrak radi dobro za većinu zračnih cilindara sve dok prolazi kroz filtar, regulator i podmazivač (FRL jedinica) prije nego što stigne do cilindra. Preskakanje filtracije vodeći je uzrok prijevremenog trošenja brtvila, bez obzira na to koliko je dobro specificiran sam cilindar.
Koliko dugo zračni cilindri obično traju prije nego što zatrebaju popravak?
S čistim, suhim, pravilno reguliranim zrakom i ispravnim poravnanjem, većina industrijskih zračnih cilindara postiže jedan do nekoliko milijuna ciklusa prije nego što je potrebna zamjena brtve. Cilindri koji rade u prašnjavim, mokrim ili visokotemperaturnim okruženjima bez odgovarajuće zaštite imaju znatno kraći servisni interval.
Zašto se moj zračni cilindar kreće brže pri uvlačenju nego pri izvlačenju?
To je obično namjerno ili rezultat diferencijalnog područja klipa, a ne kvara. Na standardnom cilindru s dvostrukim djelovanjem, strana šipke ima manje efektivne površine klipa od strane poklopca jer sama šipka istiskuje volumen, tako da isti protok zraka pokreće klip brže pri uvlačenju nego pri izvlačenju. Ako je razlika u brzini neželjena, može se uravnotežiti pomoću ventila za kontrolu protoka na svakom priključku.
Što uzrokuje zastoj cilindra za zrak pod opterećenjem?
Zastoj obično znači da je raspoloživa sila pri trenutnom opskrbnom tlaku preblizu stvarnom opterećenju, često zato što trenje, otpor brtve ili malo premali provrt nisu uzeti u obzir tijekom specifikacije. Povećanje opskrbnog tlaka, povećanje provrta ili smanjenje opterećenja tri su praktična rješenja.
Može li zračni cilindar držati teret u fiksnom položaju srednjeg hoda?
Samo po sebi nije pouzdano. Budući da je zrak stlačiv, standardni zračni cilindar lagano će se povući pod opterećenjem čak i kada su oba otvora blokirana, budući da se zarobljeni zračni stup sabija pod pritiskom. Prijave kojima je potreban zaključani položaj srednjeg hoda obično dodaju mehanički cilindar za zaključavanje ili vanjsku kočnicu umjesto da se oslanjaju samo na zarobljeni tlak zraka.
Koja je razlika između kompaktnog cilindra i standardnog cilindra spone?
Kompaktni zračni cilindar koristi kraće, često četvrtasto ili okruglo tijelo bez spone kako bi se smanjila ukupna duljina za određeni provrt i hod, mijenjajući nešto mogućnosti servisiranja na terenu za manji otisak instalacije. Standardni cilindri spone dulji su za isti hod, ali se mogu u potpunosti obnoviti korištenjem standardnih zamjenskih kompleta brtvila, što ih čini češćim izborom u primjenama gdje se očekuje dugotrajno održavanje na terenu.
Trebaju li zračni cilindri određeni minimalni tlak zraka za rad?
Većina standardnih zračnih cilindara počinje proizvoditi korisnu silu pri tlaku niskom od 15 do 20 PSI, iako trenje i otpor brtve troše veći proporcionalni udio raspoložive sile pri niskom tlaku. Prijave s malim opterećenjem mogu se uspješno izvoditi pri smanjenom tlaku kako bi se uštedjeli troškovi energije komprimiranog zraka, pod uvjetom da smanjena sila i dalje udobno premašuje opterećenje s rezervom.
Kako mogu izabrati između tijela cilindra od aluminija i nehrđajućeg čelika?
Aluminijska tijela su lakša i jeftinija, što ih čini zadanim za standardnu unutarnju industrijsku upotrebu. Tijela od nehrđajućeg čelika biraju se kada će cilindar biti izložen kemikalijama za ispiranje, visokoj vlažnosti, vanjskim vremenskim uvjetima ili zahtjevima higijene hrane i lijekova, budući da je nehrđajući čelik otporan na koroziju koja bi inače tijekom vremena u tim uvjetima pogodila aluminijsku bačvu.
