Tööstusliku pneumaatilise süsteemi komponentide juhend

Iga planeerimata tootmisseisak maksab raha - mõnikord tuhandeid dollareid tunnis. Kui pneumaatiline komponent rikneb ja te ei tunne oma süsteemi piisavalt hästi, et seda kiiresti diagnoosida, mitmekordistub see kulu kiiresti. Kaasaegses tootmises on suruõhk automatiseerimise nähtamatu selgroog, kuid seda kontrollivad komponendid on sageli valesti mõistetud, valesti määratletud või lihtsalt tähelepanuta jäetud, kuni midagi läheb katki. Pneumaatikasüsteemi mõistmine ei ole vabatahtlik, see on ellujäämise küsimus.

Tööstuslik pneumaatikasüsteem koosneb viiest põhikomponentide rühmast: õhu ettevalmistusüksused, suunaventiilid, ajamid (sealhulgas vardata silindrid¹), liitmikud ja torud ning andurid. Koos muudavad nad suruõhu täpseks, korratavaks mehaaniliseks liikumiseks tehases.

Võtame näiteks Marcuse, kes on vanemhooldusinsener Michigani plastitootmisettevõttes. Kui tema konveieriliin reede pärastlõunal välja kukkus, veetis ta kolm pettumust valmistavat tundi vale komponendi otsimisega, sest ta ei olnud kindel, kuidas tema pneumaatiline vooluahel oli paigutatud või milline osa oli tegelikult rikutud. See segadus läks tema ettevõttele maksma üle $15 000 kaotatud toodangu, enne kui algpõhjus üldse tuvastati. See on täpselt selline kulukas ja välditav olukord, mida see juhend on mõeldud vältima.

Sisukord

• Millised on tööstusliku pneumaatilise süsteemi põhikomponendid?
• Milliseid pneumaatilisi ajamitüüpe kasutatakse tööstusautomaatikas?
• Kuidas toimivad suunaventiilid pneumaatilises vooluringis?
• Kuidas valida õigeid pneumaatilisi komponente oma rakenduse jaoks?
• Korduma kippuvad küsimused tööstusliku pneumaatilise süsteemi komponentide kohta

Millised on tööstusliku pneumaatilise süsteemi põhikomponendid?

Enamik insenere teab, et nende masinad töötavad suruõhu abil, kuid vähem oskavad kindlalt nimetada iga lüli ahelas, mis muudab selle õhu kasulikuks, kontrollitavaks ja ohutuks täppisautomaatika jaoks.

Tööstuslik pneumaatikasüsteem põhineb viiel olulisel komponentide rühmal: kompressorid ja õhu ettevalmistusüksused, suunaventiilid, ajamid, liitmikud ja torud ning tagasisideandurid. Igal grupil on süsteemi üldise jõudluse, energiatõhususe ja pikaajalise töökindluse seisukohalt vaieldamatu roll.

Mõelge pneumaatilisest süsteemist nagu inimese südame-veresoonkonna süsteemist. Kompressor on süda, torud on arterid, klapid on kontrollväravad ja ajamid on lihased, mis teevad tegelikku tööd. Kui eemaldada või halvendada ükskõik millist elementi, siis kogu süsteem töötab halvasti või lakkab täielikult.

1. Õhukompressorid - energiaallikas

Kõik algab siit. Tööstuslikes pneumosüsteemides kasutatakse tavaliselt ühte kolmest kompressoritüübist:

• Kolbkompressorid (kolbmootorid): Kulutõhus aeg-ajalt kasutamiseks; levinud väiksemates töökodades ja hooldustöödel.
• pöörlevad kruvikompressorid²: Pideva tööstusliku tootmise tööloom. Tõhus, vaikne ja võimeline suurte tootmismahtude saavutamiseks.
• Tsentrifugaalkompressorid: Kasutatakse suuremahulistes rajatistes, mis nõuavad väga suurt voolukiirust madalama rõhu juures.

Enamik tööstusautomaatikat töötab vahemikus 4 ja 8 baari (58-116 PSI). Ühtlase rõhu säilitamine on kriitilise tähtsusega - rõhu kõikumine põhjustab ebaühtlast kiirust ja jõu väljundit, mis mõjutab otseselt toote kvaliteeti automatiseeritud liinidel.

2. Õhutöötlusseadmed (FRL) - The Quality Gate

Enne kui suruõhk jõuab mis tahes ajamile või ventiilile, tuleb see puhastada, reguleerida ja õlitada. Veebileht Filtri-regulaator-õlijaam (FRL) seade tegeleb kõigi kolme tööülesandega ühes liinis:

💡 Pro nõuanne meie Bepto meeskonnalt: Õhu nõuetekohase ettevalmistamise vahelejätmine on kõige levinum põhjus, mis põhjustab pneumaatiliste komponentide enneaegset rikkeid, mida me näeme kohapeal. Kvaliteetne FRL-seade maksab vaid murdosa ühe asendussilindri hinnast - investeerige sellesse.

Kaasaegsete süsteemide puhul, kasutuskohajärgsed õhukuivatid ja koaleeruvad filtrid määratakse üha sagedamini koos standardse FRL-üksustega, eriti toiduainete ja jookide, ravimite ja elektroonika tootmises, kus saastekontroll on kriitilise tähtsusega.

3. Survemahutid ja õhuvõtturid

Õhuvõtjad (mahutid) puhverdavad kompressori toodangut, summutavad rõhu kõikumisi ja pakuvad reservmahtu tippnõudluse puhuks. Õige suurusega vastuvõtusüsteemid vähendavad kompressori töötsükli sagedust, pikendavad kompressori kasutusiga ja parandavad allavoolu rõhu stabiilsust. Suure tsükliga pneumaatikaautomaatika puhul on see detail, mis eristab hästi projekteeritud süsteemid probleemsetest.

4. Liitmikud, torud ja kollektorid

Sisselükatavad liitmikud ja polüuretaan (PU)³ või nailonist torud moodustavad teie pneumosüsteemi ringlusvõrgu. Peamised kaalutlused on järgmised:

• Torude läbimõõt: Alamõõdulised torud põhjustavad voolu piiramist ja rõhulangust, vähendades ajami kiirust ja jõudu.
• Paigaldusmaterjal: Messingist liitmikud standardrakenduste jaoks; roostevabast terasest korrodeeruvate või pestavate keskkondade jaoks.
• Mitmekordsed plokid: Konsolideerige mitu ventiiliühendust ühte komplekti, vähendades oluliselt torustiku keerukust, lekkepunkte ja paigaldusaega.

Pneumotorude ja liitmike lekked on vaikne tõhususe hävitaja. Tööstusuuringud näitavad, et tüüpiline kontrollimata tööstuslik pneumaatiline süsteem kaotab 20-30% oma suruõhu lekkeid - mis kujutab endast märkimisväärset energiakulude raiskamist aasta-aastalt.

Milliseid pneumaatilisi ajamitüüpe kasutatakse tööstusautomaatikas?

Aktuaatorid on koht, kus suruõhk muutub füüsiliseks tööks - ja vale tüübi valimine teie rakendusele on kallis viga, mis mõjutab nii jõudlust kui ka hoolduskulusid.

Tööstuslikud pneumaatilised ajamid hõlmavad standardseid vardasilindreid, vardata silindreid, pöörlevad ajamid ja haaratsid. Neist varraseta silindrid on eelistatud valik pika töömahu ja piiratud ruumiga lineaarsete liigutuste jaoks pakendamisel, autode kokkupanekul ja materjalikäitluse automatiseerimisel.

Standardsed vardasilindrid

Kõige laialdasemalt kasutatav pneumaatiline ajam maailmas. Õhurõhk ajendab puuris olevat kolbi, mis pikendab või tõmbab välja või tõmbab sisse varda, mis edastab jõu koormusele. Saadaval on nii ühetoimelised (vedru tagasilöögiga) kui ka kahetoimelised konfiguratsioonid.

Sobib kõige paremini: Lühikese kuni keskmise töömahu tõukamis- ja tõmbamisülesanded, pingutus-, pressimis- ja väljapressimisülesanded.

Piirangud: Paigaldamise kogupikkus on ligikaudu kaks korda suurem kui löögi pikkus (korpus + pikendatud varras). Üle 500 mm pikkuste löökide puhul muutub varda paindumine tõeliseks tehniliseks probleemiks.

Vardata silindrid - meie põhiline eriala 🏆

Siin Bepto Pneumaticsis tunneme me kõige paremini vardata silindreid - ja see on põhjus, miks ma olen eriti kirglik nende nõuetekohase selgitamise suhtes.

Vardata silinder liigutab mööda silindrikorpuse väliskülge vankrit või koormakandjat, mida liigutab sisemine kolvirõhk. Puudub pikendatav varras. See elegantne konstruktsioon lahendab üheaegselt kaks standardse silindri suurimat piirangut.

Vardata silindrivariandid Bepto tarnib muu hulgas järgmist:

• Magnetiliselt ühendatud vardata silindrid: Puhtaruumi- ja toiduainesõbralik; mehaaniline avaus puudub.
• Mehaaniliselt ühendatud (pesa) vardata silindrid: Suurem kandevõime; sobib raskete tööstuslike ülekandesüsteemide jaoks.
• Kaabli/rihmaga vardata silindrid: Kuluefektiivne valik väga pikkade löökide ja kergema kasuliku koormuse jaoks.

Reaalse maailma lugu 💬

Sarah, Saksamaal Stuttgardis asuva pakendimasinate ettevõtte hankejuht, oli hankimas varuvabu silindreid kiiretesse etiketimisliinidesse, mis olid ootamatult maha läinud. Tema algseadmete valmistaja tarnija pakkus 6-nädalane tarneaeg kõrgema hinnaga - täiesti vastuvõetamatu masin, mis seisab tootmispinnal tühjalt.

Ta leidis Bepto Pneumatics'i internetist, saatis meile OEM-osa numbri ja meie tehniline meeskond tegi mõne tunni jooksul ristviited spetsifikatsioonile. Me kinnitasime, et meie asendusüksus on mõõtmete ja jõudluse poolest täielikult ühilduv, ning saatsime selle välja vardata silinder 48 tunni jooksul kiirkulleriga. Tema liin oli tagasi tootmises enne nädala lõppu. Komponentide maksumus ühiku kohta vähenes 28% võrra - kokkuhoidu kasutab ta nüüd kogu oma varuosade varude osas.

Pöörlevad ajamid

Suruõhu muundamine nurkliikumiseks (pöörlemisliikumiseks). Saadaval hammasratta- või tiivikukujundusega, standardse pöördenurgaga 90°, 180° ja 270°. Kasutatakse laialdaselt detailide pööramiseks, indekseerimislaudade ja ventiilide käivitamiseks.

Pneumaatilised haaratsid

Pneumaatilise pick-and-place-automaatika lõpptegevuseks on paralleel- ja nurkhaakhaakurid. Peamised valikuparameetrid on jõud ja löögi pikkus ning lõuaprofiili sobivus tooriku geomeetriaga.

Pneumaatilised vardata liugurid ja lineaarüksused

Integreeritud sõlmed, mis kombineerivad vardata silindri täpsete lineaarsete juhtsiinide ja paigaldusvankriga. Need paigaldusvalmis üksused lihtsustavad oluliselt masina projekteerimist ja on üha populaarsemad moodulautomaatikakambrite ehitamisel.

Kuidas toimivad suunaventiilid pneumaatilises vooluringis?

Klapid on teie pneumaatikasüsteemi otsustajad. Nad määravad kui, kus, ja kui palju õhuvoolud - ja nende valesti määramine tähendab, et teie ajamid käituvad ettearvamatult.

Suunaventiilid juhivad õhuvoolu teed pneumaatilises ahelas, avades, sulgedes või lülitades sisemisi läbipääse. Neid liigitatakse avade arvu ja lülitusasendite järgi, kusjuures magnetventiilid⁴ mis on kõige levinumad tööstuslikes kahetoimeliste silindrite rakendustes.

Klappide nomenklatuuri mõistmine

Nimetus “5/2” või “3/2” ütleb teile kõike klapi ülesehituse kohta:

• Esimene number = sadamad (õhuühendused): sisselaske-, väljalaske- ja tööavad.
• Teine number = positsioonid (lülitusseisundid): mitu erinevat voolukonfiguratsiooni on ventiilil.

Käivitamismeetodid

Ventiile saab olenevalt rakendusest lülitada mitmel viisil:

• Solenoid (elektriline): PLC-juhitava automaatika standard. Kiire, korratav ja hõlpsasti integreeritav.
• Pneumaatiline piloot: Kasulik plahvatusohtlikes keskkondades, kus elektrilised signaalid on ohtlikud.
• Käsitsi ümberlülitamine: Oluline hoolduse ja kasutuselevõtu jaoks - kontrollige alati, et see funktsioon on teie ventiilidel olemas.
• Mehaaniline (rull/hoob): Kasutatakse asukohapõhiseks lülitamiseks, mis käivitub otse masina liikumisest.

Voolukiirus ja Cv väärtus

Klapi Cv väärtus (voolukoefitsient) määrab, kui palju õhku see suudab läbida antud rõhkude erinevuse juures. Ventiili alamõõdistamine tekitab voolu kitsaskoha, mis aeglustab teie ajamit - isegi kui balloon ise on õigesti määratletud. Sobitage klapi Cv alati oma silindri õhutarbimisele nõutava tsükli kiiruse juures.

Ventiilisaared ja kollektorsüsteemid

Kaasaegsed automatiseeritud masinad kasutavad üha enam ventiilisaared - modulaarsed kollektorkomplektid, kus mitu magnetventiili kasutavad ühist toitevoolu ja väljalaske riba, millel on individuaalsed elektrilised ühendused välibussi või I/O-mooduliga. Eelised hõlmavad järgmist:

• Oluliselt vähenenud juhtmestiku ja torude keerukus
• Tsentraliseeritud diagnostika ja vea tuvastamine
• Kiirem kasutuselevõtmine ja lihtsam juurdepääs hooldusele
• Ühilduvus suuremate välibussiprotokollid⁵ (PROFIBUS, EtherNet/IP, IO-Link)

Kuidas valida õigeid pneumaatilisi komponente oma rakenduse jaoks? 

Komponentide valimine ainult katalooginumbri järgi - või lihtsalt “sama osa nagu eelmine kord” tellimine ilma kontrollimata - on kiire tee sobimatule jõudlusele, enneaegsetele riketele ja asjatutele seisakutele.

Õige pneumaatiliste komponentide valimine nõuab nelja parameetri süstemaatilist sobitamist: töörõhk, ava suurus, löögi pikkus ja keskkonnatingimused. Asendusosade puhul on mõõtmete asendatavus originaalvarustuse spetsifikatsiooniga sama oluline, et tagada tegelik ühilduvus ja vältida kulukaid ümbertöid.

4 parameetri valikuraamistik

① Töörõhu ja jõu arvutamine

Alustage sellest jõust, mida teie rakendus tegelikult vajab. Pneumaatilise jõu põhiline võrrand on:

$F = P × A$

Kus:

• $F$ = väljundjõud (njuutonites)
• $P$ = tarnerõhk (Paskalid)
• $A$ = efektiivne kolbipindala (m²)

Kahepoolse toimega silindri puhul arvestage tagasituleku puhul, et varda pindala vähendab tegelikku kolbipinda:

$F_{tagasi} = P \ korda (A_{puur} - A_{rod})$

Kasutage alati 20-25% ohutusvaru. üle teie arvutatud nõude. Reaalsetes süsteemides on rõhu langus torudes, klapi Cv piirangud ja koormuse varieerumine, mida teie teoreetiline arvutus ei suuda täielikult arvesse võtta.

② Puurimõõt ja löögipikkus

Puurimõõdud määravad otseselt jõu väljundvõimsuse antud rõhu juures. Löögi pikkus määrab, kui kaugele koormus liigub. Konkreetselt vardata silindrite puhul:

• Löögi pikkus on domineeriv suuruse muutuja - ja siinkohal on meie Bepto tootevalik silmapaistev, mis katab standardlööke alates 100mm kuni 6000mm mitme puurimõõdu puhul.
• Pikkade löökide puhul tuleb alati kontrollida tootja maksimaalne lubatud koormus vs. löögi pikkus diagrammi, kuna juhtseadme momendi piirangute tõttu väheneb vankri kandevõime töömahu suurenemisel.

③ Nõuded kiirusele ja vooluhulgale

Silindri kiirust reguleerib voolu reguleerimisventiilid (sisse- või väljamõõtja). Siiski peavad eelventiil ja torustik olema võimelised andma piisavat vooluhulka. Arvutage õhukulu tsükli kohta:

$Q = \frac{A \times L \times (P + P_{atm})}{P_{atm}} \times \text{tsüklid/min}$

See annab teile mahuvooluvajaduse, et kompressor, vastuvõtja ja toitevoolikud oleksid õigesti dimensioneeritud.

④ Keskkonnatingimused

See on koht, kus paljud hankeotsused lähevad valesti - standardkomponendi määramine karmi keskkonna jaoks.

⑤ OEM ristviited varuosade jaoks

Suuremate kaubamärkide komponentide asendamisel - SMC, Festo, Parker Hannifin, Bosch Rexroth, Norgren, Airtac, CKD. - meie Bepto meeskond pakub täielikke ristviidete ühilduvuse andmeid. Meie pneumaatilise ajami asendamine osad on konstrueeritud nii, et need vastaksid täpselt originaalseadmete paigaldusmõõtmetele, avade positsioonidele, tihendusmaterjalidele ja jõudlusklassile.

See tähendab, et teie hooldusmeeskond paigaldab Bepto asendusaparaadi samamoodi nagu originaali - ei mingit uute aukude puurimist, adapterplaatide paigaldamist ega torustike ümberehitamist. Lihtsalt paigaldage see ja käivitage.

Marcus, meie insener Michiganist, keda me varem mainisime, sai lõpuks Bepto kliendiks pärast seda valusat reedeset katkestust. Nüüd säilitab ta väikese puhvervaru Bepto varuosade varu, mis on ristviidatud tema kolme kõige kriitilisema originaalseadmete valmistaja varuosade numbriga. Tema viimane tootmisliini seiskumine silindri rikke tõttu? Vähem kui neli tundi, algusest lõpuni. See on erinevus, mille teeb usaldusväärne asendustarneahel.

Järeldus

Tööstusliku pneumaatikasüsteemi komponentide tundmine - alates õhu ettevalmistamisest kuni suunaventiilide ja õigete ajamiteni - on aluseks kiiremale tõrkeotsingule, arukamatele hangetele ja oluliselt madalamatele kogukuludele. 💪 Olenemata sellest, kas te hooldate olemasolevat süsteemi või määrate uut süsteemi, selles juhendis käsitletud üksikasjad annavad teile tehnilise kindlustunde, et teha igal sammul paremaid otsuseid.

Korduma kippuvad küsimused tööstusliku pneumaatilise süsteemi komponentide kohta