Kuidas tegelikult töötavad vardata pneumaatilised silindrid?

MY1B seeria tüüp Põhilised mehaanilised ühilduvad vardata silindrid

Kas teid hämmastab, kuidas vardata silindrid liigutavad koormusi ilma traditsioonilise kolbvarrastena? See mõistatus viib sageli valede valikute ja hooldusprobleemideni, mis võivad maksta tuhandeid seisakuid. Kuid nende geniaalsete seadmete mõistmiseks on lihtne viis.

Vardata pneumosilindrid töötavad, edastades jõudu kas läbi magnetiline haakeseadeldis¹ või mehaanilised ühendused, mis on suletud silindritoru sees. Kui suruõhk siseneb ühte kambrisse, tekitab see rõhu, mis liigutab sisemist kolbi, mis seejärel edastab liikumise välisele vedurile nende ühendusmehhanismide kaudu, säilitades samal ajal pneumotihendi.

Olen töötanud nende süsteemidega üle 15 aasta ja olen pidevalt üllatunud nende elegantsest disainist. Las ma tutvustan teile täpselt, kuidas need kriitilised komponendid toimivad ja mis teeb need kaasaegses automatiseerimises nii väärtuslikuks.

Sisukord

Kuidas kannab magnetiline haakeseadeldis jõudu üle vardata silindrites?
Mis teeb mehaanilise ühise jõuülekande efektiivseks?
Miks pneumaatilised tihendid ebaõnnestuvad ja kuidas seda ennetada?
Kokkuvõte
Korduma kippuvate silindrite töö kohta

Kuidas kannab magnetiline haakeseadeldis jõudu üle vardata silindrites?

Magnetiline ühendus on üks elegantsemaid lahendusi pneumotehnikas, mis võimaldab jõuülekannet ilma silindri tihendit rikkumata.

Magnetiliselt ühendatud vardata silindrite võimsad püsimagnetid² on sisseehitatud nii sisekolbi kui ka välisvankri sisse. Need magnetid tekitavad tugeva magnetvälja, mis läbib mittemagnetilise silindri seina, võimaldades sisekolvil "tõmmata" väliskäru kaasa ilma füüsilise ühenduseta.

Ristlõike skeem, mis näitab magnetiliselt ühendatud vardata silindri mehhanismi. Joonisel on kujutatud "sisekolb", millel on magnetid suletud silindritoru sees. Väljaspool on samuti magnetid sisaldav "väline vedur". Magnetvälja" kujutavad jooned läbivad silindri seina, ühendavad kaks magnetikomplekti ja näitavad, kuidas sisekolvi liikumine tõmbab väliskäru ilma tihendi füüsilise rikkumiseta. — Magnetilise haardemehhanismi skeem

Füüsika magnetilise sidumise taga

Magnetilise haakeseadme süsteem tugineb mõnele põnevale füüsikapõhimõttele:

Magnetvälja tugevuse tegurid

Tegur	Mõju haakeseadme tugevusele	Praktiline mõju
Magneti klass	Kõrgemad kvaliteediklassid (N42, N52) tagavad tugevama haakeseadme.	Premium-silindrid kasutavad kõrgema kvaliteediga magneteid.
Silindri seina paksus	Õhemad seinad võimaldavad tugevamat sidumist	Disaini tasakaal tugevuse ja magnetilise tõhususe vahel
Magnetite konfiguratsioon	Vastupidised pooluste massiivid suurendavad väljatugevust	Kaasaegsed konstruktsioonid kasutavad optimeeritud magnetite paigutust
Töötemperatuur	Kõrgemad temperatuurid vähendavad magnetilist tugevust	Temperatuurimäärad mõjutavad kandevõimet

Kord külastasin Saksamaal ühte pakendamisettevõtet, kus esines perioodilist veermiku libisemist nende magnetiliselt ühendatud vardata silindritel. Pärast kontrollimist avastasime, et nad töötasid temperatuuril 70 °C lähedal, mis on nende magnetilise süsteemi ülempiiril. Kui me kasutasime meie kõrge temperatuuriga magnetilise haakeseadise süsteemi koos spetsiaalselt väljatöötatud magnetitega, kõrvaldasime libisemisprobleemi täielikult.

Dünaamilise reageerimise omadused

Magnetilise haakeseadme süsteemil on ainulaadsed dünaamilised omadused:

Pehmendav toime: Magnetiline haakeseadeldis tagab loomuliku summutuse äkiliste käivituste/peatuste ajal.
Breakaway Force: Maksimaalne jõud enne magnetilise lahtisidumise tekkimist (tavaliselt 2-3× tavaline tööjõud).
Ümberühendamise käitumine: Kuidas süsteem taastub pärast magnetilist lahtiühendamist

Magnetvälja visualiseerimine

Magnetvälja koostoime mõistmine aitab visualiseerida tööpõhimõtet:

Sisemine kolb sisaldab paigutatud püsimagneteid
Välisvagun sisaldab sobivaid magnetmaastikke
Magnetvälja jooned läbivad mitteferromagnetilise silindri seina
Nende magnetite vaheline atraktsioon tekitab sidumisjõu
Kui sisemine kolb liigub, järgneb välisvanker sellele.

Mis teeb mehaanilise ühise jõuülekande efektiivseks?

Kuigi magnetiline ühendus pakub kontaktivaba lahendust, pakuvad mehaanilised ühendussüsteemid füüsiliste ühenduste kaudu kõige suuremat jõuülekandevõimet.

Mehaanilise ühendusega vardata silindrite puhul kasutatakse piki silindritoru asetsevat pilu, millel on sisemised tihendusribad. Sisemine kolb ühendub selle pilu kaudu otse välise veermikuga ühendusklambri kaudu. See loob positiivse mehaanilise ühenduse, mis suudab edastada suuremaid jõude kui magnetiline ühendus, säilitades samal ajal pneumotihendi.

Mehaanilise liigendiga vardata silindri ristlõikeskeem. Joonisel on kujutatud silindritoru, millel on piki selle pikkust selge pilu. Sisemine kolb on kujutatud füüsiliselt seotud välise veduriga tahke "ühendusklambri" abil, mis läbib pilu. Joonisel on selgelt näha ka "sisemised tihendusribad", mis kulgevad piki püstiku sisekülge, et säilitada pneumaatiline tihendus. — Mehaanilise liigendisüsteemi skeem

Tihendusriba tehnoloogia

Mehaanilise ühendussüsteemi südameks on selle uuenduslik tihendusmehhanism:

Tihendusriba konstruktsiooni areng

Põlvkond	Materjal	Tihendusmeetod	Eelised
1. põlvkond	Roostevaba teras	Lihtne kattumine	Põhiline tihendus, mõõdukas kasutusiga
2. põlvkond	Polümeerkattega teras	Lukustatavad servad	Parem tihendus, pikem kasutusiga
3. põlvkond	Komposiitmaterjalid	Mitmekihiline konstruktsioon	Suurepärane tihendus, pikendatud hooldusintervallid
Praegune	Täiustatud komposiidid	Täpselt väljatöötatud profiil	Minimaalne hõõrdumine, maksimaalne eluiga, parem vastupidavus

Jõuülekande mehaanika

Mehaaniline ühendus pakub mitmeid eeliseid jõuülekande puhul:

Otsene jõu teekond

Füüsiline ühendus sisemise kolvi ja välise veduri vahel loob otsese jõu liikumise koos:

Nulltühjad sidekadud
Kohene jõuülekanne
Suure kiirenduse korral ei toimu lahtisidumist
Ühtlane jõudlus sõltumata temperatuurist

Koormuse jaotamise tehnika

Ühendusklambrite konstruktsioon on koormuse nõuetekohase jaotuse jaoks kriitilise tähtsusega:

Joke disain: Jaotab jõud ühtlaselt üle ühenduskoha
Laagri integreerimine: Vähendab hõõrdumist liidese juures
Materjali valik: Tasakaalustab tugevuse ja kaalu kaalutlustega

Mehaanilise liigendi rikke ennetamine

Võimalike veapunktide mõistmine aitab probleeme ennetada:

Kriitilised stressipunktid

Ühendusklambrite kinnituskohad
Tihendusriba juhtkanalid
Vankri laagriliidesed

Mäletan, et konsulteerisin ühe Michigani autotööstuse osade tootjaga, kelle mehaaniliste liigendite tihendusribade enneaegne kulumine oli probleemiks. Pärast nende rakenduse analüüsimist avastasime, et nad töötasid märkimisväärse külgkoormusega, mis ületas silindri spetsifikatsioonid. Rakendades meie tugevdatud vankrisüsteemi koos täiendavate laagritega, pikendasime nende tihendusrihmade kasutusiga üle 300%.

Miks pneumaatilised tihendid ebaõnnestuvad ja kuidas seda ennetada?

Tihendussüsteem on iga vardata silindri kõige kriitilisem komponent, kuna see säilitab rõhu, võimaldades samal ajal sujuvat liikumist.

Pneumaatilised tihendid vardata silindrites riknevad peamiselt saastumise, ebaõige määrimise, liigse rõhu, äärmuslike temperatuuride või normaalse kulumise tõttu aja jooksul. Need rikked ilmnevad õhulekke, vähenenud jõu, ebajärjekindla liikumise või täieliku süsteemi rikke näol.

Tehniline infograafika pealkirjaga "Tavalised tihendite rikkevormid", kus on esitatud mitu pneumotihendite suurendatud ristlõiku. Keskmisel pildil on kujutatud "terve tihend". Selle ümber on viis näidet kahjustuste kohta: "Saastumine" näitab kriimustusega tihendit, "Vale määrimine" näitab pragunenud tihendit, "Liigne rõhk" näitab deformeerunud ja väljapressitud tihendit, "Temperatuuri ekstreemsus" näitab kõvenenud, haprastunud tihendit ja "Tavaline kulumine" näitab ümardunud servadega tihendit. — Tihendi tõrkepõhimõtete diagramm

Tavalised tihendi rikke viisid

Mõistmine, kuidas tihendid riknevad, aitab vältida kulukaid seisakuid:

Esmased veamustrid

Rikkestusrežiim	Visuaalsed näitajad	Operatiivsed sümptomid	Ennetusmeetmed
Abrasiivne kulumine	Kriimustatud tihendipinnad	Järkjärguline rõhu langus	Õige õhufiltreerimine, korrapärane hooldus
Keemiline lagunemine	Värvimuutus, kõvenemine	Tihendi deformatsioon, leke	Ühilduvad määrdeained, materjali valik
Ekstrusiooni kahjustused	Tihendusmaterjal, mis lükatakse lõhedesse	Äkiline rõhu langus	Õige rõhu reguleerimine, ekstrusioonivastased rõngad
Kompressioonikomplekt	Püsiv deformatsioon	Mittetäielik tihendamine	Temperatuurijuhtimine, materjalide valik
Paigaldamise kahju	Lõiked, rebendid pitseril	Kohene leke	Õiged paigaldusvahendid, koolitus

tihendite survekomplekti rike

Tihendusmaterjali valikukriteeriumid

Tihendusmaterjali valik mõjutab oluliselt jõudlust:

Materjali jõudluse võrdlus

Materjal	Temperatuurivahemik	Keemiline vastupidavus	Kulumiskindlus	Kulutegur
NBR	-30°C kuni +100°C	Hea	Mõõdukas	1.0×
FKM (Viton)³	-20°C kuni +200°C	Suurepärane	Hea	2.5×
PTFE	-200°C kuni +260°C	Väljapaistev	Suurepärane	3.0×
HNBR	-40°C kuni +165°C	Väga hea	Hea	1.8×
Polüuretaan	-30°C kuni +80°C	Mõõdukas	Suurepärane	1.2×

Täiustatud tihendi disaini omadused

Kaasaegsed vardata balloonid sisaldavad keerukaid tihendikonstruktsioone:

Pitsatiprofiili uuendused

Kahe huulega konfiguratsioonid: Esmased ja teiseseid tihenduspindu
Isereguleeruvad profiilid: Kompenseerib aja jooksul toimunud kulumist
Madala hõõrdumisega katted: Vähendage lahtirebimisjõude ja parandage tõhusust
Integreeritud klaasipuhasti elemendid: Saaste sissetungi vältimine

Ennetava hoolduse strateegiad

Nõuetekohane hooldus pikendab oluliselt tihendi kasutusiga:

Hooldusgraafiku raamistik

Komponent	Inspekteerimise intervall	Hooldusmeede	Hoiatussignaalid
Esmased tihendid	500 töötundi	Visuaalne kontroll	Rõhu lagunemine, müra
Klaasipuhasti tihendid	250 töötundi	Puhastamine, kontroll	Silindri sisemine saastumine
Määrimine	1000 töötundi	Vajaduse korral uuesti kohaldamine	Suurenenud hõõrdumine, hüppeline liikumine
Õhu filtreerimine	Nädalane	Filtri kontrollimine/asendamine	Niiskus või osakesed süsteemis

Hiljuti külastasin Wisconsinis asuvat toiduainetööstust, kus kohtasin tootmisliini, kus iga 2-3 kuu tagant vahetati vardata silindrite tihendeid. Pärast uurimist avastasime, et nende õhu ettevalmistamise süsteem ei eemaldanud niiskust tõhusalt. Meie täiustatud filtreerimissüsteemi ajakohastamisega ja üleminekuga meie toiduainetele sobivale tihendusmaterjalile pikenes nende hooldusintervall väljavahetamiste vahel üle 18 kuu.

Kokkuvõte

Vardata pneumosilindrite tööpõhimõtete mõistmine - olgu selleks siis magnetiline ühendus, mehaaniline ühendus või nende tihendussüsteemid - on õige valiku, käitamise ja hoolduse jaoks hädavajalik. Need uuenduslikud komponendid arenevad pidevalt edasi, pakkudes üha usaldusväärsemaid ja tõhusamaid lahendusi lineaarsete liikumisrakenduste jaoks.

Korduma kippuvate silindrite töö kohta

Mis on vardata silindri peamine eelis traditsioonilise silindri ees?

Vardata silindrid võimaldavad sama pikkust lööki ligikaudu poole väiksema paigaldusruumiga kui tavalised silindrid. Selline ruumi säästev konstruktsioon võimaldab kompaktsemaid masinaid, kõrvaldades samal ajal pikendatava varrega seotud ohutusprobleemid ja toetades paremini külgkoormusi vedrustuse laagrisüsteemi kaudu.

Kuidas töötab magnetiliselt ühendatud vardata silinder?

Magnetiliselt ühendatud vardata silindri puhul kasutatakse nii sisekolbi kui ka väliskäru sisseehitatud püsimagneteid. Kui suruõhk liigutab sisekolbi, läbib magnetväli silindri mittemagnetilist seina, tõmmates väliskäru kaasa, ilma et nende kahe komponendi vahel oleks füüsilist ühendust.

Milline on maksimaalne jõud, mida vardata silinder võib tekitada?

Maksimaalne jõud sõltub vardata silindri tüübist ja suurusest. Mehaanilised ühenduskonstruktsioonid pakuvad tavaliselt suurimat jõuvõimet, kusjuures suure läbimõõduga mudelid (100 mm+) tekitavad 6 baari rõhu juures jõudu üle 7000 N. Magnetmuhvide konstruktsioonid pakuvad üldiselt väiksemat jõudu magnetvälja tugevuse piirangute tõttu.

Kuidas vältida tihendite rikkeid vardata pneumosilindrite puhul?

Vältige tihendite rikkeid, tagades õhu nõuetekohase ettevalmistamise (filtreerimine, vajadusel määrimine), töötades ettenähtud rõhu- ja temperatuurivahemikes, vältides külgkoormust üle nimivõimsuse, rakendades korrapäraseid hoolduskavasid ja kasutades vajaduse korral tootja soovitatud määrdeaineid.

Kas vardata silindrid saavad hakkama külgkoormusega?

Jah, vardata silindrid on mõeldud külgkoormuse talumiseks, kuid teatud piirides. Mehaanilise ühendusega konstruktsioonid pakuvad tavaliselt suuremat külgkoormust kui magnetilise ühendusega versioonid. Vankri laagrisüsteem toetab neid koormusi, kuid tootja spetsifikatsioonide ületamine põhjustab enneaegset kulumist ja võimalikku riket.

Mis põhjustab magnetilist lahtisidumist vardata silindrites?

Magnetiline lahtisidumine tekib siis, kui nõutav jõud ületab magnetilise sideme tugevuse, mis on tavaliselt tingitud liigsest kiirendusest, ülekoormusest üle nimivõimsuse, äärmuslikest töötemperatuuridest, mis vähendavad magnetvälja tugevust, või füüsilistest takistustest, mis takistavad vankri liikumist, samal ajal kui sisemine kolb jätkab liikumist.

Selgitab üksikasjalikult magnetmuhvide põhimõtteid, mis edastavad magnetvälja abil pöördemomenti või jõudu kahe võlli või komponendi vahel ilma füüsilise kontaktita. ↩
Selgitab püsimagnetite erinevaid kvaliteediklasse (nt N42, N52), kuidas neid liigitatakse nende maksimaalse energiatootmise alusel ja milliseid materjale, nt neodüümi, kasutatakse. ↩
Annab teavet fluorelastomeeri (FKM) kohta, mis on suure jõudlusega sünteetiline kautšuk, mida tuntakse kaubanime Viton® all ja mis pakub suurepärast vastupidavust kuumusele ja kemikaalidele. ↩

Tere, ma olen Chuck, vanemekspert, kellel on 15-aastane kogemus pneumaatikatööstuses. Bepto Pneumaticus keskendun kvaliteetsete ja kohandatud pneumaatiliste lahenduste pakkumisele meie klientidele. Minu teadmised hõlmavad tööstusautomaatikat, pneumaatikasüsteemide projekteerimist ja integreerimist, samuti võtmekomponentide rakendamist ja optimeerimist. Kui teil on küsimusi või soovite arutada oma projekti vajadusi, võtke minuga ühendust aadressil chuck@bepto.com.