Kaip iš tikrųjų veikia pneumatiniai cilindrai be strypų?

MY1B serijos pagrindinio tipo mechaninio sujungimo cilindrai be strypų

Ar jums neaišku, kaip cilindrai be stūmoklio strypo perkelia apkrovas be tradicinio stūmoklio strypo? Ši paslaptis dažnai lemia netinkamą pasirinkimą ir techninės priežiūros problemas, kurios gali kainuoti tūkstančius litų dėl prastovų. Tačiau yra paprastas būdas suprasti šiuos išradingus įrenginius.

Pneumatiniai cilindrai be strypelių veikia perduodami jėgą per magnetinė jungtis¹ arba mechaninės jungtys, užsandarintos cilindro vamzdyje. Kai suslėgtas oras patenka į vieną kamerą, susidaro slėgis, kuris išjudina vidinį stūmoklį, o šis per šiuos sujungimo mechanizmus perduoda judesį išoriniam vežimėliui, išlaikydamas pneumatinį sandarumą.

Su šiomis sistemomis dirbu jau daugiau nei 15 metų ir nuolat stebiuosi jų elegantišku dizainu. Leiskite jums papasakoti, kaip tiksliai veikia šie svarbūs komponentai ir kuo jie tokie vertingi šiuolaikinėje automatikoje.

Turinys

Kaip magnetinė jungtis perduoda jėgą cilindruose be strypų?
Kas lemia, kad mechaninis jungčių galios perdavimas yra veiksmingas?
Kodėl sugenda pneumatiniai sandarikliai ir kaip to išvengti?
Išvada
DUK apie cilindrų be strypų veikimą

Kaip magnetinė jungtis perduoda jėgą cilindruose be strypų?

Magnetinė jungtis yra vienas elegantiškiausių pneumatikos inžinerijos sprendimų, leidžiančių perduoti jėgą nepažeidžiant cilindro sandariklio.

Magnetu sujungtuose cilindruose be strypų, galinguose nuolatiniai magnetai² yra įmontuoti tiek į vidinį stūmoklį, tiek į išorinį vežimėlį. Šie magnetai sukuria stiprų magnetinį lauką, kuris praeina pro neferomagnetinę cilindro sienelę, todėl vidinis stūmoklis gali "traukti" išorinį vežimėlį be jokio fizinio ryšio.

Kryžminio pjūvio schema, kurioje pavaizduotas magnetu sujungto cilindro be strypų mechanizmas. Iliustracijoje pavaizduotas "vidinis stūmoklis" su magnetais sandariame cilindro vamzdyje. Išorėje esančiame "išoriniame vežimėlyje" taip pat yra magnetai. Per cilindro sienelę nubrėžtos linijos, vaizduojančios magnetinį lauką, jungiančios abu magnetų rinkinius ir parodančios, kaip vidinio stūmoklio judesys traukia išorinį vežimėlį be jokio fizinio sandarinimo pažeidimo. — Magnetinio sukabinimo mechanizmo schema

Magnetinio ryšio fizika

Magnetinio ryšio sistema remiasi įdomiais fizikos principais:

Magnetinio lauko stiprumo faktoriai

Veiksnys	Poveikis jungties stiprumui	Praktinė reikšmė
Magneto klasė	Aukštesnės klasės (N42, N52) užtikrina stipresnį sukibimą	"Premium" klasės cilindruose naudojami aukštesnės kokybės magnetai
Cilindro sienelės storis	Dėl plonesnių sienelių galima stipriau sujungti	Dizaino pusiausvyra tarp stiprumo ir magnetinio efektyvumo
Magneto konfigūracija	Priešingų polių matricos padidina lauko stiprumą	Šiuolaikinėse konstrukcijose naudojamas optimizuotas magnetų išdėstymas
Darbinė temperatūra	Aukštesnė temperatūra mažina magnetinį stiprumą	Temperatūros įvertinimas turi įtakos apkrovai

Kartą lankiausi pakavimo įmonėje Vokietijoje, kurioje buvo susidurta su pertraukiamu vežimėlio praslydimu magnetu sujungtuose cilindruose be strypų. Patikrinę nustatėme, kad jie veikė beveik 70 °C temperatūroje - ties viršutine magnetinės sistemos riba. Atnaujinę mūsų aukštos temperatūros magnetinio sukabinimo sistemą su specialiai sukurtais magnetais, visiškai pašalinome slydimo problemą.

Dinaminio atsako charakteristikos

Magnetinio ryšio sistema pasižymi unikaliomis dinaminėmis savybėmis:

Amortizacijos efektas: Magnetinė jungtis natūraliai slopina staigaus įsibėgėjimo ir (arba) stabdymo metu
"Breakaway Force: Didžiausia jėga, prieš atsirandant magnetiniam atsiskyrimui (paprastai 2-3 kartus didesnė už įprastą darbinę jėgą)
Atjungimo elgsena: Kaip sistema atsigauna po magnetinio atskyrimo įvykio

Magnetinio lauko vizualizavimas

Supratimas apie magnetinio lauko sąveiką padeda įsivaizduoti veikimo principą:

Vidiniame stūmoklyje yra išdėstyti nuolatiniai magnetai
Išoriniame vežimėlyje yra atitinkami magnetų masyvai
Magnetinio lauko linijos eina per neferomagnetinę cilindro sienelę
Šių magnetų traukos jėga sukuria jungiamąją jėgą
Judant vidiniam stūmokliui, paskui jį juda ir išorinis vežimėlis.

Kas lemia, kad mechaninis jungčių galios perdavimas yra veiksmingas?

Nors magnetinė jungtis yra bekontaktis sprendimas, mechaninės jungčių sistemos užtikrina didžiausią jėgos perdavimo galimybę per fizines jungtis.

Mechaninės jungties cilindruose be strypų naudojamas plyšys išilgai cilindro vamzdžio su vidinėmis sandarinimo juostomis. Vidinis stūmoklis per šį plyšį per jungiamąjį laikiklį tiesiogiai jungiasi su išoriniu vežimėliu. Taip sukuriama teigiama mechaninė jungtis, kuri gali perduoti didesnes jėgas nei magnetinė jungtis, išlaikant pneumatinį sandarumą.

Mechaninės jungties cilindro be strypo skerspjūvio schema. Iliustracijoje pavaizduotas cilindro vamzdis su išilgai išilgai išryškintu plyšiu. Vidinis stūmoklis fiziškai sujungtas su išoriniu vežimėliu kietuoju "jungiamuoju laikikliu", kuris eina per plyšį. Schemoje taip pat aiškiai matyti "vidinės sandarinimo juostos", einančios išilgai plyšio vidinės pusės, kad būtų išlaikytas pneumatinis sandarumas. — Mechaninių sąnarių sistemos schema

Sandarinimo juostos technologija

Mechaninės jungties sistemos esmė - naujoviškas sandarinimo mechanizmas:

Sandarinimo juostos dizaino raida

Generation	Medžiaga	Sandarinimo būdas	Privalumai
1-oji karta	Nerūdijantis plienas	Paprastas sutapimas	Pagrindinis sandarinimas, vidutinis tarnavimo laikas
2-oji karta	Plienas su polimerine danga	Susikertantys kraštai	Geresnis sandarinimas, ilgesnis tarnavimo laikas
3 kartos	Kompozitinės medžiagos	Daugiasluoksnė konstrukcija	Aukščiausios kokybės sandarinimas, ilgesni techninės priežiūros intervalai
Dabartinis	Pažangūs kompozitai	Tiksliai sukurtas profilis	Minimali trintis, maksimalus tarnavimo laikas, padidintas atsparumas

Jėgos perdavimo mechanika

Mechaninė jungtis turi keletą privalumų perduodant galią:

Tiesioginis jėgos kelias

Fizinis vidinio stūmoklio ir išorinio vežimėlio ryšys sukuria tiesioginį jėgos kelią su:

Nuliniai ryšio nuostoliai
Skubus jėgos perdavimas
Nėra atskyrimo esant dideliam pagreičiui
Pastovus veikimas nepriklausomai nuo temperatūros

Apkrovos paskirstymo inžinerija

Tinkamam apkrovos paskirstymui labai svarbi jungiamojo laikiklio konstrukcija:

Ąsočio dizainas: Tolygiai paskirsto jėgas jungties taške.
Guolių integravimas: Mažina trintį sąsajoje
Medžiagų parinkimas: Pusiausvyra tarp tvirtumo ir svorio

Mechaninių jungčių gedimų prevencija

Supratimas apie galimus gedimo taškus padeda išvengti problemų:

Kritiniai streso taškai

Prijungimo kronšteino tvirtinimo taškai
Sandarinimo juostos kreipiamųjų kanalų sandarinimas
Važiuoklės guolių sąsajos

Prisimenu, kaip konsultavausi su automobilių dalių gamintoju Mičigane, kuris susidūrė su mechaninių jungčių sandarinimo juostų ankstyvu nusidėvėjimu. Išanalizavę jų taikymą, nustatėme, kad jie dirbo su didele šonine apkrova, viršijančia cilindro specifikacijas. Įdiegę mūsų sustiprintą vežimėlių sistemą su papildomais guoliais, pratęsėme sandarinimo juostos tarnavimo laiką daugiau nei 300%.

Kodėl sugenda pneumatiniai sandarikliai ir kaip to išvengti?

Sandarinimo sistema yra svarbiausias bet kurio bepakopio cilindro komponentas, nes ji palaiko slėgį ir kartu užtikrina sklandų judėjimą.

Bepakopių cilindrų pneumatiniai sandarikliai dažniausiai sugenda dėl užterštumo, netinkamo tepimo, per didelio slėgio, ekstremalių temperatūrų arba įprasto susidėvėjimo laikui bėgant. Šie gedimai pasireiškia oro nuotėkiu, sumažėjusia jėga, nenuosekliu judėjimu arba visišku sistemos gedimu.

Techninis infografikas "Dažniausi sandariklių gedimo būdai", kuriame rodomi keli padidinti pneumatinių sandariklių skerspjūviai. Centriniame paveikslėlyje pavaizduotas "sveikas sandariklis". Aplink jį pavaizduoti penki pažeidimų pavyzdžiai: "Užteršimas" rodo įbrėžtą sandariklį, "Netinkamas tepimas" - įtrūkusį sandariklį, "Per didelis slėgis" - deformuotą ir išspaustą sandariklį, "Temperatūros kraštutinumai" - sukietėjusį, trapų sandariklį, "Įprastas nusidėvėjimas" - sandariklį užapvalintais kraštais. — Sandariklio gedimo režimų diagrama

Įprasti sandariklių gedimo būdai

Supratimas, kaip sandarikliai sugenda, padeda išvengti brangiai kainuojančių prastovų:

Pirminiai gedimų modeliai

Gedimo režimas	Vizualiniai rodikliai	Veikimo simptomai	Prevencinės priemonės
Abrazyvinis nusidėvėjimas	Įbrėžti sandarinimo paviršiai	Laipsniškas slėgio sumažėjimas	Tinkamas oro filtravimas, reguliari priežiūra
Cheminis skilimas	Spalva, sukietėjimas	Sandariklio deformacija, nuotėkis	Suderinami tepalai, medžiagų parinkimas
Ekstruzijos pažeidimai	Sandarinimo medžiaga, įstumta į tarpus	Staigus slėgio sumažėjimas	Tinkamas slėgio reguliavimas, žiedai nuo išspaudimo
Suspaudimo rinkinys	Nuolatinė deformacija	Nepilnas sandarinimas	Temperatūros valdymas, medžiagų parinkimas
Įrengimo žala	Įpjovimai, įtrūkimai antspaude	Tiesioginis nutekėjimas	Tinkami montavimo įrankiai, mokymas

sandariklių suspaudimo sąrankos gedimas

Sandarinimo medžiagų pasirinkimo kriterijai

Sandariklio medžiagos pasirinkimas turi didelę įtaką eksploatacinėms savybėms:

Medžiagų savybių palyginimas

Medžiaga	Temperatūros diapazonas	Atsparumas cheminėms medžiagoms	Atsparumas dėvėjimuisi	Sąnaudų veiksnys
NBR	nuo -30 °C iki +100 °C	Geras	Vidutinio sunkumo	1.0×
FKM (Vitonas)³	Nuo -20 °C iki +200 °C	Puikus	Geras	2.5×
PTFE	nuo -200 °C iki +260 °C	Išskirtinis	Puikus	3.0×
HNBR	nuo -40 °C iki +165 °C	Labai geras	Geras	1.8×
Poliuretanas	nuo -30 °C iki +80 °C	Vidutinio sunkumo	Puikus	1.2×

Pažangios sandariklio konstrukcijos ypatybės

Šiuolaikiniuose cilindruose be lazdelių naudojami sudėtingos konstrukcijos sandarikliai:

Antspaudų profilio naujovės

Dvigubų briaunų konfigūracijos: Pirminiai ir antriniai sandarinimo paviršiai
Savaime besireguliuojantys profiliai: Kompensuoti nusidėvėjimą laikui bėgant
Mažo sukibimo dangos: Sumažinkite atitrūkimo jėgas ir padidinkite efektyvumą
Integruoti valytuvų elementai: Užkirskite kelią teršalų patekimui

Prevencinės techninės priežiūros strategijos

Tinkama techninė priežiūra gerokai prailgina sandariklio tarnavimo laiką:

Techninės priežiūros grafiko sistema

Komponentas	Tikrinimo intervalas	Priežiūros veiksmai	Įspėjamieji ženklai
Pirminiai sandarikliai	500 darbo valandų	Vizuali apžiūra	Slėgio mažėjimas, triukšmas
Valytuvų sandarikliai	250 darbo valandų	Valymas, tikrinimas	Užterštumas baliono viduje
Tepimas	1000 darbo valandų	Jei reikia, pakartotinis taikymas	Didesnė trintis, trūkčiojantis judesys
Oro filtravimas	Savaitinis	Filtro tikrinimas ir (arba) keitimas	Drėgmė arba dalelės sistemoje

Neseniai apsilankęs Viskonsino maisto perdirbimo gamykloje susidūriau su gamybos linija, kurioje kas 2-3 mėnesius buvo keičiamos cilindrų be lazdelių tarpinės. Atlikę tyrimą nustatėme, kad jų oro paruošimo sistema neefektyviai šalino drėgmę. Atnaujinus mūsų pažangią filtravimo sistemą ir perėjus prie mūsų su maistu suderinamos sandarinimo medžiagos, jų techninės priežiūros intervalas tarp pakeitimų pailgėjo iki daugiau nei 18 mėnesių.

Išvada

Norint tinkamai parinkti, eksploatuoti ir prižiūrėti bepakopius pneumatinius cilindrus - nesvarbu, ar tai būtų magnetinė jungtis, mechaninė jungtis, ar jų sandarinimo sistemos - būtina suprasti jų veikimo principus. Šie naujoviški komponentai ir toliau tobulėja, siūlydami vis patikimesnius ir efektyvesnius sprendimus linijinio judesio taikymams.

DUK apie cilindrų be strypų veikimą

Koks yra pagrindinis cilindro be strypų privalumas, palyginti su tradiciniu cilindru?

Cilindrai be strypų užtikrina tokį patį eigos ilgį, užimdami maždaug perpus mažiau vietos nei įprastiniai cilindrai. Dėl šios vietos taupymo konstrukcijos galima kompaktiškiau suprojektuoti mašinas, kartu pašalinant su ištraukiamuoju strypu susijusias saugos problemas ir užtikrinant geresnį šoninių apkrovų palaikymą dėl vežimėlio guolių sistemos.

Kaip veikia su magnetu sujungtas cilindras be strypų?

Magnetu sujungtame bepakopiame cilindre naudojami nuolatiniai magnetai, įtaisyti tiek vidiniame stūmoklyje, tiek išoriniame vežimėlyje. Kai suslėgtas oras judina vidinį stūmoklį, magnetinis laukas pereina per neferomagnetinę cilindro sienelę ir traukia išorinį vežimėlį be jokio fizinio ryšio tarp šių dviejų komponentų.

Kokią didžiausią jėgą gali sukurti cilindras be lazdelių?

Didžiausia jėga priklauso nuo cilindro be strypų tipo ir dydžio. Mechaninių jungčių konstrukcijos paprastai pasižymi didžiausiomis jėgos galimybėmis, o didelio skersmens (100 mm ir daugiau) modeliai sukuria didesnę nei 7 000 N jėgą, esant 6 barų slėgiui. Magnetinių jungčių konstrukcijos paprastai pasižymi mažesnėmis jėgomis dėl magnetinio lauko stiprumo apribojimų.

Kaip išvengti sandarinimo gedimų bepiločiuose pneumatiniuose cilindruose be lazdelių?

Užkirskite kelią sandariklių gedimams, užtikrindami tinkamą oro paruošimą (filtravimą, tepimą, jei reikia), dirbdami nurodytuose slėgio ir temperatūros diapazonuose, vengdami šoninės apkrovos, viršijančios vardinius pajėgumus, įgyvendindami reguliarius techninės priežiūros grafikus ir, jei reikia, naudodami gamintojo rekomenduojamus tepalus.

Ar cilindrai be lazdelių gali atlaikyti šonines apkrovas?

Taip, cilindrai be lazdelių yra skirti šoninėms apkrovoms, tačiau neperžengiant tam tikrų ribų. Mechaninių jungčių konstrukcijos paprastai pasižymi didesniu šoninės apkrovos pajėgumu nei magnetinių movų versijos. Vežimėlio guolių sistema atlaiko šias apkrovas, tačiau viršijus gamintojo specifikacijas, jos susidėvi anksčiau laiko ir gali sugesti.

Kas lemia magnetinį atsiskyrimą cilindruose be lazdelių?

Magnetinis atjungimas įvyksta, kai reikalinga jėga viršija magnetinio ryšio stiprumą, paprastai dėl pernelyg didelio pagreičio, perkrovos, viršijančios vardinį pajėgumą, ekstremalios darbinės temperatūros, mažinančios magnetinio lauko stiprumą, arba fizinių kliūčių, neleidžiančių judėti vežimėliui, nors vidinis stūmoklis ir toliau juda.

Išsamiai paaiškinami magnetinių movų, kurios perduoda sukimo momentą ar jėgą tarp dviejų velenų ar komponentų be fizinio kontakto, naudodamos magnetinius laukus, veikimo principai. ↩
Paaiškina, kokios yra skirtingos nuolatinių magnetų klasės (pvz., N42, N52), kaip jie klasifikuojami pagal didžiausią energijos kiekį ir kokios medžiagos, pvz., neodimis, naudojamos. ↩
Pateikiama informacija apie fluoroelastomerą (FKM) - aukštos kokybės sintetinį kaučiuką, žinomą prekiniu pavadinimu Viton®, kuris pasižymi puikiu atsparumu karščiui ir cheminėms medžiagoms. ↩

Sveiki, esu Chuckas, vyresnysis ekspertas, turintis 15 metų patirtį pneumatikos pramonėje. Bendrovėje "Bepto Pneumatic" daugiausia dėmesio skiriu aukštos kokybės, mūsų klientams pritaikytų pneumatinių sprendimų teikimui. Mano kompetencija apima pramonės automatizavimą, pneumatinių sistemų projektavimą ir integravimą, taip pat pagrindinių komponentų taikymą ir optimizavimą. Jei turite klausimų arba norėtumėte aptarti savo projekto poreikius, nedvejodami kreipkitės į mane el. paštu chuck@bepto.com.