Ar susiduriate su pneumatinių sistemų gedimais arba neefektyvia veikla? Problema dažnai kyla dėl netinkamai parinktos pavaros, todėl mažėja našumas ir didėja techninės priežiūros išlaidos. Tinkamai parinkta pneumatinė pavara šias problemas gali išspręsti iš karto.
Teisė pneumatinė pavara turėtų atitikti jūsų taikomosios programos jėgos reikalavimus, greičio poreikius ir apkrovos sąlygas, atsižvelgiant į aplinkos veiksnius ir ilgaamžiškumą. Pasirinkimui reikia suprasti jėgos skaičiavimus, apkrovos atitikimą ir specialius taikymo reikalavimus.
Leiskite pasidalyti įspūdžiais iš daugiau nei 15 metų darbo pneumatikos pramonėje. Praėjusį mėnesį klientas iš Vokietijos sutaupė daugiau kaip $15 000 prastovų išlaidų, nes teisingai parinko pakaitinį cilindrą be strypelių, užuot savaitėmis laukęs originalios dalies. Panagrinėkime, kaip galite priimti panašius protingus sprendimus.
Turinys
- Jėgos ir greičio skaičiavimo formulės
- Strypo galo apkrovos atitikimo nuorodos lentelės
- Antirotacinių cilindrų taikymo analizė
Kaip apskaičiuoti pneumatinio cilindro jėgą ir greitį?
Renkantis pneumatinę pavarą labai svarbu suprasti jėgos ir greičio santykį, kad jūsų programa veiktų optimaliai.
Pneumatinio cilindro jėga apskaičiuojama pagal formulę F = P × A, kur F - jėga (N), P - jėga (N). slėgis1 (Pa), o A - efektyvusis stūmoklio plotas (m²). Greitis priklauso nuo srauto greičio ir gali būti apskaičiuotas pagal formulę v = Q/A, kur v - greitis, Q - srautas, A - stūmoklio plotas.
Pagrindinės jėgos skaičiavimo formulės
Dėl skirtingų efektyviųjų plotų jėgos apskaičiavimas ištiesimo ir įtraukimo eigose skiriasi:
Ištraukimo jėga (eiga į priekį)
Ištęstinei eigai naudojamas visas stūmoklio plotas:
F₁ = P × π × (D²/4)
Kur:
- F₁ = ištraukimo jėga (N)
- P = darbinis slėgis (Pa)
- D = stūmoklio skersmuo (m)
Atitraukimo jėga (grįžtamoji eiga)
Įtraukimo eigoje turime atsižvelgti į strypo plotą:
F₂ = P × π × (D² - d²)/4
Kur:
- F₂ = ištraukimo jėga (N)
- d = strypo skersmuo (m)
Greičio skaičiavimas ir valdymas
Pneumatinio cilindro greitis priklauso nuo:
- Oro srauto greitis
- Cilindro angos dydis
- Apkrovos sąlygos
Pagrindinė formulė yra tokia:
v = Q/A
Kur:
- v = greitis (m/s)
- Q = srauto greitis (m³/s)
- A = stūmoklio plotas (m²)
Tinklalapiui cilindrai be lazdelių2 kaip ir mūsų "Bepto" modeliuose, greičio skaičiavimas yra paprastesnis, nes efektyvusis plotas išlieka pastovus abiem kryptimis.
Praktinis pavyzdys
Tarkime, kad reikia horizontaliai perkelti 50 kg krovinį, naudojant 40 mm skersmens cilindrą be strypo, kurio slėgis 6 barai:
- Apskaičiuokite jėgą: F = 6 × 10⁵ × π × (0,04²/4) = 754 N
- Su 50 kg apkrova (490 N) ir trintimi tai užtikrina pakankamą jėgą
- Kad greitis būtų 0,5 m/s, naudojant šią angą, reikia maždaug 38 l/min oro srauto.
Nepamirškite, kad šiuose skaičiavimuose pateikiamos teorinės vertės. Realiose programose reikia atsižvelgti į:
- Trinties nuostoliai3 (paprastai 10-30%)
- Slėgio kritimas sistemoje
- Dinaminės apkrovos sąlygos
Kokios strypo galo apkrovos specifikacijos turėtų atitikti jūsų taikymo reikalavimus?
Pasirinkus tinkamą strypo galo apkrovos galią, išvengiama ankstyvo susidėvėjimo, surišimo ir sistemos gedimų pneumatinėse sistemose.
Norint suderinti strypo galo apkrovą, reikia palyginti jūsų programos šoninės, momentinės ir ašinės apkrovos.4 pagal gamintojo specifikacijas. Balionams be strypų guolių sistemos laikomoji galia yra labai svarbi, nes ji turi tiesioginę įtaką baliono tarnavimo laikui ir našumui.
Krovinių tipų supratimas
Derinant strypų galų apkrovas, reikia atsižvelgti į tris pagrindinius apkrovų tipus:
Ašinė apkrova
Tai jėga, veikianti išilgai cilindro strypo ašies:
- Tiesiogiai susijęs su cilindro kiaurymės dydžiu ir darbiniu slėgiu.
- Dauguma cilindrų pirmiausia skirti ašinėms apkrovoms.
- Cilindrams be strypų tai yra pagrindinė darbinė apkrova.
Šoninė apkrova
Tai jėga, statmena cilindro ašiai:
- Gali sukelti ankstyvą sandariklių nusidėvėjimą ir strypo sulenkimą
- Kritinė reikšmė renkantis cilindrus be lazdelių
- Dažnai nepakankamai įvertinamas paraiškose
Momentinė apkrova
Tai sukimosi jėga, sukelianti sukimąsi:
- Gali pažeisti guolius ir sandariklius
- Ypač svarbu naudojant ilgesnės eigos įrenginius
- Matuojama Nm (Niutonmetrais)
Strypo galo apkrovos atitikimo lentelė
Čia pateikiama supaprastinta orientacinė lentelė, kurioje pateikiami įprastų bepakopių cilindrų dydžių ir atitinkamos apkrovos dydžių atitikmenys:
| Cilindro skylė (mm) | Maksimali ašinė apkrova (N) | Didžiausia šoninė apkrova (N) | Maksimali momentinė apkrova (Nm) | Tipinės programos |
|---|---|---|---|---|
| 16 | 300 | 30 | 5 | Lengvas surinkimas, mažų dalių perkėlimas |
| 25 | 750 | 75 | 15 | Vidutinis surinkimas, medžiagų tvarkymas |
| 32 | 1,200 | 120 | 25 | Bendrasis automatizavimas, vidutinės apkrovos perkėlimas |
| 40 | 1,900 | 190 | 40 | Sunkus medžiagų tvarkymas, vidutinio sunkumo pramoninis naudojimas |
| 50 | 3,000 | 300 | 60 | Sunkioji pramonė |
| 63 | 4,800 | 480 | 95 | Labai sunkių krovinių tvarkymas |
Guolių sistemos aspektai
Bepakopių cilindrų apkrovą lemia guolių sistema:
Rutulinių guolių sistemos5
- Didesnis apkrovos pajėgumas
- Mažesnė trintis
- Geriau tinka didelės spartos programoms
- BrangiauStumdomųjų guolių sistemos
- Ekonomiškesnis
- Geriau tinka nešvariai aplinkai
- Paprastai mažesnė apkrova
- Didesnė trintisRitininių guolių sistemos
- Didžiausia apkrova
- Tinka sunkiems darbams
- Puikiai tinka ilgiems smūgiams
- Reikalingas tikslus derinimas
Neseniai padėjau vienai JK esančiai gamybos įmonei pakeisti savo aukščiausios kokybės prekės ženklo cilindrus be lazdelių mūsų "Bepto" atitikmenimis. Tinkamai suderinę guolių sistemą su jų taikymo poreikiais, jie ne tik išsprendė tiesioginių prastovų problemą, bet ir pratęsė techninės priežiūros intervalą 30%.
Kada savo sistemoje turėtumėte naudoti antirotacinius pneumatinius cilindrus?
Nuo sukimosi apsaugantys cilindrai neleidžia stūmoklio strypui nepageidaujamai suktis darbo metu ir užtikrina tikslų linijinį judėjimą konkrečiose srityse.
Pneumatiniai cilindrai nuo sukimosi turėtų būti naudojami, kai jūsų programai reikia tikslaus linijinio judesio be jokių sukimosi nuokrypių, kai dirbama su nesimetriškomis apkrovomis arba kai cilindras turi atlaikyti išorines sukimosi jėgas, galinčias pakenkti padėties nustatymo tikslumui.
Bendrieji apsaugos nuo sukimosi mechanizmai
Pneumatiniams cilindrams apsaugoti nuo sukimosi naudojami keli būdai:
Gidų sistemos
- Papildomi strypai, lygiagretūs pagrindiniam stūmoklio strypui
- Puikus stabilumas ir tikslumas
- Didesnė kaina, bet labai patikimas
- Dažnai naudojami tiksliojoje gamyboje
Profilio strypo dizainas
- Ne apskritas strypo skerspjūvis neleidžia suktis
- Kompaktiškas dizainas be išorinių komponentų
- Tinkamas naudoti esant vietos trūkumui
- Gali būti mažesnės keliamosios galios
Išorinės kreipiamosios sistemos
- Atskiri kreipiamieji mechanizmai, veikiantys kartu su cilindru
- Didžiausias tikslumas ir keliamoji galia
- Sudėtingesnis įrengimas
- Naudojamas didelio tikslumo automatizavimo srityje
Taikymo scenarijų analizė
Štai pagrindiniai taikymo scenarijai, kai būtina naudoti antirotacinius cilindrus:
1. Asimetrinės apkrovos tvarkymas
Kai krovinio svorio centras yra pasislinkęs nuo cilindro ašies, standartiniai cilindrai gali suktis veikiami slėgio. Nuo sukimosi apsaugantys cilindrai yra labai svarbūs:
- Robotiniai griebtuvai, kuriais tvarkomi netaisyklingi objektai
- Surinkimo mašinos su ofsetiniais įrankiais
- Medžiagų tvarkymas su nesubalansuotais kroviniais
2. Tikslūs padėties nustatymo taikymai
Tikslaus padėties nustatymo reikalaujančioms programoms naudingos apsaugos nuo sukimosi funkcijos:
- CNC staklių komponentai
- Automatizuota bandymų įranga
- Tikslaus surinkimo operacijos
- Medicinos prietaisų gamyba
3. Atsparumas išoriniam sukimo momentui
Kai išorinės jėgos gali sukelti sukimąsi:
- Apdirbimo operacijos su pjovimo jėgomis
- Spaudimo programos su galimais nuokrypiais
- Paraiškos su šalutinio poveikio jėgomis
Atvejo analizė: Sprendimas prieš sukimąsi
Vienas klientas Švedijoje susidūrė su pakavimo įrangos derinimo problemomis. Standartiniai cilindrai be lazdelių šiek tiek sukosi veikiami apkrovos, todėl buvo neteisingai išlyginti ir sugadinti gaminiai.
Rekomenduojame savo "Bepto" cilindrus be lazdelių su dvigubais guoliais. Rezultatų sulaukėme iš karto:
- Visiškai pašalintos sukimosi problemos
- Sumažintas produkto pažeidimas 95%
- Padidintas gamybos greitis 15%
- Mažesnis techninės priežiūros dažnumas
Atrankos kriterijų lentelė
| Paraiškos reikalavimas | Standartinis cilindras | Kreipiančiojo strypo apsauga nuo sukimosi | Profilio strypas nuo sukimosi | Išorinė kreipiamoji sistema |
|---|---|---|---|---|
| Reikia tikslaus lygio | Žemas | Vidutinio ir aukšto lygio | Vidutinis | Labai aukštas |
| Apkrovos simetrija | Simetriškas | Galima tvarkyti asimetriją | Vidutinė asimetrija | Didelė asimetrija |
| Išorinis sukimo momentas | Minimalus | Vidutinis atsparumas | Mažas ir vidutinis atsparumas | Didelis atsparumas |
| Erdvės apribojimai | Minimalus | Reikia daugiau vietos | Kompaktiškas | Reikalauja daugiausiai vietos |
| Sąnaudų aspektai | Mažiausias | Vidutinis | Vidutinio aukščio | Aukščiausias |
Išvada
Norint pasirinkti tinkamą pneumatinę pavarą, reikia išmanyti jėgos skaičiavimus, suderinti strypo galo apkrovos specifikacijas ir išanalizuoti taikymo poreikius, susijusius su specialiomis funkcijomis, pavyzdžiui, apsauga nuo sukimosi. Vadovaudamiesi šiomis gairėmis, galite užtikrinti optimalų veikimą, sumažinti prastovas ir prailginti pneumatinių sistemų tarnavimo laiką.
DUK apie pneumatinių pavarų pasirinkimą
Kuo skiriasi cilindras be lazdelių nuo standartinio pneumatinio cilindro?
Cilindras be strypo judesį atlieka savo korpuse be ištraukiamojo strypo, todėl sutaupoma vietos ir galima atlikti ilgesnę eigą kompaktiškose vietose. Standartiniai cilindrai turi ištraukiamąjį strypą, kuris darbo metu pasislenka į išorę, todėl reikia papildomos laisvos vietos.
Kaip apskaičiuoti reikiamą pneumatinio cilindro kiaurymės dydį?
Apskaičiuokite reikiamą jėgą, tada naudokite formulę: Čia F - reikalinga jėga niutonais, o P - galimas slėgis paskaliais. Visada pridėkite 25-30% saugos koeficientą, kad atsižvelgtumėte į trintį ir neefektyvumą.
Ar pneumatiniai cilindrai be lazdelių gali atlaikyti tokias pačias apkrovas kaip ir įprastiniai cilindrai?
Pneumatinių cilindrų be strypų šoninė apkrova paprastai būna mažesnė nei įprastinių to paties dydžio cilindrų. Tačiau jie puikiai pritaikomi, kai reikia ilgos eigos ribotoje erdvėje, ir dažnai turi geresnes integruotas guolių sistemas apkrovoms išlaikyti.
Kaip veikia bepakopis oro balionas?
Bešvaistiai oro balionai veikia naudojant sandarų vežimėlį, kuris juda išilgai baliono korpuso. Į vieną kamerą patekęs suslėgtas oras stumia vidinį stūmoklį, kuris su išoriniu vežimėliu sujungtas plyšiu, užsandarintu specialiomis juostomis arba magnetine jungtimi, taip sukuriant tiesinį judesį be ištraukiamojo strypo.
Kokios yra pagrindinės bepakopių cilindrų naudojimo sritys?
Cilindrai be strypų idealiai tinka ilgos eigos cilindrams, naudojamiems ribotoje erdvėje, medžiagų tvarkymo sistemose, automatizavimo įrangoje, pakavimo mašinose, durų pavarose ir kitose srityse, kur dėl vietos trūkumo įprasti cilindrai yra nepraktiški.
Kaip prailginti pneumatinių pavarų eksploatavimo laiką?
Pailginkite pneumatinės pavaros tarnavimo laiką, užtikrindami tinkamą montavimą, teisingą išlyginimą, naudodami švarų ir sausą suslėgtą orą su tinkamu tepalu, neviršydami gamintojo nustatytų apkrovos ribų ir atlikdami reguliarią techninę priežiūrą, įskaitant sandariklių tikrinimą ir keitimą.
-
Pateikiamas pamatinis slėgio, kaip statmenai į objekto paviršių veikiančios jėgos, tenkančios ploto vienetui, mato paaiškinimas, kuris yra formulės F=PxA principas. ↩
-
Aprašomos skirtingos bepakopių cilindrų konstrukcijos, pvz., su magnetine jungtimi ir mechanine jungtimi (juosta), ir paaiškinami jų privalumai bei veikimo principai. ↩
-
Paaiškina įvairius trinties šaltinius pneumatiniame cilindre, įskaitant sandariklių ir guolių trintį, ir paaiškina, kaip šios jėgos sumažina faktinę išėjimo jėgą, palyginti su teoriniais skaičiavimais. ↩
-
Apžvelgiamos įvairios mechanikos inžinerijos statinių apkrovų rūšys, įskaitant ašines (tempimo ir (arba) gniuždymo), šlyties (šonines) ir momentines (lenkimo ir (arba) sukimo) jėgas. ↩
-
Palyginami pagrindiniai guolių tipai, nurodomi jų apkrovos, trinties charakteristikų, vardinių greičių ir tinkamumo įvairioms reikmėms skirtumai. ↩
English 
Deutsch 
Français 
Italiano 
Español 
Português 
Русский 
العربية 
日本語 
한국어 
Bahasa Indonesia 
Türkçe 
Nederlands 
Ελληνικά 
Български 
Čeština 
Dansk 
Eesti 
Suomi 
Magyar 
Lietuvių kalba 
Latviešu valoda 
Polski 
Română 
Svenska 
Slovenčina 
Slovenščina 
Norsk bokmål 
Українська