Kaip veikia dvipusio veikimo pneumatinis cilindras ir kodėl jis būtinas šiuolaikinėje automatizacijoje?

Daugelis inžinierių stengiasi suprasti, kodėl jų pneumatinėms sistemoms trūksta tikslaus valdymo ir dvikryptės jėgos, dažnai per vėlai sužinodami, kad vienpusio veikimo cilindrai negali užtikrinti reikiamo našumo.

Dvigubo veikimo pneumatinis cilindras naudoja suslėgtą orą, tiekiamą į abi stūmoklio puses, kad sukurtų kontroliuojamus ištraukimo ir įtraukimo judesius su visa jėga abiem kryptimis, todėl jis yra labai svarbus tose srityse, kuriose reikia tikslaus pozicionavimo, kintamo greičio valdymo ir patikimo dvikrypčio veikimo.

Vakar man paskambino Robertas iš Teksaso gamybos įmonės, nes jo vienpusio veikimo cilindrai nesugebėjo užtikrinti pakankamos surinkimo linijos įtraukimo jėgos, dėl to gamyba vėlavo $45 000 kartų, kol buvo pereita prie mūsų dvigubo veikimo cilindrų. cilindrai be lazdelių¹ atkurta visiška veiklos kontrolė.

Turinys

• Kokios yra pagrindinės dvigubo veikimo pneumatinio cilindro sudedamosios dalys?
• Kaip veikia oro srauto valdymo sistema dvipusio veikimo cilindruose?
• Kodėl dvigubo veikimo cilindrai pranašesni už vienpusio veikimo alternatyvas?
• Kokioms programoms naudingiausi dvipusio veikimo pneumatiniai cilindrai?

Kokios yra pagrindinės dvigubo veikimo pneumatinio cilindro sudedamosios dalys?

Norint tinkamai parinkti, sumontuoti ir prižiūrėti šiuos universalius automatikos prietaisus, labai svarbu suprasti dvigubo veikimo pneumatinių cilindrų vidines sudedamąsias dalis.

Dvigubo veikimo pneumatiniuose cilindruose yra stūmoklis su sandarikliais, padalijančiais cilindro angą į dvi atskiras oro kameras, prijungtas prie atskirų oro prievadų, kuriais galima nepriklausomai valdyti slėgį atliekant ištraukimo ir įtraukimo judesius, o strypo sandarikliai apsaugo nuo išorinio oro nuotėkio.

Pagrindiniai vidiniai komponentai

Stūmoklio surinkimas

Stūmoklis yra judanti pertvara, skirianti dvi oro kameras. Jį sudaro:

• Stūmoklio korpusas: Apdirbtas aliuminio arba plieno diskas, kuris tiksliai telpa į cilindro angą.
• Stūmoklio sandarikliai: Didelio efektyvumo elastomeriniai sandarikliai, apsaugantys nuo oro nuotėkio tarp kamerų
• Dėvėti žiedai: Atraminiai žiedai, kurie apsaugo nuo sąlyčio metalas su metalu ir sumažina trintį.

Cilindro cilindras ir galiniai dangteliai

Cilindro cilindre sumontuotas stūmoklis ir yra slėginio indo konstrukcija:

• Cilindro vamzdis: Tikslumas -nušlifuotas² aliuminio arba plieno vamzdis, užtikrinantis sklandžią stūmoklio eigą.
• Galiniai dangteliai: Sandarūs uždarymo įtaisai, kuriuose yra oro angos ir strypo įvorė
• Ryšio traukės: Srieginiai strypai, kuriais tvirtinami galiniai dangteliai ir veikiami vidinio slėgio jėgų.

Sandarinimo sistemos komponentai

Sandarinimo sistema yra labai svarbi slėgio atskyrimui palaikyti ir išoriniam nuotėkiui išvengti:

Oro uosto konfigūracija

Dvigubo veikimo cilindrai turi dvi oro tiekimo angas:

• A prievadas (išplėtimas): Tiekia orą cilindrui išplėsti.
• B prievadas (ištraukimas): Tiekia orą cilindrui įtraukti.
• Uosto dydžio nustatymas: Paprastai nuo 1/8″ iki 1/2″ NPT, priklausomai nuo cilindro angos dydžio.

"Bepto" bepakopiuose oro balionuose naudojamos aukščiausios kokybės sandarinimo medžiagos ir preciziškas apdirbimas, kad būtų užtikrintas patikimas veikimas per milijonus ciklų. Mūsų dvigubo veikimo konstrukcijos užtikrina pastovų veikimą net ir sudėtingoje pramoninėje aplinkoje.

Kaip veikia oro srauto valdymo sistema dvipusio veikimo cilindruose?

Nuo oro srauto valdymo sistemos priklauso, kaip dvigubo veikimo pneumatiniai cilindrai, koordinuotai valdydami slėgį, pasiekia tikslų, valdomą judėjimą abiem kryptimis.

Dvigubo veikimo cilindrų valdymui naudojamas 4 krypčių kryptinis vožtuvas, kuris pakaitomis tiekia suslėgtąjį orą į vieną kamerą, o iš priešingos kameros jį išleidžia, taip sukurdamas slėgio skirtumą, kuris skatina stūmoklio judėjimą visa jėga tiek ištraukimo, tiek įtraukimo kryptimis.

4 krypčių vožtuvo veikimas

Pratęsimo ciklas

Išplėtimo metu valdymo vožtuvas:

1. Prijungiamas tiekiamas oras prie A prievado (dangtelio galas)
2. Išmetimo vamzdžiai B prievadas (strypo galas) į atmosferą
3. Sudaro slėgio skirtumą stūmoklio išstūmimas į išorę
4. Palaiko tiekimo slėgį kol bus pasiekta padėtis

Ištraukimo ciklas  

Atitraukimo metu vožtuvas pasisuka į priešingą pusę:

1. Prijungiamas tiekiamas oras į B prievadą (strypo galą)
2. Išmetamieji vamzdžiai A prievadas (dangtelio galas) į atmosferą
3. Sukuriamas priešingas slėgio skirtumas stūmoklio stūmimas į vidų
4. Suteikia visą ištraukimo jėgą nepriklauso nuo išorinių apkrovų.

Slėgio ir jėgos santykiai

Išduodama jėga priklauso nuo oro slėgio ir veiksmingo stūmoklio ploto:

Ištraukimo jėgos apskaičiavimas

Jėga (svarai) = slėgis (PSI) × visas stūmoklio plotas (kv. col.)

Įtraukimo jėgos skaičiavimas  

Jėga (svarai) = slėgis (PSI) × (stūmoklio plotas - strypo plotas) (kv. col.)

Srauto valdymas ir greičio reguliavimas

Greičio reguliavimas atliekamas reguliuojant srautą:

Minkštinimo sistemos

Daugelyje dvigubo veikimo cilindrų yra amortizacija, apsauganti nuo smūgių eigos pabaigoje:

• Įmontuotos pagalvėlės: Reguliuojami srauto ribotuvai, kurie sulėtina stūmoklį ties eigos pabaiga
• Išorinė amortizacija: Amortizatoriai arba oro pagalvės, skirtos darbui sunkiomis sąlygomis
• Švelnaus paleidimo sistemos: Laipsniškas slėgio didėjimas, kad pagreitis būtų tolygus.

Kodėl dvigubo veikimo cilindrai pranašesni už vienpusio veikimo alternatyvas?

Dvigubo veikimo pneumatiniai cilindrai, palyginti su viengubo veikimo cilindrais, turi didelių eksploatacinių privalumų, todėl jie pasirenkami daugeliui pramonės automatizavimo įrenginių.

Dvigubo veikimo cilindrai užtikrina visą jėgą abiem kryptimis, tikslų greičio valdymą, puikų padėties nustatymo tikslumą ir patikimą veikimą esant skirtingoms apkrovos sąlygoms, o viengubo veikimo cilindrų grįžtamasis judesys priklauso nuo spyruoklių arba sunkio jėgos, o jų jėgos ir valdymo galimybės yra ribotos.

Jėgos ir galios privalumai

Dvipusės jėgos panaudojimo galimybė

Dvigubo veikimo cilindrai užtikrina judėjimą abiem kryptimis:

• Išplėtimo jėga: Visas stūmoklio plotas × tiekimo slėgis
• Įtraukimo jėga: (stūmoklio plotas - strypo plotas) × tiekimo slėgis  
• Nuoseklus veikimas: Galimybė naudoti jėgą nepriklausomai nuo montavimo orientacijos
• Krovinių tvarkymas: Gali įveikti išorines jėgas abiem kryptimis

Galios ir svorio santykis³

Palyginti su vienkartinio veikimo alternatyvomis:

Valdymo ir tikslumo privalumai

Kintamo greičio valdymas

Dvigubo veikimo cilindrai užtikrina puikų greičio valdymą:

• Nepriklausomas valdymas: Atskiras srauto valdymas kiekvienai krypčiai
• Sklandus pagreitis: Laipsniškas slėgio didėjimas apsaugo nuo trūkčiojančio judesio
• Tikslus padėties nustatymas: Galimybė sustoti bet kurioje insulto vietoje
• Programuojami profiliai: Sudėtingi judesių modeliai naudojant servo valdymą

Apkrovos kompensavimas

Dvigubo veikimo sistemos automatiškai kompensuoja kintančias apkrovas:

• Nuoseklus greitis: Išlaiko užprogramuotą greitį nepriklausomai nuo apkrovos pokyčių
• Jėgos reguliavimas: Reguliuojama jėgos išvestis įvairioms reikmėms
• Apsauga nuo stabdymo: Apsaugo nuo žalos, kai susiduriama su netikėtu pasipriešinimu

Patikimumo ir techninės priežiūros privalumai

Mažesnis dėvėjimasis ir stresas

Dvigubo veikimo mechanizmas sumažina komponentų apkrovą:

• Subalansuotas krovimas: Jėgos tolygiai paskirstomos stūmokliui ir strypui
• Kontroliuojamas lėtėjimas: Amortizacijos sistemos apsaugo nuo smūgių
• Nuolatinis tepimas: Alyvos dulksna pasiekia visas judančias dalis darbo metu

Prognozuojama techninė priežiūra

Dvigubo veikimo cilindrų techninės priežiūros tvarkaraščiai yra labiau nuspėjami:

• Tolygūs dėvėjimosi modeliai: Subalansuotas veikimas prailgina sandariklio tarnavimo laiką
• Diagnostikos galimybės: Slėgio stebėsena atskleidžia eksploatacinių savybių pablogėjimą
• Planuojamas pakeitimas: Numatomi sandariklių keitimo intervalai

Linda, valdanti pakavimo įmonę Kalifornijoje, perėjo nuo viengubo veikimo prie mūsų dvigubo veikimo cilindrų be lazdelių po to, kai susidūrė su nenuosekliu pakuočių padėties nustatymu. "Skirtumas išryškėjo iš karto", - sakė ji man. "Mūsų broko rodiklis sumažėjo nuo 3,2% iki 0,4%, įgijome tikslią stūmimo ir traukimo operacijų kontrolę, todėl kasmet sutaupome $28 000 atliekų."

Kokioms programoms naudingiausi dvipusio veikimo pneumatiniai cilindrai?

Tam tikrose pramonės srityse ypač naudingos dvikryptės jėgos ir tikslaus valdymo galimybės, kurias suteikia dvigubo veikimo pneumatiniai cilindrai.

Dvigubo veikimo pneumatiniai cilindrai puikiai tinka surinkimo automatizavimo, medžiagų tvarkymo, pakavimo įrangai ir bandymo mašinoms, kur tikslus padėties nustatymas, kintamos jėgos valdymas ir patikimas dvikryptis veikimas yra būtini optimaliam našumui ir produktyvumui užtikrinti.

Gamybos ir surinkimo programos

Automatizuotos surinkimo linijos

Dvigubo veikimo cilindrai suteikia esminių galimybių atliekant surinkimo operacijas:

• Dalies pozicionavimas: Tikslus komponentų išdėstymas surinkimo metu
• Prispaudimo operacijos: Kontroliuojamas jėgos panaudojimas jungimo operacijoms  
• Kokybės kontrolė: Nuosekli jėga ir padėtis tikrinimo procesuose
• Medžiagų tvarkymas: Patikimas dalių perkėlimas iš vienos stoties į kitą

Staklių programos

Gamybos įrangai naudingi dvigubo veikimo cilindrai:

• Ruošinio prispaudimas: Saugus laikymas naudojant kontroliuojamą jėgą
• Įrankių padėties nustatymas: Tikslus pjovimo įrankių ir armatūros judėjimas
• Saugos sistemos: Patikimas apsaugų ir saugos mechanizmų veikimas
• Aušinimo skysčio valdymas: Tikslus aušinimo skysčio tiekimo sistemų išdėstymas

Pakavimas ir medžiagų tvarkymas

Didelio greičio pakavimo linijos

Pakavimo įrangai reikalingas dvigubo veikimo sistemų tikslumas ir greitis:

Konvejerių sistemos

Medžiagų transportavimo konvejeriuose naudojami dvigubo veikimo cilindrai:

• Nukreipiamieji vartai: Tikslus produkto maršruto nustatymas
• Stūmimo mechanizmai: Kontroliuojamas produktų judėjimas tarp konvejerių
• Kėlimo įtaisai: Produktų kėlimas ir nuleidimas perdirbti
• Rūšiavimo sistemos: Tikslus padėties nustatymas automatizuotam rūšiavimui

Testavimo ir matavimo įranga

Medžiagų bandymai

Bandymų mašinoms reikia tikslaus dvigubo veikimo cilindrų jėgos valdymo:

• Mėginio pakrovimas: Kontroliuojamas bandinių padėties nustatymas
• Jėgos taikymas: Tikslus jėgos perdavimas mechaniniams bandymams
• Ciklinis bandymas: Pakartotiniai pakrovimo ir iškrovimo ciklai
• Saugos sistemos: Avarinio ištraukimo galimybės

Kokybės kontrolės sistemos

Patikros įrangai naudingas dvigubo veikimo cilindro tikslumas:

• Zondo padėties nustatymas: Tikslus matavimo prietaisų išdėstymas
• Dalies manipuliacija: Kontroliuojamas judėjimas, skirtas apžiūrai įvairiais kampais
• "Go/no-nogo" testavimas: Nuoseklios jėgos taikymas funkciniams bandymams
• Automatizuotas tvarkymas: Patikimas dalių perkėlimas per patikros stotis

"Bepto" cilindrų be strypų privalumai

Puikios eksploatacinės savybės

Mūsų dvigubo veikimo cilindrai be lazdelių pasižymi didesnėmis galimybėmis:

• Galimybė atlikti ilgą eigą: Galimas iki 6 metrų eigos ilgis
• Didelio greičio veikimas: Greitis iki 3000 mm per sekundę
• Tikslus padėties nustatymas: Pakartojamumas ±0,1 mm ribose
• Kompaktiškas dizainas: Erdvę taupantis montavimas ankštose vietose

Konkretiems taikymams skirti sprendimai

Siūlome pritaikytus dvigubo veikimo sprendimus konkrečioms pramonės šakoms:

• Maisto perdirbimas: Nerūdijančio plieno konstrukcija su FDA patvirtintais sandarikliais
• Švari patalpa: Mažai dalelių generuojančios konstrukcijos, skirtos puslaidininkiams  
• Atšiauri aplinka: Korozijai atsparios cheminio apdorojimo medžiagos
• Aukšta temperatūra: Specialūs sandarikliai ir medžiagos, skirtos darbui aukštoje temperatūroje

Sąnaudų ir naudos analizė

Pradinė investicija ir ilgalaikė vertė

Nors dvigubo veikimo cilindrai iš pradžių kainuoja brangiau, jie yra vertingesni:

Našumo didinimas

Dvigubo veikimo cilindrai paprastai užtikrina:

• Greitesnis ciklo laikas: 25-50% patobulinimas, palyginti su vienkartinio veikimo
• Geresnė kokybė: Mažesnis defektų skaičius dėl tikslios kontrolės
• Didesnis patikimumas: Mažiau prastovų dėl puikios konstrukcijos
• Veiklos lankstumas: Gebėjimas dirbti su skirtingais gamybos reikalavimais

Išvada

Dvigubo veikimo pneumatiniai cilindrai užtikrina būtiną dvikryptę jėgą ir tikslias valdymo galimybes, todėl jie yra būtini šiuolaikinėse automatikos programose, pasižymi geresnėmis eksploatacinėmis savybėmis, patikimumu ir ekonomiškumu, palyginti su vienpusio veikimo alternatyvomis.

DUK apie dvigubo veikimo pneumatinius cilindrus