Kā izvēlēties piemērotāko pneimatisko piedziņu savam lietojumam?

Vai jums ir problēmas ar pneimatisko sistēmu kļūmēm vai neefektīvu darbību? Problēma bieži vien slēpjas nepareizā izpildmehānismu izvēlē, kas samazina produktivitāti un palielina uzturēšanas izmaksas. Pareizi izvēlēta pneimatiskā piedziņa var nekavējoties atrisināt šīs problēmas.

Tiesības pneimatiskā piedziņa jāatbilst jūsu lietojuma spēka prasībām, ātruma vajadzībām un slodzes apstākļiem, vienlaikus ņemot vērā vides faktorus un ilgmūžību. Izvēlei nepieciešama izpratne par spēka aprēķiniem, slodzes atbilstību un īpašām lietojuma prasībām.

Ļaujiet man pastāstīt kaut ko no maniem vairāk nekā 15 gadiem pneimatikas nozarē. Pagājušajā mēnesī klients no Vācijas ietaupīja vairāk nekā $15 000 dīkstāves izmaksu, pareizi izvēloties rezerves cilindru bez stieņa, nevis gaidot nedēļām ilgi oriģināliekārtas daļu. Izpētīsim, kā jūs varat izdarīt līdzīgu gudru izvēli.

Satura rādītājs

• Spēka un ātruma aprēķināšanas formulas
• Stieņa gala slodzes atbilstības atsauces tabulas
• Pret rotāciju vērsta cilindra pielietojuma analīze

Kā aprēķināt pneimatiskā cilindra spēku un ātrumu?

Izvēloties pneimatisko izpildmehānismu, ir svarīgi izprast spēka un ātruma attiecību, lai nodrošinātu optimālu veiktspēju jūsu lietojumā.

Pneimatiskā cilindra spēku aprēķina pēc formulas F = P × A, kur F ir spēks (N), P ir spēks (N), P ir spēks (N). spiediens¹ (Pa), un A ir virzuļa efektīvais laukums (m²). Ātrums ir atkarīgs no plūsmas ātruma, un to var aprēķināt ar v = Q/A, kur v ir ātrums, Q ir plūsmas ātrums un A ir virzuļa laukums.

Spēka aprēķina pamatformulas

Spēka aprēķins izstiepšanas un ievilkšanas gājienu gadījumā atšķiras efektīvo laukumu atšķirības dēļ:

Izstiepšanas spēks (virziens uz priekšu)

Pagarinājuma gājienam mēs izmantojam pilnu virzuļa laukumu:

F₁ = P × π × (D²/4)

Kur:

• F₁ = stiepes spēks (N)
• P = darba spiediens (Pa)
• D = virzuļa diametrs (m)

Atvilkšanas spēks (atgriešanās gājiens)

Atvilkšanas gājienam ir jāņem vērā stieņa laukums:

F₂ = P × π × (D² - d²)/4

Kur:

• F₂ = savilkšanas spēks (N)
• d = stieņa diametrs (m)

Ātruma aprēķināšana un kontrole

Pneimatiskā cilindra ātrums ir atkarīgs no:

• Gaisa plūsmas ātrums
• Cilindra urbuma izmērs
• Slodzes nosacījumi

Pamatformula ir šāda:

v = Q/A

Kur:

• v = ātrums (m/s)
• Q = plūsmas ātrums (m³/s)
• A = virzuļa laukums (m²)

Vietnei cilindri bez stieņiem² tāpat kā mūsu Bepto modeļos, ātruma aprēķins ir vienkāršāks, jo efektīvais laukums paliek nemainīgs abos virzienos.

Praktisks piemērs

Pieņemsim, ka jums ir nepieciešams horizontāli pārvietot 50 kg slodzi ar 40 mm diametra cilindru bez stieņa ar 6 bāru spiedienu:

1. Aprēķiniet spēku: F = 6 × 10⁵ × π × (0,04²/4) = 754 N
2. Ar 50 kg slodzi (490 N) un berzi tas nodrošina pietiekamu spēku.
3. Lai ar šo caurumu sasniegtu ātrumu 0,5 m/s, nepieciešama aptuveni 38 l/min gaisa plūsma.

Atcerieties, ka šie aprēķini ir teorētiskas vērtības. Reālos lietojumos jāņem vērā:

• Berzes zudumi³ (parasti 10-30%)
• Spiediena kritumi sistēmā
• Dinamiskās slodzes apstākļi

Kādām stieņa gala slodzes specifikācijām jāatbilst jūsu lietojuma prasībām?

Pareizas stieņa gala slodzes jaudas izvēle novērš priekšlaicīgu nodilumu, sasaistīšanu un sistēmas bojājumus pneimatiskajās sistēmās.

Stieņa gala slodzes saskaņošanai ir nepieciešams salīdzināt jūsu lietojumprogrammas sānu slodzes, momenta slodzes un aksiālās slodzes.⁴ saskaņā ar ražotāja specifikācijām. Baloniem bez stieņiem gultņu sistēmas nestspēja ir ļoti svarīga, jo tā tieši ietekmē balona kalpošanas laiku un veiktspēju.

Izpratne par slodzes veidiem

Saskaņojot stieņa gala slodzes, jāņem vērā trīs galvenie slodzes veidi:

Aksiālā slodze

Tas ir spēks, kas darbojas gar cilindra stieņa asi:

• Tieši saistīts ar cilindra urbuma izmēru un darba spiedienu.
• Lielākā daļa cilindru ir paredzēti galvenokārt aksiālajām slodzēm.
• Cilindriem bez stieņiem šī ir primārā darba slodze.

Sānu slodze

Tas ir spēks perpendikulāri cilindra asij:

• Var izraisīt priekšlaicīgu blīvējuma nodilumu un stieņa saliekšanos.
• Kritiski svarīgi bezgalvu balonu izvēlē
• Bieži vien lietojumprogrammās tiek nepietiekami novērtēts

Momenta slodze

Tas ir rotācijas spēks, kas izraisa savērpšanos:

• Var sabojāt gultņus un blīves
• Īpaši svarīgi pagarinātas darbības gadījumā.
• Izmērīts Nm (ņūtonmetros)

Stieņa gala slodzes atbilstības tabula

Šeit ir vienkāršota atsauces tabula, lai saskaņotu parastos bezvārpstu cilindru izmērus ar atbilstošu kravnesību:

Ložņu sistēmas apsvērumi

Konkrēti cilindriem bez stieņiem nestspēju nosaka gultņu sistēma:

1. Lodīšu gultņu sistēmas⁵
      - Lielāka kravnesība
      - Mazāka berze
      - Labāk piemērots ātrgaitas lietojumprogrammām
      - Dārgāks

2. Slīdošo gultņu sistēmas
      - Ekonomiskāks
      - Labāk piemērots netīrai videi
      - Parasti zemāka kravnesība
      - Lielāka berze

3. Rullīšu gultņu sistēmas
      - Augstākā kravnesība
      - Piemērots lielas slodzes lietojumiem
      - Lieliski piemērots gariem gājieniem
      - Nepieciešama precīza saskaņošana

Nesen palīdzēju kādai ražotnei Apvienotajā Karalistē nomainīt tās augstākās klases bezstieņa tipa balonus pret mūsu Bepto ekvivalentiem. Pareizi pielāgojot gultņu sistēmu lietojuma vajadzībām, viņi ne tikai atrisināja tūlītējas dīkstāves problēmu, bet arī pagarināja apkopes intervālu par 30%.

Kādos gadījumos jūsu sistēmā jāizmanto pneimatiskie cilindri pret rotāciju?

Antirotācijas cilindri novērš nevēlamu virzuļa stieņa rotāciju darbības laikā, nodrošinot precīzu lineāro kustību specifiskos lietojumos.

Pneimatiskie cilindri pret rotāciju jāizmanto, ja jūsu lietojumam nepieciešama precīza lineāra kustība bez rotācijas novirzēm, ja tiek apstrādātas nesimetriskas slodzes vai ja cilindram jāiztur ārēji rotācijas spēki, kas varētu apdraudēt pozicionēšanas precizitāti.

Bieži sastopamie rotācijas novēršanas mehānismi

Pneimatisko cilindru rotācijas novēršanai izmanto vairākas metodes:

Vadošo stieņu sistēmas

• Papildu stieņi paralēli galvenajam virzuļa stienim
• Nodrošina izcilu stabilitāti un precizitāti
• Augstākas izmaksas, bet ļoti uzticams
• Bieži sastopami precīzās ražošanas lietojumprogrammās

Profila stieņa konstrukcija

• Neapaļš stieņa šķērsgriezums novērš rotāciju
• Kompakts dizains bez ārējiem komponentiem
• Piemērots lietojumprogrammām ar ierobežotu vietu
• Var būt mazāka kravnesība

Ārējās vadības sistēmas

• Atsevišķi vadotņu mehānismi, kas darbojas kopā ar cilindru.
• Augstākā precizitāte un kravnesība
• Sarežģītāka uzstādīšana
• Izmanto augstas precizitātes automatizācijā

Pieteikumu scenāriju analīze

Šeit ir aprakstīti galvenie pielietojuma scenāriji, kuros ir svarīgi izmantot pretgriešanās cilindrus:

1. Asimetriskas slodzes apstrāde

Ja kravas smaguma centrs ir novirzīts no balona ass, standarta baloni var griezties zem spiediena. Antirotācijas baloni ir ļoti svarīgi, lai:

• Robotizēti satvērēji, kas apstrādā neregulārus objektus
• Montāžas mašīnas ar ofseta instrumentiem
• Materiālu pārkraušana ar nelīdzsvarotu kravu

2. Precīzās pozicionēšanas lietojumprogrammas

Lietojumprogrammās, kurās nepieciešama precīza pozicionēšana, tiek izmantotas pret rotāciju aizsargātas funkcijas:

• CNC darbgaldu komponenti
• Automatizētas testēšanas iekārtas
• Precīzas montāžas operācijas
• Medicīnisko ierīču ražošana

3. Izturība pret ārējo griezes momentu

Ja ārējie spēki var izraisīt rotāciju:

• Apstrādes operācijas ar griešanas spēkiem
• Spiešanas lietojumprogrammas ar iespējamu neatbilstību
• Lietojumprogrammas ar sānu iedarbības spēkiem

Gadījuma izpēte: Risinājums pret rotāciju

Klientam Zviedrijā bija problēmas ar iepakošanas iekārtu izlīdzināšanu. Standarta cilindri bez stieņiem nedaudz griezās zem slodzes, izraisot nepareizu izlīdzināšanu un produktu bojājumus.

Mēs ieteicām mūsu Bepto pret rotāciju aizsargātos cilindrus bez stieņiem ar dubultām gultņu sliedēm. Rezultāti bija tūlītēji:

• Pilnībā novērstas rotācijas problēmas
• Samazināts produktu bojājumu skaits ar 95%
• Palielināts ražošanas ātrums par 15%
• Samazināts tehniskās apkopes biežums

Atlases kritēriju tabula

Secinājums

Lai izvēlētos pareizo pneimatisko izpildmehānismu, ir jāizprot spēka aprēķini, jāatbilst stieņa gala slodzes specifikācijām un jāanalizē lietojuma vajadzības attiecībā uz īpašām funkcijām, piemēram, pret rotāciju. Ievērojot šīs vadlīnijas, varat nodrošināt optimālu veiktspēju, samazināt dīkstāves laiku un pagarināt pneimatisko sistēmu kalpošanas laiku.

Bieži uzdotie jautājumi par pneimatisko izpildmehānismu izvēli