Пневмоцилиндр с пружинным возвратом принцип работы

Обновлено: 05.06.2023

· Цилиндр состоит из корпуса, глухой и сквозной крышек, поршня с уплотнениями, штока, уплотнения штока (сальник или манжета в сквозной крышке), направляющей втулки, грязесъемного кольца и соединительных деталей (рис. 1).

· Корпус цилиндра (1) обычно изготавливается из цельнотянутой стальной трубы. Чтобы продлить срок службы уплотнений поршня, внутреннюю поверхность трубы подвергают механической обработке с достаточно высокой чистотой поверхности. В отдельных случаях корпус цилиндра может быть изготовлен из алюминия, бронзы или стали с хромированием внутренней поверхности. Такие цилиндры применяются при нерегулярном режиме работы и в тех случаях, когда есть опасность коррозии.

· Глухая (2) и сквозная (3) крышки цилиндра обычно изготавливаются литьем из алюминия или ковкого чугуна с последующей механической обработкой. Присоединяются они к корпусу при помощи резьбовых шпилек, фланцев или просто резьбы.

· Шток (4) чаще всего изготавливается из закаленной стали с добавлением небольшого количества хрома против коррозии. Резьба на конце штока обычно накатывается во избежание появления трещин и изломов.

· Для уплотнения по штоку в сквозной крышке цилиндра устанавливается манжета (5) из упругого материала. Втулка (6), служащая направляющей для штока, может быть изготовлена из бронзы или металла с пластиковым покрытием.

· Перед втулкой в сквозную крышку вставлено грязесъемное кольцо (7), которое предотвращает попадание внутрь цилиндра пыли и мелких твердых частиц.

· Для уплотнения неподвижных соединений используются кольцевые манжеты (8) из упругого или мягкого материала (рис. 2).

Распределители.

Распределители управляют процессом прохождения пневматического сигнала давления или расхода воздуха. Он запирает, открывает или изменяет направление движения сжатого воздуха.

Функции управления могут быть разделены на три категории:

1.Изменение направления потока: Эти клапаны имеют цель открытия, закрытия или отклонения потока сжатого воздуха без того, чтобы изменить его расход и характеристики давления. Чтобы изменять положение поршня в пределах хода цилиндра, необходимо воздух поочередно подать в каждую полость и одновременно из противоположной полости воздух должен быть выпущен в атмосферу.

2.Управление расходом потока или давлением: Эти клапаны имеют цель изменения физических характеристик сжатого воздуха. Другая характеристика - расход, регулируется клапаном управления потоком. Он может использоваться так, как показано в примере b), чтобы регулировать скорость цилиндра, нужно уменьшать поток воздуха из полости выхлопа или наполнения цилиндра.

3.Клапаны быстрого выхлопа: Эти клапаны блокируют или изменяют путь сжатого воздуха. Иллюстрация c) показывает пример, в котором движение цилиндра ускорено за счет быстрого выпуска воздуха в атмосферу, блокируя проход к распределительному клапану, и открывая соседний канал выхлопа.

· по числу присоединенных линий 2-х линейные, 3-х линейные, 4-х линейные и т.д.
· по числу позиций переключения 2-х позиционные, 3-х позиционные и т.д.
· по способу приведения в движение с мускульным управлением; с механическим управлением; с пневматическим управлением; с электрическим управлением;
· по способу возврата в исходное положение с пружинным возвратом; с возвратом при помощи давления

Пневматическая система

В общем случае управление цилиндром осуществляется с помощью управляющего распределителя. При этом выбор распределителя (число линий, число положений переключения и способ управления перемещениями) зависит от каждой конкретной задачи.

Пневматическая система - это ряд распределителей, соединенных друг с другом для коммутации подачи сжатого воздуха к цилиндрам в заданной последовательности.

Чтобы пневмораспределитель прямого действия мог выполнять свои функции, он должен изменять направление потока воздуха, который проходит через него. На рис. 3 показан цилиндр двустороннего действия, у которого под давлением находится безштоковая полость, а из штоковой полости воздух стравливается через распределитель (рис. 3 а). Управление цилиндром одностороннего действия осуществляется от 3/2-распределителя с ручным приводом. Если пневмокнопка нажата, то распределитель переключается из исходного положения в положение "Питание включено".

Когда поршень достигает крайнего выдвинутого положения, он будет оставаться неподвижным, если распределитель не управляется каким либо способом. Чтобы изменить направление потока воздуха к цилиндру, подвижный элемент внутри распределителя должен изменить свое положение (рис. 3 b).

Пневмосистема состоит из:

• цилиндра одностороннего действия с пружинным возвратом,


Рис. 2. Уплотнения пневмоцилиндров

• 3/2-распределителя с ручным управлением и пружинным возвратом,

• линии питания, присоединенной к 3/2-распределителю,

• пневмолинии между распределителем и цилиндром.

3/2-распределитель имеет три линии (канала): линию питания, рабочую (выходную) линию и линию выхлопа (сброса). Коммутация между этими линиями определяется позицией (положением) распределителя.

Второй элемент в классификации пневмораспределителей прямого действия - это число позиций подвижной части элемента внутри него, которые он может занимать. В обычном простом распределителе число позиций - две. В некоторых распределителях бывают три позиции, но никогда не бывает только одна. Число каналов у распределителя проиллюстрировано на рис. a) и b).

1. Выход к полости наполнения.

2. Выход к полости опорожнения.

4. Выпускной канал из полости опорожнения.

5. Выпускной канал из полости наполнения.


Рис. 3. Пневмораспределитель

Пособия и инструменты

1. Лабораторный стол для монтажа пневмоэлементов с компрессором.

2. Пневмоцилиндр одностороннего действия – 1 шт.

3. 3/2-распределитель с пружинным возвратом, управлением от кнопки, нормально закрытый с глушителем – 1 шт.

4. Комплект пневмошлангов.

Методические указания по выполнению:

1. Изучив условие задачи, предложить пути ее решения, применив цилиндр одностороннего действия и 3/2-распределитель.

2. Нарисовать пневмосхему устройства и проанализировать ее работоспособность.

3. Собрать пневмосхему из реальных элементов на лабораторном столе и проверить ее работоспособность.

4. Убедиться, что предложенная пневмосхема удовлетворяет условию задачи.

Задача


Рис. 4. Проектируемое устройство

Цилиндр одностороннего действия с диаметром поршня 25 мм при нажатии на пневмокнопку должен зажимать деталь. Пока кнопка удер­живается в нажатом положении, шток цилиндра остается в крайнем выдвинутом положении. При отпускании кнопки, шток возвращается в исходное положение и деталь освобождается.

Выполнение работы


Рис. 5. Принципиальная схема системы

На этой и последующих принципиальных схемах блок подготовки воз­духа обозначается как элемент 0.1, а запорный вентиль системы пита­ния сжатым воздухом - 0.2.

Описание работы системы

При нажатии на кнопку воздух проходит через управляющий распреде­литель 1.1 от канала питания 1(Р) к выходному каналу 2(A) и, поступая в полость цилиндра 1.0, заставляет его поршень двигаться, преодолевая усилие пружины. При отпускании кнопки возвратная пружина распре­делителя приводит его в исходное состояние, при котором полость цилиндра сообщается посредством канала 3(R) с атмосферой. Воз­вратная пружина цилиндра перемещает его шток в исходное положе­ние. Так как в данной схеме исполнительный элемент представлен цилиндром, то он обозначается номером 1.0, а его управляющий рас­пределитель - номером 1.1.

Выводы

Контрольные вопросы для защиты лабораторной работы

1. Демпфирующее устройство пневмоцилиндра. Опишите принцип действия и нарисуйте конструкцию.

2. Что принимается за позицию покоя и исходную позицию пневмораспределителя.

3. По заданию преподавателя изобразите элемент пневмосхемы

Задачи и функции аптечной организации: Аптеки классифицируют на обслуживающие население; они могут быть.

Пример оформления методической разработки: Методическая разработка - разновидность учебно-методического издания в помощь.

Конфликтные ситуации в медицинской практике: Наиболее ярким примером конфликта врача и пациента является.

Как заставить воздух работать на себя, знает только ветер и, пожалуй, пневмодвигатель – исполнительный механизм пневматической системы, преобразующий энергию сжатого воздуха в механическую работу. Пневмодвигатель, превращающий данный ему импульс в возвратно-поступательное движение поршня, называют пневмоцилиндром.

Сферы применения пневмоцилиндров

В зависимости от характера применения пневмоцилиндры условно разделяют на зажимные и транспортирующие. Первые используют в качестве силового привода зажимных, фиксирующих, переключающих устройств. Транспортирующие пневмоцилиндры, обладающие бóльшей длиной хода, являются источником движения различных транспортирующих устройств. В отдельную функциональную группу можно выделить ударные пневмоцилиндры. Их усилие применяют в прошивочных, штамповочных, маркировочных, чеканочных и других подобных устройствах с ударным воздействием.

В целом же силовые возможности пневмоцилиндров используют в машиностроении и приборостроении, в литейном и сварочном производстве, металлообработке и многих других отраслях, выбравших путь пневматических систем управления в обход гидравлических и электрических систем. А если быть точнее и современнее, наиболее эффективно пневматическое оборудование используется в пневмогидравлических приводах. Исходной энергией в этих комбинированных системах является потенциальная энергия сжатого воздуха, получаемого из компрессорных установок. Воздух в систему поступает через пневмораспределители. Пневмогидравлический привод в общем представляет собой гидросистему с пневматическим управлением.

Главнейший из принципов пневмоцилиндра – принцип деятельности

По принципу действия пневмоцилиндры разделяют на односторонние и двусторонние. В пневмоцилиндрах одностороннего действия давление сжатого воздуха действует на поршень только в одном направлении, в другую сторону поршень со штоком перемещается под действием внешних сил, собственного веса или пружинного возврата, как помпа. В пневмоцилиндрах двустороннего действия перемещение поршня со штоком под действием сжатого воздуха происходит в двух противоположных направлениях.

Модификации пневмоцилиндров

Конструкции пневмоцилиндров различаются в зависимости от цели, этими исполнительными устройствами выполняемой, и их дополнительных возможностей.

Если соединить несколько пневмоцилиндров с разной длиной хода, их можно использовать в качестве позиционеров, обеспечивающих несколько фиксированных положений рабочего органа.

В том случае, когда диаметр пневмоцилиндра ограничен из-за недостатка места, но требуется особенное усилие, используют сдвоенный пневмоцилиндр, где 2 цилиндра (или более) последовательно соединены между собой и работают на один шток. Усилие сжатого воздуха таким образом увеличивается вдвое (или во столько раз, сколько цилиндров соединены вместе).

Наибольшую длину хода обеспечивает пневмоцилиндр с гибким штоком. Его используют в тех случаях, когда ограничено место для выдвижения длинного штока. Существуют и вовсе бесштоковые пневмоцилиндры, в которых перемещение поршня происходит за счет притяжения магнитов.

Стабильную скорость перемещения штока обеспечивают пневмогидравлические цилиндры, состоящие из двух цилиндров: пневматического и гидравлического.

Помимо стационарных существуют вращающиеся пневмоцилиндры, применяемые в зажимных устройствах станков для обработки пруткового материала и штучных заготовок.

Чтобы предотвратить в конце рабочего хода удары поршня о поверхность цилиндра, которые могут привести к разрушению корпуса, пневмоцилиндры снабжают тормозными механизмами в виде дроссельного устройства либо дополнительного поршня. Тормозная система иного типа воплощена в пневмоцилиндрах с пневматической камерой (или диафрагмой): компенсация удара в ней происходит за счет деформации диафрагмы.

Относительными новинками (разработкам около 10 лет) среди пневмоцилиндров считаются германо-австрийские пневмомускулы и баллонные цилиндры. Прочная конструкция пневмомускула, не имеющая подвижных механических частей, – герметичный резиновый шланг, усиленный высокопрочными волокнами, – позволяет использовать его в самых пыльных и грязных условиях и гарантирует высокий срок его службы. Баллонные цилиндры также пригодны для работы в тяжелых и пыльных условиях, кроме того, их можно использовать под водой.

Параметры диаметра и длины хода пневмоцилиндра выбирают, исходя из условий работы, заданной нагрузки, магистрального давления, массы перемещаемых деталей, скорости перемещения поршня. Пневмоцилиндр может быть миниатюрным с диаметром поршня 2,5 мм и ходом 5 мм, предназначенным для микросхем космической техники. Но абсолютным Гулливером рядом с таким крохой будет выглядеть пневмоцилиндр с соответствующими параметрами 300 мм и 4000 мм, чья силища будет использована в прокатных станах черной металлургии.

Пневмоцилиндр — пневматический двигатель, позволяющий преобразовать энергию сжатого воздуха в поступательное движение выходного звена.

Принципиальная схема пневматического цилиндра показана на рисунке.

При описании работы пнемоцилиндра наиболее часто используются следующие термины.

Поршневая полость — камера между поршнем и задней крышкой.

Штоковая полость — пространство между поршнем и передней крышкой.

Прямой ход — движение поршня, при подаче давления в поршневую полость.

Обратный ход — движение поршня при опорожнении поршневой полости.

Активная камера — камера под давлением.

Мертвый объем — пространство, остающееся между передней и задней крышками и в крайних положениях поршня.

Эффективная площадь — площадь поршня, на которую воздействует давление сжатого воздуха.

Принцип действия

Сжатый воздух от компрессора или другого источника подается в поршневую полость пневмоцилиндра, штоковая полость в этот момент с помощью распределителя соединяется с атмосферой, давление сжатого воздуха воздействует на поршень, заставляя его перемещаться, до тех пор, пока он не упрется в переднюю крышку.

Пневмоцилиндр совершает прямой ход, его шток выдвигается.

Усилие, развиваемое пневмоцилиндром во время прямого хода можно вычислить, используя зависимость:

  • где р — давление сжатого воздуха
  • D — диаметр поршня

Для осуществления обратного хода необходимо подать сжатый воздух в штоковую полость, а поршневую — соединить с атмосферой.

По действием давления сжатого воздуха поршень станет перемещаться, шток будет задвигаться.

Усилие, развиваемое пневмоцилиндром во время обратного хода, можно вычислить, используя формулу:

  • где р — давление сжатого воздуха
  • D — диаметр поршня
  • d — диаметр штока

Направление потоков сжатого воздуха в поршневую и штоковую полости, а также соединение их с атмосферой или линией сброса осуществляется с помощью специальных устройств — пневматических распределителей.

Иллюстрация работы пневмоцилиндра

Пневмоцилиндр с двухсторонним штоком

Размеры эффективных площадей и объемы полостей при прямом и обратном ходах пневматического цилиндра различны. Это означает, что при прочих равных условия, пневмоцилиндр будет двигаться с разными скоростями, и создавать разные усилия при прямом и обратном ходах. Это не всегда желательное явление.

Если пневмоцидиндр должен действовать одинаково как при прямом, так и при обратном ходе, то используют пневмоцилиндр с двухсторонним штоком.

В пневмоприводах применяются конструкции с закрепленной гильзой или с закрепленным штоком. Во втором случае сжатый воздух подводится в рабочие полости через шток.

Телескопический пневмоцилиндр двухстороннего действия

Телескопическая конструкция, при которой, каждый последующий шток установлен внутри предыдущего, позволяет значительно уменьшить габариты пневмоцилиндра. Это актуально для тех цилиндров, у которых ход превышает диаметр поршня в 10 раз. В телескопических пневматических цилиндрах двухстороннего действия сжатый воздух в рабочие полости поступает через отверстия, выполненные в штоке.

Пневмоцилиндры одностороннего действия

В пневмоцилиндрах одностороннего действия сжатый воздух подается только в одну полость, обратный ход осуществляется за счет пружины, или под действием внешнего воздействия.

Пневмоцилиндр с пружинным возвратом

На рисунке показан пневматический цилиндр одностороннего действия с пружинным возвратом. Прямой ход осуществляется за счет энергии сжатого воздуха, подводимого в полость цилиндра. Для осуществления обратного хода может использоваться пружина сжатия или растяжения. Пружина может устанавливать как в штоковой, так и в поршневой полости.

Плунжерный пневматический цилиндр

В пневоцилиндрах этого типа сжатый воздух воздействует на плунжер, заставляя его выдвигаться, преодолевая внешнее воздействие. Усилие, развиваемое плунжерным пневмоцилиндром при прямом можно вычислить, используя формулу:

  • где р — давление сжатого воздуха
  • D — диаметр плунжера

Обратный ход осуществляется под воздействием внешних сил. Плунжер может изготавливаться с внешним упором (как показано на рисунке) или без него.

Телескопический пневматический цилиндр одностороннего действия

В телескопическом цилиндре одностороннего действия сжатый воздух подводится через заднюю крышку, секции выдвигаются последовательно.

Пневмоцилиндры – назначение, использование и особенности конструкции

Пневматический привод – это механическое устройство, в гильзе которого сила сжатого воздуха, через поршень, трансформируется в возвратно-поступательное движение и заставляет работать какой-либо механизм.
В самом простом представлении пневмоцилиндр — это отрезок трубы различного диаметра и длины, закрытой на торцах крышками. В крышки вворачиваются пневматические соединения — фитинги, для подачи сжатого воздуха внутрь цилиндра.
Внутри цилиндра вмонтирован поршень, который жестко соединяется со штоком пневматического привода. Через фитинг происходит подача сжатого воздуха, двигая поршень, который поступательно перемещается и приводит в действие рабочий механизм. До тех пор, пока сжатый воздух находится в полости цилиндра, поршень под давлением, пневматический цилиндр выполняет свою функцию. Обратный процесс происходит тогда, когда сжатый воздух сбрасывается из полости цилиндра, а затем подаётся в противоположную сторону. Поршень совершает движение, но в обратном направлении, и работа исполнительного механизма прекращается.


Пневматические цилиндры используются во всех отраслях промышленности, где необходимо совершать поступательные перемещения. Массовое применение, пневмоцилиндры , находят в прессовом производстве, линиях разлива и упаковки продуктов, в составе транспортных средств, при погрузочно-разгрузочных работах, в подъёмниках и конвейерных системах. Благодаря использованию сжатого воздуха, а не дорогостоящего масла, как в гидроцилиндрах, пневматические цилиндры получают всё большее распространение во многих направлениях промышленности и народного хозяйства, как дешёвые механизмы, не требующие дорогостоящего обслуживания и дефицитных запасных частей.

· Цилиндр состоит из корпуса, глухой и сквозной крышек, поршня с уплотнениями, штока, уплотнения штока (сальник или манжета в сквозной крышке), направляющей втулки, грязесъемного кольца и соединительных деталей (рис. 1).

· Корпус цилиндра (1) обычно изготавливается из цельнотянутой стальной трубы. Чтобы продлить срок службы уплотнений поршня, внутреннюю поверхность трубы подвергают механической обработке с достаточно высокой чистотой поверхности. В отдельных случаях корпус цилиндра может быть изготовлен из алюминия, бронзы или стали с хромированием внутренней поверхности. Такие цилиндры применяются при нерегулярном режиме работы и в тех случаях, когда есть опасность коррозии.

· Глухая (2) и сквозная (3) крышки цилиндра обычно изготавливаются литьем из алюминия или ковкого чугуна с последующей механической обработкой. Присоединяются они к корпусу при помощи резьбовых шпилек, фланцев или просто резьбы.

· Шток (4) чаще всего изготавливается из закаленной стали с добавлением небольшого количества хрома против коррозии. Резьба на конце штока обычно накатывается во избежание появления трещин и изломов.

· Для уплотнения по штоку в сквозной крышке цилиндра устанавливается манжета (5) из упругого материала. Втулка (6), служащая направляющей для штока, может быть изготовлена из бронзы или металла с пластиковым покрытием.

· Перед втулкой в сквозную крышку вставлено грязесъемное кольцо (7), которое предотвращает попадание внутрь цилиндра пыли и мелких твердых частиц.

· Для уплотнения неподвижных соединений используются кольцевые манжеты (8) из упругого или мягкого материала (рис. 2).

Распределители.

Распределители управляют процессом прохождения пневматического сигнала давления или расхода воздуха. Он запирает, открывает или изменяет направление движения сжатого воздуха.

Функции управления могут быть разделены на три категории:

1.Изменение направления потока: Эти клапаны имеют цель открытия, закрытия или отклонения потока сжатого воздуха без того, чтобы изменить его расход и характеристики давления. Чтобы изменять положение поршня в пределах хода цилиндра, необходимо воздух поочередно подать в каждую полость и одновременно из противоположной полости воздух должен быть выпущен в атмосферу.

2.Управление расходом потока или давлением: Эти клапаны имеют цель изменения физических характеристик сжатого воздуха. Другая характеристика - расход, регулируется клапаном управления потоком. Он может использоваться так, как показано в примере b), чтобы регулировать скорость цилиндра, нужно уменьшать поток воздуха из полости выхлопа или наполнения цилиндра.

3.Клапаны быстрого выхлопа: Эти клапаны блокируют или изменяют путь сжатого воздуха. Иллюстрация c) показывает пример, в котором движение цилиндра ускорено за счет быстрого выпуска воздуха в атмосферу, блокируя проход к распределительному клапану, и открывая соседний канал выхлопа.

· по числу присоединенных линий 2-х линейные, 3-х линейные, 4-х линейные и т.д.
· по числу позиций переключения 2-х позиционные, 3-х позиционные и т.д.
· по способу приведения в движение с мускульным управлением; с механическим управлением; с пневматическим управлением; с электрическим управлением;
· по способу возврата в исходное положение с пружинным возвратом; с возвратом при помощи давления

Пневматическая система

В общем случае управление цилиндром осуществляется с помощью управляющего распределителя. При этом выбор распределителя (число линий, число положений переключения и способ управления перемещениями) зависит от каждой конкретной задачи.

Пневматическая система - это ряд распределителей, соединенных друг с другом для коммутации подачи сжатого воздуха к цилиндрам в заданной последовательности.

Чтобы пневмораспределитель прямого действия мог выполнять свои функции, он должен изменять направление потока воздуха, который проходит через него. На рис. 3 показан цилиндр двустороннего действия, у которого под давлением находится безштоковая полость, а из штоковой полости воздух стравливается через распределитель (рис. 3 а). Управление цилиндром одностороннего действия осуществляется от 3/2-распределителя с ручным приводом. Если пневмокнопка нажата, то распределитель переключается из исходного положения в положение "Питание включено".

Когда поршень достигает крайнего выдвинутого положения, он будет оставаться неподвижным, если распределитель не управляется каким либо способом. Чтобы изменить направление потока воздуха к цилиндру, подвижный элемент внутри распределителя должен изменить свое положение (рис. 3 b).

Пневмосистема состоит из:

• цилиндра одностороннего действия с пружинным возвратом,


Рис. 2. Уплотнения пневмоцилиндров

• 3/2-распределителя с ручным управлением и пружинным возвратом,

• линии питания, присоединенной к 3/2-распределителю,

• пневмолинии между распределителем и цилиндром.

3/2-распределитель имеет три линии (канала): линию питания, рабочую (выходную) линию и линию выхлопа (сброса). Коммутация между этими линиями определяется позицией (положением) распределителя.

Второй элемент в классификации пневмораспределителей прямого действия - это число позиций подвижной части элемента внутри него, которые он может занимать. В обычном простом распределителе число позиций - две. В некоторых распределителях бывают три позиции, но никогда не бывает только одна. Число каналов у распределителя проиллюстрировано на рис. a) и b).

1. Выход к полости наполнения.

2. Выход к полости опорожнения.

4. Выпускной канал из полости опорожнения.

5. Выпускной канал из полости наполнения.


Рис. 3. Пневмораспределитель

Пособия и инструменты

1. Лабораторный стол для монтажа пневмоэлементов с компрессором.

2. Пневмоцилиндр одностороннего действия – 1 шт.

3. 3/2-распределитель с пружинным возвратом, управлением от кнопки, нормально закрытый с глушителем – 1 шт.

4. Комплект пневмошлангов.

Методические указания по выполнению:

1. Изучив условие задачи, предложить пути ее решения, применив цилиндр одностороннего действия и 3/2-распределитель.

2. Нарисовать пневмосхему устройства и проанализировать ее работоспособность.

3. Собрать пневмосхему из реальных элементов на лабораторном столе и проверить ее работоспособность.

4. Убедиться, что предложенная пневмосхема удовлетворяет условию задачи.

Задача


Рис. 4. Проектируемое устройство

Цилиндр одностороннего действия с диаметром поршня 25 мм при нажатии на пневмокнопку должен зажимать деталь. Пока кнопка удер­живается в нажатом положении, шток цилиндра остается в крайнем выдвинутом положении. При отпускании кнопки, шток возвращается в исходное положение и деталь освобождается.

Выполнение работы


Рис. 5. Принципиальная схема системы

На этой и последующих принципиальных схемах блок подготовки воз­духа обозначается как элемент 0.1, а запорный вентиль системы пита­ния сжатым воздухом - 0.2.

Описание работы системы

При нажатии на кнопку воздух проходит через управляющий распреде­литель 1.1 от канала питания 1(Р) к выходному каналу 2(A) и, поступая в полость цилиндра 1.0, заставляет его поршень двигаться, преодолевая усилие пружины. При отпускании кнопки возвратная пружина распре­делителя приводит его в исходное состояние, при котором полость цилиндра сообщается посредством канала 3(R) с атмосферой. Воз­вратная пружина цилиндра перемещает его шток в исходное положе­ние. Так как в данной схеме исполнительный элемент представлен цилиндром, то он обозначается номером 1.0, а его управляющий рас­пределитель - номером 1.1.

Выводы

Контрольные вопросы для защиты лабораторной работы

1. Демпфирующее устройство пневмоцилиндра. Опишите принцип действия и нарисуйте конструкцию.

2. Что принимается за позицию покоя и исходную позицию пневмораспределителя.

В условиях современного производства часто возникают задачи, требующие перемещения и фиксации объектов. Например, на линиях упаковки пищевых продуктов (сыр, творог) и розлива напитков (молоко, соки, газированные напитки), на термопластавтоматах, при производстве резинотехнических изделий и т. д. Одним из наиболее простых и экономически выгодных устройств для линейного перемещения объектов является пневмоцилиндр.

На рисунке 1 несколько упрощённо показана конструкция пневмоцилиндра. Если порт P2 подключить к линии сжатого воздуха, а из порта P1 сбросить воздух в атмосферу, поршень цилиндра начнёт двигаться влево, приводя к выдвижению штока (прямой ход штока). Подача давления в порт P1 и сброс воздуха из порта P2 приводят к движению в противоположном направлении (обратный ход штока).

схема пневмоцилиндра

Рисунок 1 – Конструкция пневмоцилиндра

2. Фитинги с регулировкой расхода воздуха

Изменяя расход воздуха, поступающего в пневмоцилиндр, или расход воздуха, выходящего из него, мы можем регулировать скорость работы цилиндра. Для этого используются специальные фитинги с регулировкой расхода, также называемые дросселями. Рассмотрим конструкцию дросселя на примере фитинга MV 34 .. .. /B (рисунок 2). Фитинг-регулятор расхода имеет сужение 3, к которому с помощью микрометрического винта 1 подводится регулирующий элемент 2. Таким образом, вращением винта изменяется размер проходного сечения фитинга и, следовательно, расход через него. На рисунке 2 также показано обозначение данного фитинга на пневмосхемах.

Очевидно, что установка таких фитингов на обоих портах пневмоцилиндра (P1 и P2) не позволит независимо управлять скоростью прямого и обратного хода штока цилиндра, поскольку дросселирование потока воздуха при прохождении через фитинг происходит в обоих направлениях. В итоге скорость движения штока будет ограничена наименьшим расходом воздуха.

конструкция фитинга с регулировкой расхода

Рисунок 2 – Фитинг с регулировкой расхода серии MV 34 .. .. /B

Для независимого управления скоростью прямого и обратного хода штока пневмоцилиндров применяют фитинги-регуляторы расхода с обратным клапаном. Их обозначение на пневмосхемах приведено на рисунке 3а. При направлении движения воздуха слева направо обратный клапан закрыт, и воздух через него не проходит (красная стрелка на рисунке 3б). Воздух проходит через дросселирующее устройство, с помощью которого осуществляется регулировка расхода (синяя стрелка на рисунке 3б). При направлении движения воздуха справа налево обратный клапан открывается, и основная часть потока воздуха проходит через него (красная стрелка на рисунке 3в). Некоторая часть воздуха продолжает проходить через дросселирующее устройство (синяя стрелка), однако, это практически не влияет на расход воздуха в целом.

Принцип работы дросселя с обратным клапаном

Рисунок 3 – Принцип работы дросселя с обратным клапаном

Таким образом, использование дросселей с обратным клапаном обеспечивает регулирование расхода при движении воздуха в одном направлении и максимальный расход при движении воздуха в противоположном направлении. Поэтому при монтаже фитингов-регуляторов расхода с обратным клапаном следует соблюдать направление включения, указанное на пневмосхеме. Как правило, на самом фитинге нанесено его условное графическое обозначение, по которому становится понятно, в каком направлении осуществляется регулирование расхода воздуха, а в каком — обеспечивается полный расход. Например, на рисунке 4 показано расположение такого обозначения для фитингов с регулировкой расхода MV 21 и MV 34.

Фитинги-регуляторы расхода с обратным клапаном

Рисунок 4 – Фитинги-регуляторы расхода с обратным клапаном

3. Регулирование скорости работы пневмоцилиндров

Регуляторы расхода (дроссели) с обратным клапаном позволяют осуществлять изменение расхода воздуха при его движении в одном направлении и не ограничивают расход в противоположном направлении. Эту особенность можно использовать для задания разной скорости движения поршня пневмоцилиндра в прямом и обратном направлении.

Возможны две разные схемы расположения дросселей с обратным клапаном при регулировании скорости хода штока пневмоцилиндра:

  • регулирование расхода при подаче воздуха в цилиндр (при этом расход воздуха на сброс не ограничивается);
  • регулирование расхода при сбросе воздуха из цилиндра (при этом расход воздуха на подачу не ограничивается).

Рассмотрим эти варианты последовательно.

Регулирование расхода при подаче воздуха в цилиндр

При использовании данного способа регулирования сбрасываемый воздух будет выходить из пневмоцилиндра быстрее подаваемого, поскольку использование дросселей позволяет только уменьшить расход воздуха, но не увеличить его. Это приводит к тому, что в одной из камер цилиндра давление оказывается близким к атмосферному. Данная ситуация показана на рисунке 5: порт P1 соединён с атмосферой, в порт P2 осуществляется подача сжатого воздуха, шток цилиндра движется влево.

Регулирование расхода при подаче воздуха в цилиндр

Рисунок 5 – Регулирование расхода при подаче воздуха в цилиндр

Такое распределение давлений внутри цилиндра имеет следующие последствия:

1. Ухудшается восприятие цилиндром нагрузки в направлении движения штока. Это происходит потому, что давление в камере цилиндра, в сторону которой осуществляется движение, близко к атмосферному, и оно не оказывает сопротивления движению в данном направлении.

2. При небольших скоростях шток начинает двигаться рывками. Дело в том, что расход поступающего в цилиндр воздуха ограничен, а объём камеры увеличивается по мере движения штока. Совместно с различными значениями силы трения покоя и силы трения скольжения это приводит к колебаниям давления внутри цилиндра и неравномерному движению штока.

3. Становится невозможной остановка штока цилиндра в промежуточных положениях с помощью клапанов 5/3 центр закрыт. Как видно на рисунке 5, одна из камер цилиндра находится под давлением, а вторая — нет. Поэтому при переводе распределительного клапана 5/3 центр закрыт в среднее положение неизбежно продолжение движения цилиндра до тех пор, пока давление в обеих камерах не уравновесится.

Регулирование расхода при сбросе воздуха из цилиндра

При использовании данного способа регулирования подача воздуха в цилиндр осуществляется с максимальным расходом, а расход воздуха при сбросе в атмосферу ограничен, т. е. воздух может поступать в цилиндр быстрее, чем выходить из него. При данной схеме регулирования давление в сбросной камере пневмоцилиндра сохраняется во время движения штока (рисунок 6, камера порта P1).

Регулирование расхода при сбросе воздуха из цилиндра

Рисунок 6 – Регулирование расхода при сбросе воздуха из цилиндра

Такой способ регулирования имеет следующие особенности:

1. Пневмоцилиндр хорошо воспринимает нагрузку как сонаправленную с движением штока, так и имеющую противоположное направление, поскольку обе камеры цилиндра находятся под давлением.

2. По сравнению с предыдущей схемой регулирования становится возможным достижение более медленных скоростей движения при сохранении плавности хода штока.

3. Упрощается остановка штока в заданном положении. Так как обе камеры цилиндра находятся под давлением, при их перекрытии цилиндр быстро достигает равновесного состояния. Это существенно уменьшает расстояние, пройденное штоком от момента перекрытия портов цилиндра до полной остановки штока.

Из этого следует, что регулирование расхода при сбросе воздуха из цилиндра является предпочтительным по сравнению с регулированием расхода при подаче воздуха в цилиндр.

4. Фитинги с регулировкой расхода для разных способов монтажа

При рассмотрении конструкции и принципа работы фитингов с регулировкой расхода были упомянуты две модели таких фитингов: MV 21 и MV 34 (см. рисунок 4). Конструкция фитингов-регуляторов позволяет легко смонтировать их на панели. Поэтому данные модели удобно использовать в случаях, требующих оперативной подстройки скорости работы пневмоцилиндров.

Однако, в некоторых случаях, регулирование оператором скорости работы пневмоцилиндров не только не требуется, но и может иметь негативные последствия. Например, неправильная настройка взаимодействующих между собой механизмов может привести к некорректной работе всей установки. Для ограничения доступа оперативного персонала к устройствам регулирования скорости пневмоцилиндров существуют модификации фитингов с регулировкой расхода, монтируемые непосредственно на пневмоцилиндры или на распределительные клапаны. На рисунке 7 приведён внешний вид и пневмосхемы таких фитингов.

Фитинги с регулировкой расхода с обратным клапаном

Рисунок 7 – Фитинги с регулировкой расхода с обратным клапаном

Фитинги серии MV 41 с литерами /C и /V отличаются друг от друга направлением установки обратного клапана. Фитинги модификации MV 41.. ../C предназначены для установки на пневмоцилиндры (C – cylinder), модификации MV 41.. ../V – для установки на клапаны (V – valve). Направление установки обратного клапана в фитингах этой серии подобрано таким образом, чтобы обеспечить регулирование расхода при сбросе воздуха из цилиндра.

На рисунке 8 приведены пневмосхемы для подстройки скорости прямого и обратного хода штока пневмоцилиндра Vesta NWT 050.0100, управляемого клапаном VALMA PIV-S-A-14.

Читайте также: