سلیندرهای هوا: انواع و کاربردها

سیلندرهای هوا محرک های خطی پنوماتیکی هستند که توسط اختلاف فشار در محفظه های سیلندر هدایت می شوند. گاز فشرده (معمولاً هوا) به عنوان نیرویی عمل می کند که نیرو ایجاد می کند و باعث تحریک می شود. گاز فشرده به دلیل گرادیان فشار اجازه انبساط پیدا می کند و پیستون را مجبور می کند در جهت مورد نظر حرکت کند. یک طرف فلنج پیستون را می توان تحت فشار قرار داد تا نیرو و حرکت را با فنر فراهم کند (تأمین نیروی برگشتی پس از آزاد شدن فشار)، یا هر دو طرف را می توان به طور متناوب برای حرکت دو طرفه تحت فشار قرار داد.

سیلندرهای هوا در مواقعی استفاده می شوند که اجسام را فشار می دهند، می کشند و بلند می کنند، درها را می بندند، یا قطعات را نگه می دارند، جدا می کنند و قرار می دهند. آنها معمولاً در حمل و پردازش مواد استفاده می شوند. سیلندرهای هوا نیز در سیستم های ایمن از کار افتادن مهم هستند.

سبک سیلندر هوا

سیلندرهای هوا در بسیاری از کاربردهای موقعیت یابی، فعال سازی و گیره استفاده می شوند. انتخاب های سبک سیلندر هوا عبارتند از:

میله کراواتی - استوانه های میله کراواتی توسط میله های بیرونی به هم متصل می شوند و معمولاً به شکل پیچ و مهره مستطیلی هستند. آنها را می توان برای انواع سیلندرها و برای بارهای با اندازه های مختلف استفاده کرد. میله های اتصال را می توان برای محافظت از سیلندر در برابر آسیب استفاده کرد، اما میله ها باید تحت گشتاور بالا آزمایش شوند تا اطمینان حاصل شود که میله ها تحت فشار بالا کشیده نمی شوند.

 بدنه صاف - در یک سیلندر هوا با بدنه صاف، بدنه سیلندر صاف است و معمولاً پیستون را در بر می گیرد.

پنکیک - سیلندرهای هوای پنکیک نسبت به سایر مدلهای سیلندر هوا دارای طول کوتاهتر و قطر بزرگتر هستند. این به سیلندر ظاهری "پنکیک" می دهد. ممکن است میله پیستون به طور کامل در قاب قرار نگیرد.

 مینیاتوری- یک سیلندر مینیاتوری مانند یک سیلندر با اندازه معمولی عمل می کند با این تفاوت که مشخصات آن کوچکتر است و ممکن است بدنه برای اهداف نصب رزوه شود. آنها ممکن است به اندازه 2.5 میلی متر کوچک باشند و عمدتاً سیلندرهای تک اثر برای استفاده در مجموعه های مینیاتوری سبک و تولید هستند. 

 رم- رم وسیله ای است که در آن سطح مقطع میله پیستون بیش از نصف سطح مقطع قطعه متحرک باشد. رم ها عمدتاً برای فشار دادن به جای کشیدن استفاده می شوند و بیشتر در کاربردهای فشار بالا مورد استفاده قرار می گیرند. 

جوش داده شده - یک سیلندر هیدرولیک صاف که از محفظه سیلندر جوش داده شده سنگین برای ایجاد ثبات استفاده می کند. 

مستطیل - یک سیلندر هوای مستطیلی در یک قاب مستطیل شکل جعبه ای قرار گرفته است.

چرخان: محرک های دوار از فشار هوا برای ایجاد حرکت چرخشی استفاده می کنند. این نوع محرک معمولاً چرخش زاویه ای تا 360 درجه را فراهم می کند. محرک های چرخشی می توانند طرح پره ای یا قفسه و پینیون باشند.

چند سوراخ - در یک سیلندر چند سوراخه، دو یا چند سوراخ و پیستون در یک سیلندر هوا ترکیب یا انباشته می شوند.

 بدون میله - محرک های بدون میله از یک جفت مکانیکی یا مغناطیسی برای وارد کردن نیرو به کالسکه ای که در طول بدنه سیلندر حرکت می کند استفاده می کنند.

پیکربندی سیلندر هوا چگونه است؟

پیکربندی های ساده از یک میله تشکیل شده است که فقط طول میله و پشت خود را طی می کند.

سیلندرهای هوای تلسکوپی دارای چندین مرحله هستند که می توانند طول سیلندر را گسترش دهند و به طور کامل به سمت پایه جمع شوند، همسطح با درپوش جلو. این پیکربندی در کاربردهای مختلفی استفاده می شود که نیاز به استفاده از یک سیلندر بلند در محیطی با فضا محدود است.

چه مشخصات مهمی در انتخاب مد نظر است؟

 مشخصات عملیاتی مهمی که هنگام انتخاب سیلندر هوا باید در نظر گرفته شود شامل محدوده حرکت سیلندر و محدوده فشار کاری است.

 سکته مغزی - ضربه فاصله بین موقعیت میله کاملاً کشیده و کاملاً جمع شده است.

 فشار عملیاتی - محدوده فشار عملیاتی محدوده کامل مورد نیاز فشار کاری را مشخص می کند.

اندازه سوراخ - اندازه سوراخ نیز باید در نظر گرفته شود.

 مواد بدنه - انتخاب های رایج مواد بدنه شامل آلومینیوم، فولاد، فولاد ضد زنگ و پلاستیک است.

 قطر میله - قطر میله تعیین می کند که پیستون قبل از کمانش چه مقدار بار را می تواند تحمل کند. 

نیرو - نیرو با قطر پیستون مرتبط است، اما نسبت مستقیمی با هم ندارند. درجه بندی نیرو می تواند تا حدودی در جهت های مخالف متفاوت باشد. نیروی ورودی (کشش) کمتر از نیروی خروجی (تراست) است که به صورت پنوماتیک توسط همان منبع گاز فشرده تغذیه می شود، به دلیل کاهش سطح مقطع موثر توسط مساحت میله پیستون.

مکانیسم‌های ایمن خرابی - مکانیسم‌های ایمن برای جلوگیری از خرابی کوتاه یا دائمی سیستم وجود دارد. اگر خطایی تشخیص داده شود، مانند از دست دادن فشار هوا یا منبع تغذیه، مکانیزم خرابی ایمن برای جلوگیری از آسیب به دستگاه یا سیستم درگیر می شود.

اندازه - اندازه سیلندر هوا می تواند از 2.5 میلی متر (قابلیت بلند کردن یک ترانزیستور کوچک یا قطعه الکترونیکی) تا 400 میلی متر (قابلیت بلند کردن ماشین) متغیر باشد. سیلندرهای هوای بسیار بزرگ ممکن است به جای محرک‌های هیدرولیک در کاربردهایی که نشت روغن هیدرولیک می‌تواند خطر شدیدی ایجاد کند، استفاده شود. برای تعیین اندازه سیلندر، نیروی مورد نیاز برای اعمال را (بر حسب پوند) محاسبه کنید، 25٪ برای اصطکاک اضافه کنید و قدرت کافی برای سرعت معقول ارائه کنید. سپس فشار هوای مورد استفاده و حفظ را تعیین کنید و یک ضریب توان انتخاب کنید. ضریب توان وقتی در فشار هوا ضرب می شود باید با نیروی محاسبه شده برابر باشد. ضریب توان به اندازه اینچ مربع برای سوراخ سیلندر است و نیاز به قطر سوراخ مستقیماً بالاتر از ضریب قدرت انتخاب شده پیدا می شود.

 سرعت - سیلندرها معمولاً مجاز هستند با حداکثر سرعت طبیعی خود کار کنند. این حداکثر سرعت با توجه به اندازه سیلندر، اندازه پورت، فشار هوا، سوراخ و طول شیلنگ ها و باری که سیلندر در برابر آن کار می کند تعیین می شود. از این سرعت طبیعی، کاربر می تواند سرعت را افزایش دهد و یا در دفعات بیشتر، آن را کاهش دهد. سوپاپ های کوچکتر حرکت سیلندر آهسته تری دارند، با این حال حداکثر سرعت طبیعی این سیلندرها را اغلب می توان با دریچه ای که یک یا دو اندازه کوچکتر از اندازه پورت سیلندر است به دست آورد.

 عملکرد سیلندر

 سیلندر می تواند تک یا دو کاره باشد.

در یک سیلندر هوای تک عمل ، سیلندر دارای پورت پنوماتیکی برای حرکت در یک جهت است. سیلندرهای هوای تک‌عملی اغلب دارای یک فنر برگشتی به موقعیت بدون نیرو هستند.

در سیلندرهای هوای دو طرفه ، هر دو طرف پیستون را می توان برای حرکت برگشت پذیر تحت فشار قرار داد (داخل و خروج). سیلندرهای هوای دوگانه را می توان به عنوان کمپرسور چند مرحله ای استفاده کرد.

نصب سیلندر

 چندین گزینه برای نصب سیلندرهای هوا وجود دارد. گزینه نصب باید بر اساس طراحی سیلندر، مشخصات بار پایه و محیط (یعنی فضای اطراف و شرایط) سیستم در آن قرار گیرد انتخاب شود.

• Clevis  یا اتصال چشمی، سیلندر را از طریق رزوه هایی به انتهای کشیده پیستون متصل می کند.

• پایه‌های دو طرفه دارای یک دماغه و پشت هستند که دارای رزوه‌های رزوه‌ای برای اتصال مهره هستند.

• پایه های فلنج براکت هایی هستند که روی سیلندر قرار می گیرند

• پایه های شناور برای نصب راحت تر سیلندر هستند.

• براکت های پا فلنج هایی هستند که در زیر سیلندر قرار می گیرند.

• لوگ ها بلوک های کوتاه با سوراخ هایی هستند که به کناره سیلندر متصل می شوند و امکان نصب روی سطح دیگری را می دهند.

• فیس مانت دارای سوراخ های رزوه ای در قسمت جلویی برای اتصال است.

• پایه های دماغه برای نصب از طریق سوراخ با مهره در طرف دیگر رزوه می شوند.

• پایه عقب دارای سوراخ های ضربه خورده یا فلنج های نصب در پشت است.

• پایه‌های رزوه‌دار برای اتصال به پیچ‌ها از طریق سوراخ‌های رزوه‌دار در سر سیلندر یا درپوش طراحی شده‌اند.

• پایه‌های Trunnion بلوک‌های نصب مخصوصی هستند که می‌توانند در درپوش، انتهای یا یک مکان میانی در امتداد سیلندر قرار گیرند. 

 محل نصب

 هنگام انتخاب محل نصب روی سیلندر، مهم است که ناحیه اطراف محرک و محیط اطراف را در نظر بگیرید.

• درپوش - درپوش به عنوان پایه یا عقب سیلندر نیز گفته می شود.

• سر - سر به جلو یا روی استوانه نیز گفته می شود.

• میانی - نصب میانی زمانی است که پایه در نقطه خاصی در امتداد بدنه سیلندر قرار دارد.

امکانات

بسیاری از سیلندرهای هوا دارای ویژگی هایی برای استفاده و عملکرد بهتر هستند.

ضربه قابل تنظیم -  حرکت قابل تنظیم اجازه می دهد تا نقاط انتهایی یا طول کل ضربه تنظیم شود.

پشت سر هم هوا/روغن- پشت سر هم هوا/روغن حرکتی صاف و شبیه هیدرولیک را فراهم می کند. این ترکیب فقط در سیلندر پنوماتیک استفاده می شود.

ضربه گیر- ضربه گیرها که به عنوان بالشتک نیز شناخته می شوند، پیستون را قبل از اینکه متوقف شود کند می کنند. سیلندرهای بدون بالشتک با برخورد به پوشش انتهایی پیستون را متوقف می کنند. سپس انرژی و صدای پیستون و میله باید در سراسر سیلندر پخش شود. این اغلب بسیار بلند است و در نهایت باعث خستگی پیستون و مواد پوشش انتهایی می شود. بالشتک را می توان در مورد یک پیستون بزرگ یا استاتیک برای کارهای کوچکتر و سبکتر تنظیم کرد.

کنترل حلقه بسته-  که به عنوان کنترل سروو نیز شناخته می‌شود، سیلندرها دارای دستگاه‌های خارجی هستند که سیگنالی را به کنترل پمپ ارسال می‌کنند و اطلاعات موقعیت را به آن می‌دهند.

ترمزهای نگهدارنده:  ترمزهای نگهدارنده همراه با ویژگی خود قفل شدن برای افزایش نیروی نگهدارنده کار می کنند. 

کمک فنرها -  کمک فنرها در پنوماتیک جذب سیال هیدرولیک ضربه استفاده می شوند.

 میله های دو سر -  میله های دو طرفه از هر دو انتهای سیلندر با ویژگی های اتصال مانند رزوه ها در هر دو سر گسترش می یابد.

صفحه انتهایی چند موقعیتی-  یک صفحه انتهایی چند موقعیتی را می توان در موقعیت های مختلف در امتداد ضربه خود به کار انداخت، نه فقط در نقطه پایانی.

 کلاچ لغزش اضافه بار یکپارچه یا محدود کننده گشتاور -  یک کنترل جریان یکپارچه دارای یک شیر کنترل جریان است که مقدار هوا یا سیالی را که وارد سیلندر می شود محدود می کند.

 چکمه محافظ:  چکمه های محافظ پوششی هستند که از قطعات متحرک در برابر آسیب های محیطی محافظت می کنند.

خود قفل شدن - محرک های خود قفل در موقعیت فعلی زمانی که سیگنال از دست می رود قفل می شوند.

 حسگرهای انتگرال -  حسگرهای انتگرال در داخل سیلندر برای نظارت بر موقعیت و مجاورت مجهز شده اند.

 جریان یکپارچه-  کنترل جریان یکپارچه شامل یک شیر کنترل جریان یا وسیله ای است که مقدار هوای سیال وارد شده به سیلندر را محدود می کند.

 غیر چرخشی-  غیر چرخشی نشان دهنده چندین میله برای جلوگیری از چرخش پیستون است.

 سوئیچ های مغناطیسی -  سوئیچ های مغناطیسی مانند سنسورهای جلوه هال نشان می دهند که رانش در موقعیت جمع شده یا کشیده است.

 حفاظت اضافه بار حرارتی-  حفاظت اضافه بار حرارتی برای خاموش کردن سوئیچ زمانی که دمای از پیش تعیین شده فراتر رود استفاده می شود.

 ذاتاً ایمن-  محرک های خطی الکتریکی ذاتاً ایمن  را می توان در محیط های خطرناک مانند تأسیسات پردازش شیمیایی استفاده کرد.

 حفاظت از محیط زیست

مقاوم در برابر آب-  دستگاه ها برای جلوگیری از خوردگی ناشی از ورود آب یا مایع به داخل محفظه آب بندی می شوند.

 حفاظت اضافه بار حرارتی-  حفاظت اضافه بار حرارتی برای خاموش کردن سوئیچ زمانی که دمای از پیش تعیین شده فراتر رود استفاده می شود.

کمک فنر - پنوماتیک سیال هیدرولیک امکان جذب شوک از سیستم را فراهم می کند.

 ویژگی های موتور

 کلیدهای خانه، محدودیت و موقعیت، حرکت میله پیستون را محدود می کنند.  

• شکست های یکپارچه موقعیت محرک را حفظ می کنند.

• بازخورد موقعیت یک خروجی مداوم از موقعیت را از طریق ارائه آنالوگ یا دیجیتال ارائه می دهد. هر دو گزینه رمزگذار موتور و بازخورد موقعیت خطی با سیلندرهای هوای انتخابی در دسترس هستند.

 منبع: globalspec.com