Всё, что вам нужно знать о воздушных баллонах: типы, принципы работы и применение

Как и любая технология, воздушные цилиндры (пневмоприводы) прошли долгий путь инноваций. Инженеры разработали различные конструкции воздушных цилиндров, подходящие для различных сфер применения. Эта статья представляет собой единый информационный центр, где можно легко и понятно узнать всё о воздушных цилиндрах (пневмоприводах). Узнайте, как работают воздушные цилиндры, их типы, области применения, преимущества и реальные примеры промышленных воздушных цилиндров.

1. Как работают воздушные цилиндры в системах автоматизации?

1.1 Основной принцип работы

Вы когда-нибудь пользовались велосипедным насосом? Вы нажимаете на ручку, и из трубки выходит воздух, который накачивает шину велосипеда. Представьте, что наоборот: вы подаёте воздух под высоким давлением в трубку, и ручка движется. Это происходит потому, что воздух толкает дисковый элемент внутри трубчатой ​​секции. Диск соединён с ручкой, что и заставляет ручку двигаться.

Воздушные цилиндры работают по схожему принципу, но имеют гораздо более сложную конструкцию, обеспечивающую надёжность, долговечность и повторяемость. Они используют сжатый воздух высокого давления от источника с типичным давлением от 0,1 до 1,0 МПа (примерно от 14,5 до 145 фунтов на кв. дюйм). Воздух поступает в порт и толкает поршень. Пневмоцилиндр соединён со штоком, который заставляет шток двигаться вместе с поршнем, создавая прямолинейное движение. Две торцевые крышки плотно прижимаются к корпусу или трубке цилиндра с помощью стяжных шпилек.

Если нам необходимо, чтобы он двигался в другую сторону, мы подаём сжатый воздух к другому порту для обратного движения. Он состоит из следующих частей:

• Поршень

• Стержень

• Ствол или цилиндрическая трубка

• Печати

• Заглушки

• Рулевые тяги

1.2 Механизмы одностороннего и двустороннего действия

Пример, который мы рассматривали ранее, — это механизм двустороннего действия воздушного цилиндра. В случае одностороннего действия имеется только один порт. Пока сжатый воздух поступает в порт, цилиндр сохраняет своё положение, перемещая пружину из растянутого состояния в сжатое. Как только мы снимаем давление, поршень возвращается в нейтральное, или исходное, положение. Весь этот механизм называется механизмом одностороннего действия.

2. Какие типы воздушных баллонов обычно используются?

2.1 Стандартные цилиндры

Существует два основных стандартных типа цилиндров. Ключевое различие между ними заключается в их соответствии стандартам Международной организации по стандартизации (ISO) или Национальной ассоциации гидроприводов (NFPA). Это делает каждый тип подходящим для определённых регионов мира. Вот их описание:

2.1.1 Стандартные цилиндры с рулевой тягой

Стандартные цилиндры с рулевой тягой соответствуют стандартам ISO 15552, ISO 6431 или VDMA 24562, распространённым в Европе и других странах мира. Они отличаются повышенной ремонтопригодностью и облегчённым корпусом. Конструкция цилиндров позволяет им работать на более высоких скоростях с диаметром цилиндра от 32 до 200 мм.

Выбирайте стандартные цилиндры с рулевой тягой для лучшей совместимости с другими системами по всему миру. Они отлично подходят для точного и универсального применения.

Пример: цилиндры ISO-стандарта компании Titan Automation — пневматические цилиндры серии DNG с рулевой тягой

2.1.2 Стандартные баллоны NFPA

Пневмоцилиндры, соответствующие стандарту NFPA (NFPA T3.6.7), ориентированы на североамериканский рынок. Они также имеют конструкцию с тягой и стандартным креплением. Они имеют стандартные монтажные размеры и взаимозаменяемые конструкции с такими брендами, как Parker, Festo и Bimba. Они имеют тяжёлую конструкцию, что делает их пригодными для работы в тяжёлых условиях и обеспечивают надёжность. Стандарт гарантирует использование коррозионно-стойких материалов и регулируемую воздушную подушку.

Пример: Titan Automation — профессиональные пневматические цилиндры NFPA

2.2 Компактные цилиндры

В условиях ограниченного пространства, например, в системах автоматизации и робототехники, компактные пневмоцилиндры могут оказаться полезными. Существуют специализированные компактные пневмоцилиндры, обладающие уникальными характеристиками для различных сфер применения. Ниже представлены два основных типа компактных пневмоцилиндров:

2.2.1 Компактные низкопрофильные конструкции

Для максимальной экономии пространства идеально подходят низкопрофильные компактные пневмоцилиндры. Длина хода поршня может составлять от 5 до 50 мм. Круглый профиль и небольшая общая высота делают их идеальными для установки в ограниченном пространстве. Они отлично подходят для робототехники и сборочных линий, где движение важнее силы.

Пример: серия LP/LPM от Titan Automation с монтажом через сквозное отверстие

2.2.2 Компактные варианты Multi-Force

Если сила важна при компактных размерах и малом ходе, идеальным вариантом будут компактные модели с несколькими поршнями. Эти пневмоцилиндры могут иметь несколько поршней, расположенных последовательно или параллельно, для усиления силы. Благодаря большому усилию они идеально подходят для прессования в тяжелых условиях.

Пример: Titan AutomationSDAT, ADVU иSDAP Ряд

2.3 Круглые цилиндры

Круглые цилиндры компактны и отличаются минималистичным дизайном. Их легко ремонтировать и чистить, что делает их идеальными для несложных работ, где чистота имеет решающее значение.

2.3.1 Круглые мини-цилиндры из нержавеющей стали

Эти круглые мини-цилиндры из нержавеющей стали соответствуют стандарту ISO6432. Устойчивость к коррозии позволяет использовать их в пищевой и медицинской промышленности. Обычно они поставляются с креплением на лапах, фланце или шарнирным соединением. Простая конструкция также делает их экономичными.

2.3.2 Ремонтируемые цилиндры с круглым корпусом

Для простых линейных перемещений идеально подходят цилиндры круглой формы. Чтобы сделать эти пневмоцилиндры ремонтопригодными, предпочтительнее использовать лёгкую конструкцию из алюминия. Они отлично подходят для упаковки и транспортировки материалов.

Пример: малые алюминиевые пневматические цилиндры с носовым креплением от Titan Automation

Ниже приведены технические характеристики ремонтируемого круглого воздушного цилиндра:

2.4 Двух- и трехштоковые цилиндры

Часто требуется использование двух или трёх штоков для обеспечения движения. В высокотехнологичной автоматизированной отрасли использование таких стабильных движений может быть ключевым фактором. Использование двух или более штоков для пневмоцилиндра исключает вращение, обеспечивая точные линейные перемещения. Длина хода таких штоков может составлять от 10 до 200 мм. Благодаря компактной конструкции они способны выдерживать сдвигающие усилия.

2.5 Бесштоковые цилиндры

Использование бесштокового цилиндра позволяет увеличить длину хода без необходимости использования выступающих штоков. Обычно они используются в конвейерах для линейных перемещений. Для прямолинейного перемещения они используют магнитно-механическую муфту. Конструкция позволяет изготавливать их в тонком корпусе и оснащать встроенными каретками с направляющими для стабильной работы. Они не требуют смазки и выдерживают более 20 млн циклов. За один ход можно переместить объект на 6000 мм.

3. Распространенные области применения воздушных цилиндров

4. Каковы основные преимущества использования воздушного баллона?

Инженеры могут создавать линейное движение с помощью электродвигателей, но этот процесс неэффективен и медленен. Поэтому они решили использовать сверхбыстрое движение пневмоцилиндра. Они отлично подходят для широкого спектра применений благодаря прочной конструкции. Вот основные причины, по которым пневмоцилиндры являются идеальным приводом:

4.1 Экономическая эффективность и результативность

Использование двигателей для создания движения потребует большого количества электропроводки и источников питания. Аналогично, использование гидравлики также требует подачи масла, что приводит к значительным первоначальным и эксплуатационным затратам. Кроме того, они тяжёлые и сложны в управлении. Пневмоцилиндры также могут создавать линейное движение, но для их работы требуется только трубка с сжатым воздухом. Эти особенности делают пневмоцилиндры:

• Низкие эксплуатационные расходы

• Плотная мощность

• Энергоэффективный

4.2 Безопасность и надежность

Использование пневматических воздуховодов обеспечивает чистоту работы. По сравнению с масляными или мощными электрическими соединениями, они не представляют пожарной опасности. Воздушные цилиндры обеспечивают следующие аспекты безопасности и надежности:

• Чистая работа с воздухом

• Снижение пожарной нагрузки

• Подушка для плавных остановок

• Надежный 20+ млн циклов

4.3 Универсальность и настройка

Инженерам доступен широкий выбор воздушных цилиндров. Универсальность и возможность настройки под требования заказчика очевидны:

• Широкий выбор размеров

• Различия в материале

• Системы крепления

• Многостержневые или бесстержневые операции

• Регулируемые ходы

Пример: настраиваемые регулировки хода Titan Automation

4.4 Экологические преимущества

Использование жидкостей, которые могут быть вредны для окружающей среды, например, в гидравлике, может нанести ущерб репутации. В некоторых случаях это может привести к судебным искам со стороны государства. В воздушных цилиндрах используется сжатый воздух, что делает их идеальными для экологически чистых отраслей, таких как медицина, гостиничный бизнес, производство продуктов питания и напитков, а также электроника.

Заключение

Воздушные цилиндры работают на сжатом воздухе. Это устройство, которое производит линейное движение при подаче сжатого воздуха в его порты. Инженеры разработали различные формы, конструкции и рабочие механизмы воздушных цилиндров, чтобы обеспечить универсальность их применения. К основным типам относятся стандартные цилиндры, компактные цилиндры, двух- и трёхштоковые цилиндры, цилиндры NFPA, цилиндры из нержавеющей стали, ремонтопригодные цилиндры с круглым корпусом, невращающиеся цилиндры с направляющими стержнями и бесштоковые цилиндры. Их чистая и безопасная работа делает их идеальными для промышленной автоматизации, медицинского оборудования, пищевой промышленности и тяжёлого машиностроения.

Если вы ищете надёжного поставщика, рассмотрите все варианты от Titan Automation. Компания предлагает широкий выбор продукции, гарантируя соответствие международным стандартам, включая ISO, NFPA и VDMA. Глобальная совместимость и специализированные конструкции демонстрируют производственные возможности и опыт компании. Вот некоторые типы воздушных цилиндров, производимых Titan Automation:

• DNG: Невращающаяся направляющая двойного действия (серия стандартных цилиндров со стяжными тягами, соответствующая стандарту ISO 6431).

• NTA NFPA: Стандарт NTA (Ningbo Titan Automation) NFPA (цилиндры с рулевой тягой, соответствующие требованиям Североамериканской ассоциации гидроприводов).

• NTP: Невращающаяся тяга пневматическая (серия компактных цилиндров с низким профилем, также известная как цилиндрическая).

• SDA: Квадратные двухстороннего действия (серия компактных цилиндров с квадратным корпусом для экономии пространства).

• CXS:Compact eXtra Stable (двухштоковый невращающийся цилиндр, взаимозаменяемый с SMC CXS).

• HN: Высокая устойчивость. Не вращается (мини-цилиндр со свободным креплением и двумя штоками для выравнивания).

• ACK: Комплект угловых зажимов (пневматический угловой цилиндр для поворотов на 90°/180°).

• NFPA TR: NFPA Tie-Rod (стандартный пневматический цилиндр NFPA со стяжной тягой для обеспечения взаимозаменяемости в тяжелых условиях эксплуатации).

• SSDA: Двустороннего действия из нержавеющей стали (компактный цилиндр полностью из нержавеющей стали для агрессивных сред).

• NTR: Невращающийся круглый тяговый цилиндр (ремонтируемый круглый цилиндр с анодированным алюминием).

• MAL: Миниатюрный алюминиевый линейный привод (маленький пневматический цилиндр с креплением на носу для линейного перемещения).

• MGP: Многонаправленный пневматический привод (компактный направляющий привод с двумя направляющими стержнями для обеспечения точности).

• NTA R: NTA Rodless (серия бесштоковых цилиндров для длинноходового, компактного движения).

Часто задаваемые вопросы

1. Как правильно определить размер цилиндра?

Сначала проанализируйте свои требования. Какая длина хода вам нужна и какое усилие необходимо. Используйте простую формулу F=PxA для расчета требуемой площади. Убедитесь, что давление воздуха в пневмоцилиндре стабильно для точных измерений.

2. Может ли пневматический цилиндр остановиться на полпути?

Да, современные конструкции магнитных поршней позволяют цилиндру передавать данные о своём местоположении в режиме реального времени ПЛК или микропроцессору. Используя прямую обратную связь, он может останавливать пневмоцилиндр на середине хода через электромагнитный клапан.

3. Как узнать, нуждается ли мой воздушный баллон в ремонте или замене?

Снижение усилия, громкий шипящий звук, видимые царапины на штоке, повреждение уплотнителя или явные признаки утечки указывают на необходимость ремонта пневмоцилиндра. Однако для ремонта необходим пневмоцилиндр ремонтопригодного типа, в противном случае возможна только замена.