Mitä ilmakäyttöinen sylinteri tekee ja miten se muuttaa ilmanpaineen voimaan
Ilmakäyttöinen sylinteri muuttaa paineilman suoraviivaiseksi mekaaniseksi voimaksi työntämällä männän tiivistetyn putken läpi. Sen tuottama voima on yksinkertaista fysiikkaa: paine kerrottuna männän pinta-alalla. A 4 tuuman reikäinen sylinteri, joka pyörii 90 PSI:llä tuottaa noin 1 131 lbs voimaa eteenpäin suuntautuvaan iskuun, kun taas sama sylinteri 60 PSI:llä putoaa noin 754 naulaan. Tästä syystä reiän koko ja syöttöpaine ovat kaksi ensimmäistä numeroa, jotka insinööri tarkastaa ennen kuin hän määrittelee ilmasylinterin työhön.
Sylinterin sisällä paineilma tulee piipun toisessa päässä olevan aukon kautta pakottaen männän toista päätä kohti. Männänvarsi, joka on yhdistetty mäntään, ulottuu varren tiivisteen ja tiivisteen läpi siirtäen voiman sylinterin ulkopuolelle mihin tahansa kuormaan, jota se työntää, nostaa, puristaa tai puristaa. Paluuiskulla ilma joko poistuu, kun jousi työntää mäntää taaksepäin (yksitoiminen malli) tai ilma pääsee sisään vastakkaiseen porttiin, kun ensimmäinen puoli poistuu (kaksitoiminen malli). Molemmat kokoonpanot kuuluvat laajempaan pneumaattisten ilmasylintereiden luokkaan, ja ne valitaan sen mukaan, kuinka paljon paluuliikettä tarvitaan.
Koska paineilma on kokoonpuristuvaa, ilmasylinteri ei liiku samalla jäykällä tarkkuudella kuin hydraulisylinteri. Tämä on itse asiassa etu monissa sovelluksissa: se antaa mekanismille luonnollisen iskunvaimennusvaikutuksen iskukuormitusta vastaan, mikä on yksi syy, miksi ilmasylinterit pysyvät suosituimpana toimilaitteena pakkauslinjoissa, poiminta-ja-paikkarobotiikassa ja kiinnityskaluissa, joissa nopeus ja kohtalainen voima ovat tärkeämpiä kuin absoluuttinen jäykkyys.
Ydinkomponentit, jotka muodostavat Ilmasylinteri
Jokainen ilmakäyttöinen sylinteri valmistajasta tai reiän koosta riippumatta on rakennettu samoista perusosista. Piippu tai putki on tarkasti hiottu sylinterimäinen kuori, joka sisältää männän ja tarjoaa liukupinnan, jota vasten männän tiivisteet ajavat. Kaksi päätyhattua, joita usein kutsutaan kannaksi ja korkiksi, sulkevat piipun molemmissa päissä ja tarjoavat ilma-aukot, asennusominaisuudet ja useimmissa malleissa männän vartta ohjaavan varren holkin. Männässä itsessään on ensisijainen tiiviste, kumi- tai polyuretaanirengas, joka erottaa kaksi painekammiota ja mahdollistaa männän liukumisen minimaalisella kitkalla säilyttäen samalla ilmatiiviin esteen.
Raidetangot, neljä pitkää pulttia, jotka kulkevat sylinterin pituudella piipun ulkopuolella useimmissa teollisissa malleissa, kiinnittävät kaksi päätykappaletta ja piipun yhteen jännityksen alaisena. Tämän raidetangon rakenteen ansiosta sylinteri voidaan purkaa tiivisteen vaihtoa varten ilman leikkaamista tai hitsausta, ja se antaa myös sylinterin kestävyyden sisäiselle paineelle, joka yrittää pakottaa päätykappaleet irti. Kevyemmissä sylintereissä käytetään joskus kierteitettyä tai puristettua tynnyrirakennetta raidetangon sijasta, mikä takaa huollettavuuden pienemmän jalanjäljen ja alhaisempien valmistuskustannusten vuoksi.
Miksi paineilma valitaan muiden virtalähteiden sijaan
Paineilmalla on useita ominaisuuksia, jotka tekevät siitä houkuttelevan käyttöaineena verrattuna hydraulinesteeseen tai sähkömoottoreihin. Ilmaa on puristettuaan vapaata, sitä ei tarvitse palauttaa säiliöön samalla tavalla kuin hydraulinestettä, ja vuoto ilmajärjestelmässä aiheuttaa suhinaa ja pienen tehohäviön sen sijaan, että neste roiskee, joka on puhdistettava ja hävitettävä. Ilmasylinterit ovat myös luonnostaan turvallisempia räjähdysvaarallisissa tai syttyvissä ympäristöissä, koska moottorin käämityksestä tai ohjaimesta ei aiheudu sähkökipinän vaaraa, minkä vuoksi pneumaattinen käyttö pysyy vakiona maalikopeissa, viljankäsittelyssä ja liuotinainerikkaissa valmistusprosesseissa.
Yksitoimiset vs. kaksitoimiset ilmasylinterit: mikä malli sopii sovellukseesi
Suurin yksittäinen päätöskohta ilmakäyttöistä sylinteriä määritettäessä on se, tarvitseeko sovellus tehoa molemmissa iskuissa vai vain toisessa. Yksitoimisissa sylintereissä käytetään ilmanpainetta männän ohjaamiseen yhteen suuntaan ja mekaanisen jousen, painovoiman tai ulkoisen kuorman palauttamiseksi. Kaksitoimisissa sylintereissä käytetään paineilmaa männän pyörittämiseen molempiin suuntiin, mikä antaa kontrolloidun voiman ja nopeuden ulostyöntyessä ja sisäänvetämisessä.
| Ominaisuus | Yksinäyttelijä | Kaksoisnäyttelijänä |
|---|---|---|
| Lentokentät | 1 | 2 |
| Palautusmenetelmä | Jousi tai kuorma | Ilmanpaine |
| Ilmankulutus | Alempi | Korkeampi |
| Tyypillinen iskun pituus | Lyhyt, alle 6 tuumaa | Mikä tahansa pituus |
| Yhteinen käyttö | Kiinnitys, meisto, irrotus | Kuljetus, nosto, asemointi |
Yksitoimiset jousipalautussylinterit menettävät osan työvoimastaan itse jouselle, koska osa sisään tulevasta ilmanpaineesta kuluu palautusjousen puristamiseen ennen kuin hyödyllinen ulostulovoima välitetään. Tästä syystä yksivaikutteiset mallit rajoittuvat yleensä lyhyempiin vetoihin; Tietyn pituuden jälkeen jousesta tulee liian pitkä, liian heikko tai liian iso mahtuakseen kohtuullisen kokoiseen koteloon. Kaksitoimiset ilmasylinterit välttävät tämän rajoituksen kokonaan, minkä vuoksi lähes jokaisessa pitkätahtisessa tai korkeakierroksisessa teollisuussovelluksessa käytetään oletuksena kaksitoimista mallia.
Varrettomat sylinterit: Vaihtoehto, kun tilaa on rajoitetusti
Tankoton ilmasylinteri liikuttaa vaunua piipun ulkopuolella sen sijaan, että se pidentäisi sauvaa käyttämällä joko mekaanista rako- ja tiivistevivustoa tai magneettista kytkintä sisäisen männän ja ulkoisen vaunun välillä. Tämä rakenne leikkaa toimilaitteen kokonaispituuden suunnilleen puoleen verrattuna saman iskun sauvamaiseen sylinteriin, koska siinä ei ole jatkettua tankoa, joka tarvitsee vapaata tilaa iskunpituuden yli. Sauvattomat sylinterit ovat yleisiä portaalijärjestelmissä, keräilyasemissa ja pitkissä kuljettimen siirtosovelluksissa, joissa lattiatila tai yläpuolella oleva tila on rajoitettu.
Tandem- ja duplex-sylinterit voimakkaisiin tai kompakteihin sovelluksiin
Tandem-sylinteri yhdistää kaksi sylinterin runkoa yhdelle jaetulle tangolle, mikä kaksinkertaistaa tehokkaasti tietyn porauskoon tehon ilman, että toimilaitteen halkaisija kasvaa. Tämä on hyödyllistä, kun työ vaatii enemmän voimaa kuin yksittäinen sylinteri kyseisessä reiässä voi tuottaa, mutta ei ole tilaa nousta suurempaan poraushalkaisijaan. Duplex-sylintereissä sitä vastoin asennetaan kaksi sylinteriä päittäin samaan tankoon luodakseen kolme tai neljä erillistä pysäytysasentoa tavanomaisen kahden sijasta, mikä on yleinen ratkaisu sovelluksissa, joissa tarvitaan useita kiinteitä iskuasentoja ilman ulkoisen pysäytyslaitteiston tai servo-ohjatun toimilaitteen lisäämistä.
Teleskooppiset ilmasylinterit pitkille iskuille lyhyellä sisäänvedetyllä pituudella
Teleskooppisylintereissä on useita halkaisijaltaan pieneneviä vaiheita toistensa sisällä, mikä mahdollistaa sisäänvedetyn pituuden, joka on murto-osa täysin pidennetystä iskusta. Vaikka ne ovat yleisempiä hydraulisissa kippiautosovelluksissa, pneumaattisia teleskooppisia sylintereitä käytetään silloin, kun tarvitaan erittäin pitkä isku, mutta sisään vedetyn kuoren on pysyttävä kompaktina, kuten tietyissä nostoporttien ja kulkutasojen malleissa. Kompromissi on porrastettu voimantuotto, koska jokaisessa vaiheessa on asteittain pienempi tehollinen porausala kuin sitä edeltävällä.
Kuormaasi vastaava porauskoko, iskun pituus ja tangon halkaisija
Oikean ilmasylinterin valinta alkaa tarvittavan voiman laskemisella ja työstämisellä taaksepäin reiän kokoon. Ytimen kaava on yksinkertainen: Voima (lbs) = paine (PSI) x pinta-ala (neliötuumaa), jossa pinta-ala lasketaan männän reiän halkaisijasta. Vähintään 30 %:n turvamarginaali lasketun staattisen kuormituksen yläpuolella on vakiokäytäntö, koska kitka, tiivisteen vastus ja paineen aleneminen syöttöjohdossa vähentävät kaikki varren päässä todellisuudessa syötettyä voimaa.
| Poran koko | Voima 60 PSI:llä | Voima 90 PSI:llä | Voima 120 PSI:llä |
|---|---|---|---|
| 1,5 tuumaa | 106 lbs | 159 lbs | 212 lbs |
| 2 tuumaa | 188 lbs | 283 lbs | 377 lbs |
| 3 tuumaa | 424 lbs | 636 lbs | 848 lbs |
| 4 tuumaa | 754 lbs | 1,131 lbs | 1,508 paunaa |
| 5 tuumaa | 1,178 paunaa | 1,767 lbs | 2,356 lbs |
| 6 tuumaa | 1,696 lbs | 2,544 lbs | 3,392 paunaa |
Miksi iskun pituus vaikuttaa tangon halkaisijan valintaan
Pitkä, ohut männänvarsi puristuskuormituksen alaisena voi taipua tai soljella ennen kuin se saavuttaa nimellisvoimarajansa. Tätä ohjaa pilarin nurjahduskäyttäytyminen, joten iskun pituuden kasvaessa tangon halkaisijan on myös kasvattava, vaikka voimatarve pysyisi samana. Yleisenä ohjeena, yli 10–12 tuuman iskut vaativat yleensä yhden koon suuremman tangon halkaisijan kuin kyseisen reiän vakiopari, ja sylinterit, joiden iskunpituus on yli 24 tuumaa, tarvitsevat usein välipysäytysputken estämään mäntää liikkumasta liikaa piipun päähän nopean käytön aikana.
Tangon pään ja kiinnitystyylin yhteensopivuus
Tangon pään kierteen ja asennustavan on vastattava käytettävää mekanismia. Yleisiä kiinnityskokoonpanoja ovat etulaippa, takalaippa, jalkakiinnitys ja nivelkiinnike, joista jokainen muuttaa tapaa, jolla taivutuskuormat siirretään sylinterin runkoon. Esimerkiksi sylinterissä, joka on asennettu sivukuormaa käsittelevällä jalkakannattimella, piipun ja pään väliseen tiivisteensä kohdistuu paljon enemmän rasitusta kuin suoraan kulkusuuntaan kohdistetussa akselissa, minkä vuoksi asennustapa kannattaa valita reiän koon rinnalla eikä jälkikäteen.
Tiivistemateriaalin valinta erilaisiin käyttöolosuhteisiin
Ilmasylinterin sisällä oleva tiivisteaine vaikuttaa käyttöikään yhtä paljon kuin metallirakenne. Nitriili (Buna-N) tiivisteet kattavat laajimman yleisen teollisen käytön ja kestävät kohtuullisen hyvin tavanomaista myymäläilmaa kevyellä voitelulla. Polyuretaanitiivisteet kestävät paremmin korkeissa kierrosnopeuksissa ja hankaavissa olosuhteissa, koska polyuretaani kestää paremmin leikkaus- ja puristusvaurioita kuin nitriili samalla käyttöpaineella. Viton-tiivisteet määritetään, kun sylinteri altistuu korkeille lämpötiloille, tyypillisesti yli 200 Fahrenheit-astetta, tai jollekin vähäiselle hiilivetyhöyrylle, joka turvottaisi nitriilitiivisteen ajan myötä. Väärän ympäristön kannalta sopivan tiivistemassan valitseminen on yksi huomiotta jääneimmistä syistä, että sylinteri ei kestä nimelliskiertoaikaansa, vaikka reikä, isku ja asennus olisi määritetty oikein.
Käyttölämpötila- ja painealueet
Tavalliset teollisuusilmasylinterit, joissa on nitriilitiivisteet, ovat tyypillisesti mitoitettuja noin 14 Fahrenheit-175 Fahrenheit-asteeseen ja tyhjiöstä 145-250 PSI:iin riippuen porauksen koosta ja seinämän paksuudesta. Ulkotiloihin tai lämmittämättömiin tiloihin tarkoitetut sylinterit tarvitsevat kylmäluokiteltuja tiivisteyhdisteitä, koska tavallinen nitriili jäykistyy ja menettää tiivistystehonsa hyvissä ajoin ennen kuin se muuttuu hauraaksi, mikä aiheuttaa ilmavuotoja ja hitaamman vasteen ennen kuin näkyviä tiivistevaurioita ilmenee. Korkeammalla tasolla nimellispaineen ylittäminen ei yleensä aiheuta välitöntä vikaa, mutta se kiihdyttää tiivisteiden kulumista ja lisää kuormitusta, joka välittyy raidetankojen, päätykappaleiden ja kiinnitysosien kautta, mikä lyhentää koko kokoonpanon käyttöikää eikä vain tiivisteitä.
Mitoitusesimerkin työstäminen askel askeleelta
Harkitse kiristyssovellusta, jonka täytyy pitää kiinnitin suljettuna 400 naulaa vasten, kun liikkeen ilmansyöttö on säädetty 80 PSI:iin. Vaaditun voiman jakaminen syöttöpaineella antaa männän vähimmäispinta-alaksi 5 neliötuumaa. Työskentely taaksepäin pinta-alakaavan läpi osoittaa, että noin 2,5 tuuman reikä täyttää tämän minimin, mutta standardin 30 %:n turvamarginaalin soveltaminen kitkan ja painehäviön huomioon ottamiseksi nostaa käytännön minimin noin 3,25 neliötuumaan marginaalisesti säädetystä voimakapasiteetista, mikä laskee spesifikaation 3 tuuman reikäsylinteriin seuraavana vakiokokona. Tämä sama askel askeleelta prosessi, joka alkaa vaaditusta voimasta, sovelletaan turvamarginaalia ja pyöristetään ylöspäin seuraavaan luettelon reiän kokoon, pätee käyttökohteesta riippumatta.
Pneumaattisten ilmasylintereiden iskunvaimennus, nopeudensäätö ja käyttöikä
Ilmasylinterit, jotka pysähtyvät äkillisesti iskunsa lopussa, välittävät iskun suoraan päätykansiin, ja riittävän syklin aikana tämä johtaa valukappaleiden halkeamiseen, löystymiseen ja ennenaikaiseen tiivisteen rikkoutumiseen. Pehmuste korjaa tämän hidastamalla mäntää liikkeen viimeisessä osassa, yleensä viimeisellä 0,5–1 tuumalla, käyttämällä joko kiinteää suutinpehmustetta tai säädettäviä neulaventtiilityynyjä.
- Kiinteissä tyynyissä käytetään kartiomaista mäntää, joka rajoittaa ilmanpoistoa määrätyllä nopeudella, mikä ei tarjoa säätöä, mutta alentaa kustannuksia.
- Säädettävät pehmusteet antavat teknikon hienosäätää hidastuvuutta neulaventtiilillä, millä on merkitystä, kun hyötykuorman paino vaihtelee tuotantoajojen välillä.
- Pehmusteettomat sylinterit rajoittuvat tyypillisesti kevyisiin kuormiin ja alhaisiin kierrosnopeuksiin, koska jokainen pysäytin on täysin riippuvainen päätykappaleen mekaanisesta iskunvaimennasta.
- Elastomeeriset puskurin pehmusteet, yksinkertaisempi vaihtoehto, vaimentavat osan törmäyksestä kumityynyllä ilman annostelemisen sijaan, jolloin vaimennusteho on pienempi osien määrässä.
Ilmasylinterin nopeudensäätö hoidetaan erillään pehmusteesta, yleensä jokaiseen porttiin asennettujen virtauksensäätöventtiilien kautta. Mittarin ulosvirtauksen säätö, jossa venttiili rajoittaa poistoilmaa tuloilman sijasta, tuottaa tasaisemman ja ennakoitavamman liikkeen kuin mittarin sisään suuntautuva ohjaus, erityisesti pystysovelluksissa, joissa painovoima voi muutoin saada männän kulkemaan syötettävän ilman edellä ja änkyttämään.
Kuinka linjan koko ja venttiilin valinta vaikuttavat sylinterin todelliseen nopeuteen
Ilmavirtausarvoon perustuva sylinterin teoreettinen nopeus on harvoin sitä, mitä käytännössä näkee, koska alimitoitettu letku, pitkät juoksut venttiilin ja sylinterin välillä sekä rajoittavat liittimet lisäävät ilman ylitettävää vastusta. Säätöventtiili, joka on mitoitettu tietylle virtaukselle tietyllä painehäviöllä, voi silti nälkäistä sylinterin ilmaa, jos venttiilin ja sylinterin portin välinen putki on halkaisijaltaan liian pieni tai reititetty useilla tiukoilla mutkilla. Nyrkkisääntönä on, että letkun sisähalkaisija tulee mitoittaa siten, että ilman nopeus pysyy alle 20–25 jalassa sekunnissa, jotta vältetään liiallinen painehäviö, ja venttiili tulee asentaa niin lähelle sylinteriä kuin käyttö mahdollistaa etäisen jakoputken sijasta.
Kierrän elinkaaren odotukset ja mikä lyhentää niitä
Oikein määritellyn ilmasylinterin käyttöikä on yleensä useita miljoonia jaksoja ennen kuin tiiviste on vaihdettava, edellyttäen, että ilmansyöttö suodatetaan hiukkasten ja kosteuden poistamiseksi ja jos sylinteriä ei ole koskaan käytetty nimellispaineen yläpuolella. Saastunut ilma on yleisin yksittäinen syy tiivisteiden ennenaikaiseen kulumiseen pneumaattisissa järjestelmissä, sekä kohdistusvirheen että ylipaineistuksen edellä. Korkea ympäristön lämpötila yhdistää tämän vaikutuksen, koska lämpö nopeuttaa useimpien standarditiivisteyhdisteiden kemiallista hajoamista ja vähentää voitelukalvon paksuutta porauksen seinämässä, mikä lisää kitkaa ja kulumisnopeutta samanaikaisesti.
Voitelukäytännöt, jotka pidentävät käyttöikää
Monet nykyaikaiset ilmasylinterit toimitetaan esivoideltuina pitkäikäisellä rasvalla, joka on suunniteltu kestämään nimellissyklin käyttöiän ilman lisävoitelua, ja ulkoisen ilmalinjavoitelulaitteen lisääminen näihin yksiköihin voi itse asiassa huuhdella tehtaan rasvan pois ja aiheuttaa enemmän haittaa kuin hyötyä. Vanhemmat tai voitelemattomat käyttöiän sylinterit sitä vastoin ovat riippuvaisia kevyestä öljykalvosta, joka kulkee ilmavirtauksessa linjavoitelulaitteen kautta, ja niiden käyttäminen ilman voitelua johtaa tiivisteen kulumisen kiihtymiseen murto-osassa nimellisjaksojen määrästä. Tarkistamalla valmistajan voiteluvaatimukset ennen linjavoitelulaitteen lisäämistä tai poistamista vältetään nämä molemmat vikatilat.
Missä ilmakäyttöisiä sylintereitä käytetään teollisissa sovelluksissa
Ilmasylintereitä käytetään kaikkialla, missä tarvitaan ohjattua lineaarista työntö-, veto-, nosto- tai puristusliikettä ilman hydraulinesteen monimutkaisuutta tai sähköisen lineaaritoimilaitteen kustannuksia. Tyypillisiä sovelluksia ovat:
- Pakkaus- ja lavauslaitteet, joissa nopeat, toistettavat vedot työntävät tuotteen laatikoihin tai kohdistavat laatikot linjalle.
- Asennuslinjan kiinnityskiinnikkeet, jotka pitävät osia vakaana hitsauksen, niittauksen tai liimakovettamisen aikana.
- Materiaalinkäsittely- ja lajittelujärjestelmät, joissa vaihtoportit ja työntimet ohjaavat tuotteen kuljettimelle.
- Elintarvikkeiden ja juomien käsittely, jossa ruostumattomasta teräksestä valmistetut sylinterit kestävät toistuvia puhdistuskertoja.
- Puuntyöstö- ja metallimeistolaitteet, joissa sylinterit käyttävät puristimia, puristimia ja syöttömekanismeja.
- Autojen kokoonpano, käyttöovien tarkistukset, työkalujen kiinnikkeet ja robottivarren päätytyökalut.
- Tulostus- ja tarramuunnoslaitteet, joissa tarkat, toistettavat lyhyet vedot ohjaavat rainan kireysteloja ja leikkausasemia.
- Muovin ja kumin muovauskoneet, muotinpoistotappien käyttö ja työkalun puolikkaiden kiinnittäminen syklien välillä.
- Tekstiilien valmistus, jossa sylintereillä ohjataan kankaan levitystä, leikkauskiinnittimiä ja kiristyslaitteita.
Jokainen näistä ympäristöistä asettaa erilaisia vaatimuksia sylinterille. Elintarvikekäyttöinen sylinteri tarvitsee korroosionkestävää tankomateriaalia ja tiivistetyt laakerit, kun taas metallileimaussovellus tarvitsee raskaan kuormituksen, joka kestää iskukuormituksen joka syklissä. Ilmasylinterin valinta ottamatta huomioon toimintaympäristöä on yksi yleisimmistä ennenaikaisen vian syistä, vaikka voima- ja iskulaskelmat olisivat oikein.
Pakkauslinjasovellukset tarkemmin
Erityisesti pakkauslaitteissa ilmasylinterit toimivat tyypillisesti korkeilla kierrosnopeuksilla, usein useita satoja jaksoja tunnissa jatkuvalla linjalla, mikä parantaa sekä pehmusteen että tiivisteen laatua. Lyhyttahtisia kompakteja sylintereitä suositaan tässä, koska ne sopivat pakkauskoneen rungon tiukkaan kuoreen, ja monet pakkausten OEM-valmistajat määrittävät sylintereitä, joissa on esivoideltu käyttöikää kestävät tiivisteet erityisesti välttääkseen huoltotaakan, joka aiheutuu kymmenien samalle linjalle levitettyjen toimilaitteiden voitelemisesta.
Raskaan teollisuuden ja mobiililaitteiden sovellukset
Raskaimmissa teollisuusympäristöissä, kuten teräksenjalostuksessa, valimoissa ja liikkuvissa laitteissa, ilmasylintereitä valitaan vähemmän syklin nopeuden mukaan ja enemmän niiden likaisten, korkeiden lämpötilojen sietokyvyn vuoksi verrattuna sähköiseen toimilaitteeseen ja ilman iskuja vaimentavaan kokoonpuristumiseen verrattuna jäykkään hydraulijärjestelmään sovelluksissa, joihin liittyy äkillisiä iskukuormituksia, kuten mekaaninen pysäytys tai meisto.
Ilmasylinteri vs hydraulisylinteri vs sähköinen lineaarinen toimilaite
Ilmakäyttöisen sylinterin, hydraulisylinterin ja sähköisen lineaaritoimilaitteen välillä valinta riippuu voimatiheydestä, tarkkuusvaatimuksista ja käyttöympäristöstä. Ilmasylinterit ovat tämän vertailun keskellä: vähemmän voimakas kuin hydrauliikka, vähemmän tarkka kuin servokäyttöinen sähkötoimilaite, mutta yksinkertaisempi, halvempi ja anteeksiantavampi likaiselle tai vaaralliselle ympäristölle kuin kumpikaan vaihtoehto.
| Attribuutti | Ilmasylinteri | Hydraulisylinteri | Sähkötoimilaite |
|---|---|---|---|
| Voima porauskokoa kohden | Kohtalainen | Erittäin korkea | Matalasta kohtalaiseen |
| Paikannustarkkuus | Matala ilman ylimääräisiä antureita | Kohtalainen | Erittäin korkea |
| Toiminnan siisteys | Puhdas, vain ilma | Nestevuodon riski | Puhdista |
| Tyypillinen ennakkohinta | Matala | Kohtalainen to high | Kohtalainen to high |
| Vastausnopeus | Nopeasti | Kohtalainen | Nopeasti, controllable |
Kun ilmasylinteri on oikea valinta
Ilmasylintereistä on järkevintä, kun sovellus tarvitsee nopeaa, toistettavaa liikettä kahden kiinteän päätepisteen välillä, kohtalaista voimaa ja toleranssia liikkeen pienen puristuvuuden suhteen. Ne ovat myös oletusvalinta aina, kun laitoksessa on jo keskitetty paineilman syöttö, koska yhden ilmakäyttöisen laitteen lisäämisen lisäkustannukset ovat paljon alhaisemmat kuin erillisen hydraulisen voimayksikön asentaminen tai servokäytön kytkeminen yhdelle liikeakselille.
Milloin kannattaa harkita hydraulisia tai sähköisiä vaihtoehtoja?
Sovellukset, jotka vaativat erittäin suurta voimaa kompaktissa porauksessa, kuten raskaat puristustyöt tai rakenteelliset nostot, suosivat yleensä hydraulisylintereitä, koska hydraulineste on olennaisesti kokoonpuristumatonta ja se voidaan paineistaa paljon korkeammaksi kuin paineilma ilman, että sylinterin koko kasvaa. Tarkkaa, ohjelmoitavaa, moniasentoista ohjausta vaativat sovellukset, kuten robottipoiminta ja -paikka muuttuvilla pysäytyspisteillä, palvelevat yleensä paremmin sähköisellä lineaarisella toimilaitteella, jossa on servo- tai stepperikäyttö, koska ilmasylinterit ovat luonnostaan kaksiasentoisia laitteita, ellei kalliita suhteellisia venttiilejä ja asentoantureita lisätä.
Sylinterirungon materiaalit ja rakennusstandardit
Ilmakäyttöisen sylinterin piipun ja päätykannen materiaali määrää sekä sen painon että sen kestävyyden käyttöympäristöä vastaan. Anodisoitu alumiini on ylivoimaisesti yleisin rakenne tavallisissa teollisuusilmasylintereissä, ja se tarjoaa vahvan lujuus-painosuhteen ja luonnollisen korroosionkestävyyden, joka sopii useimpiin sisätilojen valmistusympäristöihin. Ruostumattomasta teräksestä valmistettu rakenne, vaikka se on raskaampi ja kalliimpi, on tarkoitettu pesu-, ruoka- ja juoma-, lääke- ja ulkokäyttöön, jossa korroosionkestävyys on painon edelle.
ISO-, NFPA- ja VDMA-asennusstandardit
Ilmasylintereiden markkinoita hallitsee kaksi suurta standardoitua asennusperhettä: ISO 15552 (entinen VDMA 24562) -perhe, joka on yleinen Euroopassa ja Aasiassa, ja NFPA-perhe, joka on yleinen Pohjois-Amerikassa. Näiden standardien mukaan valmistetuilla sylintereillä on yhteiset pulttimallit, porttien sijainnit ja kuoren kokonaismitat eri valmistajilla, mikä tarkoittaa, että yhden toimittajan sylinteri voidaan usein korvata vastaavalla mallilla toiselta toimittajalta ilman asennuskiinnikkeen tai putkiston uudelleensuunnittelua. Sylinterin määrittäminen jonkin näistä tunnustetuista standardeista oman korimallin sijaan on käytännöllinen tapa välttää joutuminen yhteen valmistajaan tulevia varaosia varten.
Tynnyrin viimeistely ja poraustoleranssi
Ilmasylinterin piipun sisäporauspinta on tyypillisesti hiottu hienoksi pintaviimeistelyksi, koska karheampi porauspinta nopeuttaa tiivisteen kulumista ja lisää irtoamiskitkaa eli ylimääräistä voimaa, joka tarvitaan männän saamiseen liikkeelle pysähdyksestä. Kova-anodisoidut tai kromatut porauspinnat pidentävät käyttöikää entisestään hankaavissa tai korkean syklin sovelluksissa vaatimattomalla lisäkustannuksilla verrattuna tavalliseen eloksoituun pintaan.
Huolto, tiivisteiden kuluminen ja yleisten ilmasylintereiden vianmääritys
Useimmat ilmasylinterien viat juontavat juurensa johonkin kolmesta syystä: saastunut ilma, virheellinen kohdistus kuorman kanssa tai toiminta nimellispaine- tai lämpötila-alueen yli. Varhaisten oireiden tunnistaminen auttaa välttämään suunnittelemattomia seisokkeja.
Ilmaa vuotaa männän tiivisteen ohi
Sylinteri, joka menettää hitaasti pitovoiman ollessaan paineistettu ja tyhjäkäynnillä, jota joskus kutsutaan hiipiväksi tai ajautumiseksi, tarkoittaa yleensä kulunutta männän tiivistettä, joka sallii ilman kulkea männän toiselta puolelta toiselle. Tämä on normaalia kulumista ajan mittaan, mutta kiihtyy jyrkästi, jos ilmansyöttö kuljettaa kosteutta tai putkikalkkia, koska hiukkaset hankaavat tiivisteen huulta joka vedolla.
Tangon tiivisteen vuoto ja ulkoinen ilmanhäviö
Itse männän varren ympäriltä karkaava ilma, joka näkyy usein heikkona suhinana tai kevyenä voiteluaineen kalvona, joka kerääntyy varren tiivisteen lähelle, osoittaa kuluneeseen varren tiivisteeseen tai uurteiseen varren pintaan. Uurrettu sauva johtuu usein sivukuormituksesta väärin kohdistetusta kiinnityksestä eikä itse tiivisteestä, joten tiivisteen vaihtaminen ilman kohdistuksen korjaamista johtaa tyypillisesti toistuvaan vikaan lyhyen jaksomäärän sisällä.
Hidas tai epäsäännöllinen liike
Kun kaksitoiminen sylinteri liikkuu epätasaisesti tai pysähtyy osittain iskun aikana, yleisin syyllinen on osittain rajoittunut ilmajohto, alimitoitettu venttiili tai liian tiukalle asetettu virtauksensäätöventtiili. Ennen minkään osan vaihtamista syöttöpaineen tarkistaminen itse sylinterin portista, ei vain kompressorin mittarista, ratkaisee suuren osan näistä tapauksista, koska paineen aleneminen pitkien tai kapeiden letkujen välillä on helppo jättää huomiotta.
Diagnosoi, mikä tiiviste on todella kulunut
Yksinkertainen saippuavesivuototesti, joka suoritetaan varren tiivisteholkkiin ja päätykansien ympärille, kun sylinteri on paineistettu ja paikallaan, erottaa nopeasti, tuleeko vuoto varren tiivisteestä, päätykannen tiivisteestä vai liittimestä eikä sisäisestä männän tiivisteestä. Jos kuplia ei esiinny ulkoisesti, mutta sylinteri kuitenkin menettää pitopaineen ajan myötä, männän tiiviste itse on todennäköinen syy, koska ilma kulkee sisäisesti kammiosta toiseen sen sijaan, että se pakenee ilmakehään.
Suositeltu ennaltaehkäisevä huoltoaikataulu
Ilmakäyttöisten sylintereiden ennaltaehkäisevään perushuoltotyöhön kuuluu ilmalinjan suodattimien tarkastus kuukausittain, tankojen pintojen pisteytyksen tai kuoppaisuuden tarkastaminen aikataulun mukaisen seisonta-ajan aikana, kiinnityspulttien kiristys määritysten mukaisesti ja pehmusteen säädön tarkistaminen toistuvien törmäysjaksojen jälkeen. Tämän rutiinin johdonmukainen noudattaminen erottaa sylinterin, joka saavuttaa täyden nimelliskiertonsa, sylinterin, joka tarvitsee varhaisen vaihdon.
| Huoltokohde | Suositeltu taajuus | Mitä tarkistaa |
|---|---|---|
| Ilmansuodatin ja tyhjennys | Kuukausittain | Kosteuden kertyminen, suodatinelementin kunto |
| Tangon pinta | Neljännesvuosittain | Naarmuuntuminen, pistesyöpyminen, korroosio |
| Asennuslaitteisto | Neljännesvuosittain | Pultin kiristysmomentti, kannatin halkeilee |
| Pehmusteen säätö | Puolivuosittain | Neulaventtiilin poikkeama, iskuääni |
| Tiivisteen kunto | Vuosittain tai syklin virstanpylväässä | Sisäinen vuoto, ulkoinen vuoto |
Usein kysyttyjä kysymyksiä paineilmakäyttöisistä sylintereistä
Mitä eroa on ilmasylinterillä ja pneumaattisella toimilaitteella?
Ilmasylinteri on eräs erityinen pneumaattinen toimilaite, joka tuottaa lineaarista liikettä. Laajempi termi pneumaattinen toimilaite sisältää myös pyörivät toimilaitteet, ilmamoottorit ja kalvotoimilaitteet, joten jokainen ilmasylinteri on pneumaattinen toimilaite, mutta jokainen pneumaattinen toimilaite ei ole sylinteri.
Kuinka lasken ilmakäyttöisen sylinterin tehon?
Kerro syöttöpaine PSI:nä männän pinta-alalla neliötuumina. Karkeaa kenttäarviota varten ota porauksen halkaisija, neliöi se, kerro 0,785:llä ja kerro sitten linjapaineella. Vähennä kitka ja tiivisteen vastus noin 10–15 % saadaksesi realistisen työvoiman teoreettisen maksimin sijaan.
Voiko ilmasylinteri toimia liikkeen ilmalla vai tarvitseeko se erillisen kompressorin?
Normaali paineilma toimii hyvin useimmissa ilmasylintereissä, kunhan se kulkee suodattimen, säätimen ja voitelulaitteen (FRL-yksikön) läpi ennen kuin se saavuttaa sylinterin. Suodatuksen väliin jääminen on suurin syy tiivisteiden ennenaikaiseen kulumiseen riippumatta siitä, kuinka hyvin itse sylinteri on määritelty.
Kuinka kauan ilmasylinterit yleensä kestävät ennen korjausta?
Puhtaalla, kuivalla, oikein säädetyllä ilmalla ja oikealla linjauksella useimmat teollisuusilmasylinterit saavuttavat yhdestä useaan miljoonaan jaksoon ennen kuin tiiviste on vaihdettava. Pölyisissä, märissä tai korkeissa lämpötiloissa ilman asianmukaista suojausta toimivien sylinterien huoltoväli on huomattavasti lyhyempi.
Miksi ilmasylinterini liikkuu nopeammin vetäytyessään kuin ulos?
Tämä on yleensä tahallista tai seurausta differentiaalisen männän pinta-alasta eikä viasta. Tavallisessa kaksitoimisessa sylinterissä varren puolella on pienempi tehollinen männän pinta-ala kuin kannen puolella, koska varsi itsessään siirtää tilavuutta, joten sama ilmavirtaus liikuttaa mäntää nopeammin vetäytyessään kuin ulos työnnettäessä. Jos nopeusero ei ole toivottu, se voidaan tasapainottaa kunkin portin virtauksensäätöventtiileillä.
Mikä saa ilmasylinterin pysähtymään kuormitettuna?
Pysähtyminen tarkoittaa yleensä sitä, että käytettävissä oleva voima nykyisellä syöttöpaineella on liian lähellä todellista kuormaa, usein siksi, että kitkaa, tiivisteen vastusta tai hieman alimitoitettua porausta ei otettu huomioon määrittelyssä. Syöttöpaineen lisääminen, reiän koon lisääminen tai kuorman vähentäminen ovat kolme käytännön ratkaisua.
Pystyykö ilmasylinteri pitämään kuorman kiinteässä keskiiskuasennossa?
Ei luotettavasti yksinään. Koska ilma on kokoonpuristuvaa, tavallinen ilmasylinteri ajautuu hieman kuormituksen alaisena, vaikka molemmat portit olisivat tukossa, koska loukkuun jäänyt ilmapatsas puristuu paineen alaisena. Sovellukset, jotka tarvitsevat lukitun keskiiskuasennon, lisäävät tyypillisesti mekaanisen lukitussylinterin tai ulkoisen jarrun sen sijaan, että luottaisivat vain jäätyneeseen ilmanpaineeseen.
Mitä eroa on kompaktilla sylinterillä ja tavallisella raidetangon sylinterillä?
Kompaktissa ilmasylinterissä käytetään lyhyempää, usein neliömäistä tai pyöreää ei-raidetanko-runkoa kokonaispituuden minimoimiseksi tietyllä reiällä ja iskunpituudella. Normaalit raidetangosylinterit ovat pidempiä samalle iskulle, mutta ne voidaan rakentaa täysin uudelleen käyttämällä tavallisia vaihtotiivistesarjoja, mikä tekee niistä yleisemmän valinnan sovelluksissa, joissa odotetaan pitkäaikaista kenttähuoltoa.
Tarvitsevatko ilmasylinterit tietyn vähimmäisilmanpaineen toimiakseen?
Useimmat vakioilmasylinterit alkavat tuottaa käyttökelpoista voimaa jopa 15–20 PSI:n paineissa, vaikka kitka ja tiivisteen vastus kuluttavat suhteellisesti suuremman osuuden käytettävissä olevasta voimasta alhaisessa paineessa. Sovellukset, joissa kuormitus on kevyitä, voivat toimia onnistuneesti alennetulla paineella paineilman energiakustannusten säästämiseksi edellyttäen, että alennettu voima ylittää silti mukavasti kuorman marginaalilla.
Kuinka valitsen alumiinisen ja ruostumattoman teräksen sylinterirungon välillä?
Alumiinirungot ovat kevyempiä ja maksavat halvemmalla, joten ne ovat oletuksena tavallisessa teollisuuskäytössä. Ruostumattomasta teräksestä valmistetut rungot valitaan, kun sylinteri on alttiina pesukemikaaleille, korkealle kosteudelle, ulkoilmalle tai elintarvike- ja lääkehygieniavaatimuksille, koska ruostumaton teräs kestää korroosiota, joka muuten aiheuttaisi alumiinitynnyrin kuoppaa ajan myötä näissä olosuhteissa.
