Čo robí vzduchom ovládaný valec a ako premieňa tlak vzduchu na silu
Vzduchom ovládaný valec premieňa stlačený vzduch na priamu mechanickú silu pretláčaním piestu cez utesnenú trubicu. Sila, ktorú vytvára, je jednoduchá fyzika: tlak vynásobený plochou piestu. A 4-palcový valec s tlakom 90 PSI generuje približne 1 131 libier sily pri doprednom zdvihu, zatiaľ čo rovnaký valec pri 60 PSI klesne na približne 754 libier. Tento vzťah je dôvodom, prečo sú veľkosť otvoru a prívodný tlak prvé dve čísla, ktoré každý technik kontroluje pred špecifikovaním vzduchového valca pre danú úlohu.
Vnútri valca vstupuje stlačený vzduch cez otvor na jednom konci valca a tlačí piest smerom k opačnému koncu. Piestna tyč, pripojená k piestu, prechádza cez tesnenie tyče a upchávku a prenáša silu mimo valca na akékoľvek zaťaženie, ktoré tlačí, zdvíha, upína alebo stláča. Pri spätnom zdvihu je vzduch buď vyčerpaný, zatiaľ čo pružina tlačí piest späť (jednočinná konštrukcia), alebo je vzduch privádzaný do opačného otvoru, zatiaľ čo prvá strana vyfukuje (dvojčinná konštrukcia). Obe konfigurácie spadajú do širšej kategórie pneumatických vzduchových valcov a vyberajú sa na základe toho, koľko kontroly je potrebné pri spätnom pohybe.
Pretože stlačený vzduch je stlačiteľný, vzduchový valec sa nepohybuje s rovnakou tuhou presnosťou ako hydraulický valec. To je v skutočnosti výhoda v mnohých aplikáciách: dáva mechanizmu prirodzený tlmiaci účinok proti nárazovému zaťaženiu, čo je jeden z dôvodov, prečo vzduchové valce zostávajú preferovaným pohonom v baliacich linkách, robotike typu pick-and-place a upínacích prípravkoch, kde na rýchlosti a strednej sile záleží viac ako na absolútnej tuhosti.
Hlavné komponenty, ktoré tvoria Vzduchový valec
Každý vzduchom ovládaný valec, bez ohľadu na výrobcu alebo veľkosť otvoru, je vyrobený z rovnakej základnej sady dielov. Hlaveň alebo trubica je presne honovaný valcový plášť, v ktorom je uložený piest a poskytuje klznú plochu, po ktorej tesnenia piestu jazdia. Dva koncové uzávery, často nazývané hlava a uzáver, utesňujú hlaveň na každom konci a poskytujú vzduchové otvory, montážne prvky a vo väčšine dizajnov puzdro tyče, ktoré vedie piestnu tyč. Samotný piest nesie primárne tesnenie, gumový alebo polyuretánový krúžok, ktorý oddeľuje dve tlakové komory a umožňuje piestu posúvať sa s minimálnym trením pri zachovaní vzduchotesnej bariéry.
Spojovacie tyče, štyri dlhé skrutky prebiehajúce po dĺžke valca mimo hlavne vo väčšine priemyselných dizajnov, zvierajú dva koncové uzávery a hlaveň pod napätím. Táto konštrukcia spojovacej tyče umožňuje rozobrať valec na výmenu tesnenia bez rezania alebo zvárania a tiež dáva valcu odolnosť voči vnútornému tlaku, ktorý sa snaží oddeliť koncové uzávery. Ľahšie valce niekedy používajú závitovú alebo zvlnenú konštrukciu valca namiesto spojovacích tyčí, čím sa obslužnosť vymieňa za menší pôdorys a nižšie výrobné náklady.
Prečo je stlačený vzduch uprednostňovaný pred inými zdrojmi energie
Stlačený vzduch má niekoľko vlastností, ktoré ho robia atraktívnym ako ovládacie médium v porovnaní s hydraulickou kvapalinou alebo elektromotormi. Vzduch je po stlačení voľný, nie je potrebné ho vracať do zásobníka ako hydraulická kvapalina a netesnosť vzduchového systému spôsobuje skôr syčanie a menšiu stratu účinnosti než rozliatie kvapaliny, ktorú treba vyčistiť a zlikvidovať. Vzduchové valce sú tiež prirodzene bezpečnejšie vo výbušnom alebo horľavom prostredí, pretože neexistuje riziko elektrickej iskry z vinutia motora alebo ovládača, a preto pneumatické ovládanie zostáva štandardom v lakovacích kabínach, manipulácii s obilím a výrobných procesoch s vysokým obsahom rozpúšťadiel.
Jednočinné verzus dvojčinné vzduchové valce: Ktorý dizajn vyhovuje vašej aplikácii
Jediným najväčším rozhodovacím bodom pri špecifikácii vzduchom ovládaného valca je, či aplikácia potrebuje výkon na oba zdvihy alebo iba na jeden. Jednočinné valce používajú tlak vzduchu na pohon piestu v jednom smere a spoliehajú sa na mechanickú pružinu, gravitáciu alebo vonkajšie zaťaženie, aby ho vrátili späť. Dvojčinné valce používajú stlačený vzduch na pohon piestu v oboch smeroch, čím poskytujú riadenú silu a rýchlosť pri vysúvaní a zaťahovaní.
| Funkcia | Single Acting | Dvojité pôsobenie |
|---|---|---|
| Vzduchové prístavy | 1 | 2 |
| Návratová metóda | Pružina alebo zaťaženie | Tlak vzduchu |
| Spotreba vzduchu | Nižšia | Vyššie |
| Typická dĺžka zdvihu | Krátke, pod 6 palcov | Akákoľvek dĺžka |
| Bežné používanie | Upínanie, lisovanie, vysúvanie | Preprava, zdvíhanie, polohovanie |
Jednočinné valce s vratnou pružinou strácajú časť svojej pracovnej sily na samotnú pružinu, pretože časť tlaku vstupujúceho vzduchu sa vynakladá na stlačenie vratnej pružiny pred tým, ako sa vyvinie akákoľvek užitočná výstupná sila. To je dôvod, prečo sú jednočinné konštrukcie vo všeobecnosti obmedzené na kratšie zdvihy; po určitej dĺžke sa pružina stáva príliš dlhou, príliš slabou alebo príliš objemnou na to, aby sa zmestila do puzdra primeranej veľkosti. Dvojčinné vzduchové valce sa tomuto obmedzeniu úplne vyhýbajú, čo je dôvod, prečo takmer každá priemyselná aplikácia s dlhým zdvihom alebo vysokým cyklom používa dvojčinnú konštrukciu.
Bezpiestové valce: Alternatíva, keď je priestor obmedzený
Vzduchový valec bez pístnice pohybuje vozíkom pozdĺž vonkajšej strany hlavne namiesto vysúvania tyče, pričom sa používa buď mechanické spojenie so štrbinou a tesnením, alebo magnetická spojka medzi vnútorným piestom a vonkajším vozíkom. Tento dizajn skracuje celkovú dĺžku ovládača zhruba na polovicu v porovnaní s valcom v tvare tyče s rovnakým zdvihom, pretože neexistuje žiadna predlžovacia tyč, ktorá potrebuje voľný priestor za dĺžkou zdvihu. Bezpiestové valce sú bežné v portálových systémoch, staniciach typu pick-and-place a aplikáciách na prepravu dlhých dopravníkov, kde je obmedzený priestor na podlahe alebo nad hlavou.
Tandemové a duplexné valce pre vysokovýkonné alebo kompaktné aplikácie
Tandemový valec spája dve valcové telesá na jednej spoločnej tyči, čím efektívne zdvojnásobuje výstupnú silu pre danú veľkosť otvoru bez zväčšenia priemeru ovládača. To je užitočné, keď úloha vyžaduje väčšiu silu, než dokáže dodať jeden valec tohto otvoru, ale nie je priestor na zvýšenie priemeru otvoru. Na rozdiel od toho duplexné valce montujú dva valce koncom k sebe na tú istú tyč, aby vytvorili tri alebo štyri odlišné polohy zastavenia namiesto obvyklých dvoch, čo je bežné riešenie v aplikáciách, ktoré vyžadujú viacero pevných polôh zdvihu bez pridania externého dorazového hardvéru alebo servo ovládaného ovládača.
Teleskopické vzduchové valce pre dlhé zdvihy v krátkej stiahnutej dĺžke
Teleskopické valce do seba vkladajú viacero stupňov zmenšujúceho sa priemeru, čo umožňuje zasunutú dĺžku, ktorá je zlomkom plne vysunutého zdvihu. Zatiaľ čo sú pneumatické teleskopické valce bežnejšie v aplikáciách hydraulických sklápačov, používajú sa tam, kde je potrebný veľmi dlhý zdvih, ale zatiahnutá obálka musí zostať kompaktná, ako sú niektoré konštrukcie zdvižných brán a prístupových plošín. Kompromisom je stupňovitý výstup sily, pretože každý stupeň má postupne menšiu efektívnu plochu otvoru ako ten pred ním.
Veľkosť otvoru, dĺžka zdvihu a priemer tyče zodpovedajú vášmu zaťaženiu
Výber správneho vzduchového valca začína výpočtom potrebnej sily a spätným chodom na veľkosť otvoru. Základný vzorec je jednoduchý: sila (lbs) = tlak (PSI) x plocha (štvorcové palce), kde plocha sa vypočítava z priemeru vŕtania piesta. Štandardnou praxou je bezpečnostná rezerva aspoň 30 % nad vypočítaným statickým zaťažením, pretože trenie, odpor tesnenia a pokles tlaku v prívodnom potrubí znižujú silu skutočne dodávanú na koniec tyče.
| Veľkosť otvoru | Sila pri 60 PSI | Sila pri 90 PSI | Sila pri 120 PSI |
|---|---|---|---|
| 1,5 palca | 106 libier | 159 libier | 212 libier |
| 2 palce | 188 libier | 283 libier | 377 libier |
| 3 palce | 424 libier | 636 libier | 848 libier |
| 4 palce | 754 libier | 1 131 libier | 1 508 libier |
| 5 palcov | 1 178 libier | 1 767 libier | 2 356 libier |
| 6 palcov | 1 696 libier | 2 544 libier | 3 392 libier |
Prečo dĺžka zdvihu ovplyvňuje výber priemeru tyče
Dlhá, tenká piestna tyč pod tlakovým zaťažením sa môže prehnúť alebo vybočiť skôr, ako vôbec dosiahne svoj limit menovitej sily. Toto je riadené správaním sa pri vzpieraní stĺpika, takže so zvyšujúcou sa dĺžkou zdvihu sa musí zväčšiť aj priemer tyče, aj keď požiadavka na silu zostáva rovnaká. Vo všeobecnosti platí, že zdvihy nad 10 až 12 palcov zvyčajne vyžadujú priemer tyče o jednu veľkosť väčší, ako je štandardné párovanie pre tento otvor, a valce so zdvihom nad 24 palcov často potrebujú medziľahlú dorazovú rúrku, aby sa zabránilo nadmernému pohybu piestu do hlavy hlavne počas vysokorýchlostnej prevádzky.
Kompatibilita s koncom tyče a štýlom montáže
Závit na konci tyče a spôsob montáže musia zodpovedať poháňanému mechanizmu. Bežné montážne konfigurácie zahŕňajú prednú prírubu, zadnú prírubu, držiak na pätku a držiak na čap, pričom každá z nich mení spôsob prenosu ohybového zaťaženia do tela valca. Napríklad valec namontovaný s nožnou konzolou, ktorá manipuluje s bočným zaťažením, vidí oveľa väčší tlak na svoje tesnenie medzi hlavňou a hlavou ako valec namontovaný na čape zarovnaný priamo so smerom pohybu, a preto by sa štýl montáže mal zvoliť spolu s veľkosťou otvoru a nie ako dodatočný nápad.
Výber materiálu tesnenia pre rôzne prevádzkové podmienky
Tesniaca zmes vo vzduchovom valci má rovnaký vplyv na životnosť ako kovová konštrukcia. Nitrilové (Buna-N) tesnenia pokrývajú najširší rozsah všeobecného priemyselného použitia a primerane dobre znášajú štandardný vzduch v dielni s ľahkým mazaním. Polyuretánové tesnenia lepšie držia pri vysokých cykloch a abrazívnych podmienkach, pretože polyuretán odoláva poškodeniu rezaním a vytláčaním lepšie ako nitril pri rovnakom prevádzkovom tlaku. Vitonové tesnenia sú špecifikované, keď bude valec vystavený zvýšeným teplotám, zvyčajne nad 200 stupňov Fahrenheita, alebo akýmkoľvek stopovým uhľovodíkovým výparom, ktoré by časom napučali nitrilové tesnenie. Výber nesprávnej tesniacej zmesi pre životné prostredie je jedným z najviac prehliadaných dôvodov, prečo valec nedosahuje svoju menovitú životnosť, aj keď vŕtanie, zdvih a upevnenie boli správne špecifikované.
Rozsahy prevádzkovej teploty a tlaku
Štandardné priemyselné vzduchové fľaše s nitrilovým tesnením sú zvyčajne dimenzované od približne 14 stupňov Fahrenheita do 175 stupňov Fahrenheita a od vákua až po 145 až 250 PSI v závislosti od veľkosti otvoru a hrúbky steny. Valce určené do vonkajšieho alebo nevykurovaného prostredia potrebujú tesniace zmesi za studena, pretože štandardný nitril sa stáva tuhým a stráca účinnosť tesnenia skôr, ako sa stane krehkým, čo spôsobuje únik vzduchu a pomalú odozvu predtým, ako sa objaví akékoľvek viditeľné poškodenie tesnenia. Prekročenie menovitého tlaku zvyčajne nespôsobuje okamžité zlyhanie, ale urýchľuje opotrebovanie tesnenia a zvyšuje zaťaženie prenášané cez spojovacie tyče, koncové uzávery a montážny hardvér, čím sa skracuje životnosť celej zostavy, a nie len tesnenia.
Spracovanie príkladu veľkosti krok za krokom
Zvážte aplikáciu upínania, ktorá potrebuje držať prípravok zatvorený proti oddeľovacej sile 400 libier, s prívodom vzduchu z dielne regulovaným na 80 PSI. Vydelením potrebnej sily prívodným tlakom získame minimálnu plochu piesta 5 štvorcových palcov. Spätný postup cez plošný vzorec ukazuje, že vŕtanie približne 2,5 palca spĺňa toto minimum, ale použitie štandardnej 30% bezpečnostnej rezervy na zohľadnenie trenia a poklesu tlaku posúva praktické minimum na približne 3,25 štvorcových palcov silovej kapacity s upravenou okrajovou rezervou, čím sa špecifikácia dostane na 3-palcový vŕtaný valec ako ďalšiu štandardnú veľkosť. Rovnaký postup krok za krokom, počnúc požadovanou silou, aplikáciou bezpečnostnej rezervy, potom zaokrúhlením nahor na ďalšiu katalógovú veľkosť otvoru, platí bez ohľadu na konkrétnu aplikáciu.
Tlmenie, ovládanie rýchlosti a životnosť v pneumatických vzduchových valcoch
Vzduchové valce, ktoré sa náhle zastavia na konci svojho zdvihu, prenášajú tento náraz priamo do koncových uzáverov a pri dostatočnom počte cyklov to vedie k prasknutým odliatkom, uvoľneným spojovacím tyčám a predčasnému zlyhaniu tesnenia. Tlmenie to rieši spomalením piestu v konečnej časti zdvihu, zvyčajne na posledných 0,5 až 1 palca zdvihu, pomocou vankúšov s pevným otvorom alebo nastaviteľných vankúšov s ihlovým ventilom.
- Pevné vankúše používajú kužeľový piest, ktorý obmedzuje odsávanie vzduchu nastavenou rýchlosťou, pričom neponúka žiadne nastavenie, ale má nižšie náklady.
- Nastaviteľné vankúše umožňujú technikovi jemne doladiť spomalenie pomocou ihlového ventilu, čo je dôležité, keď sa hmotnosť užitočného zaťaženia medzi jednotlivými výrobnými sériami mení.
- Valce bez odpruženia sú zvyčajne obmedzené na ľahké zaťaženie a nízke frekvencie cyklov, pretože každé zastavenie závisí výlučne od mechanického tlmenia nárazov na koncovom uzávere.
- Elastomérové vankúše nárazníka, jednoduchšia alternatíva, absorbujú časť nárazu pomocou gumenej podložky namiesto merania vzduchu, čím sa vymieňa určitá účinnosť odpruženia za nižší počet dielov.
Regulácia rýchlosti na vzduchovom valci sa vykonáva oddelene od odpruženia, zvyčajne prostredníctvom ventilov na reguláciu prietoku inštalovaných na každom porte. Regulácia prietoku s dávkovačom, kde ventil obmedzuje skôr výfukový vzduch ako privádzaný vzduch, vytvára hladší a predvídateľnejší pohyb ako regulácia prietoku dávkovaním, najmä pri vertikálnych aplikáciách, kde by inak gravitácia mohla spôsobiť, že piest uteká pred privádzaným vzduchom a zadrháva sa.
Ako veľkosť potrubia a výber ventilu ovplyvňujú skutočnú rýchlosť valca
Teoretická rýchlosť valca založená na hodnote prietoku vzduchu je zriedka taká, ako sa v praxi vyskytuje, pretože poddimenzované potrubie, dlhé dráhy medzi ventilom a valcom a obmedzujúce armatúry zvyšujú odpor, ktorý musí vzduch prekonávať. Riadiaci ventil dimenzovaný na daný prietok pri špecifickom poklese tlaku môže stále vyhladzovať fľašu so vzduchom, ak má hadička medzi ventilom a otvorom pre fľašu príliš malý priemer alebo je vedená niekoľkými úzkymi ohybmi. Spravidla by mal byť vnútorný priemer hadičky dimenzovaný tak, aby sa rýchlosť vzduchu udržala pod približne 20 až 25 stôp za sekundu, aby sa zabránilo nadmernému poklesu tlaku, a ventil by mal byť namontovaný tak blízko k valcu, ako to aplikácia umožňuje, a nie na vzdialenom potrubí.
Životné očakávania cyklu a čo ich skracuje
Životnosť cyklu správne špecifikovaného vzduchového valca bežne dosahuje niekoľko miliónov cyklov pred potrebou výmeny tesnenia, za predpokladu, že prívod vzduchu je filtrovaný, aby sa odstránili častice a vlhkosť, a za predpokladu, že valec nebol nikdy prevádzkovaný nad jeho menovitý tlak. Znečistený vzduch je jedinou najčastejšou príčinou predčasného opotrebovania tesnenia v pneumatických systémoch, pred nesprávnym nastavením a pretlakom. Vysoká okolitá teplota tento efekt znásobuje, pretože teplo urýchľuje chemický rozklad väčšiny štandardných tesniacich zmesí a znižuje hrúbku mazacieho filmu na stene otvoru, čím súčasne zvyšuje trenie a rýchlosť opotrebovania.
Postupy mazania, ktoré predlžujú životnosť
Mnoho moderných vzduchových valcov sa dodáva vopred namazaných mazivom s dlhou životnosťou, ktoré je navrhnuté tak, aby vydržalo menovitý cyklus životnosti bez ďalšieho mazania, a pridanie externej maznice vzduchového vedenia k týmto jednotkám môže skutočne vymyť továrenské mazivo a spôsobiť viac škody ako úžitku. Na rozdiel od toho staršie alebo nemazané valce s doživotnou životnosťou závisia od ľahkého filmu oleja prenášaného v prúde vzduchu z radovej maznice a prevádzka týchto valcov bez mazania vedie k zrýchlenému opotrebovaniu tesnenia v rámci zlomku menovitého počtu cyklov. Kontrola špecifikácie výrobcu pre požiadavky na mazanie pred pridaním alebo odstránením radovej maznice zabráni obom týmto poruchovým režimom.
Kde sa vzduchom poháňané valce používajú v priemyselných aplikáciách
Vzduchové valce sa používajú všade tam, kde je potrebný riadený lineárny tlačný, ťahový, zdvíhací alebo upínací pohyb bez zložitosti hydraulickej kvapaliny alebo nákladov na elektrický lineárny pohon. Typické aplikácie zahŕňajú:
- Baliace a paletizačné zariadenia, kde rýchle, opakovateľné ťahy tlačia produkt do kartónov alebo zarovnávajú krabice na linke.
- Upínacie prípravky montážnej linky, stabilné držanie dielov počas zvárania, nitovania alebo vytvrdzovania lepidla.
- Systémy manipulácie s materiálom a triedenia, kde preklápacie brány a posúvače presmerujú produkt na dopravník.
- Spracovanie potravín a nápojov, kde nerezové valce s hodnotením umývania tolerujú časté cykly čistenia.
- Drevoobrábacie a kovolisovacie zariadenia, kde valce poháňajú lisy, svorky a podávacie mechanizmy.
- Automobilová montáž, ovládanie kontrol dverí, upínače nástrojov a robotické nástroje na konci ramena.
- Tlačiarenské zariadenia a zariadenia na konverziu štítkov, kde presné, opakovateľné krátke ťahy ovládajú napínacie valce pásu a rezacie stanice.
- Stroje na lisovanie plastov a gumy, obsluha kolíkov vyhadzovania foriem a upínanie polovíc nástroja medzi cyklami.
- Textilná výroba, kde valce riadia rozťahovanie látky, rezacie prípravky a napínacie zariadenia.
Každé z týchto prostredí kladie na valec iné nároky. Omývací valec na potravinárske účely potrebuje tyčový materiál odolný voči korózii a utesnené ložiská, zatiaľ čo aplikácia na lisovanie kovov potrebuje odolnú konštrukciu spojovacej tyče dimenzovanú na nárazové zaťaženie pri každom cykle. Výber vzduchového valca bez zohľadnenia prevádzkového prostredia je jednou z najčastejších príčin skorého zlyhania, aj keď boli výpočty sily a zdvihu správne.
Aplikácie baliacej linky v bližšom detaile
Konkrétne v rámci baliaceho zariadenia vzduchové valce zvyčajne bežia pri vysokých rýchlostiach cyklov, často niekoľko stoviek cyklov za hodinu na nepretržitej linke, čo kladie dôraz na kvalitu odpruženia a tesnenia. Tu sú uprednostňované kompaktné valce s krátkym zdvihom, pretože sa hodia do tesného obalu rámu baliaceho stroja a mnohí výrobcovia OEM v oblasti obalov špecifikujú valce s tesneniami predmazanými na celú dobu životnosti, aby sa vyhli zaťaženiu údržby spojenému s premazávaním desiatok ovládačov rozmiestnených po jednej linke.
Aplikácie ťažkého priemyslu a mobilných zariadení
V ťažších priemyselných prostrediach, ako je spracovanie ocele, zlievarne a mobilné zariadenia, sa vzduchové valce vyberajú menej pre rýchlosť cyklu a viac pre ich toleranciu voči znečistenému, vysokoteplotnému prostrediu v porovnaní s elektrickým pohonom a pre stlačiteľnosť vzduchu pohlcujúcu nárazy v porovnaní s pevným hydraulickým systémom v aplikáciách zahŕňajúcich náhle nárazové zaťaženie, ako je razidlo alebo mechanická zarážka.
Vzduchový valec vs hydraulický valec vs elektrický lineárny pohon
Výber medzi vzduchovým valcom, hydraulickým valcom a elektrickým lineárnym pohonom závisí od hustoty sily, požiadaviek na presnosť a prevádzkového prostredia. Vzduchové valce sú v strede tohto porovnania: menej náročné na silu ako hydraulika, menej presné ako elektrický pohon so servomotorom, ale jednoduchšie, lacnejšie a zhovievavejšie voči špinavému alebo nebezpečnému prostrediu ako ktorákoľvek alternatíva.
| Atribút | Vzduchový valec | Hydraulický valec | Elektrický pohon |
|---|---|---|---|
| Sila na veľkosť otvoru | Mierne | Veľmi vysoká | Nízka až stredná |
| Presnosť polohovania | Nízka bez ďalších senzorov | Mierne | Veľmi vysoká |
| Čistota prevádzky | Čistý, len vzduch | Riziko úniku kvapaliny | Čistý |
| Typické náklady vopred | Nízka | Mierne to high | Mierne to high |
| Rýchlosť odozvy | Rýchlo | Mierne | Rýchlo, controllable |
Keď je vzduchový valec tou správnou voľbou
Vzduchové valce majú najväčší zmysel, keď aplikácia vyžaduje rýchly, opakovateľný pohyb medzi dvoma pevnými koncovými bodmi, miernu silu a toleranciu malého množstva stlačiteľnosti v pohybe. Sú tiež predvolenou voľbou vždy, keď zariadenie už má centrálny prívod stlačeného vzduchu, pretože prírastkové náklady na pridanie ďalšieho vzduchom ovládaného zariadenia sú oveľa nižšie ako pri inštalácii vyhradenej hydraulickej jednotky alebo pri zapojení servopohonu pre jednu os pohybu.
Kedy namiesto toho zvážiť hydraulické alebo elektrické alternatívy
Aplikácie vyžadujúce veľmi veľkú silu v kompaktnom vývrte, ako je ťažké lisovanie alebo štrukturálne zdvíhanie, vo všeobecnosti uprednostňujú hydraulické valce, pretože hydraulická kvapalina je v podstate nestlačiteľná a môže byť natlakovaná oveľa vyššie ako stlačený vzduch bez proporcionálneho zväčšenia veľkosti valca. Aplikáciám, ktoré si vyžadujú presné, programovateľné, viacpolohové ovládanie, ako je napríklad robotické vyberanie a umiestňovanie s variabilnými zastavovacími bodmi, zvyčajne lepšie poslúži elektrický lineárny pohon so servo alebo krokovým pohonom, pretože vzduchové valce sú vo svojej podstate dvojpolohové, pokiaľ nie sú pridané drahé proporcionálne ventily a snímače polohy.
Materiály telesa valca a konštrukčné normy
Materiál hlavne a koncovky vzduchom ovládaného valca určuje jeho hmotnosť aj odolnosť voči prevádzkovému prostrediu. Eloxovaný hliník je zďaleka najbežnejšou konštrukciou štandardných priemyselných vzduchových fliaš, ponúka silný pomer pevnosti k hmotnosti a prirodzenú odolnosť proti korózii, ktorá je vhodná pre väčšinu vnútorných výrobných prostredí. Konštrukcia z nehrdzavejúcej ocele, hoci je ťažšia a drahšia, je určená na umývanie, výrobu potravín a nápojov, farmaceutické a vonkajšie aplikácie, kde má odolnosť proti korózii prednosť pred hmotnosťou.
ISO, NFPA a VDMA montážne normy
Na trhu so vzduchovými valcami dominujú dve hlavné štandardizované rodiny montáží: skupina ISO 15552 (predtým VDMA 24562) bežná v Európe a Ázii a rodina NFPA bežná v Severnej Amerike. Valce vyrobené podľa týchto noriem zdieľajú spoločné vzory skrutiek, umiestnenie portov a celkové rozmery obalu u rôznych výrobcov, čo znamená, že valec od jedného dodávateľa možno často nahradiť ekvivalentným modelom od iného dodávateľa bez prepracovania montážnej konzoly alebo potrubia. Špecifikácia valca podľa jednej z týchto uznávaných noriem, a nie podľa vlastného štýlu karosérie, je praktickým spôsobom, ako sa vyhnúť tomu, aby ste boli pri budúcich náhradných dieloch uzamknutí u jedného výrobcu.
Povrchová úprava hlavne a tolerancia vŕtania
Vnútorný povrch valca vzduchového valca je zvyčajne brúsený na jemnú povrchovú úpravu, pretože hrubší povrch otvoru urýchľuje opotrebovanie tesnenia a zvyšuje trenie pri odtrhávaní, čo je dodatočná sila potrebná na to, aby sa piest dostal z mŕtveho zastavenia. Tvrdé eloxované alebo chrómované povrchy vývrtu ďalej predlžujú životnosť pri abrazívnych alebo vysokocyklových aplikáciách za mierne dodatočné náklady v porovnaní so štandardným eloxovaným povrchom.
Údržba, opotrebovanie tesnenia a odstraňovanie bežných problémov so vzduchovým valcom
Väčšina porúch vzduchového valca má jednu z troch príčin: kontaminovaný vzduch, nesúlad so záťažou alebo prevádzka mimo menovitého rozsahu tlaku alebo teploty. Rozpoznanie skorých príznakov každého z nich pomáha vyhnúť sa neplánovaným prestojom.
Vzduch uniká okolo tesnenia piestu
Valec, ktorý pomaly stráca prídržnú silu, keď je pod tlakom a pri voľnobehu, niekedy nazývaný plazivý alebo driftujúci, zvyčajne označuje opotrebované tesnenie piestu, ktoré umožňuje obtekanie vzduchu z jednej strany piestu na druhú. Toto je normálne opotrebovanie v priebehu času, ale prudko sa zrýchľuje, ak prívod vzduchu prenáša vlhkosť alebo vodný kameň, pretože častice obrusujú okraj tesnenia pri každom ťahu.
Netesnosť tesnenia tyče a vonkajšia strata vzduchu
Vzduch unikajúci okolo samotnej piestnice, často viditeľný ako slabé syčanie alebo ľahký film maziva, ktorý sa zhromažďuje v blízkosti upchávky tyče, poukazuje na opotrebované tesnenie tyče alebo ryhovaný povrch tyče. Rýhovaná tyč je často spôsobená bočným zaťažením z nesprávne zarovnaného držiaka, a nie samotného tesnenia, takže výmena tesnenia bez opravy vyrovnania zvyčajne vedie k opakovanému zlyhaniu v priebehu krátkeho počtu cyklov.
Pomalý alebo nepravidelný pohyb
Keď sa dvojčinný valec pohybuje nerovnomerne alebo sa v priebehu zdvihu zastaví, najčastejším vinníkom je čiastočne obmedzené vedenie vzduchu, poddimenzovaný ventil alebo príliš tesne nastavený ventil na reguláciu prietoku. Pred výmenou akéhokoľvek komponentu, kontrola napájacieho tlaku na samotnom porte valca, nielen na manometre kompresora, vyrieši veľkú časť týchto prípadov, pretože pokles tlaku na dlhých alebo úzkych hadičkách je ľahké prehliadnuť.
Diagnostika, ktoré tesnenie je skutočne opotrebované
Jednoduchý test tesnosti mydlom a vodou aplikovaný na upchávku tyče a okolo koncových uzáverov, keď je valec natlakovaný a stacionárny, rýchlo izoluje, či únik pochádza z tesnenia tyče, tesnenia koncového uzáveru alebo armatúry, a nie z vnútorného tesnenia piestu. Ak sa bubliny neobjavia zvonku, ale valec stále stráca udržiavací tlak v priebehu času, pravdepodobnou príčinou je samotné tesnenie piestu, pretože vzduch obchádza vnútorne z jednej komory do druhej a neuniká do atmosféry.
Odporúčaný plán preventívnej údržby
Základná preventívna údržba vzduchom poháňaných valcov zahŕňa mesačnú kontrolu filtrov vzduchového potrubia, kontrolu povrchov tyčí, či nie sú ryhy alebo jamky počas plánovaných odstávok, overenie, či sú upevňovacie skrutky dotiahnuté podľa špecifikácie, a potvrdenie, že nastavenie odpruženia sa po opakovaných cykloch nárazu neposunulo. Dôsledné dodržiavanie tejto rutiny je to, čo oddeľuje fľašu, ktorá dosiahne svoj plný menovitý cyklus životnosti, od valca, ktorý si vyžaduje skorú výmenu.
| Položka údržby | Odporúčaná frekvencia | Čo skontrolovať |
|---|---|---|
| Vzduchový filter a odtok | Mesačne | Nahromadenie vlhkosti, stav filtračného prvku |
| Povrch tyče | Štvrťročne | Bodovanie, jamkovanie, korózia |
| Montážny hardvér | Štvrťročne | Krútiaci moment skrutky, prasknutie konzoly |
| Nastavenie odpruženia | Polročne | Posun ihlového ventilu, hluk pri náraze |
| Stav tesnenia | Ročne alebo pri míľniku cyklu | Vnútorný únik, vonkajší únik |
Často kladené otázky o vzduchom ovládaných valcoch
Aký je rozdiel medzi vzduchovým valcom a pneumatickým pohonom?
Vzduchový valec je jeden špecifický typ pneumatického pohonu, ktorý vytvára lineárny pohyb. Širší pojem pneumatický pohon zahŕňa aj rotačné pohony, vzduchové motory a membránové pohony, takže každý vzduchový valec je pneumatický pohon, ale nie každý pneumatický pohon je valec.
Ako vypočítam výstupnú silu vzduchom ovládaného valca?
Vynásobte prívodný tlak v PSI plochou piesta v štvorcových palcoch. Pre hrubý odhad poľa zoberte priemer otvoru, umocnite ho, vynásobte číslom 0,785 a potom vynásobte tlakom v potrubí. Odpočítajte približne 10 až 15 % pre trenie a odpor tesnenia, aby ste získali realistickú pracovnú silu a nie teoretické maximum.
Môže vzduchový valec bežať na vzduch z dielne alebo potrebuje špeciálny kompresor?
Štandardný stlačený vzduch v dielni funguje dobre pre väčšinu vzduchových fliaš, pokiaľ pred dosiahnutím valca prechádza cez filter, regulátor a maznicu (jednotka FRL). Vynechanie filtrácie je hlavnou príčinou predčasného opotrebovania tesnenia bez ohľadu na to, ako dobre bol špecifikovaný samotný valec.
Ako dlho vzduchové valce zvyčajne vydržia, kým potrebujú opravu?
S čistým, suchým, správne regulovaným vzduchom a správnym vyrovnaním väčšina priemyselných vzduchových fliaš dosiahne jeden až niekoľko miliónov cyklov, kým je potrebná výmena tesnenia. Nádrže pracujúce v prašnom, mokrom alebo vysokoteplotnom prostredí bez náležitej ochrany majú výrazne kratší servisný interval.
Prečo sa môj vzduchový valec pohybuje rýchlejšie pri sťahovaní ako pri vysúvaní?
Toto je zvyčajne zámerné alebo skôr výsledkom diferenciálnej plochy piestu než defektu. Na štandardnom dvojčinnom valci má strana tyče menšiu efektívnu plochu piestu ako strana viečka, pretože samotná tyč premiestňuje objem, takže rovnaký prúd vzduchu pohybuje piestom rýchlejšie pri zaťahovaní ako pri vysúvaní. Ak je rozdiel otáčok nežiaduci, možno ho vyvážiť ventilmi na reguláciu prietoku na každom porte.
Čo spôsobuje, že sa vzduchový valec pri zaťažení zastaví?
Zaseknutie zvyčajne znamená, že dostupná sila pri aktuálnom napájacom tlaku je príliš blízko skutočnému zaťaženiu, často preto, že sa pri špecifikácii nepočítalo s trením, odporom tesnenia alebo mierne poddimenzovaným otvorom. Zvýšenie prívodného tlaku, zvýšenie veľkosti otvoru alebo zníženie zaťaženia sú tri praktické riešenia.
Môže vzduchový valec udržať záťaž v pevnej polohe uprostred zdvihu?
Samo o sebe nie spoľahlivo. Pretože vzduch je stlačiteľný, štandardný vzduchový valec sa pri zaťažení mierne posunie, aj keď sú oba porty zablokované, pretože zachytený vzduchový stĺpec sa stláča pod tlakom. Aplikácie vyžadujúce uzamknutú polohu v strede zdvihu zvyčajne pridávajú mechanický blokovací valec alebo externú brzdu namiesto toho, aby sa spoliehali len na zachytený tlak vzduchu.
Aký je rozdiel medzi kompaktným valcom a štandardným valcom so spojovacími tyčami?
Kompaktný vzduchový valec používa kratšie, často štvorcové alebo okrúhle telo bez spojovacej tyče, aby sa minimalizovala celková dĺžka pre dané vŕtanie a zdvih, čím sa vymenila určitá použiteľnosť v teréne za menšiu montážnu plochu. Štandardné valce so spojovacími tyčami sú dlhšie pre rovnaký zdvih, ale sú plne prestaviteľné pomocou štandardných súprav náhradných tesnení, vďaka čomu sú bežnejšou voľbou v aplikáciách, kde sa očakáva dlhodobá údržba na mieste.
Potrebujú vzduchové fľaše špecifický minimálny tlak vzduchu, aby fungovali?
Väčšina štandardných vzduchových valcov začína produkovať použiteľnú silu pri tlakoch 15 až 20 PSI, hoci trenie a odpor tesnenia spotrebujú väčší proporcionálny podiel dostupnej sily pri nízkom tlaku. Aplikácie s ľahkým zaťažením môžu úspešne bežať pri zníženom tlaku, aby sa ušetrili náklady na energiu stlačeného vzduchu, za predpokladu, že znížená sila stále pohodlne prevyšuje zaťaženie s rezervou.
Ako si môžem vybrať medzi telom valca z hliníka a nehrdzavejúcej ocele?
Hliníkové telesá sú ľahšie a lacnejšie, vďaka čomu sú štandardné pre štandardné vnútorné priemyselné použitie. Telá z nehrdzavejúcej ocele sa vyberajú vtedy, keď bude fľaša vystavená chemikáliám pri umývaní, vysokej vlhkosti, vonkajšiemu počasiu alebo požiadavkám na hygienu potravín a farmaceutických výrobkov, pretože nehrdzavejúca oceľ odoláva korózii, ktorá by inak za týchto podmienok poškodila hliníkovú hlaveň.
