Jednočinný verzus dvojčinný valec: Kľúčové rozdiely

Jednočinný verzus dvojčinný valec: Krátka odpoveď

Ak potrebujete rýchly verdikt: dvojčinný valec vám poskytuje poháňaný pohyb v oboch smeroch, zatiaľ čo jednočinný valec používa stlačený vzduch iba na jeden zdvih a pri spätnom chode sa spolieha na pružinu alebo gravitáciu. Tento jediný rozdiel formuje každý aspekt spôsobu výberu, inštalácie a údržby vzduchového valca v skutočnom pneumatickom systéme.

Pre aplikácie, kde záleží na presnom ovládaní, vyššej sile v oboch smeroch a konzistentnej rýchlosti pri vysúvaní aj zaťahovaní – ako sú upínacie prípravky, lisovacie nástroje a lineárne prenosové systémy – je dvojčinný vzduchový valec takmer vždy správnou voľbou. Pri jednoduchších prácach, ako je upínanie s vratnou pružinou, ovládanie ventilov alebo akékoľvek iné úlohy, pri ktorých stačí jeden poháňaný zdvih, jednočinný valec výrazne znižuje náklady, zložitosť a spotrebu vzduchu.

Nižšie uvedené časti rozoberajú, ako jednotlivé typy fungujú na mechanickej úrovni, kde sa v praxi objavujú skutočné výkonnostné rozdiely a ako urobiť správny výber pre váš konkrétny systém.

Ako jednočinný Vzduchový valec funguje

Jednočinný valec má jeden tlakový port. Keď vstúpi stlačený vzduch, tlačí piest v jednom smere - zvyčajne pri vysúvacom zdvihu. Spätný zdvih je poháňaný stlačenou vinutou pružinou umiestnenou vo vnútri tela valca alebo v niektorých konfiguráciách hmotnosťou samotného nákladu.

Pružina je vo výrobe predpätá na špecifickú hodnotu sily. Štandardné jednočinné valce využívajú sily pružiny v rozsahu od zhruba 8 N až 60 N v závislosti od veľkosti otvoru a dĺžky zdvihu. Táto sila pružiny pôsobí proti tlaku vzduchu počas silového zdvihu, čo znamená, že efektívna výstupná sila na konci tyče je nižšia, ako by vytvoril samotný tlak vzduchu.

Pre jednočinný valec s vŕtaním 50 mm pracujúci pri 6 baroch (87 psi) je teoretická sila približne 1 178 N. Po odčítaní typickej sily pružiny 25 N a započítaní trenia tesnenia (zvyčajne 5 – 10 % teoretickej sily) skutočná sila tyče, ktorá je k dispozícii pre prácu, klesne na približne 1 030 – 1 050 N . Táto zrážka je významnejšia pri menších veľkostiach dier, kde sila pružiny predstavuje väčšie percento celkovej dostupnej sily.

Kľúčové vnútorné komponenty

• Jediný vzduchový port (zvyčajne na konci uzáveru pre tlakové fľaše)
• Vratná pružina je umiestnená medzi čelom piesta a uzáverom na konci tyče
• Odvzdušňovací otvor alebo vetrací otvor na strane pružiny, aby sa zabránilo zvyšovaniu tlaku
• Tesnenie jedného piestu (jedno dynamické miesto tesnenia)
• Tesnenie tyče na hlave valca

Odvzdušňovací port sa počas inštalácie často prehliada, ale je kritický. Ak dôjde k jeho zablokovaniu znečistením alebo k náhodnému upchatiu, vzduch zachytený na strane pružiny vytvorí spätný tlak, ktorý zníži vyťahovaciu silu a nepredvídateľne spomalí rýchlosť zdvihu.

Ako funguje dvojčinný vzduchový valec

Dvojčinný valec má dva vzduchové otvory – jeden na konci uzáveru a jeden na konci tyče. Na predĺženie tyče vstupuje stlačený vzduch do otvoru na konci viečka, zatiaľ čo port na konci tyče sa vypúšťa. Na zatiahnutie sa prívod prepne: vzduch vstupuje do konca tyče, zatiaľ čo koniec uzáveru sa vyčerpá. Smerový riadiaci ventil (typicky 5/2 alebo 4/2 elektromagnetický ventil) riadi toto prepínanie.

Pretože neexistuje sila absorbujúca vratná pružina, plná pneumatická sila je k dispozícii v oboch smeroch . Je tu však dôležitá asymetria, ktorú treba pochopiť: oblasť otvoru na konci tyče je menšia ako oblasť otvoru na konci hlavy, pretože cez ňu prechádza piestna tyč. To znamená, že sťahovacia sila je vždy o niečo nižšia ako sila vyťahovania pri rovnakom prívodnom tlaku.

Pre dvojčinný valec s otvorom 63 mm, priemer tyče 20 mm, pracujúci pri 6 baroch:

• Vyťahovacia sila (koniec uzáveru): π/4 × 63² × 6 = približne 1 871 N
• Sila sťahovania (konca tyče): π/4 × (63² – 20²) × 6 = približne 1 682 N

Tento zhruba 10–12 % rozdiel v sile medzi vysúvaním a zaťahovaním je konzistentný pre všetky veľkosti dier a je štandardným faktorom pri výpočtoch veľkosti dvojčinného valca. Ak váš retrakčný zdvih nesie zmysluplné zaťaženie, musíte veľkosť valca určiť na základe retrakčnej sily, nie extenzie.

Kľúčové vnútorné komponenty

• Dva vzduchové otvory (uzáver a koniec tyče)
• Tesnenia piestu s dvojitým okrajom alebo v tvare U na oboch stranách piestu
• Tesnenie tyče a stierač na hlave valcov
• Žiadna pružina – pre zdvih je k dispozícii celá dĺžka vnútorného otvoru
• Voliteľné vnútorné vankúše v oboch koncových polohách

Porovnanie vedľa seba: Jednočinný verzus dvojčinný valec

Force Output: Tam, kde sa čísla skutočne rozchádzajú

Výpočet sily je miesto, kde inžinieri najčastejšie robia nákladné chyby pri porovnávaní týchto dvoch typov valcov. Vzorce vyzerajú na povrchu podobne, ale odčítanie pružiny v jednočinnom valci zavádza premennú, ktorá sa mení s pozíciou zdvihu.

Sila špirálovej pružiny sa riadi Hookovým zákonom: sila sa lineárne zvyšuje, keď sa stláča. To znamená efektívna výstupná sila jednočinného valca sa mení počas zdvihu . Na začiatku vysúvania je pružina blízko svojej voľnej dĺžky a kladie minimálny odpor. Pri úplnom vysunutí sa úplne stlačil a vyvíja maximálny odpor – odčítava najväčšiu silu z výstupu presne v momente, keď sa tyč stretne s obrobkom.

Zoberme si 40 mm vŕtaný jednočinný valec so zdvihom 100 mm pri vstupnom tlaku 5 barov:

• Teoretická pneumatická sila: ~628 N
• Sila pružiny na začiatku vysúvania: ~10 N (takmer voľnej dĺžky)
• Sila pružiny pri úplnom vytiahnutí: ~35 N (úplne stlačená)
• Rozsah efektívnej sily: približne 580 – 615 N cez mŕtvicu

Pre dvojčinný valec s rovnakým 40 mm vŕtaním pri 5 baroch je sila vyťahovania konzistentných ~ 628 N počas zdvihu (mínus trenie tesnenia, ktoré je zhruba konštantné). Na tejto konzistencii nesmierne záleží pri aplikáciách, ako je lisovanie, tvarovanie alebo upínanie, kde je sila na konci zdvihu kritickým konštrukčným parametrom.

Spätný zdvih jednočinného valca je riadený výlučne pružinou. Môže vzniknúť pružina navrhnutá tak, aby vracala piest proti treniu tesnenia plus mierne zaťaženie 15–50 N čistej sily v závislosti od veľkosti valca. Porovnajte to s vratnou silou dvojčinného valca niekoľko stoviek newtonov a je jasné, prečo sú jednočinné valce nevhodné pre aplikácie, kde zaťahovanie musí prekonávať značný odpor alebo rýchlo presúvať bremeno.

Rozdiely v riadení rýchlosti medzi týmito dvoma typmi

Regulácia otáčok sa v pneumatických systémoch dosahuje obmedzením prietoku odpadového vzduchu z valca pomocou ventilov na reguláciu prietoku (konfigurácia meter-out) alebo obmedzením prietoku privádzaného vzduchu (konfigurácia meter-in). Vo všeobecnosti sa uprednostňuje regulácia merača pretože poskytuje stabilnejšiu reguláciu rýchlosti nezávislú od zaťaženia.

V prípade dvojčinného vzduchového valca nainštalujete ventily na reguláciu prietoku na oba porty. To vám dáva nezávislé nastavenie rýchlosti pre vysúvanie a zasúvanie – môžete spustiť vysúvanie rýchlosťou 200 mm/s a zasúvanie rýchlosťou 500 mm/s, s jednoduchým nastavením ventilu. Toto nezávislé riadenie je cenné pri automatizácii s vysokým cyklom, kde je dôležitá optimalizácia doby cyklu.

V prípade jednočinného valca môžete dávkovať vzduch dovnútra a von na tlakovej strane, aby ste ovládali rýchlosť vysúvania. však rýchlosť návratu je daná silou pružiny a zaťažením . Ak je pružina tuhá a zaťaženie je ľahké, piest rýchlo zaskočí a vytvorí nárazové zaťaženie na koncový uzáver. Ak je pružina mäkká a zaťaženie je ťažké, návrat môže byť príliš pomalý alebo neúplný. Nemôžete jednoducho otočiť ventil, aby ste spomalili návrat valca s vratnou pružinou – to si vyžaduje výmenu samotnej pružiny alebo pridanie špeciálneho vankúša.

V praxi to spôsobuje, že jednočinné valce nie sú vhodné pre aplikácie s premenlivým zaťažením pri spätnom zdvihu alebo tam, kde je potrebné nastaviť rýchlosť spätného chodu tak, aby zodpovedala procesu. Baliace linky, robotické nástroje na konci ramena a prenosové dopravníky zvyčajne vyžadujú, aby boli obe rýchlosti zdvihu nezávisle nastavené – a to posúva väčšinu týchto aplikácií pevne do dvojčinnej oblasti.

Spotreba vzduchu: Porovnanie nákladov na stlačený vzduch

Stlačený vzduch je jedným z najdrahších zariadení vo výrobnom závode. Odhadujú to štúdie organizácií, ako je Ministerstvo energetiky USA systémy stlačeného vzduchu predstavujú 20–30 % spotreby elektrickej energie v priemysle a pneumatické pohony sú primárnymi spotrebičmi v týchto systémoch. Pochopenie rozdielu v spotrebe vzduchu medzi jednočinnými a dvojčinnými valcami preto nie je akademické cvičenie – má priamy vplyv na prevádzkové náklady.

Jednočinný valec spotrebúva stlačený vzduch iba pri výkone. Spätný zdvih je poháňaný pružinou a vzduch zo strany elektrického zdvihu sa jednoducho vypúšťa do atmosféry. Pri jednom úplnom cykle sa spotrebovaný objem vzduchu rovná ploche vŕtania vynásobenej dĺžkou zdvihu upravenou o kompresný pomer pri prívodnom tlaku.

Dvojčinný valec spotrebúva vzduch pri oboch zdvihoch. Avšak, pretože oblasť otvoru na konci tyče je menšia ako na konci uzáveru, je objem spotrebovaný pri retrakčnom zdvihu o niečo menší ako pri vysúvacom zdvihu. Celková spotreba vzduchu na cyklus je približne 1,7 až 1,9 krát vzduch spotrebovaný ekvivalentným jednočinným valcom v závislosti od priemeru tyče.

Pre konkrétny príklad: dvojčinný valec s priemerom vŕtania 50 mm a zdvihom 100 mm pracujúci pri 6 baroch a cyklujúci 60-krát za minútu spotrebuje približne:

• Koniec uzáveru na zdvih: (π/4 × 0,05²) × 0,1 × (6 1) = ~1,37 litra (voľný vzduch) na zdvih
• Koniec tyče na zdvih (za predpokladu 20 mm tyče): približne 1,09 litra na zdvih
• Celkom za minútu pri 60 cykloch: ~146 litrov/min voľného vzduchu

Ekvivalentný jednočinný valec by spotreboval približne 82 litrov/min. Naprieč strojom s 20 takýmito valcami pracujúcimi na dve zmeny sa ročný rozdiel v nákladoch na elektrinu stáva merateľným. Pri nasadzovaní veľkého počtu valcov alebo pri prevádzke valcov s dlhými zdvihmi alebo pri vysokých rýchlostiach taktov rozdiel v spotrebe vzduchu významne ovplyvňuje ekonomiku prevádzky – aj keď je dvojčinný valec inak technicky lepší.

Obmedzenia dĺžky zdvihu: Prečo sa jednočinné valce vypínajú skoro

Vnútorná vratná pružina v jednočinnom valci fyzicky obmedzuje dĺžku zdvihu. Ako sa dĺžka zdvihu zvyšuje, potrebujete dlhšiu pružinu, čo si vyžaduje dlhšie telo valca – a dlhšie pružiny sa ťažšie udržiavajú stabilné a správne vedené vo vnútri otvoru. Tiež pridávajú väčšiu dĺžku celkovému valcu aj v zatiahnutej polohe.

Väčšina výrobcov ponúka jednočinné valce s maximálnym zdvihom 25 mm až 200 mm. Niekoľko špeciálnych dizajnov dosahuje 300 mm. Okrem toho sa pružina stáva nepraktickou. Ak vaša aplikácia vyžaduje zdvih 400 mm, 600 mm alebo 1 000 mm, dvojčinný valec je jedinou realizovateľnou možnosťou v produktovom rade štandardných vzduchových valcov.

Toto obmedzenie tiež pôsobí na silu: so zvyšujúcim sa zdvihom sa zvyšuje aj stlačenie pružiny pri plnom vytiahnutí, čo znamená, že na prekonanie pružiny na konci zdvihu sa spotrebuje viac sily. Pri zdvihoch dlhších ako asi 100 – 150 mm v jednočinnej konštrukcii začína odčítanie sily pružiny predstavovať významné percento celkovej dostupnej pneumatickej sily, najmä pri malých veľkostiach dier.

Bezpečné správanie: kritické bezpečnostné hľadisko

Jedným z prakticky najdôležitejších rozdielov medzi týmito dvoma typmi valcov je to, čo sa stane, keď dôjde k strate prívodu vzduchu – či už v dôsledku poruchy kompresora, núdzového zastavenia alebo pretrhnutia potrubia.

Jednočinný valec s vratnou pružinou sa automaticky vráti do svojej polohy na strane pružiny, keď tlak klesne. Ak je valec nakonfigurovaný na upnutie obrobku pri silovom zdvihu (predĺžení), strata vzduchu spôsobí jeho uvoľnenie. Ak je konfigurovaný s predĺžením pružiny (ktoré niektoré konštrukcie ponúkajú na bezpečnostné upnutie), strata vzduchu spôsobí jeho zovretie. Toto deterministické správanie je zámerne navrhnuté pre bezpečnostné aplikácie.

Ochrana stroja, mechanizmus uvoľnenia bŕzd a núdzové zastavenie často používajú jednočinné valce práve preto, že ich bezpečné správanie je predvídateľné a garantované pružinou, nie elektrickým signálom alebo polohou ventilu.

Naproti tomu dvojčinný valec drží svoju poslednú polohu pri strate vzduchu - ak je smerový ventil typu so západkou alebo pružinou, ktorý blokuje oba porty. To je niekedy žiaduce (nechcete, aby zaťažená os spadla), ale môže to byť aj nebezpečné, ak bol valec uprostred upínacej alebo lisovacej operácie, keď zlyhal vzduch.

Bezpečnostné normy vrátane noriem ISO 13849 a IEC 62061 vyžadujú od konštruktérov strojov, aby analyzovali a dokumentovali správanie všetkých akčných členov v poruchových podmienkach. Voľba medzi jednočinným a dvojčinným valcom je priamo relevantná pre túto analýzu a bezpečnostná charakteristika jednočinného typu mu často dáva miesto v obvodoch s hodnotením bezpečnosti, aj keď by sa inak mohol použiť dvojčinný valec pre jeho lepšiu ovládateľnosť.

Typické oblasti použitia pre každý typ valca

Kde Jednočinné valce Excel

• Pneumatické pohony ventilov: Štvrťotáčkové guľové ventily a posúvače často používajú jednočinné valce s vratnou pružinou, takže ventil pri poklese tlaku vzduchu neprejde do známej bezpečnej polohy (otvorený alebo zatvorený).
• Upínacie prípravky s krátkymi zdvihmi: Uchytenie obrobkov pri obrábaní, kde je sila obrábania vždy v jednom smere a upínač sa musí uvoľniť (zasunúť) len pri nízkom zaťažení.
• Ovládanie dverí a poklopu: Kde návrat pružiny zaisťuje uzavretie pri výpadku prúdu.
• Triediace a odkláňacie brány: Jednoduché výklopné brány na dopravníkoch, kde jeden smer je vždy predvolený a druhý je poháňaný pohon.
• Zapojenie brzdy a spojky: Pružinové brzdy pre núdzové zastavenie – brzda sa aktivuje pri strate vzduchu.

Kde sa vyžadujú dvojčinné valce

• Automatizácia výberu a umiestnenia: Vysúvanie aj zasúvanie musia byť poháňané, riadené rýchlosťou a musia byť schopné zvládnuť rôzne hmotnosti dielov.
• Operácie lisovania a tvarovania: Vysoká sila v oboch smeroch; návrat musí prekonať odpor spätného pruženia obrobku alebo vyhadzovača.
• Lineárny prevod s dlhým zdvihom: Akýkoľvek zdvih nad 200 mm vyžaduje dvojčinný vzduchový valec.
• Aplikácie bezpiestových valcov: Pneumatické valce bez piestnice sú vo svojej podstate dvojčinné a používajú sa na horizontálny prenos s dlhým zdvihom, kde by konvenčný valec s tyčou bol neprakticky dlhý.
• Sklopné a otočné stoly: Naklápanie aj vracanie stola vyžadujú silnú, ovládateľnú silu.
• Vysokocyklové aplikácie nad 60 cyklov/min: Tam, kde musí byť rýchlosť zaťahovania presne vyladená, aby sa zachoval čas cyklu bez nárazového zaťaženia.

Požiadavky na regulačný ventil: 3/2 vs. 5/2

Rozdiel vo vzduchových kanáloch medzi jednočinnými a dvojčinnými valcami priamo určuje požadovaný regulačný ventil, čo ovplyvňuje kabeláž, dizajn rozdeľovača a náklady.

A 3/2 ventil (3 porty, 2 polohy) postačuje pre jednočinný valec. V jednej polohe pripája napájanie k portu valca. V druhej polohe spája port valca s výfukom. O zvyšok sa postará pružina. 3/2 ventil je fyzicky menší a zvyčajne o 20–40 % lacnejší ako 5/2 ventil. Vyžaduje tiež jednoduchší rozdeľovací blok, keď je veľa ventilov spojených dohromady.

A 5/2 ventil (5 portov, 2 polohy) je štandardom pre dvojčinný valec. V jednej polohe ide zásoba na koniec uzáveru a koniec tyče sa vypúšťa. V druhej polohe prúdi prívod na koniec tyče a koniec uzáveru sa vypúšťa. Dva výfukové otvory sú zvyčajne tam, kde sú nainštalované ventily na reguláciu prietoku na reguláciu rýchlosti.

V systémoch s mnohými osami – napríklad montážny stroj s 20 stanicami – môže byť kumulatívny rozdiel v nákladoch medzi 20 3/2 ventilmi a 20 5/2 ventilmi zmysluplný. V prípade menších valcov v jednoduchých aplikáciách tento rozdiel v nákladoch často oprávňuje špecifikovať jednočinný valec, aj keď dvojčinný valec môže ponúkať o niečo lepší výkon.

Všimnite si aj to 5/2 ventily sú k dispozícii s vratnou pružinou, aretáciou (pamäťou) alebo dvojitým solenoidovým ovládaním , z ktorých každý ponúka iné správanie pri poruche. Výber typu ventilu je v interakcii s typom fľaše, aby sa určilo bezpečnostné správanie na úrovni systému – niečo, čo sa musí analyzovať vo fáze návrhu, nie dodatočne montované neskôr.

Rozdiely v údržbe v praxi

Pokiaľ ide o počet tesnení, jednočinný valec má menej dynamických tesniacich plôch ako dvojčinný. Menej tesnení vo všeobecnosti znamená menej únikových ciest a mierne nižšiu frekvenciu výmeny tesnení. Pružina v jednočinnom valci je však dodatočnou zložkou opotrebovania, ktorá neexistuje v dvojčinnej konštrukcii.

Pružiny v pneumatických valcoch sú dimenzované na milióny cyklov, ale spôsobujú únavu. Pružina, ktorá stratila napätie, spôsobí, že sa valec vráti pomaly, neúplne alebo vôbec. V stroji, ktorý beží 24 hodín denne pri 60 cykloch za minútu, sa valec dokončuje 86 miliónov cyklov ročne . Únava pružiny pri tomto cykle je skutočným aspektom údržby, najmä vo valcoch s kratšími zdvihmi, kde stlačenie pružiny na cyklus predstavuje väčšiu časť celkového zdvihu pružiny.

Pri dvojčinných valcoch je opotrebenie tesnenia hlavným problémom údržby. Moderné piestové tesnenia na báze polyuretánu a PTFE zvyčajne vydržia 50 až 100 miliónov cyklov za normálnych prevádzkových podmienok čistým, namazaným alebo bezolejovým suchým vzduchom. Prívod znečisteného vzduchu je najčastejšou príčinou predčasného zlyhania tesnenia v oboch typoch valcov.

Osobitnú zmienku si zaslúži odvzdušňovací otvor na jednočinnom valci: treba ho pravidelne kontrolovať a čistiť v rámci preventívnej údržby. Upchatý odvzdušňovač znižuje výkon natoľko postupne, že si to nemusíme všimnúť, kým sa valec nezačne správať nesprávne, takže plánovaná kontrola je dôležitejšia ako reaktívna oprava.

Výber správnej veľkosti otvoru pre ktorýkoľvek typ

Správne dimenzovanie otvoru je najzákladnejším krokom pri špecifikácii akéhokoľvek vzduchového valca. Poddimenzovanie otvoru vytvára nedostatočnú silu; nadimenzovanie plytvá vzduchom a peniazmi. Proces je mierne odlišný pre každý typ valca.

Pre jednočinné valce

1. Určte požadovanú silu na konci zdvihu (kde je stlačenie pružiny maximálne).
2. Pridajte maximálnu silu pružiny pre zvolený zdvih k požadovanej výstupnej sile.
3. Pridajte trenie tesnenia (zvyčajne 10 % teoretickej sily ako bezpečnostná rezerva).
4. Vypočítajte potrebnú plochu otvoru: Plocha = celková sila ÷ tlak prívodu.
5. Vyberte ďalšiu štandardnú veľkosť otvoru z vypočítanej oblasti.
6. Overte si, či je sila pružiny dostatočná na to, aby vrátila piest proti zaťaženiu pri spätnom zdvihu.

Pre dvojčinné valce

1. Požadovanú silu určte samostatne pre vysúvacie a zaťahovacie zdvihy.
2. Vypočítajte vŕtanie potrebné pre každý zdvih pri dostupnom prívodnom tlaku, pričom pri výpočte zatiahnutia zohľadnite zmenšenie plochy konca tyče.
3. Pridajte bezpečnostný faktor 1,25–1,5×, aby ste zohľadnili trenie, nesúosovosť a zmeny tlaku.
4. Vyberte vŕtanie, ktoré spĺňa obe požiadavky na zdvih – zvyčajne väčšiu z dvoch vypočítaných hodnôt.
5. Skontrolujte priemer tyče vzhľadom na limity vybočenia, ak je tyč v tlaku a je dlhá vzhľadom na jej priemer.

Štandardné veľkosti dier pre oba typy valcov sa riadia konvenciami ISO 15552: Najbežnejšie sú 12, 16, 20, 25, 32, 40, 50, 63, 80, 100, 125, 160 a 200 mm. Určenie štandardnej veľkosti otvoru zaisťuje zameniteľnosť medzi výrobcami a zjednodušuje správu náhradných dielov.

Rozsahy prevádzkového tlaku a ich vplyv na výber

Jednočinné aj dvojčinné vzduchové valce sú dimenzované na typické prevádzkové tlaky 1 až 10 bar (14,5 až 145 psi) , pričom najbežnejší priemyselný prívodný tlak je 6 bar (87 psi). Prevádzka pri nižších tlakoch však ovplyvňuje každý typ inak.

Pre jednočinné valce je potrebný minimálny prevádzkový tlak na prekonanie predpätia pružiny plus trenie tesnenia. Ak prívodný tlak klesne napríklad na 3 bary v systéme dimenzovanom na 6 barov, efektívna výstupná sila klesne približne o 50 %. Ale sila pružiny zostáva nezmenená – to znamená, že zníženie sily jednočinného valca je neúmerné v porovnaní s dvojčinným typom pri rovnakom zníženom tlaku.

Okrem toho môžu mať jednočinné valce minimálny prevádzkový tlak špecifikovaný výrobcom, pod ktorým sa valec úplne nevysunie proti pružine. Táto prahová hodnota je zvyčajne uvedená v produktovom liste a mala by sa porovnať s minimálnym garantovaným napájacím tlakom vo vašom systéme – nie s nominálnym napájacím tlakom.

Dvojčinné valce sú v tomto ohľade menej citlivé na kolísanie tlaku, pretože ani jeden zdvih nemá pevný mechanický odpor na prekonanie trenia. Pri nižších tlakoch sa sila znižuje proporcionálne pri oboch zdvihoch a systém stále funguje – len s menšou dostupnou silou.

Varianty dvojčinného valca, ktoré stojí za to vedieť

V rámci dvojčinnej kategórie niekoľko špecializovaných dizajnov rieši špecifické požiadavky na aplikáciu:

• Dvojčinný dvojčinný valec: Piestna tyč vyčnieva z oboch koncov valca. Obidve strany majú rovnakú plochu otvoru, takže sily pri rozťahovaní a zaťahovaní sú rovnaké. Používa sa, keď je symetrický výstup sily kritický alebo keď je potrebná priechodná tyč na mechanické spojenie alebo meranie na oboch stranách.
• Tandemový valec: Dva dvojčinné valce namontované v sérii na tej istej piestnej tyči. Tieto dva piesty pôsobia súčasne a zhruba zdvojnásobujú dostupnú silu z daného priemeru otvoru. Používa sa, keď je vŕtaný priestor obmedzený, ale je potrebná veľká sila.
• Bezpiestový dvojčinný valec: Záťaž sa pripája zvonka k piestu cez štrbinu alebo magnetickú spojku v stene valca. Umožňuje veľmi dlhé ťahy v kompaktnom balení. Dostupné v zdvihoch do 6 000 mm alebo viac.
• Vedený dvojčinný valec: Integruje lineárne vedenia priamo s telom valca, aby sa eliminoval rotačný krútiaci moment a sily bočného zaťaženia na tyč. Rozhodujúce pre aplikácie, kde sa vyžaduje presný lineárny pohyb a uhlová presnosť bez vonkajších vedení.

Zhrnutie: Výber medzi jednočinným a dvojčinným

Rozhodnutie je jednoduché, keď zmapujete požiadavky vašej aplikácie na kľúčové rozdiely. Použite nasledujúci rámec:

• Vyberte si jeden herecký výkon keď: aplikácia potrebuje bezpečný návrat do východiskovej polohy; zdvih je krátky (pod 150–200 mm); potrebná vratná sila je minimálna; spotreba vzduchu musí byť minimalizovaná; uprednostňuje sa jednoduchší ventilový obvod; a úspory nákladov na ventily a inštalatérske práce sú zmysluplné v meradle.
• Vyberte si dvojité pôsobenie keď: oba údery musia dodať zmysluplnú silu; dĺžka zdvihu presahuje 200 mm; je potrebná nezávislá regulácia rýchlosti oboch zdvihov; rýchlosť cyklu je vysoká a rýchlosť návratu musí byť nastavená; zaťaženie spätného zdvihu je premenlivé alebo významné; alebo aplikáciou je mechanizmus lisovania, prenosu alebo vyberania a umiestňovania.

Vo veľkej väčšine aplikácií priemyselnej automatizácie, dvojčinný vzduchový valec je štandardným ťahúňom — flexibilné, výkonné a plne ovládateľné. Jednočinný valec si zasluhuje svoje miesto v jednoduchších, z hľadiska bezpečnosti kritických alebo cenovo citlivých konštrukciách, kde je jeho prirodzená spätná pružina vlastnosťou a nie obmedzením. Pochopenie oboch typov na tejto úrovni detailov vám umožňuje urobiť tento výber zámerne na základe technických požiadaviek a nie na základe konvencie.