Как подключить пневмоцилиндр к компрессору
Основные правила установки пневмоцилиндра
Правило №1:
Оси штока поршня должны соответствовать направлению движения груза. Иначе может произойти повреждение внутренней поверхности цилнидра, штока, поршня и уплотнений.
Правило №2:
Избегайте такого подключения штока пневмоцилиндра, когда груз оказывается без опоры при действующей на него силе тяжести. В случае такого подключения необходимо добавлять ролики, которые бы могли поддерживать груз. Иначе поршневой шток может получить изгиб, что приведет к поврежденю внутренней поверхности цилиндра и уплотнений.
Правило №3:
Не допускайте моментов, когда нагрузка на шток идет через дополнительное звено ниже оси расположения штока. В таком случае можно использовать противовес, который бы смог компенсировать нагрузку, способную привести к изгибу штока и повреждению внутренней поверхности цилиндра и уплотнений.
Правило №4:
Стремитесь располагать крепление ближе к центру цилиндра, чтобы дистанция между точкой опоры и точкой нагрузки не была слишком значительной.
Правило №5:
Пневмоцилиндры с большим ходом штока необходимо подключать таким образом, чтобы исключить изгиб самого штока. К примеру, использовать направляющую и движущиеся по ней ролики. Подобная конструкция снизит возможность отклонения штока от оси его движения и исключит его изгиб.
Правило №6:
Правило №7:
В данной ситуации существует тенденция к изгибу штока. Чтобы ее избежать, крепление необходимо разместить ближе не к задней, а к передней крышке цилиндра.
Правило №8:
Если высота между монтажной поверхностью кронштейна и опорой слишком велика, то может произойти повреждение установочного болта и других элементов.
Правило №9:
При установке пневмоцилиндра всякий раз необходимо учитывать направление нагрузки (при креплении фланцевого типа).
Описание сборки рабочей пневмосистемы
Делается это для того, чтобы оператор принудительно находился на безопасном расстоянии от пресса, либо при нахождении вблизи, обе руки операторы были задействованы и не попали под пресс, либо пневмонож.
Компрессор
В качестве источника сжатого воздуха – можно использовать надёжный и недорогой поршневой безмасляный компрессор.
Он позволяет исключить наличие масла в пневмосистеме. Однако! Остается проблема образования конденсата. Поэтому сразу же после компрессора необходимо установить блок подготовки воздуха серии EC 4010-04.
Блок подготовки воздуха EC 4010-04
Педаль F322-08
Кнопка M322-S2
После педали идет роликовый концевой выключатель (кнопка). Он также является 2-х позиционным и 3-х линейным. Приводится в действие опускающимся защитным заграждением.
Пневмораспределитель с воздушным управлением V5231-10A
Распределитель с воздушным управлением V5231-10A устанавливается параллельно с двумя предыдущими распределителями: педалью и роликовым выключателем. Он является 2-х позиционным, 5-ти линейным (имеет порт питания, рабочий порт А, рабочий порт Б, и два порта выхлопа). Имеет непрямое (пилотное) управление. Поступление воздуха к пневмораспределителю приводит к переключению направлений выхода сжатого воздуха: либо в поршневую полость пневмоцилиндра, либо в штоковую.
Пневмоцилиндр SC 100х100-S
Полезную работу в нашей системе будет производить пневмоцилиндр SC 100х100-S. Маркировка сообщает о том, что диаметр поршня цилиндра составляет 100 мм (первое число в маркировке), ход штока цилиндра (второе число) – составляет также 100 мм. Литер «S» указывает на наличие магнитного кольца, которое, при установке специального датчика, может сообщать о положении поршня в заданный момент времени.
Площадь поршня данного пневмоцилиндра составляет 7850 мм2 в момент толкания и 7150 мм2 при втягивании. Давление в магистрали составляет 0,6 мПа (мегапаскаль).
Произведем по формуле упрощенный расчет веса предмета, который способен на толкании поднять данный пневмоцилиндр. Для этого надо умножить площадь поршня на давление в магистрали. 7850 мм2 равняется 78,5 см2. 0,6 мПа составляет примерно 6 бар. Умножаем 78,5 на 6. В результате получаем 471 кг. Это вес груза, который способен поднять данный пневмоцилиндр.
Пневмотрубка
Для соединения всех элементов пневмосистемы в данном примере используется полиуретановая трубка 6х4 мм (внешний и внутренний диаметр), ее рабочее давление составляет 10 бар.
Фитинги и глушители
Для сборки рабочей пневмосистемы нам потребовались:
Желаем удачи и новых технических свершений!
Как читать пневматические схемы
Для того, чтобы научиться правильно читать пневматические схемы необходимо знать обозначения отдельных элементов, понимать принцип работы и назначение этих элементов, а также уметь объединять отдельные составляющие в единую пневматическую систему. Это непростая задача, но если разобраться с обозначением элементов, то она станет гораздо легче.
Обозначение элементов на пневмосхемах
Обозначение компрессора
Этот треугольник на пневматических схемах не закрашивается, в отличие от гидравлических схем, где закрашены треугольник на насосах указывает на направление движения жидкости.
Ресивер на пневматической схеме
Пневмомотор
На обозначении пневматического мотора треугольная стрелка развернута в обратном направлении. Наличие дух стрелок указывает на реверсивность пневмомотора, то есть его способность работать в двух направлениях.
Если обозначение пневматического мотора перечеркнуто стрелкой, значит он регулируемый, то есть регулируется его рабочий объем.
Обозначение пневмоцилиндра
Пневматический двигатель, позволяющий преобразовать энергию сжатого воздуха в поступательное движение исполнительного механизма называется пневмоцилиндром.
Пневматический цилиндр обозначается на схемах следующим образом.
Обозначение пневматического распределителя на схемах
На схемах пневмораспределитель изображается в исходном положении, то есть при отсутствии на него управляющего воздействия.
Пневматический распределитель изображается несколькими прямоугольниками, в каждом из которых изображены стрелки отображающие какой канал с каким будет соединен. Для того, чтобы понять какие каналы соединять при переключении распределителя нужно мысленно передвинуть прямоугольники и посмотреть какие линии соединят стрелки.
| Переместить золотник распределителя влево | Переместить золотник распределителя вправо |
Количество прямоугольников указывает на число позиций распределителя. К периметру прямоугольника подводятся линии отводимые от распределителя.
На схеме изображен двух позиционный (два окна) пятилинейный распределитель, его часто обозначают распределитель 5/2.
Тип управления распределителем также указывается на схеме.
Обозначения пневмоклапанов на схемах
Обратный клапан
Пружина на обратном клапане может не изображаться.
Редукционный клапан
Схема обозначения редукционного клапана показана на рисунке.
Пневматический предохранительный клапан
Предохранительный клапан защищает систему или отдельные элемнты (например ресиверы) от чрезмерно высокого давления. Схема предохранительного пневмоклапана показана на рисунке.
Дроссель на пневмосхемах
Пневматическое сопротивление обозначается на схеме следующим образом.
Если сопротивление регулируемое (дроссель), то на нем указывается стрелка.
Элементы пневмологики
Логические элементы позволяют организовать простейшие вычислительные процессы на основе пневматических элементов, и реализовывать системы пневмоавтоматики.
Порядок чтения пневматической схемы
Попробуем выработать некий алгоритм, который поможет разобраться в пневмосхеме.
Мы рассмотрели наиболее распространенные обозначения пневматических элементов, зная которые можно прочитать большинство простых пневмосхем. В более сложных схемах могут встречать и другие обозначения, напишите в комментариях схемы каких пневматических элементов вы хотели бы увидеть в этой статье.
Схема сборки пневмосистемы с логической функции «ИЛИ»
Для примера использования данной функции возьмем въездные ворота, которые будут открываться и закрываться с кнопки, расположенной на пульте охранника, ИЛИ с кнопки, расположенной рядом с воротами. Собственно, потому эта функция и называется «ИЛИ», ведь для ее срабатывания необходимо выполнение хотя бы одного из двух условий (нажатие кнопки охранника или кнопки у ворот).
Таким образом, давление на выходе мы получим, если воздух будет подан на один из двух входов. Если же кнопки будут нажаты одновременно – тоже не беда. На выходе будет получен воздушный поток из входа с более высоким давлением.
Итак, теперь подробнее рассмотрим все элементы пневмосистемы:
Компрессор
Фильтр-влагоотделитель
Пневмораспределитель механический (переключатель)
На пульте охранник устанавливаем переключатель для открывания ворот. В нашем случае это будет двухпозиционный, трехлинейный механический пневмораспределитель M32-08S1B (на рис.»А»). Он имеет линию входа, линию выхода и линию для сброса воздуха из системы через глушитель. У распределителя две позиции. При переключении в первую он открыт для подачи в систему. Во второй позиции происходит сброс воздуха из системы. Пневмораспределитель имеет фиксацию в конечных положениях.
Пневмораспределитель механический (рычажок)
Непосредственно у ворот также необходим переключатель для открывания. Это пневмораспределитель H322-08 (на рис.»Б»), который относится к типу 3/2, имеет ручное управление и фиксируется в конечных положениях.
Перекидной логический клапан
Для реализации функции «ИЛИ» оба переключателя (M32-08S1B и H322-08) необходимо подключить к перекидному логическому клапану ES-8 (на рис.»В»). Он представляет собой клапан с тремя присоединительными отверстиями, два из которых служат входными для давления, а третье – выходное.
Распределитель с пневмоуправлением
Для управления пневмоцилиндром используем 5-ти линейный, 2-х позиционный распределитель с односторонним пневматическим управлением V5211-06А (на рис.»Г»). Распределитель имеет одно отверстие для управления (к нему подключается трубка, выходящая из перекидного клапана ES-8). За счет этого будет реализовано переключение пневмоцилиндра двумя распределителями (или с находящегося на пульте охраны, или у ворот).
Пневмоцилиндр двусторонний
Исполнительным механизмом в данном примере является пневмоцилиндр TBC 32×50-S (диаметр поршня 32 мм, ход поршня 50 мм) (на рис.»Ж»). На поршне данного пневмоцилиндра имеется магнитное кольцо (на это указывает литер «S» в наименовании). Для определения усилия данного пневмоцилиндра можно воспользоваться таблицей расчета (брать из расчета давления 6 бар). В нашем случае усилие составит 482Н на «толкание» и 415Н на «втягивание» поршня. Следует учитываться, что в данной таблице указано усилие для пневмоцилиндров, работающих на «прижим». Для транспортирующих систем теоретическое усилие необходимо брать с запасом в 1,5-2 раза.
Пневмофитинги и трубка
Определившись с выбором всех необходимых элементов системы нужно подобрать соединительные элементы для сборки. Для этого используются пневмотрубки и цанговые пневмофитинги. В нашем случае используется полиуретановая (PU) трубка с диаметром 6х8 мм и 4х6 мм. Для подключения управляющих пневмоцилиндров используем трубки меньшего диаметра, так как для переключения силового пневматического распределителя достаточно небольшого давления (от 1 бар).
Выбор пневмофитингов зависит от удобства компоновки системы. В нашем случае это прямые фитинги, угловые фитинги и тройники.
Пневмодроссели
Для регулировки скорости поршня цилиндра используются пневмодроссели. Их регулировка осуществляется вручную. Для плавного хода поршня цилиндра необходимо, чтобы дросселировался спускаемый воздух. Воздух на наполнение полости цилиндра должен поступать беспрепятственно. Фитинг-дроссель ESC специально разработан для установки на пневмоцилиндры и имеют обратный клапан. Дросселирование происходит от резьбы к трубке. На наполнение полости цилиндра воздух проходит через обратный клапан, а на стравливание воздуха обратный клапан закрывается и воздух проходит через регулируемый дроссель.
Пневмоглушители
Пневмоглушители предназначены для снижения шума сжатого воздуха при его сбросе в атмосферу, а также для защиты механизмов от попадания грязи и пыли. Устанавливаются на выходные отверстия распределителей. В нашем случае используются глушители серии «А».
Всего для сборки рабочей пневмосистемы нам потребовались:
Как правильно подбирать компоненты пневмосистем
При разработке новой пневмосистемы, часто возникает задача правильного подбора необходимых пневмоэлементов, которые бы обеспечивали оптимальную работу всей пневмосистемы.
Пример расчета:
Задача: необходимо за 5 секунд переместить заготовку весом 200 кг на 1 метр. Подберите необходимые пневмоэлементы.
Для упрощения расчетов принимаем рабочее давление всей пневмосистемы равной 6 бар.
Используя таблицу 1, по необходимому усилию при давлении 6 бар выбираем диаметр поршня пневмоцилиндра. Причем необходимо учитывать потери на трение и другое, соответственно практическое усилие на 10% меньше теоретической величины указанной в таблице 1.
200кг х 9,8 = 1960 Н, учитываем потери: 1960Н + 10%= 2156 Н.
Получается, что нам необходим пневмоцилиндр с диаметром поршня 80 мм.
Таблица 1. Теоретическое значение усилий на штоке пневмоцилиндров при выдвижении
Рассчитываем скорость пневмоцилиндра в м/сек. Раз за 5 секунд заготовка проходит 1 метр, то скорость заготовки и соответственно штока пневмоцилиндра будет равна 0,2 м/сек.
Для пневмоцилиндра с диаметром поршня 80 мм и скорости 0,2 м/сек получаем необходимый расход равный 350 нл/мин.
Таблица 2. Расход сжатого воздуха в зависимости от диаметра поршня пневмоцилиндра и скорости его движения
По таблице 3 выбираем сечение трубки. Необходима трубка сечением 6х4 мм
Таблица 3. Максимальное значение расход сжатого воздуха для разных сечений полимерных трубок
Комментарии к выбору:
Так как распределитель обеспечивает расход 620 нл/мин, а нам для работы необходим расход 350 нл/мин, на пневмоцилиндр устанавливаем дроссели, которые позволят получить необходимую скорость штока пневмоцилиндра.