سیلندر هوا چیست؟ انواع، کاربردها و نحوه کار آنها

سیلندر هوا چیست؟

یک سیلندر هوا - که سیلندر پنوماتیک نیز نامیده می شود - وسیله ای مکانیکی است که از هوای فشرده برای تولید حرکت و نیروی خطی یا چرخشی استفاده می کند. انرژی پتانسیل ذخیره شده در هوای تحت فشار را به کار مکانیکی کنترل شده تبدیل می کند. به عبارت ساده تر: شما هوای فشرده را به داخل فشار می دهید، و سیلندر چیزی را فشار می دهد - یک گیره، یک پرس، یک سوپاپ، یک در - با یک نیروی دقیق و قابل تکرار.

سیلندرهای هوا یکی از پرکاربردترین محرک‌ها در اتوماسیون صنعتی هستند. آنها در خطوط مونتاژ، ماشین آلات بسته بندی، تولید خودرو، فرآوری مواد غذایی، تجهیزات پزشکی و سیستم های بی شمار دیگر ظاهر می شوند. محبوبیت آنها از ترکیبی از سادگی، هزینه کم، سرعت بالا و تمیزی ذاتی در مقایسه با جایگزین های هیدرولیک ناشی می شود.

یک سیلندر پنوماتیک استاندارد از یک بشکه استوانه ای، یک پیستون، یک میله پیستون، درپوش انتهایی، مهر و موم و درگاه هایی برای ورود و خروج هوا تشکیل شده است. وقتی هوای فشرده - معمولاً در 60 تا 120 PSI (4 تا 8 بار) در اکثر تنظیمات صنعتی - وارد یک طرف پیستون می شود و یک اختلاف فشار ایجاد می کند که پیستون و میله متصل به آن را در یک جهت به حرکت در می آورد. رها کردن یا هدایت مجدد هوا حرکت را معکوس یا پس می‌گیرد.

این مکانیسم اساسی برای بیش از یک قرن تا حد زیادی بدون تغییر باقی مانده است، با این حال، تولید مدرن سیلندرهای هوا را برای عملکرد با تلورانس های اندازه گیری شده در میکرومتر اصلاح کرده است، طول عمر چرخه بیش از حد. 20 میلیون سکته مغزی و زمان پاسخگویی به سرعت چند میلی ثانیه است.

سیلندر هوا چگونه کار می کند: مکانیک هسته

درک چگونگی عملکرد یک سیلندر پنوماتیک مستلزم بررسی فشار، مساحت و نیرو با هم است. نیروی خروجی که یک سیلندر تولید می کند با یک فرمول ساده تعیین می شود:

نیرو (F) = فشار (P) × مساحت (A)

به عنوان مثال، یک سیلندر با قطر سوراخ 50 میلی متر دارای مساحت پیستون تقریباً 19.6 سانتی متر مربع است. در فشار عرضه 6 بار (87 PSI)، نیروی فشار نظری تقریباً تولید می کند. 1178 نیوتن (حدود 265 پوند بایت) . نیروی دنیای واقعی به دلیل اصطکاک و مقاومت مهر و موم کمی کمتر است، معمولاً حدود 80 تا 90٪ از مقدار نظری.

عملیات گام به گام

1. یک کمپرسور هوای فشرده را در مخزن مخزن تولید و ذخیره می کند.
2. یک شیر کنترل جهت (معمولاً یک شیر 4/2 یا 5/2) هوا را به درگاه مناسب روی سیلندر هدایت می کند.
3. هوای فشرده وارد محفظه سیلندر شده و به صفحه پیستون فشار وارد می کند.
4. پیستون حرکت می کند و میله را به سمت بیرون می راند (سکته کششی).
5. سوپاپ سوئیچ می کند، هوا را به طرف مقابل می فرستد و محفظه اول را خسته می کند.
6. پیستون به حالت اولیه خود جمع می شود.

سرعت توسط سوپاپ های کنترل جریان (همچنین دریچه های سوزنی یا دریچه گاز نامیده می شود) کنترل می شود که سرعت ورود یا خروج هوا از محفظه سیلندر را محدود می کند. ویژگی‌های بالشتکی تعبیه‌شده در درپوش‌های انتهایی، پیستون را در نزدیکی انتهای حرکت کند می‌کند تا از آسیب ناشی از ضربه جلوگیری شود - یک نکته مهم در هنگام بارهای سنگین یا ضربات طولانی.

انواع سیلندر هوا و تفاوت آنها

همه سیلندرهای پنوماتیک یکسان نیستند. نوع انتخاب شده برای هر کاربرد به حرکت مورد نیاز، فضای موجود، ویژگی های بار و شرایط محیطی بستگی دارد. در اینجا متداول ترین دسته بندی ها هستند:

سیلندرهای تک اثره

یک سیلندر تک اثر از هوای فشرده برای حرکت پیستون تنها در یک جهت استفاده می کند. حرکت برگشت توسط یک فنر داخلی یا یک بار خارجی (به عنوان مثال گرانش) انجام می شود. این سیلندرها فقط یک پورت هوا دارند. آنها ساده‌تر هستند، از هوای کمتری در هر چرخه استفاده می‌کنند، و برای بستن، کوبیدن و نگه‌داشتن کاربردهایی که نیروی کار فقط در یک جهت مورد نیاز است ایده‌آل هستند. اندازه سوراخ های متداول از 8 میلی متر تا 100 میلی متر ، با طول کورس معمولاً تا 200 میلی متر به دلیل محدودیت های فنر.

سیلندرهای دو اثره

پرکاربردترین نوع در اتوماسیون صنعتی. یک سیلندر دو اثره از هوای فشرده برای حرکت کششی و پس‌کشی استفاده می‌کند. دو درگاه هوا - یکی در هر طرف پیستون - امکان کنترل مستقل هر جهت را فراهم می کند. این نیروی نیرو را در هر دو جهت فراهم می کند و آن را برای هل دادن، کشیدن، بلند کردن، فشار دادن و هر برنامه ای که نیاز به کنترل فعال حرکت برگشتی دارد، مناسب می کند. اندازه سوراخ ها می تواند متفاوت باشد 6 میلی متر تا بیش از 500 میلی متر ، و سکته مغزی می تواند تا چندین متر در طرح های تخصصی گسترش یابد.

سیلندرهای بدون میله

به جای یک میله پیستون معمولی که از یک انتها امتداد می یابد، یک سیلندر بدون میله حرکت را از طریق یک جفت مکانیکی یا مغناطیسی در امتداد بیرونی لوله سیلندر منتقل می کند. این طراحی تقریباً نیاز دارد نصف طول نصب یک سیلندر معمولی برای همان ضربه، که آن را در فضاهای تنگ ارزشمند می کند. سیلندرهای بدون میله در سیستم‌های انتخاب و مکان، اتوماسیون دروازه‌ای و میزهای کشویی رایج هستند.

سیلندرهای فشرده و کوتاه

استوانه های مسطح یا سیلندرهای پنکیک نیز نامیده می شوند، این استوانه ها برای ضربه های بسیار کوتاه طراحی شده اند - اغلب 1 میلی متر تا 50 میلی متر - در فضاهای محدود ضریب شکل پایین آنها آنها را در تولید لوازم الکترونیکی، جابجایی PCB و مونتاژ دستگاه های پزشکی که در آن فضا در بالاترین حد است، مورد علاقه قرار می دهد.

محرک های چرخشی

در حالی که بیشتر افراد سیلندرهای هوا را با حرکت خطی مرتبط می‌دانند، محرک‌های پنوماتیکی چرخشی هوای فشرده را به حرکت زاویه‌ای تبدیل می‌کنند. از آنها برای چرخاندن سوپاپ ها، قرار دادن قطعات یا جداول شاخص درایو استفاده می شود. زوایای چرخش رایج هستند 90 درجه، 180 درجه و 270 درجه ، اگرچه نسخه های چرخش مداوم نیز وجود دارد.

سیلندرهای پشت سر هم

دو سیلندر به صورت سری به هم متصل می شوند که میله پیستون یکسانی دارند. این پیکربندی تقریباً نیروی خروجی را بدون افزایش قطر سوراخ دوبرابر می‌کند - زمانی که به نیروی زیاد نیاز است اما قطر نصب محدود است مفید است.

سیلندرهای چند موقعیتی

سیلندرهای استاندارد دو موقعیت را ارائه می دهند: کاملاً کشیده و کاملاً جمع شده. سیلندرهای چند حالته (یا چند مرحله ای) دو یا چند سیلندر را برای دستیابی به سه یا چهار موقعیت مجزا در طول سکته مغزی ترکیب می کنند. این برای نمایه سازی، موقعیت یابی قطعات و عملیات مونتاژی که نیاز به چندین نقطه توقف بدون کنترل سروو دارند، مفید است.

اجزای کلیدی داخل سیلندر پنوماتیک

هر سیلندر هوا - صرف نظر از نوع یا اندازه - از چندین جزء حیاتی ساخته شده است. درک این قطعات هنگام تعیین، نگهداری یا عیب یابی یک سیلندر در میدان کمک می کند.

• بشکه (لوله سیلندر): بدنه اصلی که حاوی پیستون است و حرکت آن را هدایت می کند. معمولا از آلیاژ آلومینیوم، فولاد ضد زنگ یا لوله فولادی کربنی با سطح داخلی دقیق ساخته می شود. زبری سطح معمولاً بین 0.4-0.8 میکرومتر Ra نگه داشته می شود تا سایش آب بندی به حداقل برسد.
• پیستون: جزء دیسکی شکل که دو محفظه هوا را در داخل بشکه جدا می کند. فشار پنوماتیک را به نیروی مکانیکی روی میله منتقل می کند. پیستون ها برای جلوگیری از نشت هوا بین محفظه ها مهر و موم های O-ring یا لبه دارند.
• میله پیستون: شفت فولادی دقیق آسیاب شده (اغلب با روکش کروم یا آنودایز سخت) که به پیستون متصل شده و از طریق یک یا هر دو کلاهک انتهایی امتداد می یابد. قطر میله به گونه ای اندازه می شود که در برابر کمانش تحت بار فشاری مقاومت کند - معمولاً از فرمول کمانش ستون اویلر برای ضربات طولانی تر استفاده می شود.
• کلاه های انتهایی (سر و کلاه): دو سر بشکه را ببندید. درپوش انتهایی سمت میله (سر) حاوی مهر و موم میله و مهر و موم برف پاک کن است. درپوش انتهایی سمت کور (درپوش) ممکن است شامل دریچه های بالشتک و دریچه های هوا باشد.
• مهر و موم: شاید مهمترین اجزای تعمیر و نگهداری باشد. مهر و موم پیستون از نشت محفظه متقاطع جلوگیری می کند. مهر و موم میله از نشت خارجی جلوگیری می کند. مهر و موم برف پاک کن (همچنین به آن مهر و موم اسکراپر نیز گفته می شود) گرد و غبار و آلاینده ها را از ورود دور می کند. مواد مهر و موم رایج عبارتند از NBR (نیتریل)، پلی اورتان، PTFE و Viton - که هر کدام برای محدوده های دمایی و محیط های مختلف مناسب هستند.
• شیرهای بالشتکی: دریچه‌های سوزنی قابل تنظیم تعبیه شده در درپوش‌های انتهایی که یک محفظه هوای کوچک در جلوی پیستون در نزدیکی انتهای ضربه به دام می‌اندازد و به تدریج سرعت آن را کاهش می‌دهد. بدون بالشتک، سیلندرهایی که با سرعت بالا با بارهای سنگین کار می کنند می توانند نیروهای ضربه ای بیش از حد ایجاد کنند 10 کیلو نیوتن ، باعث سایش زودرس یا آسیب ساختاری می شود.
• بلبرینگ میله ای (بوشینگ): سطح بلبرینگ کم اصطکاک در کلاهک انتهایی سر که میله را هدایت می کند و بارهای جانبی را جذب می کند. اغلب از برنز متخلخل یا پلیمر خود روان کننده نوع IGUS ساخته می شود.
• سنسورهای موقعیت / سوئیچ های مغناطیسی: بسیاری از سیلندرها شامل یک شیار خارجی برای نصب سوئیچ های نی یا سنسورهای اثر هال هستند که آهنربای تعبیه شده در پیستون را تشخیص می دهند. اینها بازخورد موقعیت را ارائه می دهند - سیگنال های کاملاً کشیده یا کاملاً جمع شده - بدون هیچ گونه نفوذی به بدنه سیلندر.

مشخصات کلیدی که باید هنگام انتخاب سیلندر هوا درک کنید

انتخاب سیلندر پنوماتیک مناسب برای یک برنامه کاربردی تر از آن چیزی است که در ابتدا به نظر می رسد. اشتباه گرفتن مشخصات می تواند منجر به نیروی ناکافی، شکست زودرس آب بندی، کمانش میله یا زمان چرخه ضعیف شود. در اینجا پارامترهایی هستند که بیشترین اهمیت را دارند:

قطر سوراخ

قطر داخلی بشکه. این عامل اصلی تعیین کننده نیروی خروجی است. اندازه سوراخ های استاندارد از ISO 6432 (برای قطر سوراخ 8-25 میلی متر) و ISO 15552 (برای 32-320 میلی متر) پیروی می کند. سایزهای رایج عبارتند از 12، 16، 20، 25، 32، 40، 50، 63، 80، 100، 125، 160 و 200 میلی متر. سوراخ بزرگتر به معنای نیروی بیشتر در فشار یکسان و همچنین مصرف هوای بیشتر در هر چرخه است.

طول سکته مغزی

مجموع مسافت سفر میله پیستون از جمع شدن کامل تا کاملاً کشیده شده است. ضربات استاندارد اغلب با افزایش 25 میلی متری در دسترس هستند، اگرچه طول های سفارشی رایج هستند. ضربات طولانی تر خطر کمانش میله را افزایش می دهد و نیاز به بررسی میزان بار کمانش سیلندر در برابر نیروی فشاری اعمال شده دارد.

فشار عملیاتی

اکثر سیلندرهای پنوماتیک صنعتی دارای رتبه بندی هستند 1 تا 10 بار (14.5 تا 145 PSI) فشار کاری رایج ترین منبع هوای گیاهی 6-7 بار است. همیشه قبل از نصب حداکثر فشار کاری یک سیلندر را تأیید کنید - بیش از آن می تواند باعث پارگی مهر و موم یا تغییر شکل درپوش انتهایی شود.

قطر میله و مقاومت کمانش

برای بارهای فشاری (فشاری)، میله باید از نظر کمانش بررسی شود، به خصوص در ضربات طولانی. بار فشاری ایمن به قطر میله، طول کمانش آزاد و پیکربندی نصب بستگی دارد. سیلندر با میله 20 میلی متری در طول آزاد 800 میلی متر فقط می تواند به طور ایمن کار کند 3-4 کیلونیوتن در تراکم - به طور قابل توجهی کمتر از نیروی نظری پیستون آن است.

دمای عملیاتی

سیلندرهای استاندارد با مهر و موم NBR بین -20 درجه سانتیگراد و 80 درجه سانتیگراد . برای دماهای بالاتر (تا 200 درجه سانتیگراد)، آب بندی های Viton یا PTFE مورد نیاز است. انواع مواد غذایی و اتاق تمیز از مواد و درمان های سطحی ویژه برای رعایت استانداردهای بهداشتی و آلودگی استفاده می کنند.

سبک نصب

نحوه نصب سیلندر بر روی قاب ماشین پیامدهای مهمی برای توزیع بار و تراز آن دارد. سبک های رایج نصب عبارتند از:

• پایه پا / فلنج: نصب سفت و سخت. بهترین برای بارهای خطی خالص بدون تغییر زاویه ای.
• پایه Clevis (پیوت عقب): به سیلندر اجازه می دهد تا بچرخد و بارهایی را که در طول ضربه تغییر زاویه می دهند، تحمل کند.
• پایه Trunnion: محورها از کنار، مناسب برای کاربردهای سنگین با حرکت زاویه ای قابل توجه.
• اتصالات انتهای میله: چشم‌های میله‌ای کروی یا انتهای میله‌های میله‌ای در نوک، امکان تراز زاویه‌ای را در نقطه اتصال بار فراهم می‌کنند.

جایی که سیلندرهای هوا استفاده می شوند: برنامه های کاربردی در دنیای واقعی

سیلندرهای پنوماتیک تقریباً در هر صنعتی که شامل حرکت خودکار است ظاهر می شود. سرعت، سادگی و تمیزی آنها (هوای خروجی فقط هوا است، نه روغن) آنها را به محرک انتخابی در محیط های بی شمار تبدیل کرده است.

اتوماسیون ساخت و مونتاژ

در کارخانه‌های خودروسازی، سیلندرهای پنوماتیکی وسایل جوشکاری رباتیک، گیره‌های قطعه، ابزارهای پرس مناسب و انحراف‌های نوار نقاله را هدایت می‌کنند. یک خط مونتاژ منفرد ممکن است حاوی صدها تا هزاران سیلندر هوا باشد که با نرخ سیکل کار می کنند 30 تا 120 سیکل در دقیقه . تکرارپذیری موقعیت‌یابی پنوماتیکی - با موقعیت‌های انتهایی هاردستاپ - آنها را برای تولید با حجم بالا قابل اعتماد می‌کند.

ماشین آلات بسته بندی

ماشین‌های پرکننده، سرهای درپوش، اعمال کننده‌های لیبل، نصب‌کننده‌های کارتن و سیلرهای کیس همگی برای حرکت سریع و قابل تکرار به سیلندرهای پنوماتیکی وابسته هستند. یک خط بطری که با سرعت 600 بطری در دقیقه کار می کند سیلندر پرکننده خود را 10 بار در ثانیه می چرخاند - که باعث می شود عمر آب بند و زمان پاسخ سوپاپ بسیار مورد نیاز باشد.

پردازش مواد غذایی و آشامیدنی

سیلندرهای فولادی ضد زنگ با مهر و موم مطابق با FDA در بخش بندی گوشت، ماشین آلات نانوایی، فرآوری لبنیات و دسته بندی سبزیجات استفاده می شود. قابلیت شستشوی تجهیزات با آب و مواد پاک کننده بدون آسیب رساندن به محرک یک مزیت حیاتی نسبت به جایگزین های هیدرولیک در این محیط است.

تجهیزات پزشکی و دارویی

سیلندرهای سازگار با اتاق تمیز ساخته شده از آلومینیوم آنودایز شده یا فولاد ضد زنگ با مهر و موم با گاز خروجی کم در دستگاه های پرس تبلت، تجهیزات پرکننده سرنگ و آنالایزرهای تشخیصی ظاهر می شوند. این سیلندرها باید استانداردهای دقیق آلودگی را رعایت کنند و اغلب با آنها کار می کنند هوا با کیفیت دستگاه تا 0.01 میکرومتر فیلتر شده است .

ساخت و ساز و تجهیزات سنگین

در حالی که ماشین‌آلات ساختمانی بزرگ عمدتاً از سیلندرهای هیدرولیک برای نسبت نیرو به اندازه برتر خود استفاده می‌کنند، سیلندرهای پنوماتیک در ترمزهای هوا برای کامیون‌ها و قطارها، چکش‌های پنوماتیکی، ابزار پرچین و مکانیزم‌های عملکرد درب ظاهر می‌شوند. هوای فشرده در 8 تا 10 بار می‌تواند نیروهای ترمز کافی برای متوقف کردن کامیون مفصلی 40 تنی را در شرایط مرطوب و گرد و غبار ایجاد کند.

چاپ و جابجایی کاغذ

پرس های تحت وب، پرس های تغذیه ورق، و ماشین های تبدیل کاغذ از سیلندرهای پنوماتیکی برای تنظیم نوک غلتک، روشن/خاموش کردن قالب، کنترل فواره جوهر و مکانیسم های گیره استفاده می کنند. سرعت فعال سازی پنوماتیکی با سرعت های بالای کارکرد پرس های مدرن مطابقت دارد - برخی از آنها در بیش از حد کار می کنند 15000 برگ در ساعت .

ماشین آلات کشاورزی

کارخانه‌های کاشت، سمپاش‌ها و تجهیزات برداشت از سیلندرهای هوا برای قطع کردن بذر اندازه‌گیری، تا کردن بوم اسپری و کنترل درب عقب استفاده می‌کنند. استحکام در محیط‌های بیرونی با گرد و غبار، گل و لای نوسانات دما از -30 درجه سانتی‌گراد در انبارداری زمستان تا 50 درجه سانتی‌گراد در عملیات مزرعه تابستانی، یک نیاز کلیدی برای اجزای پنوماتیک کشاورزی است.

سیلندرهای هوا در مقابل سیلندرهای هیدرولیک در مقابل محرکهای الکتریکی

هنگامی که مهندسان یک نوع محرک را انتخاب می‌کنند، سیلندرهای پنوماتیکی را با دو گزینه اصلی مقایسه می‌کنند: سیلندرهای هیدرولیک و محرک‌های الکتریکی (مراحل خطی سروو یا پله‌ای). هر تکنولوژی یک نقطه شیرین متمایز دارد.

بهره وری انرژی سیستم های پنوماتیک - اغلب در مورد ذکر شده است 10-15٪ به طور کلی هنگام محاسبه ناکارآمدی کمپرسور، تلفات توزیع و تلفات اگزوز - مهمترین نقطه ضعف آنها در زمینه تولید مدرن آگاهانه از انرژی است. با این حال، هزینه واحد پایین، قابلیت اطمینان، و در دسترس بودن گسترده زیرساخت هوای فشرده کارخانه همچنان سیلندرهای پنوماتیکی را به پیش‌فرض عملی برای کاربردهای با سرعت بالا و نیروی متوسط ​​تبدیل می‌کند.

محرک‌های الکتریکی به طور فزاینده‌ای برای کاربردهایی که به موقعیت‌یابی دقیق میانی، کنترل نیرو، یا پروفیل‌های حرکت قابل برنامه‌ریزی نیاز دارند، رقابت می‌کنند - قابلیت‌هایی که سیلندرهای پنوماتیک استاندارد بدون افزودن دریچه‌های متناسب و حسگرهای بازخوردی که به طور قابل‌توجهی پیچیدگی و هزینه را افزایش می‌دهند، نمی‌توانند با آنها مطابقت داشته باشند.

مدار پنوماتیک: نحوه اتصال سیلندرهای هوا به یک سیستم

یک air cylinder is only one part of a pneumatic circuit. To function correctly, it needs a properly designed system around it. Understanding the supporting components is essential for anyone specifying or maintaining pneumatic systems.

واحد آماده سازی هوا (FRL)

واحد FRL - فیلتر، رگولاتور، روان کننده - هوای فشرده را قبل از رسیدن به سیلندر حالت می دهد. فیلتر ذرات و رطوبت را حذف می کند. تنظیم کننده فشار کار را تنظیم می کند. روان کننده (امروزه کمتر در مهر و موم های خود روان کننده مدرن استفاده می شود) یک غبار روغن ریز برای محافظت از اجزای داخلی اضافه می کند. کارکردن سیلندر با هوای کثیف، مرطوب یا با فشار نادرست، علت اصلی خرابی زودرس آب بندی است.

شیرهای کنترل جهت

دریچه های جهت دار که با شیر برقی کار می کنند - معمولا تنظیمات 5/2 یا 5/3 راه - کنترل کنید که کدام درگاه یک سیلندر دو اثره هوای تغذیه را دریافت می کند و کدام درگاه تخلیه می شود. زمان پاسخگویی از 5-15 میلی ثانیه برای شیرهای برقی استاندارد معمولی هستند. برنامه‌های پرسرعت ممکن است از شیرهای پایلوت یا پاپت برای تعویض سریع‌تر استفاده کنند.

شیرهای کنترل جریان

کنترل‌های جریان کنتور، رویکرد استاندارد برای تنظیم سرعت در سیلندرهای پنوماتیکی هستند. آنها جریان خروجی اگزوز را که از سیلندر خارج می شود، محدود می کنند، که یک فشار برگشتی ایجاد می کند که سرعت پیستون را بالشتک و کنترل می کند. کنتور (محدود کردن منبع تغذیه) در شرایط خاص استفاده می شود اما می تواند باعث ایجاد سرعت ناسازگار با بارهای مختلف شود.

تنظیم کننده فشار و شیرهای ایمنی

تنظیم‌کننده‌های نقطه‌ی استفاده مجزا به سیلندرهای مختلف در یک سیستم اجازه می‌دهند در فشارهای متفاوت کار کنند - برای مثال، یک نیروی گیره ملایم بر روی یک قسمت شکننده در کنار یک عملیات پرس با نیروی بالا. دریچه‌های اگزوز ایمنی در شرایط توقف اضطراری، هوا را به کل مناطق یا ماشین‌ها قطع می‌کنند و انرژی ذخیره‌شده را با خیال راحت آزاد می‌کنند.

مشکلات رایج سیلندرهای هوا و نحوه تشخیص آنها

حتی سیلندرهای پنوماتیکی که به خوبی مشخص شده و به درستی نصب شده اند نیز در طول زمان با مشکل مواجه می شوند. دانستن رایج ترین حالت های خرابی باعث صرفه جویی در زمان تشخیص و جلوگیری از خرابی برنامه ریزی نشده می شود.

نشت هوا

نشتی خارجی در اطراف میله پیستون یا اتصالات پورت معمولاً با صدا یا با استفاده از آب صابون و مشاهده حباب قابل تشخیص است. نشتی داخلی از کاسه نمد پیستون باعث خزش سیلندر می شود یا نمی تواند موقعیت خود را تحت بار ثابت نگه دارد - هنگامی که به سیلندر دستور داده می شود هوا از درگاه اگزوز خارج شود، قابل شنیدن است. تعویض مهر و موم تعمیر استاندارد است. کیت های جایگزین برای اکثر سیلندرهای استاندارد ISO موجود است.

حرکت آهسته یا ناسازگار

سیلندرهای کند اغلب به دلیل جریان محدود از فیلتر مسدود شده، لوله های کم اندازه، کنترل جریان نیمه بسته، یا یک شیر جهتی فرسوده یا آلوده ایجاد می شوند. فشار منبع را در پورت سیلندر (نه فقط در کمپرسور) بررسی کنید - افت فشار قابل توجه در لوله های طولانی یا اتصالات کم اندازه در کارخانه هایی که سیستم توزیع به طور ارگانیک در طی سال ها رشد کرده است رایج است.

امتیاز دهی و سایش زودرس مهر

بارهای جانبی - نیروهای اعمال شده عمود بر محور سیلندر - یاتاقان میله و سایش آب بندی را تسریع می کند. سیلندر فقط برای بارهای محوری طراحی شده است. اگر کاربرد میله را تحت بارگذاری جانبی قرار دهد، باید یک راهنمای خطی یا یاتاقان خارجی برای حمل بار خارج از محور اضافه شود. هوای آلوده (ذرات یا آب) نیز باعث سایش در داخل بشکه می شود.

ضربه و آسیب ضربه در پایان سکته مغزی

هنگامی که یک سیلندر به انتهای حرکت خود می رسد و پیستون با انرژی بالا به درپوش انتهایی ضربه می زند، امواج ضربه ای، نویز و تنش مکانیکی ایجاد می کند. تنظیم دریچه های بالشتک داخلی (چرخش سوزن در جهت عقربه های ساعت برای افزایش محدودیت) اولین قدم است. اگر سیلندر فاقد بالشتک باشد، کمک فنرهای خارجی یا کنترل های کاهش سرعت قابل تنظیم را می توان به مدار اضافه کرد.

سیلندر حرکت نمی کند

سیلندری که اصلاً حرکت نمی‌کند معمولاً به موارد زیر اشاره می‌کند: عدم تامین هوا (تغییر سوپاپ، خط مسدود شده، جداکننده بسته)، پیستون مسدود شده در اثر خوردگی (معمول پس از ذخیره‌سازی طولانی بدون روغن‌کاری)، یا شکستگی میله به دلیل بار جانبی زیاد یا فشار بیش از حد. بررسی سیستماتیک - بررسی فشار در پورت، تایید سوئیچینگ سوپاپ با نشانگر برقی، سپس بررسی مکانیکی سیلندر - به سرعت علت را جدا می کند.

بهترین روش های نگهداری برای سیلندرهای پنوماتیکی

سیلندرهای هوای مدرن برای حداقل تعمیر و نگهداری طراحی شده اند، اما "حداقل" همان "صفر" نیست. رویکرد تعمیر و نگهداری پیشگیرانه ساختاریافته عمر سرویس را به میزان قابل توجهی افزایش می دهد.

• هوا را تمیز و خشک نگه دارید: آب را از مخزن کمپرسور و فیلترها به طور منظم تخلیه کنید. یک دستگاه هوا خشک کن یخچالی را بر روی سیستم های موجود در محیط های مرطوب نصب کنید. نقطه شبنم فشار از 3 درجه سانتیگراد یا کمتر در سیلندر یک هدف خوب است. آب موجود در هوای فشرده باعث خوردگی داخل بشکه شده و درزگیرهای الاستومری را متورم می کند.
• وضعیت میله را به صورت هفتگی بررسی کنید: خراش روی سطح میله کرومی به مهر و موم میله در هر ضربه آسیب می رساند. منابع تماس مکانیکی با میله (پاشش جوش، اتصالات نامرتب) را فوراً حذف کنید و میله های تراشه شده را قبل از از بین بردن مهر و موم تعویض کنید.
• مهر و موم ها را فعالانه تعویض کنید: بسیاری از کارخانه ها کیت های آب بند سیلندر را در یک بازه زمانی ثابت جایگزین می کنند - معمولاً هر کدام 2 تا 3 سال در تجهیزات چرخه بالا - به جای اینکه منتظر شکست باشید. زمان توقف برنامه ریزی نشده در خط تولید معمولاً بسیار بیشتر از یک کیت مهر و موم و 30 دقیقه کار هزینه دارد.
• سخت افزار نصب را بررسی کنید: لرزش پیچ و مهره ها، پین ها و مهره های قفل انتهای میله را شل می کند. یک پین محوری شل شده می تواند به سیلندر اجازه دهد تا به طرفین خم شود و بارهای جانبی ایجاد کند که سایش را تسریع می کند. سخت افزار نصب گشتاور را به صورت سه ماهه روی تجهیزات با چرخه یا لرزش بالا بررسی کنید.
• مانیتور برای خزش یا رانش موقعیت: یک سیلندر دو اثر که بار استاتیکی را در خود نگه می دارد نباید رانش کند. تغییرات آهسته موقعیت تحت بار نشان‌دهنده بای پس کاسه نمد پیستون است - یک علامت هشداردهنده از خرابی قریب‌الوقوع قبل از اینکه به یک نگرانی ایمنی یا نقص کیفیت تبدیل شود.
• سیلندرهای یدکی یا کیت های آب بند را در دسترس داشته باشید: برای سیلندرهای تولید حیاتی، داشتن یک واحد یدکی کامل در قفسه، MTTR (میانگین زمان تعمیر) را از ساعت به دقیقه کاهش می دهد. سیلندرهای استاندارد ISO از توزیع کنندگان انبار شده را می توان به سرعت تهیه کرد، اما واحدهای سفارشی یا تخصصی ممکن است چندین هفته زمان تحویل داشته باشند.

نوآوری ها و روندها در فناوری سیلندر پنوماتیک

در حالی که اصل اساسی یک سیلندر پنوماتیک تغییر نکرده است، سازندگان همچنان به اصلاح و گسترش فناوری به روش های معنی دار ادامه می دهند.

یکپارچه سنجش موقعیت و IO-Link

سنسورهای سازگار با IO-Link که بر روی سیلندرهای استاندارد نصب شده اند اکنون بازخورد موقعیت مداوم، تشخیص (تعداد چرخه، دما، ساعات کار) و پارامترسازی را از طریق یک رابط دیجیتال دو سیمه ارائه می دهند. این کار سیلندر پنوماتیک را از یک محرک "گنگ" به یک جزء هوشمند از معماری Industry 4.0 منتقل می کند و امکان تعمیر و نگهداری پیش بینی و نظارت از راه دور را بدون افزودن سیم کشی اختصاصی فراهم می کند.

پنوماتیک متناسب

دریچه های فشار و جریان متناسب، همراه با مبدل های موقعیت، نیروی حلقه بسته و کنترل موقعیت سیلندرهای هوا را امکان پذیر می کنند. در حالی که این سیستم ها با دقت سروو الکتریک مطابقت ندارند، می توانند تکرارپذیری موقعیت یابی را بدست آورند ± 0.1 میلی متر و اعمال نیروی کنترل شده - قابلیت هایی که قبلاً به محرک های هیدرولیکی یا الکتریکی محدود می شد. هزینه بیشتر از سیستم های پنوماتیک روشن/خاموش ساده اما کمتر از سیستم های سروو الکتریک کامل است.

بازیابی انرژی و بهره وری

هوای فشرده گران است - تولید 1 کیلووات کار مکانیکی از هوای فشرده معمولا هزینه دارد 7-8 برابر بیشتر نسبت به همان کار از یک موتور الکتریکی. این امر باعث توسعه سیستم‌های افزایش فشار، مدارهای صرفه جویی در هوا می‌شود که در اواسط ضربه، عرضه را قطع می‌کنند، و سیستم‌های بازیابی که انرژی اگزوز را جذب می‌کنند. برخی از تولیدکنندگان، صرفه جویی در هوا را 30 تا 50 درصد در مدارهای بهینه گزارش می کنند.

مواد سبک و مقاوم در برابر خوردگی

آلومینیوم آنودایز شده با استحکام بالا، پلیمرهای تقویت‌شده با الیاف و استوانه‌های فولادی ضد زنگ وزن را کاهش می‌دهند - در کاربردهایی که سیلندر روی یک قسمت متحرک نصب می‌شود - در حالی که در برابر مواد شیمیایی تهاجمی شستشو، اسپری نمک و قرار گرفتن در معرض در فضای باز مقاومت می‌کند. سیلندرهای درجه پزشکی از فولاد ضد زنگ برقی شده برای از بین بردن منابع احتمالی آلودگی استفاده می کنند.

کوچک سازی

پیشرفت در ماشینکاری دقیق و فناوری آب بندی، حداقل قطر سوراخ قابل استفاده سیلندرهای هوای تولیدی را افزایش داده است. 2.5 میلی متر ، با ضربات کوتاه به اندازه 1 میلی متر. این میکرو سیلندرها در تجهیزات تشخیصی پزشکی، حمل و نقل نیمه هادی ها و کاربردهای میکرو مونتاژی که هر گرم و میلی متر اهمیت دارد استفاده می شود.