Принцип работы пневмоцилиндра
Пневмоцилиндр – пневматический двигатель, позволяющий преобразовать энергию сжатого воздуха в поступательное движение выходного звена.
Принципиальная схема пневматического цилиндра показана на рисунке.
При описании работы купить пневмоцилиндр наиболее часто используются следующие термины.
Поршневая полость – камера между поршнем и задней крышкой.
Штоковая полость – пространство между поршнем и передней крышкой.
Прямой ход – движение поршня, при подаче давления в поршневую полость.
Обратный ход – движение поршня при опорожнении поршневой полости.
Активная камера – камера под давлением.
Мертвый объем – пространство, остающееся между передней и задней крышками и в крайних положениях поршня.
Эффективная площадь – площадь поршня, на которую воздействует давление сжатого воздуха.
Принцип действия
Сжатый воздух от компрессора или другого источника подается в поршневую полость пневмоцилиндра, штоковая полость в этот момент с помощью распределителя соединяется с атмосферой, давление сжатого воздуха воздействует на поршень, заставляя его перемещаться, до тех пор, пока он не упрется в переднюю крышку.
Пневмоцилиндр совершает прямой ход, его шток выдвигается.
Усилие, развиваемое пневмоцилиндром во время прямого хода можно вычислить, используя зависимость:
- где р – давление сжатого воздуха
- D – диаметр поршня
Для осуществления обратного хода необходимо подать сжатый воздух в штоковую полость, а поршневую – соединить с атмосферой.
По действием давления сжатого воздуха поршень станет перемещаться, шток будет задвигаться.
Усилие, развиваемое пневмоцилиндром во время обратного хода, можно вычислить, используя формулу:
- где р – давление сжатого воздуха
- D – диаметр поршня
- d – диаметр штока
Направление потоков сжатого воздуха в поршневую и штоковую полости, а также соединение их с атмосферой или линией сброса осуществляется с помощью специальных устройств – пневматических распределителей.
Иллюстрация работы пневмоцилиндра
Пневмоцилиндр с двухсторонним штоком
Размеры эффективных площадей и объемы полостей при прямом и обратном ходах пневматического цилиндра различны. Это означает, что при прочих равных условия, пневмоцилиндр будет двигаться с разными скоростями, и создавать разные усилия при прямом и обратном ходах. Это не всегда желательное явление.
Если пневмоцидиндр должен действовать одинаково как при прямом, так и при обратном ходе, то используют пневмоцилиндр с двухсторонним штоком.
В пневмоприводах применяются конструкции с закрепленной гильзой или с закрепленным штоком. Во втором случае сжатый воздух подводится в рабочие полости через шток.
Телескопический пневмоцилиндр двухстороннего действия
Телескопическая конструкция, при которой, каждый последующий шток установлен внутри предыдущего, позволяет значительно уменьшить габариты пневмоцилиндра. Это актуально для тех цилиндров, у которых ход превышает диаметр поршня в 10 раз. В телескопических пневматических цилиндрах двухстороннего действия сжатый воздух в рабочие полости поступает через отверстия, выполненные в штоке.
Пневмоцилиндры одностороннего действия
В пневмоцилиндрах одностороннего действия сжатый воздух подается только в одну полость, обратный ход осуществляется за счет пружины, или под действием внешнего воздействия.
Пневмоцилиндр с пружинным возвратом
На рисунке показан пневматический цилиндр одностороннего действия с пружинным возвратом. Прямой ход осуществляется за счет энергии сжатого воздуха, подводимого в полость цилиндра. Для осуществления обратного хода может использоваться пружина сжатия или растяжения. Пружина может устанавливать как в штоковой, так и в поршневой полости.
Плунжерный пневматический цилиндр
В пневоцилиндрах этого типа сжатый воздух воздействует на плунжер, заставляя его выдвигаться, преодолевая внешнее воздействие. Усилие, развиваемое плунжерным пневмоцилиндром при прямом можно вычислить, используя формулу:
- где р – давление сжатого воздуха
- D – диаметр плунжера
Обратный ход осуществляется под воздействием внешних сил. Плунжер может изготавливаться с внешним упором (как показано на рисунке) или без него.