Как заставить воздух работать на себя, знает только ветер и, пожалуй, пневмодвигатель – исполнительный механизм пневматической системы, преобразующий энергию сжатого воздуха в механическую работу. Пневмодвигатель, превращающий данный ему импульс в возвратно-поступательное движение поршня, называют пневмоцилиндром.
Сферы применения пневмоцилиндров
В зависимости от характера применения пневмоцилиндры условно разделяют на зажимные и транспортирующие. Первые используют в качестве силового привода зажимных, фиксирующих, переключающих устройств. Транспортирующие пневмоцилиндры, обладающие бóльшей длиной хода, являются источником движения различных транспортирующих устройств. В отдельную функциональную группу можно выделить ударные пневмоцилиндры. Их усилие применяют в прошивочных, штамповочных, маркировочных, чеканочных и других подобных устройствах с ударным воздействием.
В целом же силовые возможности пневмоцилиндров используют в машиностроении и приборостроении, в литейном и сварочном производстве, металлообработке и многих других отраслях, выбравших путь пневматических систем управления в обход гидравлических и электрических систем. А если быть точнее и современнее, наиболее эффективно пневматическое оборудование используется в пневмогидравлических приводах. Исходной энергией в этих комбинированных системах является потенциальная энергия сжатого воздуха, получаемого из компрессорных установок. Воздух в систему поступает через пневмораспределители. Пневмогидравлический привод в общем представляет собой гидросистему с пневматическим управлением.
Главнейший из принципов пневмоцилиндра – принцип деятельности
По принципу действия пневмоцилиндры разделяют на односторонние и двусторонние. В пневмоцилиндрах одностороннего действия давление сжатого воздуха действует на поршень только в одном направлении, в другую сторону поршень со штоком перемещается под действием внешних сил, собственного веса или пружинного возврата, как помпа. В пневмоцилиндрах двустороннего действия перемещение поршня со штоком под действием сжатого воздуха происходит в двух противоположных направлениях.
Модификации пневмоцилиндров
Конструкции пневмоцилиндров различаются в зависимости от цели, этими исполнительными устройствами выполняемой, и их дополнительных возможностей.
Если соединить несколько пневмоцилиндров с разной длиной хода, их можно использовать в качестве позиционеров, обеспечивающих несколько фиксированных положений рабочего органа.
В том случае, когда диаметр пневмоцилиндра ограничен из-за недостатка места, но требуется особенное усилие, используют сдвоенный пневмоцилиндр, где 2 цилиндра (или более) последовательно соединены между собой и работают на один шток. Усилие сжатого воздуха таким образом увеличивается вдвое (или во столько раз, сколько цилиндров соединены вместе).
Наибольшую длину хода обеспечивает пневмоцилиндр с гибким штоком. Его используют в тех случаях, когда ограничено место для выдвижения длинного штока. Существуют и вовсе бесштоковые пневмоцилиндры, в которых перемещение поршня происходит за счет притяжения магнитов.
Стабильную скорость перемещения штока обеспечивают пневмогидравлические цилиндры, состоящие из двух цилиндров: пневматического и гидравлического.
Помимо стационарных существуют вращающиеся пневмоцилиндры, применяемые в зажимных устройствах станков для обработки пруткового материала и штучных заготовок.
Чтобы предотвратить в конце рабочего хода удары поршня о поверхность цилиндра, которые могут привести к разрушению корпуса, пневмоцилиндры снабжают тормозными механизмами в виде дроссельного устройства либо дополнительного поршня. Тормозная система иного типа воплощена в пневмоцилиндрах с пневматической камерой (или диафрагмой): компенсация удара в ней происходит за счет деформации диафрагмы.
Относительными новинками (разработкам около 10 лет) среди пневмоцилиндров считаются германо-австрийские пневмомускулы и баллонные цилиндры. Прочная конструкция пневмомускула, не имеющая подвижных механических частей, – герметичный резиновый шланг, усиленный высокопрочными волокнами, – позволяет использовать его в самых пыльных и грязных условиях и гарантирует высокий срок его службы. Баллонные цилиндры также пригодны для работы в тяжелых и пыльных условиях, кроме того, их можно использовать под водой.
Параметры диаметра и длины хода пневмоцилиндра выбирают, исходя из условий работы, заданной нагрузки, магистрального давления, массы перемещаемых деталей, скорости перемещения поршня. Пневмоцилиндр может быть миниатюрным с диаметром поршня 2,5 мм и ходом 5 мм, предназначенным для микросхем космической техники. Но абсолютным Гулливером рядом с таким крохой будет выглядеть пневмоцилиндр с соответствующими параметрами 300 мм и 4000 мм, чья силища будет использована в прокатных станах черной металлургии.