Меню Рубрики

Установка пневмоцилиндра на станок

Основные правила установки пневмоцилиндра

Оси штока поршня должны соответствовать направлению движения груза. Иначе может произойти повреждение внутренней поверхности цилнидра, штока, поршня и уплотнений.

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.

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.

Стремитесь располагать крепление ближе к центру цилиндра, чтобы дистанция между точкой опоры и точкой нагрузки не была слишком значительной.

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.

Если шток цилиндра соединяется с элементами, совершающими круговые движения, — крепления крышки цилиндра также должны иметь подвижные элементы. Вместо фиксированного крепления типа LB использовать следующие типы: CA, CB, TC.

В данной ситуации существует тенденция к изгибу штока. Чтобы ее избежать, крепление необходимо разместить ближе не к задней, а к передней крышке цилиндра.

Если высота между монтажной поверхностью кронштейна и опорой слишком велика, то может произойти повреждение установочного болта и других элементов.

При установке пневмоцилиндра всякий раз необходимо учитывать направление нагрузки (при креплении фланцевого типа).

источник

Пневматическая система станка ЧПУ

Современные станки и обрабатывающие центры ЧПУ оснащены различными дополнительными системами и устройствами, которые позволяют эффективнее использовать оборудование, делать работу оператора легче и безопаснее. Для их полноценного функционирования требуется энергия, в том числе энергия сжатого воздуха.

Целесообразность использования сжатого воздуха обуславливается многими причинами. Пневматические устройства:

  • имеют малый вес, размер и высокую мощность;
  • обладают большим потенциалом начальной энергии;
  • не требовательны в уходе и обслуживании;
  • имеют простую конструкцию, что позволяет легко производить ремонт;
  • надежны и безопасны в условиях высокого уровня пылеобразования.

В зависимости от комплектации и конструктивных особенностей в станках ЧПУ на сжатом воздухе могут работать следующие системы и устройства:

  • Обдув фрезерующего инструмента, для очистки от стружки и защиты от перегрева;
  • Система пневматических упоров;
  • Затворные клапаны вакуумной системы;
  • Зажимные устройства рабочих столов;
  • Устройства автоматической смены инструмента;
  • Поворотная ось C главного фрезерного шпинделя;
  • Подвижные оси агрегатов, устанавливаемых на станок ЧПУ;
  • Защита подшипников главного фрезерного шпинделя;
  • Пневмоцилиндры сверлильно-присадочной группы;
  • Вспомогательные механизмы для загрузки деталей;
  • Аспирационные кожухи;
  • Затворы воздухоотводов и др.

Устройство пневматической системы станка ЧПУ

Конструкция пневматической системы станка ЧПУ состоит из блока подготовки сжатого воздуха (пневмоблока) и системы распределения сжатого воздуха. В пневмоблоке выполняется очистка поступающего сжатого воздуха от воды и частиц грязи, выравнивание давления и смазка пневматической системы станка ЧПУ. В соответствии с функциями, пневмоблок представляет собой набор, который включает:

  • Блок подвода воздуха, как правило, имеет клапан регулирования давления, манометр и стакан для сбора конденсата;
  • Блок очистки сжатого воздуха с фильтром тонкой очистки;
  • Маслораспылитель с регулируемой подачей смазки в пневмосистему станка ЧПУ;
  • Выключатель подачи сжатого воздуха.

Следует предупредить, что сжатый воздух, подаваемый в пневмоблок от компрессора, должен быть предварительно очищен и не содержать масло и влагу, так как это может сказаться на качестве очистки и пропускной способности фильтра тонкой очистки, и, как следствие, стабильной работе станка ЧПУ. К тому же, некоторые устройства пневматического оборудования станка ЧПУ не нуждаются в подаче масла через пневматическую систему.

Система распределения сжатого воздуха станка ЧПУ представляет собой сочетание отдельных пневматических устройств, таких как пневмоцилиндры, регуляторы давления, электромагнитные и механические клапанные распределители, датчики давления, соединенные между собой полимерными трубками через фитинговые переходники.

Управление тем или иным пневматическим устройством станка ЧПУ происходит путем подачи напряжения на соответствующий электромагнитный клапан, или переключением механического клапанного распределителя. Управление может осуществляться как вручную (нажатием кнопки, педали или переключением тумблера), так и программным способом.

Подключение станка ЧПУ к общей магистрали сжатого воздуха

Для обеспечения стабильной и безопасной работы станков и обрабатывающих центров ЧПУ качество сжатого воздуха, подаваемого из общей пневмосистемы цеха, должно отвечать следующим требованиям:

  • Иметь давление в пределах рабочего диапазона. Обычно, это в пределах 6-7 бар.
  • Не «проседать» ниже установленного диапазона, как во время работы самого станка ЧПУ, так и во время работы других производственных линий цеха.
  • Не иметь посторонних примесей, в том числе грязи, влаги, масла.

Как правило, за качество воздуха, подаваемого к устройствам станка, отвечает блок подготовки сжатого воздуха, установленный непосредственно на станке ЧПУ. Однако не менее важным является и качество воздуха подаваемого из общецеховой пневматической сети. Поэтому устройство общей магистрали сжатого воздуха должно придерживаться следующих требований:

  • Компрессор должен обладать достаточной производительностью с рабочим давлением не менее 7 бар.
  • Объем ресивера должен обеспечивать возможность «отдыха» компрессора.
  • Для эффективного удаления из воздуха влаги желательно использовать осушители воздуха холодильного типа.
  • Пневмомагистраль должна состоять из труб, без каких-либо шланговых соединений, и жестко закреплена на стенах помещения цеха.
  • Трубы для пневмомагистрали следует подбирать из материалов, устойчивых к коррозии и воздействию нефтепродуктов. Как показывает практика, обычные металлопластиковые и полипропиленовые трубы для водопроводов отлично выдерживают давление сжатого воздуха до 10 бар.
  • При монтаже магистрали сжатого воздуха, для слива конденсата, рекомендуется придать ей небольшой уклон. В нижней точке трубопровода устанавливается сливной кран.
  • При подключении оборудования, отводы от основной горизонтальной линии трубопровода следует выполнять выводом вверх, для исключения попадания в них конденсата.
  • По возможности, при большом количестве оборудования, пневмосистему можно сделать замкнутой. Это стабилизирует резкие перепады давления и увеличит пропускную способность труб. Если нет возможности замкнуть систему, то возможно понадобится установка дополнительного ресивера на противоположном от компрессора конце трубопровода.
  • Каждый отвод от общей магистрали должен иметь собственный запорный кран.
  • Трубы, краны, соединительные уголки и тройники пневмосистемы не должны сильно отличаться в размерах внутреннего диаметра, а их пропускная способность должна возрастать по направлению к компрессору. В противном случае, в системе может образовываться конденсат.
  • Диаметр труб магистрали сжатого воздуха должен соответствовать пропускной способности, обеспечивающей сжатым воздухом номинального давления все станки и устройства, подключенные к данной линии.
Читайте также:  Установка и настройка видеосервера

Чтобы быстро просчитать диаметр труб пневмосистемы можно воспользоваться простым правилом: внутренний диаметр трубы пневмомагистрали не должен быть меньше диаметра отверстия выпускного штуцера компрессорного ресивера.

Кроме того, при расчете пропускной способности магистрали сжатого воздуха, следует помнить о таком параметре, как коэффициент трения поверхности труб. В общих словах, он влияет на скорость движения потока воздуха внутри трубы, и, следовательно, определяет еще одно правило: чем ближе станок ЧПУ располагается к компрессору или ресиверу, тем более стабильна работа его пневматических систем.

источник

Пневматические цилиндры

Типы пневмоцилиндров

По конструкции можно выделить следующие типы пневматических цилиндров.

  • Двухстороннего действия
    • С односторонним штоком
    • С двухсторонним штоком
    • Телескопический двухсторонний
  • Одностороннего действия
    • С пружинным возвратом
    • Плунжерный пневмоцилиндр
    • Телескопический односторонний

Пневмоцилиндры двухстороннего действия

В пневмоцилиндрах двухстороннего действия сжатый воздух подается как в поршневую полость, так и в штоковую.

Пневмоцилиндр с односторонним штоком

Пневмоцилиндры двухстороннего действия с односторонним штоком получили наиболее широкое распространение, благодаря простоте конструкции, универсальности, возможности регулирования скорости прямого и обратного хода, компактности.

Конструкция пневмоцилинра

В представленной конструкции крышки и гильза стягиваются анкерами 14 (шпильками) с гайками 15.

Основные понятия

Принципиальная схема пневматического цилиндра показана на рисунке.

При описании работы пнемоцилиндра 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.

Читайте также:  Установка бензиновых генераторов тока

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.

Телескопический пневматический цилиндр одностороннего действия

В телескопическом цилиндре одностороннего действия сжатый воздух подводится через заднюю крышку, секции выдвигаются последовательно. Обратный ход штоков осуществляется под действи

источник

Регулирование скорости работы пневмоцилиндров

1. Конструкция пневмоцилиндра

В условиях современного производства часто возникают задачи, требующие перемещения и фиксации объектов. Например, на линиях упаковки пищевых продуктов (сыр, творог) и розлива напитков (молоко, соки, газированные напитки), на термопластавтоматах, при производстве резинотехнических изделий и т. д. Одним из наиболее простых и экономически выгодных устройств для линейного перемещения объектов является пневмоцилиндр.

На рисунке 1 несколько упрощённо показана конструкция пневмоцилиндра. Если порт P2 подключить к линии сжатого воздуха, а из порта P1 сбросить воздух в атмосферу, поршень цилиндра начнёт двигаться влево, приводя к выдвижению штока (прямой ход штока). Подача давления в порт P1 и сброс воздуха из порта P2 приводят к движению в противоположном направлении (обратный ход штока).

Рисунок 1 – Конструкция пневмоцилиндра

2. Фитинги с регулировкой расхода воздуха

Изменяя расход воздуха, поступающего в пневмоцилиндр, или расход воздуха, выходящего из него, мы можем регулировать скорость работы цилиндра. Для этого используются специальные фитинги с регулировкой расхода, также называемые дросселями. Рассмотрим конструкцию дросселя на примере фитинга MV 34 .. .. /B (рисунок 2). Фитинг-регулятор расхода имеет сужение 3, к которому с помощью микрометрического винта 1 подводится регулирующий элемент 2. Таким образом, вращением винта изменяется размер проходного сечения фитинга и, следовательно, расход через него. На рисунке 2 также показано обозначение данного фитинга на пневмосхемах.

Очевидно, что установка таких фитингов на обоих портах пневмоцилиндра (P1 и P2) не позволит независимо управлять скоростью прямого и обратного хода штока цилиндра, поскольку дросселирование потока воздуха при прохождении через фитинг происходит в обоих направлениях. В итоге скорость движения штока будет ограничена наименьшим расходом воздуха.

Рисунок 2 – Фитинг с регулировкой расхода серии MV 34 .. .. /B

Для независимого управления скоростью прямого и обратного хода штока пневмоцилиндров применяют фитинги-регуляторы расхода с обратным клапаном. Их обозначение на пневмосхемах приведено на рисунке 3а. При направлении движения воздуха слева направо обратный клапан закрыт, и воздух через него не проходит (красная стрелка на рисунке 3б). Воздух проходит через дросселирующее устройство, с помощью которого осуществляется регулировка расхода (синяя стрелка на рисунке 3б). При направлении движения воздуха справа налево обратный клапан открывается, и основная часть потока воздуха проходит через него (красная стрелка на рисунке 3в). Некоторая часть воздуха продолжает проходить через дросселирующее устройство (синяя стрелка), однако, это практически не влияет на расход воздуха в целом.

Рисунок 3 – Принцип работы дросселя с обратным клапаном

Таким образом, использование дросселей с обратным клапаном обеспечивает регулирование расхода при движении воздуха в одном направлении и максимальный расход при движении воздуха в противоположном направлении. Поэтому при монтаже фитингов-регуляторов расхода с обратным клапаном следует соблюдать направление включения, указанное на пневмосхеме. Как правило, на самом фитинге нанесено его условное графическое обозначение, по которому становится понятно, в каком направлении осуществляется регулирование расхода воздуха, а в каком — обеспечивается полный расход. Например, на рисунке 4 показано расположение такого обозначения для фитингов с регулировкой расхода MV 21 и MV 34.

Рисунок 4 – Фитинги-регуляторы расхода с обратным клапаном

3. Регулирование скорости работы пневмоцилиндров

Регуляторы расхода (дроссели) с обратным клапаном позволяют осуществлять изменение расхода воздуха при его движении в одном направлении и не ограничивают расход в противоположном направлении. Эту особенность можно использовать для задания разной скорости движения поршня пневмоцилиндра в прямом и обратном направлении.

Возможны две разные схемы расположения дросселей с обратным клапаном при регулировании скорости хода штока пневмоцилиндра:

  • регулирование расхода при подаче воздуха в цилиндр (при этом расход воздуха на сброс не ограничивается);
  • регулирование расхода при сбросе воздуха из цилиндра (при этом расход воздуха на подачу не ограничивается).

Рассмотрим эти варианты последовательно.

Регулирование расхода при подаче воздуха в цилиндр

При использовании данного способа регулирования сбрасываемый воздух будет выходить из пневмоцилиндра быстрее подаваемого, поскольку использование дросселей позволяет только уменьшить расход воздуха, но не увеличить его. Это приводит к тому, что в одной из камер цилиндра давление оказывается близким к атмосферному. Данная ситуация показана на рисунке 5: порт P1 соединён с атмосферой, в порт P2 осуществляется подача сжатого воздуха, шток цилиндра движется влево.

Рисунок 5 – Регулирование расхода при подаче воздуха в цилиндр

Такое распределение давлений внутри цилиндра имеет следующие последствия:

1. Ухудшается восприятие цилиндром нагрузки в направлении движения штока. Это происходит потому, что давление в камере цилиндра, в сторону которой осуществляется движение, близко к атмосферному, и оно не оказывает сопротивления движению в данном направлении.

2. При небольших скоростях шток начинает двигаться рывками. Дело в том, что расход поступающего в цилиндр воздуха ограничен, а объём камеры увеличивается по мере движения штока. Совместно с различными значениями силы трения покоя и силы трения скольжения это приводит к колебаниям давления внутри цилиндра и неравномерному движению штока.

Читайте также:  Установка плуга на мотокультиватор техас

3. Становится невозможной остановка штока цилиндра в промежуточных положениях с помощью клапанов 5/3 центр закрыт. Как видно на рисунке 5, одна из камер цилиндра находится под давлением, а вторая — нет. Поэтому при переводе распределительного клапана 5/3 центр закрыт в среднее положение неизбежно продолжение движения цилиндра до тех пор, пока давление в обеих камерах не уравновесится.

Регулирование расхода при сбросе воздуха из цилиндра

При использовании данного способа регулирования подача воздуха в цилиндр осуществляется с максимальным расходом, а расход воздуха при сбросе в атмосферу ограничен, т. е. воздух может поступать в цилиндр быстрее, чем выходить из него. При данной схеме регулирования давление в сбросной камере пневмоцилиндра сохраняется во время движения штока (рисунок 6, камера порта P1).

Рисунок 6 – Регулирование расхода при сбросе воздуха из цилиндра

Такой способ регулирования имеет следующие особенности:

1. Пневмоцилиндр хорошо воспринимает нагрузку как сонаправленную с движением штока, так и имеющую противоположное направление, поскольку обе камеры цилиндра находятся под давлением.

2. По сравнению с предыдущей схемой регулирования становится возможным достижение более медленных скоростей движения при сохранении плавности хода штока.

3. Упрощается остановка штока в заданном положении. Так как обе камеры цилиндра находятся под давлением, при их перекрытии цилиндр быстро достигает равновесного состояния. Это существенно уменьшает расстояние, пройденное штоком от момента перекрытия портов цилиндра до полной остановки штока.

Из этого следует, что регулирование расхода при сбросе воздуха из цилиндра является предпочтительным по сравнению с регулированием расхода при подаче воздуха в цилиндр.

4. Фитинги с регулировкой расхода для разных способов монтажа

При рассмотрении конструкции и принципа работы фитингов с регулировкой расхода были упомянуты две модели таких фитингов: MV 21 и MV 34 (см. рисунок 4). Конструкция фитингов-регуляторов позволяет легко смонтировать их на панели. Поэтому данные модели удобно использовать в случаях, требующих оперативной подстройки скорости работы пневмоцилиндров.

Однако, в некоторых случаях, регулирование оператором скорости работы пневмоцилиндров не только не требуется, но и может иметь негативные последствия. Например, неправильная настройка взаимодействующих между собой механизмов может привести к некорректной работе всей установки. Для ограничения доступа оперативного персонала к устройствам регулирования скорости пневмоцилиндров существуют модификации фитингов с регулировкой расхода, монтируемые непосредственно на пневмоцилиндры или на распределительные клапаны. На рисунке 7 приведён внешний вид и пневмосхемы таких фитингов.

Рисунок 7 – Фитинги с регулировкой расхода с обратным клапаном

Фитинги серии MV 41 с литерами /C и /V отличаются друг от друга направлением установки обратного клапана. Фитинги модификации MV 41.. ../C предназначены для установки на пневмоцилиндры (C – cylinder), модификации MV 41.. ../V – для установки на клапаны (V – valve). Направление установки обратного клапана в фитингах этой серии подобрано таким образом, чтобы обеспечить регулирование расхода при сбросе воздуха из цилиндра.

На рисунке 8 приведены пневмосхемы для подстройки скорости прямого и обратного хода штока пневмоцилиндра Vesta NWT 050.0100, управляемого клапаном VALMA PIV-S-A-14.

  • В случае, если регулирование скорости хода удобно осуществлять непосредственно на самом пневмоцилиндре, следует воспользоваться фитингами MV 41 .. .. /C, которые устанавливаются на цилиндр (рисунок 8а). Синие стрелки показывают направление движения воздуха в дросселях при прямом ходе штока, красные – при обратном. Хорошо видно, что в обоих случаях регулирование осуществляется при сбросе воздуха из цилиндра.
  • В случае, если регулирование удобно осуществлять у распределительного клапана, можно воспользоваться фитингами MV 41 .. .. /V (рисунок 8б) или фитингами глушителями с регулировкой расхода MV 11 .. .. -VE, MV 14 .. .. /B (рисунок 8в).
  • В случае, если регуляторы расхода требуется смонтировать отдельно, например, на щите для быстрого доступа оператора, следует воспользоваться фитингом MV 21 .. .. /U или MV 34 .. .. /U (рисунок 8г).

Рисунок 8 – Фитинги с регулировкой расхода с обратным клапаном

5. Выводы

  • Для регулирования скорости работы пневмоцилиндров следует использовать устройства регулировки расхода (дроссели). Такие устройства позволяют уменьшить скорость хода штока (замедлить пневмоцилиндр) и часто выполнены в виде фитингов.
  • Регулирование расхода нужно производить при сбросе воздуха из цилиндра. Этот способ регулирования позволяет добиться хорошей плавности хода без уменьшения полезной нагрузки на цилиндр.
  • Регулирование расхода при подаче воздуха в цилиндр может вызвать рывки во время движения и привести к уменьшению величины полезной нагрузки. Поэтому применение данного способа не рекомендуется.
  • Для решения некоторых задач необходимо независимо настраивать скорость прямого и обратного хода штока пневмоцилиндров. В таких случаях применяются фитинги с регулировкой расхода с обратным клапаном.
  • При выборе фитингов с регулировкой расхода следует обратить внимание на место их монтажа. В зависимости от поставленных задач фитинги могут быть расположены непосредственно на пневмоцилиндрах (модели MV 41 .. .. /C), на распределительных клапанах (модели MV 41 .. .. /V, MV 11 .. ..-VE или MV 14 .. ..-B), или на щите управления (MV 21 .. .. /U, MV 21 .. .. /B или MV 34 .. .. /U, MV 34 .. .. /B).

Инженер ООО «КИП-Сервис»
Быков А.Ю.

источник