Цилиндр двустороннего действия

В таких исполнительных устройствах (рис.2) осевое усилие передается как в направлении выталкивания, так и в направлении втягивания, поскольку давление сжатого воздуха прикладывается попеременно то с одной, то с другой стороны поршня. Каждое из движений поршня (втягивающее и толкающее) может быть использовано как рабочее. Осевое усилие при втягивании снижено вследствие меньшей полезной площади поршня, однако, данное обстоятельство имеет значение только в том случае, если цилиндр должен «тянуть» одну и ту же нагрузку в обоих направлениях.

УСТРОЙСТВО ЦИЛИНДРА

Устройство цилиндра двустороннего действия показано на рис.3.

Гильза обычно изготавливается из бесшовной трубы, внутренняя рабочая поверхность которой может быть термически обработана и отполирована с целью сведения к минимуму трения. Торцевые крышки могут отливаться из алюминиевого сплава или изготавливаться из ковкого чугуна. Они могут крепиться либо при помощи стяжных шпилек или, при малых размерах цилиндров, вворачиваться в трубу гильзы на резьбе или обжиматься.

Для работы в химически агрессивных или опасных условиях корпус цилиндра может изготавливаться из алюминия, латуни, бронзы или нержавеющей стали.

ДЕМПФИРОВАНИЕ

Пневматические цилиндры работают с очень большой скоростью, и поэтому в конце их хода возникают значительные ударные усилия. Небольшие цилиндры чаще всего имеют стационарные демпферы (например, из резины) для погашения ударов и предохранения цилиндров от повреждения.

В больших цилиндрах энергия удара может поглощаться при помощи воздушного демпфера, который замедляет скорость поршня на последнем отрезке его хода. Ближе к концу хода этот демпфер отсекает некоторое количество отводимого воздуха и обеспечивает его медленное истечение через регулируемый игольчатый дроссель (рис. 4).

Нормальный проход отводимого воздуха к выпускному отверстию перекрывается, как только гильза демпфера дойдет до уплотнения, в результате чего воздух сможет выходить только через регулируемое отверстие дросселя. Отсеченный демпфером воздух сжимается до сравнительно большой величины давления (противодавление), благодаря чему происходит торможение поршня.

При движении поршня в обратном направлении уплотнение демпфера работает как обратный клапан, обеспечивая проход воздуха к поршню. Вместе с тем, уплотнение ограничивает расход воздуха и уменьшает ускорение поршня. Именно поэтому рабочий ход демпфера должен быть как можно короче.

При очень больших инерционных нагрузках или высоких скоростях перемещения поршня требуется еще и наружный демпфер. Так, если скорость поршня превышает величину примерно 500 мм/с, следует предусмотреть наружный механический амортизатор.

 

СПЕЦИАЛЬНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ КОНСТРУКЦИИ ЦИЛИНДРОВ

ПРОХОДНОЙ ШТОК

Проходной шток устанавливается в двух опорах, расположенных на большом расстоянии друг от друга, что делает пневматический цилиндр более устойчивым к боковым нагрузкам (рис. 5). Этот тип цилиндра часто выполняется с неподвижно закрепленным штоком, относительно которого перемещается сам корпус цилиндра, совершая при этом необходимую работу.

ЗАЩИЩЕННЫЙ ОТ ПРОВОРАЧИВАНИЯ ШТОК

Шток стандартного цилиндра может незначительно проворачиваться, так как он не имеет направляющего элемента, предотвращающего вращение. Поэтому непосредственно на штоке нельзя закреплять инструмент, например, нож.

В случаях, когда к рабочему инструменту прикладывается большой крутящий момент, может быть применен пневматический цилиндр с защищенным от проворачивания штоком. Максимально допустимый момент для такого штока устанавливается поставщиком. Как показано на рис. 6, шток удерживается от проворачивания за счет наличия на нем двух плоских фасок и направляющего элемента.

На рисунке показано воздействие на шток

крутящего момента, создающего большие усилия на кромках профиля штока, которые могут повредить шток при длительной эксплуатации.

СДВОЕННЫЙ ШТОК

ПЛОСКИЙ ЦИЛИНДР

Обычный цилиндр имеет прямоугольные крышки и гильзу, как правило, круглого сечения. При сплющивании круглого сечения до относительно длинного прямоугольника с закругленными углами (рис. 8) развиваемое цилиндром усилие сохраняется (площадь та же). Однако появляется преимущество, выражающееся в экономии монтажного пространства, когда такие цилиндры соединяются вместе и шток всегда защищен от проворачивания.

ТАНДЕМ-ЦИЛИНДР

Тандем-цилиндр (рис. 9) состоит из двух цилиндров двустороннего действия, имеющих общий шток и образующих единый агрегат.

За счет одновременной подачи давления в полости обоих цилиндров выходное усилие увеличивается практически вдвое по сравнению со стандартным цилиндром такого же диаметра. Тандем-цилиндр создает большее усилие при неизменном диаметре цилиндра и, следовательно, применяется там, где пространство для монтажа ограничено в поперечном направлении.

 

МНОГОПОЗИЦИОННЫЕ ЦИЛИНДРЫ

Два конечных положения поршня стандартного цилиндра – это две фиксированные позиции. Если по условиям работы необходимо иметь несколько различных фиксированных позиций, то в этом случае используется комбинация из двух цилиндров двустороннего действи я.

Можно выделить два принципа устройства многопозиционных цилиндров:

Для реализации трехпозиционной схемы требуется конструкция, изображенная на рис.10 слева. Такая конструкция обеспечивает пользователю возможность жестко фиксировать шток цилиндра в любом из трех возможных положений. Этот вариант чаще всего используется для реализации вертикальных перемещений, например, в различного рода манипуляторах.

Следующая конструктивная схема заключается в том, что два независимых цилиндра с различными длинами рабочего хода стыкуются между собой задними крышками. Такая комбинация позволяет получить четыре различных фиксированных положения (см. рис.10 справа), но при этом сами цилиндры невозможно жестко зафиксировать. Сочетание трех цилиндров с различной длиной хода дает возможность реализовать 8 положений, а сочетание четырех цилиндров – 16 положений. Но при этом возникает довольно замысловатая структура, в процессе работы которой движение цилиндров в противоположных направлениях оказывается очень нестабильным.

 

 

 

 

ПОВОРОТНЫЕ ПРИВОДЫ