Дайте классификацию гидравлических (пневматических) цилиндров. Принцип их работы. Достоинства и недостатки

Цилиндры поршневые двухсторонего действия со скоростью перемещения штока до 1 м/с, предназначены для преобразования энергии сжатого воздуха в возвратно-поступательное движение штока.

Пневматические модули представляют собой пневмоцилиндр с размещенными на нем пневмораспределителем, глушителями и, при необходимости, выхлопными дросселями или пневмодросселями с обратным клапаном, которые соединены трубопроводом.

Пневмоцилиндры разделяются на цилиндры одностороннего и двухстороннего действия, с односторонним или двухсторонним (проходным) штоком, они бывают поршневые и мембранные.

В пневмоцилиндрах одностороннего действия поршень может перемещаться под действием сжатого воздуха только в одну сторону (воздух подается только с одной стороны от поршня), возврат поршня осуществляется за счет действия возвратной пружины или внешними силами. При этом воздух, поданный в пневмоцилиндр, должен быть сброшен в атмосферу. В таких цилиндрах возвратная пружина снижает усилие прямого хода, развиваемое цилиндром под действием сжатого воздуха, а усилие при возврате в исходное положение определяется жесткостью и степенью сжатия пружины. Обратный ход таких пневмоцилиндров обычно не используется как рабочий.

В пневмоцилиндрах двухстороннего действия перемещение штока происходит под действием сжатого воздуха в прямом и обратном направлениях. Для таких пневмоцилиндров и прямой, и обратный ход являются рабочими. Однако, усилие, развиваемое пневмоцилиндром двустороннего действия при обратном ходе, ниже усилия, развиваемого цилиндром при прямом ходе.

Большинство пневмоцилиндров имеют специальные демпфирующие устройства, предотвращающие удар по крышке цилиндра в конце хода поршня. В короткоходовых пневмоцилиндрах обычно используются в качестве демпфера резиновые шайбы, закрепленные на крышке внутри цилиндра или на самом поршне. В более крупных пневмоцилиндрах для торможения используется дросселирование воздуха (создание сопротивления). Это дросселирование происходит только в конце хода штока, оно включается автоматически, а интенсивность торможения определяется степенью открытия дросселя и регулируется винтом на корпусе пневмоцилиндра.

Для определения положения поршня пневмоцилиндр может иметь магнитное кольцо. Либо пневмоцилиндры могут комплектоваться датчиками положения штока. Датчик – герконового типа, крепится на круглой стяжке пневмоцилиндра с помощью установочных винтов. Для индикации срабатывания геркона может быть применен светодиод.

Монтаж и крепление пневмоцилиндров осуществляется при помощи следующих элементов: фланец с проушиной, стойка опорная, цапфа, опоры, лапы торцевые, фланец, проставка. Для крепления штоков применяются шарнирная и вилкообразная головки.

Область и масштабы применения пневматического привода обусловлены его достоинствами и недостатками, вытекающими из особенностей свойств воздуха. В отличие от жидкостей, применяемых в гидроприводах, воздух, как и все газы, обладает высокой сжимаемостью и малой плотностью в исходном атмосферном состоянии (около 1,25 кг/м 3), значительно меньшей вязкостью и большей текучестью, причем его вязкость существенно возрастает при повышении температуры и давления. Отсутствие смазочных свойств воздуха и наличие некоторого количества водяного пара, который при интенсивных термодинамических процессах в изменяющихся объемах рабочих камер пневмомашин может конденсироваться на их рабочих поверхностях, препятствует использованию воздуха без придания ему дополнительных смазочных свойств и влагопонижения. В связи с этим в пневмоприводах имеется потребность кондиционирования воздуха, т.е. придания ему свойств, обеспечивающих работоспособность и продляющих срок службы элементов привода.

С учетом вышеописанных отличительных особенностей воздуха рассмотрим достоинства пневмопривода в сравнении с его конкурентами - гидро- и электроприводом.

1. Простота конструкции и технического обслуживания. 2. Пожаро- и взрывобезопасность. 3. Надежность работы в широком диапазоне температур, в условиях пыльной и влажной окружающей среды.

4. Значительно больший срок службы, чем гидро- и электропривода. Срок службы оценивают двумя показателями надежности: гамма-процентной наработкой на отказ и гамма-процентным ресурсом.

5. Высокое быстродействие. Здесь имеется в виду не скорость передачи сигнала (управляющего воздействия), а реализуемые скорости рабочих движений, обеспечиваемых высокими скоростями движения воздуха.

6. Возможность передачи пневмоэнергии на относительно большие расстояния по магистральным трубопроводам и снабжение сжатым воздухом многих потребителей.

7. Отсутствие необходимости в защитных устройствах от перегрузки давлением у потребителей. 8. Безопасность для обслуживающего персонала при соблюдении общих правил, исключающих механический травматизм.

9. Улучшение проветривания рабочего пространства за счет отработанного воздуха.

10. Нечувствительность к радиационному и электромагнитному излучению.

Недостатки:

1. Высокая стоимость пневмоэнергии.

2. Относительно большой вес и габариты пневмомашин из-за низкого рабочего давления.

3. Трудность обеспечения стабильной скорости движения выходного звена при переменной внешней нагрузке и его фиксации в промежуточном положении. 4. Высокий уровень шума, достигающий 95-130 дБ при отсутствии средств для его снижения.

5. Малая скорость передачи сигнала (управляющего импульса), что приводит к запаздыванию выполнения операций.

Перечисленные недостатки могут быть устранены применением комбинированных пневмоэлектрических или пневмогидравлических приводов.