Как подобрать пневмоцилиндр и распределитель под механизм

Пневматический привод подбирается по трём величинам: требуемому усилию на штоке, длине хода и времени перемещения. От усилия зависит диаметр поршня, от хода — длина цилиндра и способ крепления, от времени — расход воздуха и типоразмер распределителя. Ошибка в распределителе встречается чаще ошибки в цилиндре: подобранный по резьбе присоединения, а не по пропускной способности, аппарат не даёт цилиндру выйти на расчётную скорость.

Разберём, как считается усилие, чем различаются типы цилиндров и распределителей, что ставится в линию подготовки воздуха и какие данные нужны для подбора. Позиции лежат в разделах пневматики и гидравлики и пневмоцилиндров.

Как считается усилие на штоке

• Усилие при выдвижении. Определяется давлением в сети и площадью поршня. При стандартном давлении сети 6 бар цилиндр диаметром 50 мм развивает порядка 1 100 Н, диаметром 63 мм — около 1 800 Н.
• Усилие при втягивании. Ниже, потому что со стороны штока площадь поршня уменьшена на сечение штока. Разница достигает 10–20 % и учитывается, если рабочим является обратный ход.
• Запас по усилию. Расчётное усилие умножается на коэффициент 1,5–2 — на потери в уплотнениях, трение направляющих, падение давления в сети и износ.
• Реальное давление на входе. Считается не давление компрессора, а давление в точке подключения с учётом потерь на подготовке воздуха и в линии.
• Боковая нагрузка. Шток цилиндра рассчитан на осевое усилие. Если механизм даёт боковую составляющую, применяют цилиндр с направляющими или выносят нагрузку на отдельную направляющую.

Типы цилиндров и где они применяются

Распределитель и как его подбирают

Распределитель задаёт, куда и когда подаётся воздух. Его подбирают по числу ходов и позиций, по пропускной способности и по способу управления.

• Число ходов и позиций. Для цилиндра двустороннего действия применяется распределитель на пять ходов и две позиции, для одностороннего — на три хода. Трёхпозиционные исполнения нужны там, где шток должен останавливаться в промежуточном положении.
• Пропускная способность. Главный параметр для скорости. Она сопоставляется с расходом, который цилиндр требует за время хода; резьба присоединения сама по себе ничего не гарантирует.
• Управление. Электромагнитное — от контроллера, пневматическое — от другого аппарата, ручное — для наладки. Напряжение катушки согласуется с цепями управления шкафа.
• Моностабильное или бистабильное исполнение. Моностабильное возвращается в исходную позицию при снятии сигнала, бистабильное сохраняет положение. От этого зависит поведение механизма при пропадании питания.
• Монтаж. Отдельные аппараты или сборка на общей плите. Сборка экономит место в узле и упрощает подвод воздуха, но фиксирует состав.
• Скорость хода. Регулируется дросселями с обратным клапаном на выходе цилиндра, а не изменением давления в линии.

Подготовка воздуха и арматура линии

• Фильтр. Задерживает механические частицы и конденсат. Без него уплотнения цилиндров и золотники распределителей изнашиваются в разы быстрее.
• Регулятор давления. Задаёт рабочее давление узла независимо от колебаний в сети; без него усилие на штоке меняется вместе с давлением магистрали.
• Маслораспылитель. Ставится там, где производитель аппаратов это предусматривает. Для узлов пищевого и чистого производства применяют исполнения без смазки.
• Клапан плавного пуска. Исключает резкий выход штоков в исходное положение при подаче воздуха после остановки.
• Отсечной клапан с разгрузкой. Сбрасывает давление из узла при остановке — обязательный элемент для безопасного обслуживания механизма.
• Трубки и фитинги. Диаметр трубки выбирается по расходу; заниженный диаметр ограничивает скорость так же, как малый распределитель. Прокладка ведётся вместе с кабельной арматурой узла.

Обратная связь и управление

• Положение штока контролируется герконовыми или магниторезистивными датчиками на корпусе цилиндра; для них нужен цилиндр с магнитным поршнем. Позиции лежат в разделе КИП и датчиков.
• Сигналы датчиков заводятся на дискретные входы контроллера и используются для подтверждения выполнения шага цикла.
• Ручное управление и индикация выводятся на кнопки и переключатели или на панель оператора.
• Для узлов, где требуется остановка механизма в безопасном состоянии, схема строится так, чтобы снятие питания приводило к разгрузке цилиндра, а не к неконтролируемому ходу.

Что прислать для подбора

• Требуемое усилие или массу и характер перемещаемой нагрузки.
• Длину хода и допустимое время перемещения.
• Давление в сети в точке подключения и качество подготовки воздуха.
• Способ крепления цилиндра и наличие боковой нагрузки.
• Число циклов в минуту и режим работы участка.
• Условия среды: температура, запылённость, требования к исполнению для пищевого производства.

Частые вопросы

Почему цилиндр не выходит на расчётную скорость? Чаще всего ограничивает распределитель или трубка малого диаметра. Проверяется пропускная способность всей цепочки от подготовки воздуха до цилиндра, а не только цилиндр.

Можно ли поднять усилие, увеличив давление? В пределах допустимого давления цилиндра — можно, но это повышает расход и износ. Правильнее подобрать больший диаметр поршня.

Чем регулировать скорость хода? Дросселями с обратным клапаном, установленными на выходе воздуха из цилиндра. Регулирование на входе даёт рывки и неравномерный ход.

Нужен ли цилиндр с направляющими? Нужен там, где нагрузка создаёт боковую составляющую или требуется точность позиционирования схвата. Для прямого осевого усилия достаточно обычного исполнения.

Что происходит при пропадании воздуха? Зависит от типа распределителя и наличия клапана разгрузки. Поведение узла в этом режиме закладывается на этапе подбора, а не проверяется в эксплуатации.

Что мы делаем

Подбираем цилиндр по усилию, ходу и характеру нагрузки с запасом на потери, рассчитываем распределитель и диаметр трубки по требуемому времени хода, комплектуем узел подготовкой воздуха, арматурой, датчиками положения и элементами управления, согласуем состав с системой автоматизации и приводной техникой участка.

Пришлите усилие, ход, время перемещения и давление в сети на prom@tkasiatorg.ru — подберём цилиндр и распределитель под механизм, посчитаем расход воздуха и дадим спецификацию узла целиком с ценами и сроками поставки.