Pnömatik Silindir Tasarım Kılavuzu: Çap, Strok, Montaj, Yastıklama ve Seçim

Pnömatik Silindir Tasarımı Gerçekten Neye Karar Veriyor?

Pnömatik silindir sipariş eden bir makine üreticisi genellikle bir sayıyla başlar: silindirin taşıması gereken yükün kütlesi. Ancak silindir tasarımının kendisi (delik, yapı ailesi, montaj, yastıklama ve sızdırmazlık sistemi), yükün on milyon döngü boyunca güvenilir bir şekilde hareket edip etmeyeceğine veya ilk yıl içinde arızalanıp arızalanmadığına karar verir. İyi pnömatik silindir tasarımı tek bir formül değildir; hepsinin uygulamayla tutarlı kalması gereken bir kararlar zinciridir.

Doğrudan cevap: Pnömatik silindir tasarımı, delik çapının, strok uzunluğunun, yapı tipinin, montajın, yastıklamanın ve conta malzemesinin yüke, mevcut hava basıncına, gerekli çevrim süresine ve çalışma ortamına sistematik olarak eşleştirilmesidir. Bu altı değer uygulamayla eşleştiğinde, diğer her şey (kuvvet çizelgeleri, aksesuar listeleri, sensör yerleşimi) detay çalışması haline gelir.

Bu aynı tasarım mantığıdır CKT Pnömatik kendi bünyemizde ürettiğimiz ve test ettiğimiz her silindir serisi için geçerlidir. Aşağıdaki kılavuz, gerçek bir çizim tahtasında önemli olan sayılar ve değiş-tokuşlar ile bu mühendislik bakış açısıyla yazılmıştır.

Yükle Başlayın: Delik Boyutu ve Kuvvet Hesaplaması

Her silindir tasarımı kuvvet gereksinimiyle başlar. Çift etkili bir silindir, piston alanına basınçlı hava uygulayarak kuvvet üretir, dolayısıyla teorik kuvvet basittir: F = P × A, burada P, paskal cinsinden gösterge basıncıdır ve A, metrekare cinsinden etkin piston alanıdır. Uzatma vuruşu için A = (π/4) × D².

Sayıları sabitlemek için çalışılmış bir örnek

0,6 MPa'da beslenen 63 mm çaplı bir silindiri düşünün. Piston alanı (π/4) × (0,063 m)² = 0,00312 m²'dir. 600.000 Pa ile çarpmak şunu verir: 1.870 N teorik uzatma kuvveti . Contalar, çubuk salmastrası ve devre basınç kayıpları enerjiyi emdiğinden, pratik kuvvet normalde teorik değerin %75-90'ı kadardır, dolayısıyla tasarımcı devam eden çalışma için kabaca 1.400-1.680 N'a güvenebilir. Aynı büyüklük sırası, Power & Motion'ın "Pnömatik Silindir Tasarım Faktörleri" kılavuzundaki kuvvet çizelgelerinde ve endüstri genelinde kullanılan seçim verilerinde de görülmektedir.

Geri çekme kuvveti hiçbir zaman uzatma kuvvetiyle aynı değildir

Geri dönüş vuruşunda çubuk deliğin bir kısmını kaplar, dolayısıyla etkili alan daha küçüktür. 20 mm'lik bir çubuğa sahip 63 mm'lik bir deliğin geri çekilme alanı (π/4) × (0,063² − 0,020²) = 0,00281 m²'dir; bu, 0,6 MPa'da yalnızca 1.685 N üretir. Geri dönüş stroku daha ağır yük taşıyorsa, çubuğun ayarlanmış alanını kullanarak deliği geri çekme kutusundan boyutlandırın; bu, yavaş dönüş hızı ve erken rot contası aşınması olarak ortaya çıkan yaygın bir hatadır.

İdeal deliği hesapladıktan sonra bir tasarım marjı ekleyin. Dinamik uygulamalar için teorik kuvvetin üzerinde 1,25–1,5'lik bir güvenlik faktörü standarttır ; marj, gerçek makinelerde görülen basınç dalgalanmalarını, conta aşınmasını ve hız etkilerini emer.

İşe Uygun İnşaat Ailesini Seçmek

Bir silindirin yapısı (tübün, uç kapakların ve çubuğun nasıl bir arada tutulduğu) kaplayabileceği delik aralığını, onarımının ne kadar kolay olduğunu ve ne kadar yan yüke dayanabileceğini tanımlar. İç parçalara pratik bir bakış için, pnömatik silindirlerin anatomisine daha yakından bakış Borunun, kapağın, başlığın, pistonun ve contaların rolünü açıklar. Endüstriyel tasarıma hakim olan üç ailenin her birinin ayrı bir mantığı var.

Bağlantı çubuğu silindirleri: endüstriyel standart

Bağlantı çubuğu silindirleri, uç kapakları gövdenin tüm uzunluğu boyunca uzanan uzun cıvatalarla sıkıştırır. Genellikle 32-320 mm olmak üzere en geniş delik aralığını kapsarlar, conta değişimi için sökülebilir ve en yüksek itme yüklerini tolere ederler. SC serisi rot kolu silindirleri Bu yapıyı takip edin ve montajı kolay, onarımı kolay ve ISO aksesuarlarıyla eşleştirilmesi basit olduğundan kataloğumuzda en çok belirtilen aile olmaya devam ediyor.

SC Serisi (Rot Tipi) Standart Silindir Tedarikçileri, OEM / ODM Fabrikası - Zhejiang CKT Pnömatik is a China wholesale SC Series (Tie Rod Type) Standard Cylinder suppliers and OEM/ODM factory, 1. The piston seal adopts a ... Ürünü Görüntüle →

Yuvarlak gövdeli silindirler: kompakt ve uygun maliyetli

Tipik olarak 8-25 mm çaplı yuvarlak gövdeli silindirler, dişli uç kapakları olan çekilmiş veya haddelenmiş bir boru kullanır. Hafiftirler, ucuzdurlar ve küçük makinelerdeki kısa stroklu hareketler için idealdirler. Takas, daha düşük bir yan yük kapasitesi ve ayarlanabilir yastıklamanın çok az olması veya hiç olmamasıdır, bu nedenle bunların temiz, eksenel hareket görevleri için ayrılması gerekir.

Profil silindirleri: sensör ağırlıklı modern makineler için tasarlandı

Profil silindirleri, entegre hava delikleri ve sensör yuvalarına sahip, ekstrüde edilmiş bir alüminyum gövde kullanır. Ana tasarım avantajı entegrasyondur: manyetik anahtarlar yuvalara klipslenir, valfler doğrudan gövdeye yerleştirilebilir ve düz yüzeyler, makinenin montajını yuvarlak borulara göre çok daha temiz hale getirir. Sensörlerin, manifoldların ve koruyucuların aktüatörün kendisine bağlandığı modern montaj ve paketleme hatlarında varsayılan olarak bunlar bulunur.

Strok Uzunluğu, Hız ve Çevrim Süresi

Konturu tam hareket mesafesiyle değil, kenar boşluklarıyla ayarlayın

Hayırminal strok, gerekli ilerleme artı her iki uçta bir kenar boşluğuna (normalde uç başına 5-10 mm) eşit olmalıdır. Dikey uygulamalarda minderin veya tamponun tam sıkıştırmasını da ekleyin. Eğer piston her strokun sonunda uç kapağın altına inerse, silindir herhangi bir katalog ömründe belirtilenden çok daha hızlı bir şekilde aşınacaktır. 10 mm'lik çok kısa bir strok, 10 milyon döngülük bir tasarımı 200.000 döngülük bir onarım parçasına dönüştürebilir.

Hız yalnızca silindire değil tüm devreye bağlıdır

Silindir hızı; delik, valf akış katsayısı, port boyutu ve besleme hattı tarafından ortaklaşa ayarlanır. İyi dengelenmiş bir devre, standart bir silindiri kabaca 0,1-0,6 m/s hızla çalıştırır. Fluid Power World'ün tasarımcı kılavuzunda belirtildiği gibi, U-kaplı sızdırmaz bir pistonun aşırı sürtünme veya yağlama sorunları olmadan 20 inç/sn'nin (yaklaşık 0,5 m/sn) üzerindeki hızlarda çalışması beklenebilir. Hedef 1 m/s veya daha yüksekse vananın büyütülmesi ve portun silindirle birlikte yeniden tasarlanması gerekir; silindir tek başına hız yaratamaz.

Çevrim süresi basit bir prosedürle tahmin edilir:

1. Hareketi tanımlayın ve kontur kenar boşluğunu ekleyin.
2. Uzatma ve geri çekme yönleri için ortalama hızı ayarlayın.
3. Yön başına süreyi, strokun hıza bölünmesiyle hesaplayın.
4. Tam çevrim süresini elde etmek için bekleme süresini ve valf tepki süresini ekleyin.

Somut bir örnek olarak, 0,5 m/s'de 300 mm'lik bir vuruş her yönde 0,6 saniye sürer; 0,2 saniyelik bekleme süresiyle tam uzatma-geri çekme döngüsü yaklaşık 1,4 saniyedir ve bu da yaklaşık 43 döngü/dakikaya karşılık gelir. Makine 60 devir/dakika gerektiriyorsa, ya hız her yönde yaklaşık 0,6 m/s'ye çıkmalı ya da strok küçülmelidir - ve her iki değişiklik de valf boyutunu, tamponlamayı ve montaj sertliğini etkiler.

Montaj Stilleri ve Yanlış Hizalamanın Maliyeti

Dört montaj ailesi, dört hizalama davranışı

• Ayak montajları en basit ve en ucuz olanıdır ancak gövde yük altında esneyebildiğinden hizalama tamamen makinenin çerçevesine bağlıdır.
• Flanş bağlantıları (kafa veya arka) serttir ve silindir gövdesinin hareket etmemesi gereken yüksek itme gerektiren uygulamalara uygundur.
• Çatal bağlar silindirin tek bir düzlemde dönmesine izin verin; bu, çubuk bir bağlantı boyunca bir yay boyunca hareket ettiğinde çok önemlidir.
• Muylu bağlantıları (orta veya arka) gövdeyi her iki taraftan destekler ve kontrollü bir pivot gerektiren ağır silindirler için en iyi seçimdir.

Yan yükler silindir tasarımının başarısız olmasının en yaygın nedenidir

İtme çizgisi çubuğun merkez çizgisi boyunca olmadığında, çubuk ve ön yatağın bir bükülme momentini absorbe etmesi gerekir. Nominal itme kuvvetinin yalnızca yüzde birkaçına eşit bir yanal kuvvet bile rulman ve conta ömrünü ölçülebilir şekilde kısaltacaktır. Bu nedenle hem Machine Design'ın seçim yönergeleri hem de Power & Motion'ın silindir tasarım faktörleri, silindir itişini piston çubuğunun merkez çizgisine mümkün olduğu kadar yakın tutmak konusunda ısrarcıdır.

Geometri bir ofseti zorladığında doğru cevap, daha büyük bir standart silindir seçmek yerine, çok eksenli bir silindir, kayan bir silindir veya kılavuz çubuklu kompakt bir silindir gibi kılavuzlu bir tasarımdır. Daha büyük bir delik daha fazla kuvvet yaratır ancak bükülme momentini düzeltmek için hiçbir şey yapmaz.

Dar Alanlar için Kompakt Silindir Tasarımı

Makine zarfı sabit olduğunda kompakt silindirler standart çözümdür. Tam boyutlu silindirlerle aynı kuvvet mantığını izlerler ancak pistonu ve çubuğu genellikle ISO 21287'ye göre oluşturulmuş kısa bir gövde içinde paketlerler. Ana tasarım uzlaşması stroktur: çok kısa bir gövde ekstra yatak desteği olmadan uzun bir çubuğu yönlendiremez, bu nedenle çoğu kompakt tasarım yaklaşık 100-150 mm'nin altındaki stroklarda en iyi şekilde çalışır.

Kompakt silindirlerin yer kazandığı yer

Sıkıştırma, indeksleme, besleme ve parça çıkarmanın tümü kısa stroklu, yüksek döngülü işlerdir. Bağlantı çubuğu silindirini kompakt bir gövdeyle değiştirmek eksen başına 30–50 mm tasarruf sağlayabilir; Altı veya sekiz eksenli bir makinede bu tasarruf tüm çerçeveyi ve koruma düzenini değiştirir. Kompakt gövde aynı zamanda hareketli kütleyi de azaltır, bu da strok sonunda kinetik enerjiyi azaltır ve aynı valf ile daha hızlı döngüye olanak tanır.

Kılavuz işlevini kuvvet işlevinden ayrı tutun

Kompakt gövde sınırlı çubuk desteği sunduğundan, kompakt bir silindirin bükülme momentlerini absorbe etmesini asla beklemeyin. Saf eksenel hareket için sade ve kompakt bir gövde tamamen yeterlidir — CQ2 serisi kompakt ince silindirler Sıkıştırma ve itme görevlerini iyi bir şekilde yerine getirin. Tasarım eksen dışı veya moment yükü oluşturduğunda, kılavuz çubuklu CQM gibi kılavuzlu bir modele veya kendi doğrusal kılavuzunu taşıyan kayar silindir ailesine geçin.

CQ2 Serisi İnce Silindir Tedarikçiler, OEM / ODM Fabrikası - Zhejiang CKT Pnömatik Co. CKT Pnömatik is a China wholesale CQ2 Series Thin Cylinder suppliers and OEM/ODM factory, 1. The magnetic switch does not protrude: prev... Ürünü Görüntüle →

Uzun Vuruşlar için Milsiz Silindir Tasarımı

Milsiz silindirler klasik bir tasarım problemini çözer: makineden bir çubuk çıkmadan bir yükü uzun bir strok boyunca hareket ettirmek. Taşıyıcı pistonla birlikte hareket ettiğinden montaj uzunluğu, aynı stroka sahip çubuk tipi silindirin kabaca yarısı kadardır. İki tasarım ailesi mevcuttur ve aralarında seçim yapmak gerçek bir mühendislik değişimidir.

Manyetik bağlı çubuksuz silindirler

Manyetik tasarımda, güçlü mıknatıslarla donatılmış bir piston, harici bir taşıyıcıyı tüp duvarının içinden çeker. Mekanik bir yuvanın bulunmaması tasarımı temiz ve ekonomik tutar, ancak taşıyıcı bir şok yüküyle karşılaştığında veya ağır bir dikey kütleyi taşıdığında kaplin kayabilir. Bu silindirler, genellikle 2-3 metreye kadar stroklarla hafif taşıma ve alma ve yerleştirme çalışmalarına uygundur.

Mekanik olarak birleştirilmiş milsiz silindirler

Mekanik olarak birleştirilmiş bir silindir, paslanmaz çelik bantla kapatılmış bir yuva aracılığıyla pistonu doğrudan taşıyıcıya bağlar. Her iki yönde de daha yüksek kuvvetler iletir ve dikey hareketler için gerekli olan kaymaz. MY1B mekanik mafsallı milsiz silindirler daha ağır yüklerle tekrarlanabilir konumlandırmaya ihtiyaç duyan tasarımcılar için bu ailenin temsili bir örneğidir.

MY1B Serisi Mekanik Mafsallı Milsiz Silindir (Temel Tip) Tedarikçiler, OEM/ODM Fa CKT Pnömatik is a China wholesale MY1B Series Mechanical Joint Rodless Cylinder (Basic Type) suppliers and OEM/ODM factory, MY1B Series ... Ürünü Görüntüle →

Yastıklama: Strok Sonu Şok Tasarımı

Strokun sonu, mekanik aşınmanın çoğunun meydana geldiği yerdir. Uç kapakta pistonun E = 0,5 × m × v² kinetik enerjisini dağıtması gerekir. 0,5 m/s hızla hareket eden 50 kg'lık bir araba, 6,25 joule kinetik enerji ; yastıklama olmadan bu enerji, kapak ve contalar tarafından milisaniyeler içinde emilir.

Pratik bir kural: Hafif yüklerde 0,1 m/s'nin altında kauçuk veya poliüretan tampon yeterlidir; orta yüklerde 0,1 ila 0,5 m/s arasında ayarlanabilir pnömatik yastıklar standarttır; daha yüksek hızlarda veya ağır yüklerde harici bir hidrolik amortisör takın. Yastıklamanın gerçek kinetik enerjiyle eşleştirilmesi, sonradan akla gelen bir düşünce değil, silindir tasarımının bir parçasıdır.

Contalar, Sıcaklık ve Hava Kalitesi

Conta malzemesi çalışma penceresini tanımlar

Standart silindirler, genellikle -20 °C ile 80 °C arasında derecelendirilen NBR contalarını kullanır. FKM (Viton) contalar üst sınırı yaklaşık 200 °C'ye kadar uzatır; bu, kurutma hatlarında ve fırın kapısı uygulamalarında önemlidir. Poliüretan silecekler tozlu ortamlarda yaygın olarak kullanılan bir eklentidir. Sızdırmazlık tasarımı aynı zamanda hızı da etkiler: U-kap contalar düşük hızlarda pozitif sızdırmazlık sağlarken, dinamik O-halkalar daha az sürtünme ürettikleri için yüksek hızlı döngülerde tercih edilir.

Kirli hava silindir ömrünü her şeyden daha fazla kısaltır

Çoğu silindir aşınması kirli basınçlı havayla başlar. Su, kalan kompresör yağı ve ince parçacıklar boruyu aşındırır ve rot contalarını tahrip eder. Modüler bir F.R.L. 5 µm filtreli ünite ve kullanım noktasında uygun nem ayrımı, silindirin servis ömrü açısından silindir markasını değiştirmekten daha fazlasını sağlayacaktır. Basınç, akış ve sızdırmazlık, hava hazırlama ünitesinden başlayıp egzoz portunda biten bir sistem olarak ele alınmalıdır.

Pnömatik Silindir Tasarımını Şekillendiren Standartlar

Tasarım aynı zamanda değiştirilebilirlik ile de ilgilidir. Dünya çapında satılan hemen hemen her pnömatik silindir, üç ISO boyut standardından birine uygundur ve yapı ailesi genellikle standart tarafından belirlenir. Aşağıdaki delik aralıkları, Tameson pnömatik silindire genel bakış ve eşdeğer kaynaklardaki referans kılavuzda kullanılan ortak endüstri yorumunu yansıtmaktadır.

ISO uyumlu bir silindir tedarik etmek, başka bir markanın yedek ünitesinin genellikle makineyi yeniden çizmeden aynı montaj parçalarına takılacağı anlamına gelir. Standart olmayan bir strok veya özel bir çubuk uzunluğu, aksine, genellikle daha uzun bir teslim süresi ve daha yüksek bir fiyat anlamına gelir; bu nedenle, tasarımı dondurmadan önce katalog strok aralığını kontrol edin. ile yirmi yıldan fazla pnömatik bileşen üretim deneyimi , standart ve ince silindir serilerimizi bu geleneklere göre oluşturuyoruz, böylece müşterilerimiz montajı yeniden tasarlamadan tedarikçi değiştirebiliyor.

Pnömatik Silindir Tasarımı için Ön Sipariş Kontrol Listesi

Bir silindir modeli düzeltilmeden önce bu kontrol listesini gözden geçirin. Her öğe bir tasarım girdisidir ve bir öğenin atlanması genellikle bir saha hatası veya maliyetli bir değişiklik emri olarak ortaya çıkar.

• Eksenel yük uzatma ve geri çekme için artı 1,25–1,5 güvenlik faktörü.
• Besleme basıncı sadece kompresörde değil, silindir portunda da mevcuttur.
• Strok uzunluğu seyahat artı uç kenar boşluklarına eşittir.
• Hız ve çevrim süresi , valf Cv ve port boyutları tek bir devre olarak kontrol edilir.
• Montaj ailesi itme yönü ve makine geometrisi için seçilmiştir.
• Yan yükler ortadan kaldırıldı veya kılavuzlu silindir tasarımına aktarıldı.
• Yastıklama vuruşun sonundaki kinetik enerjiyle eşleşir.
• Çevre : sıcaklık aralığı, nem, yıkama veya toza maruz kalma.
• Pozisyon algılama : manyetik anahtarlı manyetik piston veya harici doğrusal sensör.
• Bakım planı : yeniden yapılandırılabilir bağlantı çubuğu veya değiştirilebilir kartuş silindiri.

Pnömatik Silindir Tasarımı Hakkında Sıkça Sorulan Sorular

Pnömatik silindirin üretebileceği kuvveti nasıl hesaplarım?

F = P × A'yı kullanın; burada A, etkili piston alanıdır. 0,6 MPa'da 63 mm'lik bir delik için teorik uzatma kuvveti 1.870 N'dir. Pratikte, conta sürtünmesini hesaba katmak için %75-90'lık bir verimlilik uygulayın, ardından dinamik yükler için 1,25-1,5'lik bir güvenlik faktörü uygulayın.

500 kg'lık bir yük için hangi iç çap boyutuna ihtiyacım var?

Yaklaşık 4.900 N uygulayan 500 kg'lık bir yük, %80 verimlilik varsayıldığında 0,6 MPa'da yaklaşık 6.125 N teorik kuvvet gerektirir. 100 mm'lik bir delik 4.712 N verir, bu da yeterli değildir; 125 mm'lik bir delik 7.363 N verir ve bu yeterlidir. Çubuk etkili alanı azalttığı için her zaman geri çekme vuruşunu da doğrulayın.

Uzun stroklar için hangi silindir tasarımı en iyisidir?

Milsiz silindirler yaklaşık 500 mm'nin üzerindeki stroklar için en iyi seçimdir çünkü montaj uzunluğu çubuk tipi silindirin yaklaşık yarısı kadardır. Hafif, temiz kullanım için manyetik bağlantılı bir tasarım ve kaymanın kabul edilemeyeceği daha ağır yükler veya dikey hareketler için mekanik bağlantılı bir tasarım kullanın.

Kuvvet doğru olmasına rağmen neden silindirim yandan yükleme nedeniyle başarısız oluyor?

Çünkü yandan yükleme, çubuk ve ön yatak üzerinde hiçbir eksenel kuvvetin telafi edemeyeceği bir bükülme momenti yaratır. Nominal itme kuvvetinin yüzde birkaçı kadar bir yanal kuvvet bile rulman ve keçe ömrünü kısaltır. Çözüm, itme kuvvetini çubuğun merkez çizgisiyle aynı hizada tutmak veya kılavuzlu bir silindir tasarımı kullanmaktır.

Standart bir pnömatik silindir strok ortasında yük tutabilir mi?

Hayır. Basınçlı hava sıkıştırılabilir, dolayısıyla standart çift etkili silindir değişen yük altında sabit bir pozisyonda kalamaz. Strok ortasında tutma gerektiğinde mekanik bir çubuk kilidi, bir kilitleme silindiri veya harici bir fren kullanın.

Tek etkili ve çift etkili silindir tasarımları arasındaki fark nedir?

Tek etkili bir silindir, bir yönde hareket etmek için havayı ve geri dönmek için bir yay kullanır; bu, devreyi basitleştirir ancak stroku sınırlar ve geri dönüşte yay enerjisi tüketir. Çift etkili bir silindir, her iki yönde de havayı kullanır ve her iki yönde de tam güç, hız ve yastıklama kontrolü sağlar; çoğu otomasyon için standart seçimdir.