Перейти на главную
Справочник по гидравлике Гидравлические калькуляторы Гидравлическая аппаратура Гидроцилиндры Насосы Компрессоры
Статья оказалась полезной?
Подписаться
Подпишитесь на нашу группу ВКонтакте или канал на Youtube
    Участники группы могут:
  • Скачивать чертежи и гидросхемы
  • Получать справочные материалы
  • Влиять на тематику новых статей
  • Участвовать в голосованиях, конкурсах

Вступая в группу, подписываясь на канал, оставляя комментарии, вы помогаете развивать сайт.

Лучшие статьи
Пневмопривод / Пневмоаппаратура / Устройство и принцип дейсвтия пневматических цилиндров
2018-05-02

Пневматические цилиндры

Пневмоцилиндр - пневматический двигатель позволяющий преобразовать энергию сжатого воздуха в поступательное движение выходного звена.

ем внешних сил.

Типы пневмоцилиндров

По конструкции можно выделить следующие типы пневматических цилиндров.

Пневматический цилиндр
  • 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.

Пневматический цилиндр двухстороннего действия

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

Конструкция пневмоцилиндра
  1. Шток - деталь, которая соединена с поршнем и поваляет передать перемещение и усилие, от поршня к объекту воздействия.
  2. Грязесъемное кольцо не допускает попадания загрязняющих частиц в полость пневмоцилиндра.
  3. Манжета штоковая обеспечивает герметичность штоковй камеры.
  4. Направляющая втулка изготавливается из антифрикционного материала, служит направляющей опорой для штока пневмоцилиндра.
  5. Гильза - цилиндрическая камера, в которой перемещается поршень. Внутренний диаметр гильзы определяется диаметром поршня, длина гильзы - ходом поршня.
  6. Поршень - подвижная часть пневмоцилиндра, перемещается в гильзе, разделяя полости пневмоцилиндра.
  7. Резиновое кольцо не допускает перетекания воздуха между полостями в месте сопряжения штока и поршня.
  8. Поршневое кольцо изготавливается из антифрикционного материала, позволяет поршню скользить по внутренней поверхности гильзы.
  9. Манжеты поршневые обеспечивают герметичное разделение поршневой и штоковой полостей.
  10. Крышки пневоциилиндра позволяют сформировать герметичные рабочие камеры. Задняя крышка 13 замыкает поршневую полость, передняя - штоковую. В крышках выполняют необходимые канавки, для уплотнений, проточки, отверстия для подвода и отвода воздуха.
  11. Резиновые кольца устанавливаются в канавках на крышках пневмоцилиндра, обеспечивают герметичное уплотнение крышек и гильзы.
  12. Гайка удерживает поршень на штоке.

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



Основные понятия

Принципиальная схема пневматического цилиндра показана на рисунке.

Поршневая и штоковая полости пнемоцилиндра

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:

Формула для расчета усилия при прямом ходе
  • 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:

Расчет усилия пневомоцилиндра при обратном ходе
  • 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

Схема работы пневматического цилиндра
Втянуть шток цилиндра Выдвинуть шток цилиндра

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.

Пневмоцилиндр с двухосторнним штоком

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

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

Пневматический цилиндр 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.

Плунжерный пневматический цилиндр

Плунжерный пневмоцилиндр

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:

Формула для расчета усилия плунжерного цилиндра
  • 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

Телескопический цилиндр одностороннего действия

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