Пневматические силовые цилиндры

Пневматические силовые цилиндры подразделяются на две группы - устройства с поступательным и с вращательным движением выходного звена. Устройства с поступательным линейным движением делятся на пневмоцилиндры одностороннего и двустороннего действия, штоковые и безштоковые. Штоковые пневмоцилиндры в свою очередь могут иметь проходной и непроходной шток. Устройства с вращательным (ротационным) движением делятся на пневмоцилиндры с вращательным движением выходного звена и поворотные пневмоцилиндры.

Конструктивно пневматические силовые цилиндры могут быть поршневыми, мембранными, сильфонными и шланговыми.

В поршневых пневматических цилиндрах, как и в диафрагменных, используется потенциальная энергия сжатого газа, но наличие поршня с подвижными уплотнениями позволяет получить большие переме­щения выходного звена. Принципиальная схема поршневого штокового пневмоцилиндра двустороннего действия с непроходным штоком показана на рис. 4.5, работа которого аналогична действию диафрагменного пневматического двигателя.

Для уплотнения по штоку в сквозной крышке цилиндра устанавливается манжета из упругого материала. Втулка, служащая направляющей для штока, позволяет увеличить допустимое поперечное усилие нагрузки на шток, особенно на больших длинах. Перед втулкой в сквозную крышку вставлено кольцо, которое предотвращает попадание внутрь цилиндра пыли и твердых частиц.

Изменение объема рабочих полостей пропорционально перемещению штока. При этом добавочный объем может быть сведен к минимуму, определяемому только объемом трубопроводов.

Рис. 4.5. Схема поршневого пневмодвигателя

1 – шток; 2 — крышка цилиндра; 3 — уплотнение цилиндра; 4 — кор­пус;

5 — уплотнение поршня; 6 — поршень: 7 — потенциометр обратной связи; 8 — движок потенциометра; 9 — штуцер второй полости;

10 — шту­цер первой полости

В цилиндре одностороннего действия сжатый воздух воздействует на поршень только с одной стороны, с другой стороны полость цилиндра всегда соединена с атмосферой. Такой цилиндр может совершать работу только в одном направлении. Возврат поршня в исходное поло­жение осуществляется под действием упругого элемента, в качестве которого обычно используется пру­жина. Сила упругости встроенной в цилиндр пружины подбирается таким образом, чтобы поршень без нагрузки возвращался в исходное положение с относительно большой скоростью, приблизительно равной скорости рабочего хода при отсутствии нагрузки. Ход цилиндров одностороннего действия со встроенной пру­жиной ограничен длиной пружины в свободном состоянии.

Штоковые силовые цилиндры

При разработке бесштоковых цилиндров используется три принципа построения конструкции: ленточные или тросовые цилиндры, цилиндры с уплотнением продольного шлица и цилиндры с магнитной муфтой.

Схема бесштокового цилиндра с уплотнением продольного шлица приведена на рис. 4.10.

Рис. 4.10. Схема бесштокового цилиндра с уплотнением

продольного шлица

1, 2 – крышки, 3, 4 – штуцеры, 5 – цилиндр, 6 – поршень, 7 – каретка, 8 – направляющая, 9 - уплотнение продольного шлица, 10 - уплотнения

Выходным звеном бесштокового пневмоцилиндра является каретка, к которой подключается нагрузка. Усилие от поршня передается на каретку от поршня через уплотнение продольного шлица. В цилиндревдоль всей длины корпуса выполнена сквозная прорезь. Каретка жестко соединена с поршнем. Это соединение осуществляется с помощью элемента, скользящего в шлице корпусной трубы цилиндра. Уплотне­ние шлица обеспечивается стальной лентой, которая прилегает к внут­ренней стороне шлица. Каждая полость цилиндра герметизирована своими уплотнениями, установленными на поршне. Между этими уплотнениями лента изгибается и проходит под элементом, соединяю­щим поршень с кареткой. Вторая лента уплотняет шлиц снаружи, что защищает цилиндр от попадания загрязнений извне.

Бесштоковые цилиндры

По сравнению с обычным цилиндром двустороннего действия бесштоковый цилиндр обладает меньшей длиной конструкции. Ограничения поперечной нагрузки на рабочий орган, в отличие от штокового цилиндра, снимаются. Бесштоковый цилиндр может применяться при ходах до 10 м.

Ленточный цилиндр передает силу от поршня на каретку с помощью охватывающей его ленты. При выходе из рабочего объема цилиндра лента проходит через уплотнения в крышках цилиндра.

Цилиндр с магнитной муфтой двустороннего действия состоит из цилиндрического корпуса, безштокового поршня и подвижной внешней каретки, скользящей по внешней поверхности корпуса цилиндра, имеющей в поперечном сечении форму круга. На поршне и на каретке размещены постоянные магниты, взаимодействующие между собой, т.е. передача усилия для перемещения нагрузки от поршня к каретке осуществляется с помощью магнитной муфты. После подачи воздуха в полость цилиндра синхронно с поршнем перемещается каретка. По­лость цилиндра выполнена герметичной и не имеет никаких подвижных уплотнений, граничащих с окружающей средой. Это полностью исклю­чает возможность утечек воздуха из цилиндра.

Условное обозначение бесштокового пневмоцилиндра приведено на рис. 4.11.

Рис. 4.11. Условное обозначение бесштокового пневмоцилиндра