Actuador neumático y componentes de control El actuador neumático es un dispositivo de conversión de energía que convierte la energía de presión del aire comprimido en energía mecánica. El mecanismo de accionamiento realiza un movimiento alternativo lineal, oscilación, rotación o impacto. Los actuadores neumáticos se pueden dividir en dos categorías: cilindros que proporcionan movimiento alternativo lineal o oscilación, fuerza de salida y velocidad lineal o desplazamiento angular de oscilación, y motores neumáticos que proporcionan un movimiento de rotación continuo. Par y velocidad de salida. Los componentes de control neumático se utilizan para ajustar la presión, el flujo y la dirección del aire comprimido para garantizar que el actuador funcione normalmente de acuerdo con los procedimientos prescritos. Los componentes de control neumático se pueden dividir en válvulas de control de presión, válvulas de control de flujo y válvulas de control direccional según sus funciones. Sección 1: Principio de funcionamiento, clasificación y forma de instalación de los cilindros, 12 14 3456 13 12 1109 8 7 1. Cilindro 13-1 Diagrama típico de estructura y principio de funcionamiento del cilindro ordinario de doble efecto 65438. 3-Émbolo del amortiguador 2-Pistón 4-Cilindro 5-Casquillo guía 6-Anillo guardapolvo 7-Cubierta frontal 8-Ventilación 9-Sensor 10-Vástago del pistón 11-Anillo resistente al desgaste 12-Anillo de sellado 13-Cubierta trasera 14-Acelerador del amortiguador válvula. La estructura típica del cilindro se muestra en la Figura 13-1. Consta de cilindro, pistón, vástago de pistón, tapa frontal, tapa trasera y sellos. El interior del cilindro de doble efecto está dividido en dos cámaras por el pistón. La cámara con vástago de pistón se llama cámara sin vástago y la cámara sin vástago se llama cámara sin vástago. Cuando entra aire comprimido desde la cámara sin vástago, la cámara sin vástago se agota y la fuerza formada por la diferencia de presión entre las dos cámaras del cilindro actúa sobre el pistón para superar la resistencia. El vástago del pistón se retrae cuando la cámara sin vástago aspira aire y la cámara sin vástago sale. Si la cavidad con vástago y la cavidad sin vástago aspiran y expulsan aire alternativamente, el pistón logrará un movimiento lineal alternativo. 2. Existen muchos tipos de cilindros, que generalmente se clasifican según sus características estructurales, funciones, métodos de accionamiento o métodos de instalación. Los métodos de clasificación también son diferentes. Según las características estructurales, los cilindros se dividen principalmente en cilindros de pistón y cilindros de diafragma. Según la forma de movimiento, se divide en cilindro de movimiento lineal y cilindro oscilante. 3. La forma de instalación del cilindro se puede dividir en 1) El cilindro fijo se fija al cuerpo y tiene pies y bridas. 2) El cilindro del pasador puede oscilar en un cierto ángulo alrededor del eje fijo. Hay tipo gancho en forma de U y tipo muñón. 3) El cilindro giratorio está fijado en el husillo de la máquina herramienta y puede girar a alta velocidad con el husillo de la máquina herramienta. Este tipo de cilindro se utiliza a menudo en el mandril neumático de máquinas herramienta para realizar la sujeción automática de piezas de trabajo. 4) El cilindro del cilindro integrado se fabrica directamente en el cuerpo del dispositivo. 2. Principio estructural del cilindro ordinario 1. Los cilindros comunes incluyen cilindros de simple efecto y cilindros de doble efecto, que a menudo se utilizan en situaciones sin requisitos especiales. La Figura 13-2 es la estructura básica del cilindro ordinario de doble efecto y vástago simple más común, que generalmente consta de un cilindro, culatas delanteras y traseras, vástagos, sellos y sujetadores. El tubo del cilindro 7 está conectado fijamente con las culatas delantera y trasera. La culata 5 con el lado del vástago del pistón es la culata delantera. La culata 14 en la parte inferior del cilindro es la culata trasera. La culata tiene puertos de entrada y salida de aire, y algunos de ellos también tienen mecanismos de amortiguación de aire. La culata del cilindro delantero está equipada con un anillo de sellado, un anillo guardapolvo 3 y un manguito guía 4 para mejorar la precisión de guiado del cilindro. El vástago del pistón 6 y el pistón 9 están estrechamente unidos. El pistón está equipado con anillos obturadores 10, 11. Para cilindros con apertura y cierre magnético, el anillo magnético se instala en el pistón. Normalmente se instalan almohadillas de goma a ambos lados del pistón como almohadillas amortiguadoras. 8. Durante la amortiguación de aire, el pistón está equipado con émbolos de amortiguación en ambos lados en la dirección axial, y la culata del cilindro está equipada con una válvula de mariposa de amortiguación y un manguito de amortiguación. Cuando el cilindro se mueve hasta el final, como se muestra en la Figura 13-2, un cilindro ordinario de doble acción 1, 13 - anillo de retención de resorte 2 - placa de presión del anillo guardapolvo 3 - anillo guardapolvo 4 - manguito guía 5 - cubierta del extremo lateral del vástago del pistón 6 - Vástago de pistón 7-Cilindro 8-Amortiguador 9-Pistón 10-Anillo de sellado del pistón 11-Anillo de sellado 12-Anillo resistente al desgaste 652. Esquema de cilindro especial 13-3 1-Membrana del cilindro Cilindro 4-Vástago del pistón 2-Membrana 3- Placa de diafragma Para satisfacer diferentes necesidades de trabajo, se han diseñado y desarrollado una variedad de cilindros especiales cambiando o agregando algunas estructuras de cilindros sobre la base de cilindros comunes. (1) Cilindro de diafragma La Figura 13-3 muestra el diagrama del principio de funcionamiento del cilindro de diafragma. Existen dos tipos de diafragmas: los diafragmas planos y los diafragmas de disco, generalmente fabricados con caucho textil, láminas de acero o láminas de bronce fosforado. El espesor es de 5 ~ 6 mm (use un diafragma con un espesor de 1 ~ 2 mm). El cilindro de diafragma que se muestra en la Figura 13-3 es similar a un cilindro de pistón de simple efecto con retorno por resorte. Cuando trabaja, el diafragma empuja el vástago del pistón para que se mueva bajo la acción del aire comprimido. Sus ventajas son una estructura simple y compacta, tamaño pequeño, peso ligero, buen rendimiento de sellado, sin fugas de aire, procesamiento simple y bajo costo. Fácil mantenimiento, etc. , adecuado para viajes cortos. La desventaja es que la carrera es corta, generalmente no más de 50 mm, y el diafragma plano tiene una carrera corta, aproximadamente 1/10 de su diámetro.
(2) Cilindro de interruptor magnético se refiere a instalar un anillo magnético en el pistón del cilindro e instalar un interruptor magnético directamente en el cilindro del cilindro para detectar la posición de la carrera del cilindro y controlar el movimiento alternativo del cilindro. Por lo tanto, no es necesario instalar una válvula de carrera o un interruptor de carrera en el cilindro para detectar la posición del pistón del cilindro, y no es necesario instalar un tope en el vástago del pistón. Su principio de funcionamiento se muestra en la Figura 13-4. Instala un anillo magnético permanente en el pistón del cilindro y un interruptor de láminas en la carcasa del cilindro. El interruptor está equipado con lengüeta, circuito de protección y luz indicadora de acción. Todos ellos están encapsulados en una caja con resina. Cuando el pistón con el imán permanente se mueve cerca de la lengüeta, las líneas del campo magnético pasan a través de la lengüeta para magnetizarla y las dos lengüetas se sienten atraídas para hacer contacto, por lo que se enciende el interruptor. A medida que el imán permanente regresa y se va, el campo magnético se debilita, las dos lengüetas se abren y el interruptor se cierra. Cuando el interruptor se abre o se cierra, la válvula solenoide invierte. Realizando así el movimiento alternativo del cilindro. Figura 13-4 Cilindro de interruptor magnético 1 luz indicadora de acción 2 circuito de protección 3 carcasa de interruptor 4 cables 5 pistones 6 anillos magnéticos 7 cilindros 8 cilindros de interruptor de lengüeta interruptor magnético y otros interruptores se muestra la tabla comparativa 3-1. Tabla 3 - ¡Error! El marcador no está definido. Comparación entre interruptores magnéticos cilíndricos y otros interruptores
3. Parámetros técnicos del cilindro
1) Fuerza de salida del cilindro Se realiza el diseño y cálculo de la fuerza de salida teórica del cilindro. similar al del cilindro hidráulico. Consulte los cálculos de diseño del cilindro hidráulico. Por ejemplo, el empuje de un cilindro de doble efecto con vástago de un solo pistón se calcula de la siguiente manera: Empuje teórico (el vástago del pistón se extiende) pie 1 = a 1p (13-1) Fuerza de tracción teórica (el vástago del pistón se retrae) pie 2 = A1, A2 - cavidad sin vástago y área del pistón con cavidad del vástago (m2); presión de trabajo del cilindro (Pa). En la práctica, debido a la fuerza de inercia de las piezas móviles como el pistón y la fricción del sello, la fuerza de salida real del vástago del pistón es menor que el empuje teórico, que se denomina fuerza de salida real del cilindro.
La eficiencia del cilindro η es la relación entre el empuje real del cilindro y el empuje teórico, es decir, F η = Ft (13-3) Entonces F = η (A1 p) (13 -4) La eficiencia del cilindro depende del tipo de sello, la condición de mecanizado y la condición de lubricación de la superficie interna del cilindro y el vástago del pistón. Además, la velocidad de movimiento del cilindro y la presión en la cámara de escape.
2) Relación de carga β A partir de la investigación sobre las características de trabajo del cilindro, es difícil determinar con precisión la fuerza de salida real del cilindro. Por lo tanto, al estudiar el rendimiento de un cilindro hidráulico y determinar la fuerza de salida de un cilindro hidráulico, a menudo se utiliza el concepto de relación de carga. La relación de carga β del cilindro se define como β = carga real del cilindro F × 65438 + 000% de la fuerza de salida teórica Ft (L3-5). La carga real del cilindro está determinada por las condiciones de funcionamiento reales. Si se determina la relación de carga θ del cilindro, la fuerza de salida teórica del cilindro se puede determinar por definición y se puede calcular el diámetro interior del cilindro. Para una carga resistiva, tal como un cilindro usado como accesorio neumático, la carga no genera fuerza de inercia, y la relación de carga β generalmente se considera 0,8 para una carga inercial, tal como un cilindro usado para empujar la pieza de trabajo; la carga generará una fuerza de inercia y la relación de carga β es. Los valores son los siguientes: β < 0,65 cuando el cilindro se mueve a baja velocidad, v a 500 mm/s.
3) Aire consumo del cilindro El consumo de aire del cilindro es el volumen del pistón que se mueve por minuto, lo que se denomina consumo de aire comprimido. En términos generales, el consumo de aire de un cilindro se refiere al consumo de aire libre. 4) Las características del cilindro se dividen en características estáticas y características dinámicas. Las características estáticas del cilindro se refieren a las presiones mínima y máxima de trabajo que están estrechamente relacionadas con la salida y el consumo de aire del cilindro. Resistencia a la fricción y otros parámetros. Las características dinámicas del cilindro se refieren a los cambios en parámetros como la presión del aire, la temperatura, la velocidad del pistón y el desplazamiento en las dos cámaras del cilindro con el tiempo durante el movimiento del cilindro. Realmente puede reflejar el rendimiento de trabajo del cilindro. 4. Selección y cálculo del cilindro 1. La selección del cilindro debe basarse en los requisitos y condiciones del trabajo. Elija el tipo de cilindro correcto. A continuación se toma como ejemplo un cilindro de doble efecto con vástago simple para presentar los pasos de selección del cilindro. (1)Diámetro del cilindro. Determine la fuerza de salida del cilindro de acuerdo con la fuerza de carga del cilindro y luego calcule el diámetro del cilindro. (2) La carrera del cilindro. La carrera del cilindro está relacionada con la ocasión de uso y la carrera del mecanismo. Pero, en general, no elijas el movimiento completo. (3) Cálculo de la resistencia y estabilidad del cilindro. (4) La forma de instalación del cilindro. La forma de instalación del cilindro depende del lugar de instalación y del propósito de uso. Generalmente se utilizan cilindros fijos. Cuando sea necesario girar continuamente con el mecanismo de trabajo (como tornos y rectificadoras), se debe utilizar un cilindro giratorio. Cuando el vástago del pistón necesita oscilar en un arco además del movimiento lineal, se selecciona un cilindro de pasador. Cuando existan requisitos especiales, se debe seleccionar el cilindro especial correspondiente. (5) Dispositivo amortiguador del cilindro.
Se debe utilizar la velocidad del pistón para determinar si se debe utilizar un amortiguador. (6) Interruptor magnético. Cuando el sistema neumático adopta control electrónico, se puede utilizar un cilindro con un interruptor magnético. (7) Otros requisitos. Por ejemplo, si el cilindro funciona en un entorno hostil como el polvo, es necesario instalar una cubierta antipolvo en el extremo extendido del vástago del pistón. Cuando se requiera contaminación, elija cilindros lubricados sin aceite o sin aceite. 2. Cálculo del diámetro del cilindro El cálculo de diseño del diámetro del cilindro debe determinarse en función del tamaño de la carga, la velocidad de funcionamiento y la presión de trabajo del sistema. Primero, se analiza y calcula la carga axial real f del cilindro en función de las condiciones de trabajo reales de instalación del cilindro y la carga de conducción, y luego se utiliza la velocidad operativa promedio del cilindro para seleccionar la tasa de carga θ del cilindro. Seleccione preliminarmente la presión de trabajo del cilindro (generalmente 0,4 MPa ~ 0,6 MPa), luego calcule la salida teórica Ft del cilindro a partir de F/θ y, finalmente, calcule el diámetro del cilindro y el diámetro del vástago del pistón, y redondee según la norma para Obtenga el diámetro real del cilindro y el diámetro del vástago del pistón. Por ejemplo, el cilindro empuja la pieza de trabajo para que se mueva sobre el riel guía horizontal. Se sabe que la masa de las piezas móviles, como la pieza de trabajo, es m = 250 kg y el coeficiente de fricción entre la pieza de trabajo y el riel guía es 0,25. La carrera del cilindro s es de 400 mm, la pieza de trabajo se coloca en su lugar después de 1,5 s y la presión de trabajo del sistema p = 0,4 MPa. Intente elegir un diámetro de cilindro. Solución: Carga axial real del cilindro F = mg = 0,25×250×9,81 = 613,13N Velocidad media del cilindro s 400 v= = ≈ 267 mm/S t 1,5 Si la relación de carga seleccionada θ =0,5, la fuerza de salida teórica del cilindro F1 = F, el empuje teórico del cilindro de doble efecto θ = 665433m D = 4 pies 4 × 1226,3 = ≈ 62,48 mm πp 3,14 × 0,4
Tipo de cilindro Smc:
Cilindro de disposición del cilindro La función principal de la disposición es lograr acciones de expansión y oscilación cambiando la dirección del flujo del aire comprimido. (1) Los cilindros de gas utilizados por la empresa incluyen principalmente los siguientes tipos: 1. Cilindro no guiado 1. Los cilindros redondos requieren el soporte de montaje del sensor 2. Cilindro cuadrado 3. Cilindro compacto2010-6-2 1. Cilindro guía 1. Cilindro con deslizador: a. El deslizador DGSL tiene un riel guía de bola cerrado y de alta precisión, que es repetible. Y no hay tope metálico b. Riel guía de bolas de alta precisión, mecanismo horizontal deslizante SLF con posición final ajustable c. Riel guía de bolas de alta precisión con estructura estrecha de control deslizante SLF, SLS, SLT d. Carril guía de bolas, posición final Corredera SLT ajustable e. Unidad de deslizamiento (doble pistón) Vástago de doble pistón SPZ, 2. Cilindro A con microaccionamiento de varilla guía DFC, con guía deslizante. Diámetro 4, 6, 10 mm Carrera 5 … 30 mm Fuerza de salida 7, 5 … 47 N 2010-6-2 2 b Accionamiento piloto medio Cilindro piloto DFM, guía integrada C Cilindro piloto de alta precisión Cilindro piloto DFP, anti- Rotación, doble vástago de pistón. d. Utilice el poste guía E para comprimir el cilindro ADVUL para evitar que el pistón gire. Los actuadores lineales SLE pueden equiparse con accesorios cilíndricos. 3. Cilindro DPZ de doble vástago con dos vástagos paralelos, detección de posición, terminales con anillos amortiguadores elásticos. 3. Otros cilindros 1. Cilindro de sujeción oscilante lineal Sistema de sujeción CLR con acción lineal y oscilante. 90 grados a la derecha2010-6-2 3 2. El cilindro de giro tiene un amortiguador hidráulico ajustable y un sistema de engranajes que compensa el juego. Ángulo de giro 0°...360 productos del sistema para manipulación y montaje. 3. Pinza neumática paralela/pinza neumática giratoria autocentrante, agarre interno o externo, ángulo de giro de 182°, detección de posición 4. Módulo de sujeción2010-6-2 4 5. Cilindro de airbag 6. Cilindro sin vástago 7. Cilindro de diafragma 8. Cilindro multiposición (2) Accesorios comunes del cilindro 2010-6-2 5 (3) Fallas comunes del cilindro. Una instalación y un uso inadecuados también pueden provocar fallos de funcionamiento. Método de solución de problemas: el vástago del pistón está instalado excéntricamente, vuelva a instalarlo y ajústelo. Evite que el vástago del pistón quede excéntrico y tenga fugas debido a un suministro insuficiente de lubricante en el extremo del vástago del pistón. Compruebe si el dispositivo de nebulización de aceite está defectuoso. El sello del pistón con fugas entre el cilindro y la culata con fugas está desgastado. Hay una fuga de aceite en el área de ajuste del amortiguador y hay impurezas en la superficie de contacto del cojinete del vástago del pistón. Reemplace el anillo de sellado. Si el vástago del pistón está rayado, límpielo para eliminar impurezas. Instale y reemplace la cubierta antipolvo. Reemplace el vástago del pistón. Reemplace el sello interno del pistón dañado. Compruebe si el dispositivo de fuga de neblina de aceite está defectuoso. Si el pistón tiene fugas en ambos extremos y está atascado, reinstale y ajuste la superficie de contacto del pistón para evitar la excentricidad del vástago del pistón y defectos laterales. Exprima la carga y las impurezas en la superficie de sellado para eliminar las impurezas.Utilice aire comprimido purificado. Compruebe si el dispositivo de nebulización de aceite no funciona correctamente debido a una mala lubricación. Si la fuerza de salida es insuficiente y el pistón o el vástago del pistón están atascados, vuelva a instalarlo y ajústelo para eliminar las cargas laterales excéntricas. Si el movimiento es inestable, el flujo de suministro de aire es insuficiente y hay impurezas de condensación en las conexiones adicionales o en las uniones de tuberías. Tenga cuidado al utilizar aire comprimido seco y purificado. Evite que el agua se condense. La junta del tope está desgastada. Reemplace el anillo de sellado con un efecto de amortiguación deficiente. El tornillo de ajuste está dañado. Vuelva a colocar el tornillo de ajuste. La velocidad del tambor es demasiado rápida. Preste atención a si el mecanismo amortiguador es adecuado para cargas laterales excéntricas para eliminar daños causados por cargas laterales excéntricas. El vástago del pistón está dañado. El vástago del pistón no está sujeto a cargas de choque. La velocidad del tambor es demasiado rápida. Configure un búfer. La culata está dañada. El mecanismo de almacenamiento en búfer no funciona. Configure un mecanismo de amortiguación externamente o en el circuito.