Как выбрать наилучшую конфигурацию крепления пневматических цилиндров:рекомендации по оптимальной производительности

Витор Рангель, специалист по маркетингу приводов, Emerson

Если вы выбрали пневматический привод, подходящий для вашего применения, теперь пришло время решить, как вы собираетесь его монтировать. Выбор наилучшей конфигурации крепления для вашего цилиндра является критически важным фактором при проектировании, чтобы обеспечить оптимальную производительность и максимально увеличить ожидаемый срок службы цилиндра.

Для облегчения установки и взаимозаменяемости по всему миру большинство креплений цилиндров изготовлены в соответствии со стандартами NFPA или ISO. Несмотря на то, что доступно множество вариантов, стили крепления обычно относятся к одной из трех основных категорий:крепления с фиксированной осевой линией, фиксированные крепления без осевой линии и крепления с поворотной осевой линией.

При выборе правильного крепления для приложения в первую очередь следует учитывать само приложение. В большинстве случаев предполагаемая функция привода и требования или ограничения применения в значительной степени определяют, какой тип монтажа выбрать. Некоторыми ключевыми факторами, которые следует учитывать, являются ход цилиндра (длинный или короткий), плоскость движения (горизонтальная, вертикальная или по криволинейной траектории), величина нагрузки и условия нагрузки (направляемая или ненаправляемая), прочность колонны цилиндра. шток поршня и пространство для установки. В некоторых случаях материал, из которого изготовлено крепление, также может иметь значение в зависимости от его механических свойств и среды применения.

Стоит отметить, что все эти факторы применимы и к гидроцилиндрам высокого давления, для которых рабочее давление также может стать решающим фактором. Некоторые опоры цилиндров будут иметь пониженное номинальное давление для предотвращения преждевременных отказов, связанных с чрезмерными напряжениями сдвига и изгиба, возникающими в результате высоких усилий и рабочих давлений, которые могут возникнуть в таких конструкциях.

Как и при правильной регулировке амортизации, если конфигурация крепления не будет тщательно продумана, это может привести к преждевременному выходу из строя цилиндров. Поэтому мы хотели бы предоставить вам некоторые рекомендации и рекомендации, которые помогут вам избежать проблем, связанных с установкой цилиндра.

Понимание терминологии монтажа цилиндров

Как правило, кодировка типов крепления цилиндров, подпадающих под действие стандартов NFPA и ISO, будет состоять из двух букв и цифры, как показано в примерах NFPA, приведенных ниже:

Крепления с фиксированной центральной линией — Типы крепления MX1, MX2, MX3, MF1, MF2, MF5, MF6, ME3, ME4, MS3.

Фиксированные неосевые крепления — Типы крепления MS1, MS2, MS4, MS7

Поворотные крепления по центральной линии — Типы крепления MP1, MP2, MP3, MP4, MT1, MT2, MT4, MU3

Первая буква указывает, является ли это креплением (M) или аксессуаром (A), а вторая буква обозначает стиль:

Б – тело
Е – головка/колпачок
Ф – фланец
P – поворот

R – нос с резьбой
S - лапка или проушины
Т – цапфа
X – шпильки или стяжки

Примечание. Также возможна установка кодов из 3 букв. Это обычная практика для двухштоковых конфигураций, когда к стандартному обозначению добавляется буква (D) (например, MDF1 – двухштоковый цилиндр с передним фланцевым креплением).

Изучив основы номенклатуры креплений, давайте теперь рассмотрим явные преимущества и ограничения каждой из основных категорий креплений.

Крепления с фиксированной центральной линией

Как следует из названия, крепления с фиксированной центральной линией лучше всего использовать в тех случаях, когда тяга цилиндра сосредоточена на центральной линии штока цилиндра. Когда усилие сосредоточено таким образом, цилиндр может быть прикреплен к головке или крышке с помощью квадратных или прямоугольных фланцев, удлиненных стяжек или центральных проушин (хотя этот метод используется реже). Крепления с фиксированной центральной линией подходят для прямолинейных приложений силы и, как правило, более устойчивы к раскачиванию при рабочем ходе выдвижения. Фланцевые крепления обеспечивают хорошую прочность и жесткость, но низкую устойчивость к смещению, в то время как удлиненные конструкции стяжных стержней менее жесткие, но более модульные, что обеспечивает большую гибкость при монтаже.

При выборе крепления с фиксированной центральной линией важно учитывать несколько дополнительных моментов. Во избежание перекоса и провисания под нагрузкой следует прикрепить крепление цилиндра к жесткой конструкции (раме машины) и, по возможности, обеспечить линейность и направляемость траектории движения конца штока, так как это также может привести к заклиниванию пневмоцилиндра. . В случае длинноходовых цилиндров свободный конец корпуса цилиндра также может потребовать дополнительной поддержки, чтобы избежать некоторых проблем, о которых говорилось ранее.

Фиксированные неосевые крепления

В фиксированных неосевых креплениях упор цилиндра направлен параллельно, но не на осевую линию штока цилиндра. Этот способ монтажа, вероятно, является самым простым в установке и обеспечивает простое обслуживание и замену. Цилиндр можно прикрепить с помощью торцевой проушины, боковой проушины или боковой резьбы.

Смещенная линия упора при таком способе крепления требует особого внимания, так как она создает изгибающие напряжения и дополнительные нагрузки на крепежные болты, которые со временем могут привести к износу или ослаблению болтов. Поэтому, чтобы максимально увеличить срок службы и безопасность, это крепление должно быть очень хорошо выровнено; груз должен перемещаться по точному прямолинейному пути и хорошо поддерживаться и направляться как по горизонтали, так и по вертикали. Цилиндры с жесткой фиксацией не могут допускать постоянное фиксированное смещение, особенно при полном втягивании. При этом незначительное смещение равно нулю. при полном втягивании и очень незначительно увеличивается с ходом, как правило, приемлемо для тяжелых конструкций.

Поворотные крепления по центральной линии

Крепления с шарнирной центральной линией обычно используются в приложениях, где траектория движения груза искривлена ​​или несоосность является проблемой и ее нельзя избежать. При таком способе крепления центральная линия цилиндра может качаться в одном или нескольких направлениях, при этом основное движение обычно происходит в одной плоскости. Крепления с вилкой, проушиной и цапфой — все это примеры шарнирных креплений по центральной линии.

Крепление с вилкой является одним из наиболее универсальных и широко используемых креплений, и оно лучше всего подходит для цилиндров с коротким ходом, средним или меньшим диаметром цилиндра. С другой стороны, цапфовое крепление можно использовать в приложениях, где обычно используется крепление на вилке, но общая длина цилиндра будет чрезмерной.

Для длинноходовых и/или тяжелых цилиндров лучше всего использовать центральное или промежуточное крепление цапфы. Как правило, это крепление поддерживает вес цилиндра и должно располагаться вблизи точки баланса цилиндра в момент максимальной тяги.

Сферическое крепление также является распространенным и особым типом шарнирных креплений по центральной линии. Состоящее из сферического подшипника, это крепление допускает некоторое угловое перемещение (обычно от 5 до 10 градусов) в плоскости, перпендикулярной основной плоскости поворотного движения, и должно использоваться вместе с пресс-масленкой для максимальной эффективности и удобства обслуживания.

И последнее, но не менее важное:при рассмотрении шарнирных креплений по центральной линии важно помнить, что крепление цилиндра на конце штока также должно иметь возможность поворота, и лучше всего использовать дополнительные кронштейны производителя цилиндра и шарнирные штифты с малым допуском, чтобы гарантировать правильная посадка и эксплуатация.

Дополнительные соображения по оптимизации работы цилиндра

Как уже упоминалось в этой статье, для продления срока службы вашего цилиндра и обеспечения максимальной производительности очень важно удерживать тягу цилиндра как можно ближе к центральной линии штока поршня и не допускать смещения или боковой тяги. Нецентральная осевая нагрузка и боковые нагрузки значительно сокращают ожидаемый срок службы подшипника штока и уплотнения штока, и их следует избегать любой ценой.

Помимо способа крепления, есть еще несколько аспектов, которые нельзя упускать из виду при установке баллона. Следует соблюдать осторожность, чтобы не повредить открытую часть штока поршня. Резьбовые детали должны быть затянуты в соответствии со спецификацией и плотно прижаты к буртикам резьбы, чтобы свести к минимуму изгиб и уменьшить усталостное напряжение. Следует избегать чрезмерного вращения штока поршня внутри цилиндра, чтобы предотвратить возможные задиры на трубке цилиндра и повреждение уплотнений поршня. Наконец, следует рассмотреть возможность дополнительной поддержки или включения промежуточного крепления, чтобы предотвратить повреждение провисания длинноходовых цилиндров.

Обширный, ведущий в отрасли портфель AVENTICS ^TM от Emerson пневматические и гидравлические цилиндры удовлетворяют потребности в производительности и гибкости приложений автоматизации вашего оборудования. Обязательно посетите www.emerson.com/aventics, чтобы узнать больше о наших предложениях.