Полное руководство по промышленным пневматическим системам и компонентам — Trimantec

Промышленные пневматические системы и их компоненты могут звучать как сложные концепции. Однако их функция и компоненты легко понять, если разобрать каждый тип устройства. Многие отрасли предпочитают пневматическое оборудование и интегрируют его в свои машины, потому что это простой способ держать затраты на обслуживание низкими и заставлять машины работать дольше.

Наше руководство объяснит, как функционируют промышленные пневматические системы, выделит их преимущества и ограничения, и поможет понять основные компоненты. Так что, будь вы ищете замену неисправному клапану или проектируете систему промышленной автоматизации с нуля, это руководство — идеальная отправная точка.

Содержание:

• Как работают промышленные пневматические системы?
• Преимущества пневматических систем
• Ограничения пневматических систем
• Обслуживание пневматических систем
• Типы резьб для пневматических компонентов
• Пневматические компоненты в промышленной автоматизации
• Пневматические цилиндры и актуаторы
• Пневматические управляющие клапаны
• Компоненты подготовки воздуха
• Пневматические логические системы
• Пневматические аксессуары

Как работают промышленные пневматические системы?

Если вы когда-либо пользовались велосипедным насосом, вы видели базовое применение пневматики. Сегодня многие компании включают промышленную пневматику в свои машины. Они стали настолько популярны, что их можно найти в бытовых предметах: гвоздеметы, пылесосы.

Пневматическая система — машина, использующая сжатый воздух для управления движениями: удержание, перемещение, формование материалов вместе. Пневматическое оборудование опирается в основном на большие объемы сжатого воздуха для работы. Важно для многих машин обеспечивать и поддерживать постоянное производство воздуха.

В общем, большинство пневматических систем состоят из:

1. Компрессор
2. Ресивер (накопитель)
3. Клапаны
4. Актуаторы

Компрессор

Воздушный компрессор — пневматический инструмент, преобразующий атмосферный воздух в сжатый. Сжатый воздух затем используется во всей пневматической системе. Обычно компрессор приводяется газовым баком, загоняющим воздух в систему для производства сжатого воздуха. Существует много типов компрессоров для нужного давления и расхода: поршневые, роторные (винтовые), центробежные, осевые.

Ресивер

Воздушные ресиверы — как следует из названия. Они принимают воздух от компрессора и хранят в большем баке — воздушном ресивере. Ресивер сглаживает поток воздуха и охлаждает его при входе в бак. Большой бак рассеивает тепло быстрее малого. Для компенсации потерь воздуха ресивер хранит сжатый воздух под более высоким давлением. Это гарантирует доставку требуемой энергии.

Воздушные клапаны

Воздушные клапаны — важный пневматический компонент, потому что они останавливают и меняют направление воздуха. Они контролируют направление воздушного потока для движения актуатора. Пневматические системы могут иметь один или много клапанов. Это могут быть ручные (например, педальный клапан) или электрические (например, соленоидный клапан).

Пневматические актуаторы

Актуаторы — это «двигатели» или требуемое движение пневматической системы. Эти выходные устройства могут быть в виде пневмоцилиндров или даже роботизированных манипуляторов, перемещающих материалы или сверла. Большинство актуаторов движутся по прямой линейной траектории.

Подготовка воздуха

Для максимизации производительности вашей промышленной пневматической системы необходима подготовка воздуха. Поддержание чистого и сухого воздуха во всей пневматической системе продлит её срок службы. Промышленные применения вроде зажима, позиционирования и подъема требуют постоянного высококачественного воздуха в системе. Правильная подготовка воздуха включает компоненты: фильтры, регуляторы и иногда маслящие устройства.

Схема промышленной пневматической системы

Преимущества пневматических систем

Как упоминалось, использование промышленной пневматики — легкий способ держать затраты на обслуживание низкими и машины работающими дольше. Но это лишь часть преимуществ.

Использование пневматических компонентов дает следующие преимущества:

1. Простота проектирования и управления — машины легко проектируются стандартными цилиндрами и компонентами и работают через простое включение/выключение.
2. Надежность — так как газ сжимаем, пневматическое оборудование менее подвержено ударным повреждениям. Газ поглощает избыточную силу, тогда как жидкость в гидравлике напрямую передает силу. Сжатый газ можно хранить, поэтому машины работают некоторое время даже при потере электроэнергии.
3. Безопасность — очень низкий риск пожара по сравнению с гидравлическим маслом. Кроме того, современные машины обычно защищены от перегрузок.

Ограничения пневматических систем

Пока промышленные пневматические системы предлагают много преимуществ над гидравлическими, у них есть несколько ограничений.

1. Склонность к утечкам: здесь плановые предотвратительные проверки могут избавить от многих проблем. Регулярный график обслуживания позволяет выявлять утечки до того, как они станут серьезными.
2. Обслуживание и ремонт: промышленная пневматика часто хранит давление в трубах длительное время, что усложняет ремонт. Систему нужно правильно депрессировать перед началом любых работ.
3. Чувствительность: пневматическое оборудование нужно пространство для работы без помех. Пневматические системы чувствительны к изменениям температуры и вибрации.

Обслуживание пневматических систем

Плановое предупредительное обслуживание пневматических систем важно для получения лучшей производительности оборудования. Регулярная проверка состояния пневматического оборудования помогает уловить износ до того, как он станет проблемой.

Одна из частых проблем — утечка воздуха. Раннее обнаружение спасает систему от перегрузки, потерь сжатого воздуха, роста эксплуатационных расходов и даже потери качества продукции. Иногда утечку можно обнаружить просто слушая потерю воздуха в системе. Альтернативно, можно использовать мыльный раствор, распылить на систему и искать пузыри. Устранение утечки может быть просто затяжкой фитингов. В серьезных случаях может потребоваться замена сломанной детали.

Заинтересованы в изучении предупредительного обслуживания для вашего пневматического оборудования? Наш блог о предупредительном обслуживании — отличный ресурс.

Типы резьб для пневматических компонентов

Прежде чем углубляться в виды пневматического оборудования, упомянем типы резьб. Компоненты вроде воздушных клапанов и пневмоцилиндров часто имеют резьбовые порты. У многих брендов три варианта: NPT, PT или G (BSPP). Если ваше оборудование изначально из Китая, в 9 из 10 случаев нужны PT-резьбы. Если произведено в Северной Америке — безопасно выбирать NPT. Можно посмотреть в руководстве пользователя или связаться с OEM-производителем.

Альтернативы: использование разных фитингов или герметизационной ленты (FUM-ленты). Чтобы научиться точно определять любой тип резьбы, ознакомьтесь с нашим Руководством по идентификации резьб.

Пневматические компоненты в промышленной автоматизации

Пневматические системы дают множество преимуществ конечным пользователям, техникам и инженерам. Поэтому мы рекомендуем интегрировать промышленные пневматические системы в решения автоматизации. Посмотрите на кастомную автоматизацию с пневматическими компонентами в действии.

Пневматические цилиндры и актуаторы

Пневматические цилиндры и актуаторы перемещают нагрузку с помощью сжатого воздуха, хранящегося в поршне или мембране. В зависимости от направления нагрузки, вам понадобится либо пневмоцилиндр, либо ротационный актуатор.

Пневмоцилиндры

Пневмоцилиндры перемещают нагрузку по прямой линии с помощью поршневого стержня. Сжатый воздух либо толкает, либо тянет поршневой стержень в и из корпуса цилиндра. Два ключевых параметра: ход (stroke) и диаметр поршня (bore). Ход — расстояние, на которое поршень или стержень выдвигается при активации. Bore — диаметр пневмоцилиндра. Чем больше диаметр, тем больше давление или сила может оказывать цилиндр.

Пример направляемого цилиндра в действии

Типы пневмоцилиндров:

• Односторонние (single acting) — один порт сжатого воздуха для толкания или тяги стержня в одном направлении. Стержень возвращается пружиной.
• Двухсторонние (double acting) — порты сжатого воздуха на обоих концах для выдвижения и втягивания стержня.

Есть опции для дальнейшей кастомизации под приложение. Например, амортизаторы (cushions) для более тихой работы поршня. Многие модели цилиндров на нашем сайте имеют различные варианты монтажа.

Ротационные актуаторы

Ротационные актуаторы вращают объекты вокруг оси. Используют сжатый воздух, создающий непрерывный крутящий момент.

Многие ротационные актуаторы имеют двухзубчатую венечно-шестеренчатую конструкцию (double rack-and-pinion). Воздух входит через порт, толкает поршень линейно, что заставляет зубья соедединенной рейки вступать в зубья круговой венечной шестерни и вращать венечный вал до 360 градусов.

Ротационные актуаторы также доступны с амортизацией для более тихой работы.

Правый ротационный актуатор позволяет платформе машины вращаться.

Пневматические управляющие клапаны

Пневматические клапаны, также известные как воздушные клапаны, помогают останавливать и запускать поток воздуха в промышленной пневматике. Могут быть ручными (педальный клапан) или электрическими (соленоидный клапан).

Пневматические соленоидные клапаны

Электрические направляющие клапаны останавливают, запускают или меняют направление воздушного потока за счет подачи электричества на соленоид. Чтобы узнать больше о типах соленоидных клапанов, прочитайте наш пост «Solenoid Valves 101».

Типы соленоидных клапанов:

• Прямодействующие (direct acting) — «напрямую» используют питание от электромагнита для открытия и закрытия клапана.
• Пилотно-управляемые (pilot operated) — используют электромагнитную силу в комбинации с давлением текущего воздуха/жидкости/газа для открытия и закрытия клапана.

Клапаны управления жидкостью (Fluid Control Valves)

Клапаны управления жидкостью контролируют критический поток жидкостей: воздуха, газа, воды, масла, пара и других жидкостей. Подача электричества на соленоид быстро останавливает, запускает или меняет направление потока жидкости.

Ручные и механические клапаны (Manual and Mechanical Valves)

Ручные и механические клапаны запускают, останавливают или меняют направление воздушного потока через ручное или механическое воздействие. Пример — педальный клапан, активируемый нажатием педали.

Обратные клапаны и клапаны регулирования потока (Non-Return and Flow Control Valves)

Примеры специальных клапанов: обратные клапаны (check valves) — пропускают жидкость только в одном направлении. Клапаны регулирования потока регулируют расход или давление жидкости.

Компоненты подготовки воздуха

Продукты подготовки воздуха помогут держать воздух вашей промышленной пневматики чистым и сухим. Комбинация воздушных фильтров, регуляторов и маслящих устройств поможет в долговечности вашей системы.

Пневматические воздушные фильтры

Пневматические воздушные фильтры получают первый приток воздуха и уменьшают загрязнения и влагу в баке сжатого воздуха. Разные размеры доступны под нужды вашей машины. Можно фильтровать загрязнения до 0.3 микрона. Фильтры заменять каждые 4–6 месяцев, требуют предупредительного ухода.

Регуляторы давления воздуха

Регуляторы давления воздуха контролируют низотековое давление после очистки и сушки воздуха пневматическими фильтрами. Регуляторы должны использоваться только для регулирования низотекового давления.

Пневматические маслящие устройства (Air Lubricators)

Пневматические маслящие устройства добавляют небольшое количество масла в поток сжатого воздуха для снижения трения. Важное дополнение к пневматической системе для эффективной работы машины. Доступны в разных размерах портов и типах резьб.

Комбинированные блоки ФРЛ (Filter Regulator Lubricator Combination Units)

Системы подготовки воздуха вроде комбинированных блоков ФРЛ также доступны, включающие фильтры, регуляторы и маслящие устройства в одной системе. Этот 3-компонентный блок обеспечит точную регуляцию давления, снизит влажность и задаст нужное количество масла для правильной подготовки воздуха. Такие комбинированные блоки помогают снизить затраты и сэкономить пространство.

Пневматические логические системы

Пневматические логические системы также называются пневмологическими управлениями (air logic controls). Используются для управления промышленными процессами и сбора данных станков.

Пневмологика может выполнять практически любую функцию, обычно обрабатываемую реле, датчиками давления/вакуума, таймерами, счетчиками и концевиками. Пока дизайн похож, сжатый воздух — управляющая среда вместо электрического тока.

Одно из частых применений — пневматический счет. Пневматический счетчик может дать ценные данные оборудования. Некоторые механические или электрические устройства могут быть непрактичны или неудобны в зависимости от приложения.

Например, счетчик AC-6 от Control Line может обеспечивать регистрацию событий, подсчет деталей или полных циклов. Данные можно мониторить и использовать для производственных целей или внедрения плана предупредительного обслуживания. Для более глубокого руководства по использованию пневматической логической системы, наш блог Air Logic дает более детальную информацию.

Пневматические аксессуары

Пневматические аксессуары помогают кастомизировать и адаптировать пневматическое оборудование под требования вашей системы. Ниже несколько частых аксессуаров и как их можно использовать с пневматическими деталями.

Пневматические глушители (Silencers)

Выпускные глушители снижают уровень шума пневматического оборудования в работе. Это улучшает комфорт пользователя и защищает систему от вносимых загрязнений.

Датчики положения пневмоцилиндров (Air Cylinder Position Sensors)

Датчики положения часто используются с пневмоцилиндрами. Они обнаруживают движение объекта и конвертируют в сигналы, подходящие для обработки, передачи или управления.

Пневматические манометры (Air Pressure Gauges)

В пневматических системах давление измеряется во многих точках. Пневматические манометры дают показания давления для промышленных и коммерческих применений.

Конденсатосборники (Drip Leg Drains)

Конденсатосборники (drip legs) улавливают конденсат и влагу в системах сжатого воздуха.

Воздушные коллекторы (Air Valve Manifolds)

Воздушные коллекторы дают удобную точку соединения для распределения жидкостей или газов. Используются для подачи пневматической энергии в две или более точек для снабжения множества инструментов.

Соленоидные катушки (Solenoid Coils)

Запасные катушки для замены поврежденной катушки или преобразования уровня напряжения ранее купленного соленоидного клапана.

Распределительные блоки (Distribution Blocks)

Пневматические распределительные блоки дают удобные портовые локации для деталей подготовки воздуха, преобразователей и других компонентов.

Мы надеемся, что это Руководство по пневматическим компонентам помогло прояснить путаницу между разными типами пневматики. Цилиндры и клапаны могут быть особенно запутанными со всей вариативностью терминологии. Если нужна помощь в поиске подходящей пневматической детали для вашего оборудования, свяжитесь с нами сегодня по (336) 767-1379. Или напишите нашему представителю продаж на info@trimantec.com.