Одно- и двухдействующие пневматические цилиндры: выбор правильного актуатора для автоматизации

Опубликовано Технической коммуникационной командой · 27 августа 2024 г.

Ищете устройства для непрерывного движения без нажатия кнопок? Многие отрасли — заводская автоматизация, упаковка, транспорт и автопроизводство — внедряют пневматические компоненты в конструкции машин. Пневматические системы известны своей надёжностью, низкой стоимостью и чистотой.

Пневматические цилиндры, также называемые пневмоцилиндрами или актуаторами, — это механические устройства, использующие сжатый воздух для перемещения нагрузки по линейной траектории. Наиболее распространённый тип пневматического актуатора включает поршень и шток, движущиеся внутри закрытого цилиндра, где поршень выполняет требуемое движение. В пневматических системах сжатый воздух служит источником энергии для работы и выполнения задачи — в данном случае выдвижения и втягивания поршня внутри цилиндра.

Читайте больше о пневматических компонентах в нашем блоге TecTalk, «Пневматические компоненты: промышленное руководство».

Пневматические цилиндры обычно применяются в двух типах: одно- и двухдействующие. Главное конструктивное различие — количество портов. У однодействующих цилиндров один порт для входа сжатого воздуха, у двухдействующих — два порта для работы. Это простое различие отличает оба цилиндра по типу движения и скорости. При выборе конструкции важно знать применение каждого устройства, их различия, преимущества и недостатки.

Однодействующий цилиндр

Если вы планируете использовать станок для линейного движения и выполнять операции зажимания, позиционирования и пробивки, то однодействующие цилиндры могут быть вашим решением. Как они работают? У однодействующих цилиндров один порт, через который сжатый воздух входит в одном направлении. К поршню обычно прикреплена пружина или нагрузка. После очистки и сжатия воздух входит через единственный порт, заставляя поршень выдвигаться в одном направлении, сжимая пружину. Пружина (или другая внешняя сила) вернёт поршень в исходное положение после выпуска воздуха через тот же порт, через который он вошёл. Просто говоря, сжатый воздух заставляет прямой ход внутри цилиндра, а пружина — обратный ход.

Существует два типа однодействующих цилиндров: пружинно-возвратные (push) и пружинно-втягивающие (pull).

• Тип Push (выдвижной): воздух входит, чтобы вытолкнуть поршень из цилиндра
• Тип Pull (втяжной): воздух входит, чтобы втянуть поршень внутрь цилиндра

Преимущества однодействующего цилиндра:

• Простая конструкция; лёгкая установка
• Низкая первоначальная стоимость закупки
• Один порт и компактный корпус
• Снижение затрат на клапаны и трубопроводы по сравнению с двухдействующими цилиндрами

Недостатки однодействующего цилиндра:

• Сжатый воздух требует надлежащей подготовки
• Пружина занимает много места и ограничивает рабочую зону
• Снижение тяги из-за противодействующей силы пружины
• При длительном использовании пружины ходы поршня могут становиться нестабильными

Двухдействующий цилиндр

Когда нужен прибор для перемещения нагрузки в обоих направлениях, двухдействующие цилиндры — полезное применение, если ваш станок требует более одного движения. В отличие от однодействующих пневмоцилиндров, двухдействующие могут выдвигаться и втягиваться без пружины. Вместо подачи сжатого воздуха в один порт, двухдействующие цилиндры имеют два порта, куда воздух может заходить и выходить.

Воздух входит через один порт, двигая поршень вперёд, затем сжатый воздух подаётся в другой порт, втягивая поршень обратно в цилиндр. Двухдействующие пневматические цилиндры — самые широко используемые пневматические актуаторы по сравнению с однодействующими, учитывая их способность выдвигаться и втягиваться за более короткое время, становясь более эффективными и точными.

Двухдействующие пневматические цилиндры преимущественно используются в промышленности и робототехнике. Они выполняют задачи вроде открывания/закрывания дверей и подъёма/перемещения грузов с конвейерных лент. Другие применения: медицинское оборудование, землеройная техника и космические программы.

Преимущества двухдействующего цилиндра:

• Больше контроля над движением, так как сжатый воздух движется в обе стороны
• Быстрее, сильнее и расходуют меньше энергии
• Предлагают больше вариаций дизайна: ходы и диаметры поршней
• Многие двухдействующие пневматические цилиндры соответствуют ISO, в отличие от однодействующих

Недостатки двухдействующего цилиндра:

• Дороже однодействующих пневмоцилиндров
• Требуют больше места для корпуса — если используются как подающие цилиндры, их нужно соединить с другой машинной системой
• В некоторых ситуациях расход воздуха может рассчитываться по разным тарифам

Одно- или двухдействующие цилиндры: что выбрать?

Хотя обе системы используют сжатый воздух как основной источник энергии, их портовая конструкция заставляет их работать довольно по-разному. Однодействующие цилиндры 주로 применяются в промышленных приложениях, где нужна сила в одном направлении, например, выброс деталей/предметов с конвейерных лент. Двухдействующие цилиндры широко признаны во многих отраслях как более быстрые, сильные и эффективные. Приложения, требующие скорости и силы, нуждаются в двухдействующих цилиндрах, тогда как лёгкая сборочная работа может выполняться однодействующими.

При выборе правильного стиля пневматического актуатора для вашей системы критически важно учитывать бюджетирование. Как часто вы можете обеспечивать техническое обслуживание? Ваша система требует работы станков весь день? Это несколько вопросов, которые стоит иметь в виду при выборе правильного пневмоцилиндра. Поскольку однодействующие цилиндры требуют больше обслуживания, чем двухдействующие, их первоначальная стоимость закупки значительно ниже. Кроме того, однодействующие цилиндры часто требуют замены. Со временем пружина растягивается и вызывает неточность. В плане мощности двухдействующие цилиндры могут выполнять быстрее и сильнее по сравнению с однодействующими. Несмотря на их стоимость, двухдействующие пневмоцилиндры продолжают широко использоваться и признаваться за их превосходную конструкцию.

Дополнительные примечания: Пневматические цилиндры требуют очистки и фильтрации воздуха, и если воздух не подготовлен должным образом, ваша система и продукты открыты для загрязнения и возможных неисправностей. Также важно учитывать стандарты ISO при выборе пневматического актуатора. Хотя однодействующие цилиндры считаются легче в использовании и обслуживании, многие двухдействующие цилиндры соответствуют стандартам ISO.

Остались вопросы о том, какой тип цилиндра лучше для вашего применения? Не стесняйтесь связаться с одним из наших технических менеджеров по продажам для помощи.