Пневматические цилиндры-исполнители: основы и применение

Что такое пневматический цилиндр-исполнитель?

Исполнитель (actuator) — ключевой компонент машин, приводящий механизм в действие (например, открытие клапана). Требует сигнала/инструкции и источника энергии. Источники: пневматическое, гидравлическое давление, электрический ток. Сигнал: человеческий усилия, гидро/пневмодавление, программное обеспечение. Принимая сигнал, исполнитель преобразует энергию в механическое усилие. Электрические, гидравлические, пневматические системы с исполнителями — автоматизированные системы. Применение: приводы станков, принтеров, роботов.

Пневматический цилиндр-исполнитель (пневмоисполнитель, пневматический клапанный исполнитель) преобразует энергию сжатого воздуха в движение (линейное или вращательное). Чистая работа (рабочее тело — газ), исключает утечки жидкостей и загрязнение. Виды: диафрагменные, безштоковые, двухштоковые, телескопические.

Одно- и двухдействующие модели

Однодействующие — один порт для сжатого воздуха, двигает поршень в одну позицию. Возврат пружиной или гравитацией при сбросе давления. Для односторонних задач: подъем, прессование.

Двухдействующие — два порта на концах. Порт выдвижения и втяжения меняют положение поршня под давлением. Потребляют больше энергии, но универсальнее: движение в обе стороны (открытие/закрытие). Подробнее о структуре портов и поршня позже.

Конструкция пневматического цилиндра-исполнителя

Корпус и поршень/диафрагма внутри для создания двигательной силы. Чаще всего поршень и шток в закрытой системе. Монтируются на концах гидро/пневмосистем. Вверх по течению: компрессоры, маслящие узлы, фильтры, редукторы, клапаны, расходомеры. Соединены трубопроводами (гибкими/жесткими). Разнообразие конструкций и материалов под растущие задачи.

● Корпус исполнителя

Материалы: сталь, нержавейка, алюминий, полимеры. Конструкция иногда неремонтопригодна. Обычно корпус на опорной раме, конец штока на движущемся узле машины.

● Поршень/Диафрагма

Удерживают воздух в верхней части цилиндра, давление заставляет диафрагму/поршень управлять клапанами. Клапаны направляют воздух в порт выдвижения или втяжения. Разность давлений по разные стороны поршня создает усилие, умноженное на площадь поршня. Если усилие > нагрузки — поршень и шток выдвигаются, приводя механизм в действие. При подаче воздуха в порт втяжения и сбросе из порта выдвижения — возврат в исходное положение.