Ich powszechność jest ogromna. Właściwie wszystko w świecie techniki, co się porusza w płaszczyźnie pionowej, poziomej i skośnej w większym lub mniejszym stopniu wykorzystuje moc siłowników. Ich fenomen polega na tym, że są to urządzenia bardzo proste konstrukcyjnie co do idei, a jednocześnie niezastąpione. Jak dotąd, nikt nie wymyślił lepszego sposobu poruszania ciężkimi elementami maszyn przy jednoczesnym baraku szkodliwości dla otoczenia. Czym są siłowniki dwustronnego działania? W niniejszym artykule zdradzimy wiele tajemnic ich dotyczących.
Dla porządku warto wspomnieć, że skoro są siłowniki dwustronnego działania, to oznacza, że są także jednostronne. Różnica między nimi wynika ze sposobu wykorzystania ogromnych sił.
Siłownik jednostronny wyposażony jest w jedną komorę roboczą, co powoduje, iż urządzenie może wykonywać swoją pracę tylko w jednym kierunku, od lub do siebie. Ruch powrotny, jałowy następuje przy pomocy np. sprężyny.
W ten sposób powstają kategorie siłowników:
pchających;
ciągnących.
Mają zdecydowanie mniejsze gabaryty w stosunku do swoich dwustronnych odpowiedników, są w większości kompatybilne z siłownikami dwustronnymi. Ich serwis jest łatwiejszy i tańszy, podobnie jak i ceny urządzeń.
Siłownik dwustronnego działania posiada dwie komory robocze umożliwiające działanie robocze w obu kierunkach. Dodajmy, że za względu na swoją większą funkcjonalność mechanizm ten jest bardziej popularny.
Ruchy tłoczyska w obu kierunkach możliwe są dzięki sekwencyjnemu zasilaniu powietrzem pod ciśnieniem obu stron tłoka siłownika.
Jednym zdaniem, siłowniki pneumatyczne to urządzenia zamieniające energię zawartą w sprężonym powietrzu na siłę lub moment.
Na ogromną popularność siłowników złożyły się następujące elementy:
Niezawodna konstrukcja;
Prostota idei działania;
Rozbudowana dystrybucja;
Standaryzacja wykonania;
Duże zakresy uzyskiwanych sił.
Standaryzacja wykonania odnosi się do norm wymiarowych zawartych w dokumentach ISO, CNOMO, UNITOP i tak dalej. Tego typu rozwiązanie umożliwia skuteczne łączenie siłowników pochodzących z różnych źródeł, aczkolwiek nie zawsze jest to najlepsze rozwiązanie.
Skoro już mowa no normach, należy mieć świadomość, że ze względów bezpieczeństwa operatorów stosuje się odpowiednie oznaczenia graficzne, mające poinformować obsługę o przeznaczeniu, zastosowaniu oraz działaniu wszystkich elementów mechanicznych występujących w danym środowisku technicznym. Symbole graficzne zostały opracowane na podstawie normy PN/ISO-1219-1. Operator świadomy co do zasady działania urządzenia, ma wiedzę jak między innymi uniknąć zagrożenia wynikającego z kontaktu z maszyną, instalacją i przyrządami.
Zanim siłowniki dwustronnego działania znajdą swoje zastosowanie w układzie mechanicznym, należy ustalić niezbędną wymaganą siłę działania. Mając na uwadze, że wspomniana siła uzależniona jest od ciśnienia powietrza oraz pola powierzchni tłoka będącego pod naciskiem sprężonego powietrza, można już dokonać odpowiednich obliczeń na podstawie następującego wzoru:
F = πD²/4 x p [kg]
Gdzie D wyrażone w cm odnosi się do średnicy nominalnej siłownika, podczas kiedy p [bar] [atm] to ciśnienie zasilania. Średnica siłownika zawsze znajduje się w specyfikacji produktu, określana jest w milimetrach. Konieczne zatem jest przeliczenie jej na centymetry.
Ciśnienie natomiast podawane jest w barach lub atmosferach. Stąd obliczona siła mierzona jest w kilogramach, jako najbardziej czytelnym parametrze, zrozumiałym nawet dla osób nieposiadających specjalistycznego wykształcenia kierunkowego.
Oczywiście można także posłużyć się tabelami sił działania siłowników pneumatycznych, które powinny znajdować się na stronach producenckich danego sprzętu.
Przypominam, że cały czas poruszamy się w obrębie zasad działania, jakimi cechują się siłowniki pneumatyczne.
F1 = π (D²-d²) /4 x p [kg]
Dla głębszego zrozumienia powyższego wzoru wyjaśniamy, że siła pchająca F jest wynikową zasilania siłownika od strony tłoka, podczas gdy na wielkość siły ciągnącej F1 ma wpływ siłownik zasilany od strony tłoczyska. Znak równania za symbolem F1 oznacza, że wzór dotyczy określenia wielkości siły ciągnącej.
D [cm] – średnica nominalna siłownika
d [cm] – średnica tłoczyska
p [bar] [atm] – ciśnienie zasilania
Zasadą niezmienną dotyczącą wielkości poszczególnych sił, jest fakt, że siła F jest zawsze większa od siły F1.
Artykuł byłby niepełny, gdybyśmy pominęli znaczenie zaworów w procesie pracy siłowników. Znamy już ogólną zasadę działania tym urządzeń, zatem zdajemy sobie sprawę, że do realizacji potrzeb związanych z dostarczeniem powietrza do tłoka niezbędne są zawory rozdzielające z dwoma wyjściami do odbiorników gazu. W tym celu najczęściej wykorzystuje się zawory 5-drogowe, chociaż można spotkać także inne rozwiązania.
Z kolei zatrzymanie tłoczyska możliwe jest dzięki rozdzielaczom. Z uwagi na ściśliwość powietrza, nie należy tego typu zatrzymania traktować jako pozycjonowania. Tłoczysko z pewnością nie zatrzyma się w precyzyjnie określonym miejscu. Będzie to wymagało zastosowania dodatkowych elementów wyposażenia.
Prędkością pracy kieruje się za pomocą zaworów dławiąco-zwrotnych.
Dobierając rozdzielacz do siłownika dwustronnego, należy pamiętać o zasadach działania zaworów rozdzielających. Z uwzględnieniem wartości natężenia przepływu.
Maksymalnie upraszczając, rozdzielacz powinien posiadać taki sam gwint, jakim dysponuje siłownik.
Doprawdy trudno jest znaleźć dziedzinę życia, w której brak jest tych popularnych urządzeń.
Występują dosłownie wszędzie tam, gdzie trzeba coś podnieść, przesunąć, przytrzymać lub podać.
Podział wg branż:
Przemysł;
Rozrywka;
Rolnictwo;
Budownictwo;
Ratownictwo;
Rzemiosło;
Handel.
Niezwykle obrazowym przykładem zastosowania siłowników w przemyśle, jest hala produkcyjna składająca się z samych robotów. Dzięki siłownikom właśnie mechaniczni robotnicy uzyskują zdolność niebywałej precyzji i szybkości. Składają wszystko, począwszy od mikroskopijnych elementów układów scalonych, po ogromne machiny wojenne. Lutują, zgrzewają, tłoczą, prasują, przenoszą etc.
Bogate lunaparki byłyby znacznie uboższe bez wszelkich urządzeń kołyszących, bujających, wstrząsających, a handel nie mógłby składować i ekspediować zaopatrzenia do miliardów klientów.
Czy można wyobrazić sobie plac budowy bez podnośników, dźwigarów i innych maszyn budowlanych? Dzięki pracy tych urządzeń tysiące rodzin rocznie może wprowadzić się do nowych mieszkań. Bez zbędnej przesady można stwierdzić, że siłowniki pneumatyczne dwustronnego działania są bezapelacyjnymi bohaterami naszych czasów.
Z uwagi na siły działające wewnątrz mechanizmów, konieczność zachowania szczelności oraz liczne niebezpieczeństwa zagrażające operatorom maszyn i urządzeń, na pytanie, jak podłączyć siłownik dwustronnego działania, odpowiedź może być tylko jedna. Wszelkich prac montażowych, serwisowych i konserwacyjnych powinny dokonywać wyłącznie doświadczone osoby, znające konstrukcję i wymogi siłowników. W żadnym razie nie powinno się do tych prac przystępować we własnym zakresie.
Czym jest i jakie zastosowanie ma amortyzacja siłownika pneumatycznego?
Uważni obserwatorzy z pewnością mieli okazję spostrzec i usłyszeć głośne obijanie tłoków wewnątrz urządzeń, połączonych z potężnymi drganiami całych układów mechanicznych. Nie trzeba wspominać, że grozi to awarią, a nawet utratą kosztownych maszyn. Aby temu zapobiec, w siłownikach stosuje się amortyzację, mającą na celu złagodzić i upłynnić pracę tłoków i tłoczysk, zwiększając tym samym ich trwałość.
Amortyzacja działa na zasadzie poduszki powietrznej wytworzonej wewnątrz siłownika. Jej przeznaczeniem jest złagodzenie skutków ruchu zespołu tłok-tłoczysko w krańcowych położeniach.
Co do zasady, strefa sprężonego powietrza tworząca poduszkę powstaje dzięki zastosowaniu specjalnej uszczelki, mającej cechy zaworu zwrotnego uniemożliwiającego wydostanie się powietrza z komory siłownika w momencie wniknięcia w nią tulejki amortyzacji zainstalowanej na tłoczysku. Powietrze zostaje skierowane na zewnątrz przez niewielki otwór w pokrywie.
Szczegóły konstrukcyjne rozwiązania mogą się różnić w zależności od producenta siłownika.
Amortyzacja zdecydowanie lepiej sprawdza się w przypadku zastosowania jej w siłownikach o długich skokach. Jest to logiczne, ponieważ siłownik o małym skoku nie jest w stanie osiągnąć wymaganych prędkości, ponieważ niemal natychmiast po rozpoczęciu ruchu roboczego następuje jego wyhamowanie.
Dynamikę można zwiększyć poprzez wykluczenie z układu uszczelek amortyzacji, co będzie wymagało jego demontażu, lub zamówienie siłownika nietypowego, po konsultacji z fachowcami w tej branży.
Biorąc powyższe pod uwagę, można postawić dwie tezy robocze. Mianowicie siłowniki o małych skokach w połączeniu z amortyzacją będą wykazywać zmniejszoną dynamikę pracy. I druga teza, dobierając siłownik, należy bezwzględnie zwrócić uwagę wielkość skoku urządzenia.
Warto pamiętać, ze dobierając siłowniki mające w przyszłości współpracować ze sobą, dobrze jest kierować się zasadą, iż urządzenia pochodzące z jednego źródła wykazują te same parametry techniczne i materiałowe. Prowadzi to w prostej linii do wydłużenia ich trwałości oraz znacznego zwiększenia stopnia ich wzajemnej kompatybilności.
Szerokie spectrum przedstawionych informacji z pewnością u wielu z Państwa spowoduje potrzebę uściślenia wiedzy. W tym celu warto skorzystać z formularza kontaktowego, dzięki czemu uzyskają Państwo dostęp do bezpłatnych porad i wskazówek. Eksperci w dziedzinie pneumatyki z przyjemnością odpowiedzą na wszystkie pytania techniczne związane z poszukiwanymi przez Państwo produktami.
