Siłownik pneumatyczny

Obrotowy siłownik pneumatyczny

Siłownik pneumatyczny – urządzenie mechaniczne, które do wytworzenia siły wykorzystuje energię sprężonego gazu, co pozwala na użycie go jako elementu wykonawczego do wprawienia w ruch elementów maszyn. Siłowniki pneumatyczne dzięki zastosowaniu w nich czystego medium, jakim jest powietrze generują znacznie mniejsze zanieczyszczenia niż elementy hydrauliczne.

Elementy typowego siłownika pneumatycznego

  • tuleja cylindrowa
  • pokrywa przednia
  • pokrywa tylna
  • tłok
  • pierścień uszczelniający połączenie ruchowe tłoka
  • tłoczysko
  • tuleja prowadząca
  • pierścień uszczelniający umieszczony w pokrywie przedniej
  • pierścień zgarniający[1]

Podział siłowników pneumatycznych

Chociaż cylindry pneumatyczne różnią się wyglądem, rozmiarem i funkcją, ogólnie należą one do jednej z określonych kategorii pokazanych poniżej. Istnieje jednak wiele innych rodzajów cylindrów pneumatycznych, z których wiele zaprojektowano tak, aby spełniały określone i specjalistyczne funkcje.

Podstawowe parametry techniczne opisujące siłowniki pneumatyczne:

  • średnica siłownika pneumatycznego: od 8 mm do 320 mm (większe średnice traktowane są jako nietypowe)
  • zakres skoków roboczych od 1mm do ok. 3000 mm (ze względu na dostępność tulei)
  • siły użyteczne przy zasilaniu standardowym ciśnieniem 0,63MPa od 5 daN do 5000 daN
  • zakres ciśnień pracy od 0,05 MPa do 1,6 MPa
  • zakres temperatur pracy od -20 do +180°C (w zależności od zastosowanych uszczelnień)
  • czynnik roboczy - sprężone powietrze oczyszczone do wartości min. 40 μm, smarowane mgłą olejową lub powietrze oczyszczone niesmarowane (wymaga dokładniejszej filtracji ok. 20 μm)[2]

W zależności od budowy siłowniki dzieli się ze względu na:[3]

Rodzaj ruchu roboczego[4]
  • liniowe
    • jednostronnego działania - w siłownikach jednostronnego działania, czynnik roboczy – jakim jest powietrze - zastępujemy za pomocą sprężyny. Tłok przesuwany jest za pomocą sprężonego powietrza w kierunku występowania większego obciążenia. W przypadku braku obciążeń w przeciwną stronę sprężyna powoduje powrót tłoczyska do pierwotnej pozycji. Dzięki takiemu zabiegowi możemy zużywać mniej powietrza, co przekłada się na mniejsze zapotrzebowanie na energię elektryczną, a ponadto powoduje mniejsze obciążenie sprężarki[5]
    • dwustronnego działania - najbardziej popularnymi produktami stosowanymi w większości aplikacji są siłowniki dwustronnego działania. W siłownikach tego typu, powietrze doprowadzane jest na zmianę do jednej i drugiej komory, przy równoczesnym odpowietrzaniu przeciwległych komór cylindra. Doprowadzone sprężone powietrze działa ciśnieniem na tłok, co skutkuje wysunięciem tłoczyska. Następnie, w celu schowania elementu wykonawczego, powietrze doprowadzane jest z drugiej strony siłownika[5].
  • kątowe
  • krzywoliniowe
Rodzaj elementu roboczego[4]
  • tłokowe - to najbardziej popularny produkt spośród siłowników pneumatycznych wykorzystywany w wielu gałęziach przemysłu. Stosuje się go do podnoszenia, przesuwania, obracania czy tez cięcia elementów.
  • nurnikowe
  • membranowe
  • mieszkowe
  • workowe i dętkowe
Występowanie tłoczyska
  • tłoczyskowe - elementem wykonawczym jest tłoczysko siłownika
  • beztłoczyskowe - elementem wykonawczym jest wózek.

Zastosowanie siłowników pneumatycznych

Najczęstsze przeznaczenie tego rodzaju siłowników to przemysł, ale mają również zastosowanie poza halami produkcyjnymi, np. w urządzeniach używanych przez strażaków, jak przecinaki czy rozwieraki. Spotkamy je w autach, gdzie służą do otwierania klap i drzwi, a w samochodach ciężarowych służą do wprawiania w ruch platform rozładunkowych. Urządzenia wykorzystujące siłowniki pneumatyczne są również w domach, jak meble, np. fotele biurowe czy drzwiczki w szafkach oraz siłowniki przy drzwiach. Właściciele prywatnych domów znajdą je w automatycznych bramach wjazdowych[6].

Zalety siłowników pneumatycznych

Zaletą siłowników pneumatycznych jest to, że są stosunkowo proste w budowie i obsłudze. Czynnik napędzający, czyli sprężone powietrze, jest łatwo dostępny w każdym miejscu. Stąd ich zastosowanie tam, gdzie nie można użyć siłowników elektrycznych ze względu na brak doprowadzonej energii elektrycznej. Inna zaleta to możliwe ekstremalne warunki pracy, zarówno bardzo niskie, jak i bardzo wysokie temperatury. Ważne zalety to także bezpieczeństwo. Są one neutralne dla środowiska i bezpieczne dla obsługi.

Do zalet siłowników pneumatycznych należy też to, że mogą być w wykonane na indywidualne zamówienie według wymagań zleceniodawcy. W Polsce działa wiele firm, które oferują szeroką gamę takich siłowników różnego przeznaczenia, co powoduje, że rzadko kiedy występują problemy z ich nabyciem[7].

Normy produkcji siłowników

Większość siłowników dostępnych w sprzedaży objętych jest normą, co stwarza szereg udogodnień dla klientów. Standaryzacja powoduje bowiem łatwość w doborze mocowań oraz możliwość uniezależnienia się od jednego dostawcy, ponieważ siłowniki są w pełni zamienne. Na polskim rynku można spotkać normy takie jak:

  • ISO6432 (siłowniki okrągłe o średnicach od fi 8 do fi 25 mm)
  • ISO15552 (siłowniki profilowe o średnicach od fi 32 do fi 125 mm)
  • ISO21287 (siłowniki kompaktowe o średnicach od fi 16 do fi 100 mm)
  • UNITOP (siłowniki kompaktowe o średnicach od fi 16 do fi 100 mm)

Wymienione powyżej normy określają wymiary montażowe, które siłownik musi posiadać, aby spełniał daną normę. Brak standaryzacji w kategorii materiałowej powoduje, że siłowniki w jednej normie wytwarzane są w kilku wariantach materiałowych[5].

Zobacz też

Przypisy

  1. Elementy i układy sterowania pneumatycznego, AGH, 17 maja 2020 .
  2. Elementy zamieniające energię sprężonego powietrza na energię mechaniczną - siłowniki pneumatyczne, Hafner .
  3. Elementy i układy sterowania pneumatycznego, 29 grudnia 2017, str. 25-26 .
  4. a b Edward Tomasiak: Napędy i sterowania hydrauliczne i pneumatyczne. Gliwice: Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, 2001, s. 222-227. ISBN 83-7335-095-0.
  5. a b c DamianD. Nowak DamianD., Podstawowy podział siłowników pneumatycznych ze względu na budowę oraz normy ISO, 15 stycznia 2019 .
  6. http://portalautomatyki.pl/technika/1201572-silowniki-pneumatyczne-szeroko-stosowane-w-przemysle-i-poza-nim
  7. http://businesspl.com/index.php/przemysl-maszynowy/18093-szerokie-zastosowanie-silownikow-pneumatycznych

Linki zewnętrzne

  • Budowa siłownika pneumatycznego