Пневмоцилиндры: принцип работы, разновидности и области применения
Пневмоцилиндры являются одним из видов исполнения пневматических приводов – устройств, предназначенных для приведения механизмов в движение за счет использования энергии сжатого воздуха.
Преимуществом пневматических приводов перед гидравлическими являются повышенная пожарная безопасность и высокая скорость работы.
Движение превмоприводов может быть вращательным или линейным (возвратно-поступательным).
Для обеспечения линейного перемещения инструментов применяются пневмоцилиндры.
Они устанавливаются в тормозные системы транспортных средств, используются в конструкции металлообрабатывающих станков, трубопроводной арматуры, подъемно-транспортных машин и многих других механизмов для автоматизации процессов управления машинами и производственными процессами. Пневмоцилиндры работают с высокой скоростью и могут обеспечить частоту более 100 перемещений рабочего органа в минуту.
Основными компонентами пневмоцилиндров являются гильза (корпус) и шток с поршнем и поршневыми уплотнениями, отверстия для подвода и отвода воздуха.
Поршень делит гильзу пневмоцилиндра на две герметичные камеры (поршневую и штоковую – со стороны штока). Их непроницаемость обеспечивается используемыми уплотнениями.
В цилиндрах одностороннего действия воздух подается только в одну из камер, двустороннего – в обе.
Принцип действия пневмоцилиндра прост. При подаче газа в поршневую камеру шток под действием давления выдвигается. При удалении воздуха из поршневой полости под действием возвратной пружины или воздуха из штоковой полости шток возвращается внутрь гильзы.
Обслуживание пневмоцилиндра. Смазка для пневмоцилиндров
Местом, требующим наиболее эффективного смазывания, в пневмоцилиндре является пара «гильза-шток». Материалы пары трения – «металл (как правило, сталь)-полимер».
Смазочный материал подбирается с учетом особенностей полимерного материала. Так, неправильно подобранная смазка способна привести к сбоям в работе пневмоцилиндра – разбуханию, растрескиванию уплотнительного элемента и потере герметичности системы. Вышедшее из строя оборудование требует ремонта и замены уплотнительных компонентов.
Одним из наиболее эффективных и долговечных способов снижения трения и износа в паре «гильза-шток» пневмоцилиндра является нанесение антифрикционного покрытия на гильзу.
Предприятия, производящие и эксплуатирующие пневмоцилиндры, используют покрытие на основе политетрафторэтилена и дисульфида молибдена MODENGY 1014.
Антифрикционное покрытие MODENGY 1014 на гильзе пневмоцилиндра
Отвержденное покрытие представляет собой сухую тонкую скользкую пленку. Оно обеспечивает минимальное трение и повышение плавности скольжения штока, предотвращение скачкообразного движения.
Антифрикционные покрытия не подвержены испарению, окислению, истиранию, поэтому не требуют обновления и обеспечивают штатную работу пневмоцилиндров без необходимости обслуживания пары трения «гильза-шток».
Покрытия, в отличие от пластичных смазок, не выдавливаются из места контакта под высокими нагрузками.
Антифрикционные покрытия могут наноситься не только на внутреннюю, но и на внешнюю часть гильзы, выполняя при этом защитную и декоративную функции. Они обладают высокими антикоррозионными свойствами, что доказывается ускоренными испытаниями в соляном тумане.
Немаловажная функция покрытий, позволяющая продлить ресурс уплотнительных элементов – предотвращение прилипания полимерного материала к металлической поверхности гильзы.
Из-за прилипания усилие страгивания увеличивается, также повышается риск повреждения уплотнения и потери герметичности системы.
Тонкий слой покрытия исключает прямой контакт металла и полимера, облегчает запуск привода, повышает плавность и точность его работы.
Также покрытия демонстрируют высокую стойкость при работе в контакте со средами, содержащими химически активные вещества (испытания по ГОСТ 9.403-80 в среде раствора серной кислоты показали высокую стойкость покрытия на гильзе пневмоцилиндра).
Покрытия обеспечивают высокую работоспособность пневмоцилиндров без необходимости обслуживания пары «гильза-шток» на протяжении всего ресурса оборудования.
Совместное применение покрытия и правильно подобранной пластичной смазки позволяет улучшить показатели в несколько раз.
Пневмоцилиндры являются идеальным выбором для производств с высокими требованиями к пожарной безопасности и скорости перемещения рабочих органов. Также к их преимуществам относят простоту конструкции, надежность и долговечность, экономичность и дешевизну рабочей среды.
Правильно подобранные смазочные материалы способны увеличить КПД и срок службы пневмоцилиндров в несколько раз. Кроме того, нанесение антифрикционных покрытий позволяет сэкономить на используемых конструкционных материалах для изготовления гильзы и ее последующей финишной механической обработке для снижения шероховатости поверхности.