سیلندر پنوماتیک

سیلندر پنوماتیک، جک‌های مکانیکی هستند که از راه هوای تحت فشار نیرو تولید می کنند. آنها معمولاً شامل یک پیستون، میله پیستون و یک سیلندر می‌باشند. با ورود هوا به یک طرف سیلندر، فشار داخلی افزایش پیدا می‌کند و باعث می شود پیستون در جهت خاصی به حرکت در بیاید. سپس میله پیستون نیروی حاصل را به جسم در حال حرکت منتقل می کند. جک‌های پنوماتیکی برای محیط‌هایی که نیاز به نظافت بالا دارند مورد استفاده قرار می‌گیرد؛ زیرا در صورت نشتی سیار محیط اطراف آلوده نمی‌شود. این سیلندرها کاملاً بدون سر و صدا هستند و نیازی به مخازن ذخیره‌سازی بزرگ نیست. نقش مهمی در اتوماسیون ماشین آلات و فرایندهای صنعتی دارند. برای نیرو و حرکت و عملکردهای مختلفی از جمله بستن، بیرون انداختن، مسدود کردن و یا بلند کردن مناسبند. در محیط‌های تولیدی برای کارهایی مانند انتقال اشیا و یا تجهیزات از آنها استفاده می‌کنند. علاوه بر این در سیستم‌های لوله کشی برای کنترل عملیات شیر مورد استفاده قرار می‌گیرند.

اجزای سیلندر پنوماتیک

بور سیلندر پنوماتیک: بور سیلندر پنوماتیک اجزا داخلی را نگه‌داری و محافظت می‌کند. این بور توسط دو درپوش انتهایی بسته می‌شود: درپوش جلویی (سر سیلندر) و درپوش عقبی (درپوش سیلندر). درپوش جلویی در نزدیکی جایی که میله پیستون خارج می‌شود قرار دارد، در حالی که درپوش عقبی در طرف مقابل نصب شده است. یکی یا هر دو درپوش دارای پورت‌هایی هستند که هوا را تحت فشار داخل بور وارد می‌کنند. در بین بور و درپوش‌ها واشرهایی با قابلیت انعطاف قرار داده شده‌اند تا از نشت و ضربه‌های شدید در هنگام عمل جلوگیری کنند.

پیستون: پیستون دیسکی است که در داخل سیلندر پنوماتیک قرار دارد. پیستون به صورت رفت و برگشتی در یک خط مستقیم حرکت می‌کند. با ورود هوای فشرده به پورت درپوش عقبی، فشار به پیستون وارد می‌شود که باعث می‌شود از درپوش عقبی دور شود و میله پیستون بیرون بیاید. این حرکت به عنوان حرکت مثبت یا پلاس شناخته می‌شود و محفظه فشرده‌ای که این حرکت را ایجاد می‌کند، محفظه پلاس نامیده می‌شود. محفظه منفی در طرف مقابل قرار دارد. سپس پیستون به موقعیت اصلی خود بازمی‌گردد. نحوه بازگشت پیستون به موقعیت اصلی خود بستگی به نوع آن دارد. مقدار نیرویی که توسط سیلندر پنوماتیک تولید می‌شود برابر با فشار هوا ضرب در سطح پیستون است. قطر سیلندر پنوماتیک همان قطر پیستون یا قطر داخلی سیلندر است.

میله پیستون: میله پیستون به پیستون متصل شده و توسط آن حرکت داده می‌شود. این میله به عنصر ماشین یا اشیایی که قرار است فشار داده یا کشیده شوند متصل می‌شود. طول ضربه به فاصله‌ای اشاره دارد که پیستون و میله پیستون طی کرده‌اند.

ضربه‌گیر پیستون: ضربه‌گیر پیستون سرعت مجموعه پیستون و میله را قبل از رسیدن به درپوش انتهایی کاهش می‌دهد. این ضربه‌گیر به کاهش ضربه، صدا و لرزش در انتهای هر ضربه کمک می‌کند و به پیستون امکان حرکت با سرعت بالاتر را می‌دهد.

واشر استاتیک پیستون: واشر استاتیک پیستون مهر و موم هوا بین پیستون و میله را تضمین می‌کند.

واشر پیستون: یک واشر پیستون مهر و موم هوا بین پیستون و محفظه را تضمین می‌کند. این واشر از نشت هوا به سمت دیگر محفظه جلوگیری می‌کند.

حلقه‌های راهنمای پیستون: حلقه‌های راهنمای پیستون از تماس مستقیم فلزی بین پیستون و محفظه استوانه‌ای در هنگام حرکت لغزشی جلوگیری می‌کنند. این حلقه‌ها نیروهای شعاعی که در سیلندر عمل می‌کنند را جذب می‌کنند. آنها در پیستون نصب می‌شوند و از پلاستیک‌های مقاوم در برابر مواد شیمیایی، کم اصطکاک و خودلغزشی مانند PTFE و پلی‌آمید ساخته شده‌اند.

سنسورها: سنسورها برای تشخیص موقعیت خطی پیستون در داخل سیلندر استفاده می‌شوند. این سنسورها برای کاربردهای موقعیت‌یابی مهم هستند. سوئیچ‌های رید و سنسورهای اثر هال از سنسورهای پنوماتیک معمولاً مورد استفاده هستند.

میله‌های پایانی: میله‌های پایانی میله‌های فولادی رزوه‌داری هستند که درپوش‌های انتهایی را به بور سیلندر پنوماتیک متصل می‌کنند. یک مهر و موم استاتیک بین رابط درپوش انتهایی و بور وجود دارد. میله‌های پایانی در طول سیلندر حرکت می‌کنند. یک سیلندر پنوماتیک می‌تواند بسته به اندازه و نیرویی که تولید می‌کند، 4 تا 20 میله پایانی داشته باشد که باعث حجیم‌تر شدن سیلندر می‌شود. میله‌های پایانی همچنین از سیلندر در برابر ضربه و شوک احتمالی محافظت می‌کنند.

سیلندرهای دو‌عملکردی

در سیلندرهای دو‌عملکردی، هوای فشرده می‌تواند از هر دو سمت پیستون وارد شود. مجموعه پیستون و میله به سمت سمتی از محفظه که فشار داخلی کمتری دارد حرکت می‌کند. به همین دلیل، مجموعه پیستون و میله می‌توانند هر دو ضربه‌ی افزایشی و بازگشتی را انجام دهند. مجموعه پیستون و میله با تأمین هوای فشرده در سمت دیگر سیلندر به موقعیت اصلی خود بازمی‌گردد. در سیلندرهای دو‌عملکردی، نیروی افزایشی معمولاً از نیروی بازگشتی بیشتر است به دلیل سطح بزرگتر در سمت پیستون نزدیک به درپوش انتهایی، با فرض وجود فشار هوای برابر در هر دو سمت پیستون. علاوه بر این، سرعت بازگشت عموماً سریعتر از سرعت افزایش است زیرا حضور میله حجم مؤثر را کاهش می‌دهد و اجازه می‌دهد محفظه سریعتر با هوای فشرده پر شود.

سیلندرهای دو‌عملکردی برای کاربردهایی مانند عملیات دروازه‌ها و شیرها، که نیاز به سرعت و نیروی بالا دارند، ایده‌آل هستند. آنها خروجی پایدارتر و قدرتمندتری ارائه می‌دهند و می‌توانند ضربات طولانی‌تر را مدیریت کنند و نیاز به سیستم کوسنینگ قوی دارند. مکانیزم دو‌عملکردی کنترل سریعتر و دقیق‌تری از مجموعه پیستون و میله فراهم می‌کند. با این حال، این سیلندرها هوای فشرده بیشتری مصرف می‌کنند و تمایل دارند هزینه بیشتری داشته باشند. علاوه بر این، در صورت از دست دادن ناگهانی فشار یا قدرت، موقعیت پیستون ممکن است نامشخص شود.

سیلندر پنوماتیک تک‌عملکردی

در سیلندر پنوماتیک تک‌عملکردی، یک فنر در اطراف میله پیستون نصب می‌شود که به بازگشت مجموعه پیستون و میله کمک می‌کند. هوای فشرده از طریق یکی از درپوش‌های سیلندر وارد می‌شود و تنها یک سمت محفظه را پر می‌کند. این باعث می‌شود مجموعه پیستون و میله به صورت خطی حرکت کنند و در یک جهت باز شوند در حالی که فنر را فشرده یا کشیده می‌کنند. هنگامی که میله پیستون به حداکثر فشار خود می‌رسد، فنر به همراه مجموعه پیستون و میله به موقعیت اصلی خود بازمی‌گردد. هوا از پورت تخلیه در یکی از درپوش‌ها خارج می‌شود. در صورت افت فشار یا قطع برق، پیستون به سادگی به موقعیت پایه خود بازمی‌گردد. سیلندرهای تک‌عملکردی می‌توانند به عنوان نوع فشار دهنده یا نوع کششی طبقه‌بندی شوند. در یک سیلندر نوع فشار دهنده، هوای فشرده میله پیستون را از سیلندر بیرون می‌زند. در مقابل، در یک سیلندر نوع کششی، هوای فشرده میله پیستون را به داخل سیلندر می‌کشد.

سیلندرهای پنوماتیک بدون میله

سیلندر پنوماتیک بدون میله برای جابجایی بارها با استفاده از یک پیستون که توسط هوای فشرده حرکت می‌کند طراحی شده‌اند. پیستون به یک حامل که بار را حمایت می‌کند متصل است و در مسیر خطی حرکت می‌کند. حرکت پیستون همیشه به سمت سمتی از محفظه که فشار هوای کمتری دارد رخ می‌دهد. سیلندرهای پنوماتیک بدون میله می‌توانند ضربه‌هایی متناسب با ابعاد کلی خود را بدست آورند و این کار را با سرعت‌های بالاتر انجام می‌دهند. این ویژگی آنها را برای موقعیت‌هایی که محدودیت فضا نیاز به طراحی فشرده دارد ایده‌آل می‌کند. جلوگیری از ضربات شدید به پیستون در هنگام رسیدن به انتهای ضربه، با استفاده از کوسنینگ مناسب ضروری است. در برخی از سیلندرهای تک‌عملکردی غیرمعمول‌تر، فرآیند بازگشت توسط نیروی خارجی یا جاذبه به جای مکانیزم داخلی انجام می‌شود.

سیلندرهای تک‌عملکردی به دلیل طراحی ساده و هزینه کمتر خود ارزشمند هستند، زیرا هوای کمتری مصرف می‌کنند. آنها برای وظایفی که نیاز به نیرو در یک جهت دارند، مانند گیره‌زنی، پانچ کردن و کاربردهای موقعیت‌یابی مناسب هستند. آنها همچنین در پمپ‌ها و رگبارها استفاده می‌شوند. با این حال، نیروی خروجی آنها ممکن است توسط نیروی مقابله‌گر فنر محدود شود که همچنین طول ضربه را محدود می‌کند. علاوه بر این، عملکرد ضربات پیستون می‌تواند با استفاده طولانی مدت از فنر نامتوازن شود.

سخن پایانی

سیلندرهای پنوماتیک دستگاه‌های مکانیکی هستند که با استفاده از انرژی هوای فشرده نیرو تولید می‌کنند.

اجزای اصلی سیلندرهای پنوماتیک شامل بور سیلندر، پیستون و میله پیستون هستند. سیلندرهای پنوماتیک عمدتاً به عنوان سیلندرهای تک‌عملکردی یا دو‌عملکردی طبقه‌بندی می‌شوند.

سیلندرهای تک‌عملکردی نیروی خروجی خود را فقط در یک جهت توسعه می‌دهند. پیستون‌های آنها از طریق نیروی فنر، جاذبه یا بار خارجی به موقعیت اصلی خود بازمی‌گردند.

در سیلندرهای دو‌عملکردی، هوای فشرده می‌تواند به هر دو سمت سیلندر وارد شود. پیستون‌های آنها با تأمین هوای فشرده در سمت دیگر پیستون به موقعیت اصلی خود بازمی‌گردند.

انواع دیگر سیلندرهای پنوماتیک شامل سیلندرهای تلسکوپی، سیلندرهای بدون میله، سیلندرهای تاندام، سیلندرهای دو‌میله‌ای، سیلندرهای دوار و سیلندرهای جوش‌داده شده هستند.

انواع روش‌های نصب سیلندرهای پنوماتیک شامل نصب‌های محور مرکزی، نصب‌های جانبی و نصب‌های محوری هستند.

استانداردهای ISO امکان تبادل‌پذیری سیلندرهای پنوماتیک را فراهم می‌کنند. برخی از استانداردهای ISO که سیلندرهای پنوماتیک را تنظیم می‌کنند عبارتند از: ISO 15552، ISO 6432 و ISO 21287. ISO 8139 و ISO 8140 برخی از استانداردهای ISO هستند که به لوازم انتهایی میله سیلندر پنوماتیک اعمال می‌شوند.