Powtórka Siłowników PIH
Siłowniki jednostronnego i dwustronnego działania
Jednostronnego działania
-
Siłowniki Pchające - ruch tłoka i tłoczystka w jedną stronę, wysów wymusza czynnik roboczy. Ruch powrotny wymuszany jest przez sprężynę lub obciążenie.
-
Siłowniki Ciągnące - sprężyna znajduje się w komorze gdzie nie ma tłoczyska, czynnik roboczy podawany jest do komory gdzie znajduje się tłoczysko, co oznacza że ruch wsówowy wymuszany jest przez czynnik, a wysów wymusza sprężyna lub obciążenie. Wlot do komory powinien być zabezpieczony filtrem.
Dwustronnego działania
-
Siłownik dwustronnego działania bez amortyzacji - czynnik roboczy jest podawany naprzemiennie do lewej lub prawej komory, oznacza to że komora przeciwna jest połączona z powrotem, powoduje to naprzemienne wsuwanie się i wysuwanie tłoczyska.
-
Siłownik dwustronnego działania w położeniach krańcowych - Wytworzona poduszka pneumatyczna lub hydrauliczna spowalnia ruch tłoka - przepływ czynnika poduszki może odbywać się tylko przez nastawialny dławik.
↑ W momencie podawania czynnika, tłok będzie przemieszczał się z lewa na prawo, wypełnienie komory cylindra będzie odbywać się przez część centralną (mały tłok) oraz zawór zwrotny, dzięki czemu czynnik podany jest na całą powierzchnię tłoka - zapewnia to dużą prędkość i maksymalną siłę siłownika.
Odmiany siłowników dwustronnego działania
Siłowniki z obustronnym tłoczyskiem
- stosowany gdy zachodzi potrzeba jednoczesnej obsługi dwóch urządzeń jednocześnie. Pozwala to na uzyskanie jednakowych sił niezależnie od kierunku działania.
Siłowniki z prowadnicą
- najczęściej stosowane są gdy występuje zagrożenie obrotu lub ruchu spiralnego w trakcie pracy lub możliwość uzyskania większej sztywności siłownika - prowadzenia tłoczyska. Prowadnice mogą być zabudowane na siłowniku lub zintegrowane z pokrywą przednią. Stosowane są łożyska ślizgowe.
Można zastosować moduł z prowadnicami na typowych siłownikach, w niektórch przypadkach producenci oferują rozwiązania konstrukcyjne:
- Dwa tłoczyska równoległe
- Siłowniki z podwójnym tłokiem
- Siłowniki z niekołowym przekrojem tuleji cylindrycznej
Siłownik z bezstykową sygnalizacją położenia tłoka
- w tym przypadku siłowniki muszą być wykonane z materiału nie podatnego na działanie pola magnetycznego (stopy aluminium, bronzy)
Siłowniki udarowe
Zastosowanie
- Stosowane gdy potrzebna jest duża siła w jednym kierunku (wysów). Zastosowanie:
- Kucie
- Przebijanie
- Nitowanie
- Znakowanie
- Wytłaczanie
- Krojenie
Działanie
- W celu uzyskania wysówu do komory podajemy ciśnienie, komora a jest połączona z odpowietrzaniem. Gdy ciśnienie osiągnie określoną maksymalną wartośc oddziaływujaca na małą powierzchnie tłoka, tłok zostanie przesunięty i ciśnienie będzie w krótkim czasie oddziaływać na całą powierzchnie tłoka co spowoduje nadanie tłokowi znacznego przyspieszenia. W niektórych rozwiązaniach hamowanie siłownika uzyskuje się przez odpowiednie sterownaie dopływem i wypływem powietrza z zbiornika.
Siłowniki typu tandem i teleskopowe
Siłowniki Tandem
Stosowane w celu:
- zwiększenia siły uzyskanej przez tłoczysko w stosunku do klasycznego siłownika dwustronnego działania
- uzyskanie podobne siły w stosunku do siłowników dwustronnego działania przy mniejszej wielkości
Budowa
Składa się z dwóch tuleji, a synchronizacja pracy tłoków jest przez połączenie tłoków tłoczyskiem, czyli uzyskujemy tłoczysko wyjściowe.
Siłowniki Teleskopowe
Zastosowanie:
- Stosowane gdy zachodzi konieczność skoku wielokrotnie większego od długości siłownika w stanie złożonym
Budowa i działanie
- Składa się z kilku cylindrów / siłowników o coraz mniejszych średnicach zagnieżdżonych jeden w drugim
- Wysuwają się od najmniejszego do największego, ostatni element decyduje o maksymalnej nośności siłownika
- Większe średnice w stosunku do typowych siłowników
- Z względu na liczbę ruchomych elementów konieczne jest uszczelnienie. Sprawność tych siłowników wynosi 80%
Stosuję się również dwustronnego działania, gdzie ruch posuwowy i wysuwowy jest wymuszony, głównie stosowane są w ukłądach hydraulicznych, niemniej bardzo rzadko zdażają się również konstrukcję pneumatyczne.
Siłownik Wahadłowy
Zastosowanie
- Umożliwia uzyskanie bezpośrednio z siłownika ruchu obrotowego (wahadłowego). Wartość obrotu może wynosić do około 720°, w zależności od konstrukcji.
Działanie i Budowa
- Siłownik składa się z dwóch cylindrów z tłokami połączone tłoczyskiem, zębatka współpracuje z kołem zębatym osadzonym na wale wyjściowym. W zależności od kierunku podania czynnika tłoki przesuwają się w lewo lub w prawo, czego efektem zewnętrznym jest ruch obrotowy wałka.
Siłowniki beztłoczyskowe
Stosowanie
Gdy zachodzi potrzeba przeniesiania napędu. Do tej grupy zaliczamy:
- Siłowniki beztłoczyskowe z suwadłem przemieszczany za pomocą:
- przeciętej tuleji cylindrowej
- sprzętu magnetycznego
- cięgna Spotyka się je również z tłokiem niecylindrycznym. Ich zaletą może być mniejsza przestrzeń zabudowy, uzyskania jednakowych sił po obu stronach, latwiejszy montaż elementów współpracujących.
Na bazie tych rozwiązań oraz zapotrzebowania buduje się inne konstrukcje siłowników:
- Siłowniki kręte
- Siłowniki super-długie
- Siłowniki z przeciętą tuleją cylindrową
- rolki zewnętrzne służą do prowadzenia cięgna
Problemy:
- naciąganie cięgień - można go rozwiązać przez:
- zesolenie ze sobą dwóch siłowników
- przez zastosowanie (szyny prowadzące)
- naciągnik mechaniczny (linki napinane są pod suwakiem), w przypadku gdy cięgno zakute jest gwintowane, regulacja napięcia musi odbywać się na obu nakrętkach. W lepszych rozwiązaniach stosuje się napinacze/kompensatory luzu
Z Owalnym kształtem tłoka
Są następstwem poprzednich
Zalety:
- Przyleganie do uszczelek
- Ogranicza przecieki
Co skutkuje:
- Zwiększenie dokładności
- Uzyskiwanie prędkości liniowej
- Lepsza amortyzacja pneumatycza
- Uzyskanie oszczędności energetycznej
Kostrukcja:
- niewielkie wysokości
- korzystna zabudowa (szersze, korzystne na ruch wzdłużny suwaka, suwak ma większą powierzchnię montażową)
Porówanie z cylindrycznym
Siłownik owalny posiada większą obciążalność (około 3 krotnie większą) oraz zwiększa się czas użytkowania
Nietypowe Siłowniki
Konstrukcje
- Mieszkowe
- Workowe
Siłowniki Mieszkowe
Zastosowanie
- jako układy napędowe
- napełnienie i odpowietrzanie siłownika
Wraz ze wzrostem skoku siła użyteczna będzie maleć przy danym stałym ciśnieniu ze względu na zmianę objętości. Jako sprężyna powietrzna, zasilanie stałym ciśnieniem.
Budowa i Działanie
- Składa się z dwóch płyt połączonych gumowych mieszkiem
- brak elementów uszczelniających
- brak ruchomych części
- są to układy jednostronnego działania, bez sprężyny powrotnej - ruch powrotny osiąga się pod wpływem innych sił zewnętrznych np:. obciążenia.
Siłowniki Workowe
Zastosowanie
- głownie: amortyzatory
Budowa i Działanie
- konstrukcyjnie zbliżony do siłowników mieszkowych, różni się kształt elementu gumowego oraz zastąpienie pokrywy dolnej tłokiem/podstawą.
- Od kształtu tłoka zależna jest charakterystyka pracy siłownika, a od powierzchni uzyskiwana jest siła.
Tłoki wykonuje się ze stopów:
- aluminium
- stali
- tworzyw sztucznych
- z twardej gumy (rzadko)
Element gumowy w pewien sposób chroni tłok przed uszkodzeniami, powietrze nie musi spełniać wysokich standardów czystości, a ponadto nie ma potrzeby oliwienia powietrza.
Nietypowe siłowniki dętkowe Membranowe i typu Buscu
Membranowe
Najczęściej są to konstrukcje jednostronnego działania, wyróżniamy 3 podstawowe odmiany:
- Membranowe
- z Przewijaną Membraną
- z Membraną Płaską
Siłowniki Membranowe
Tłok zastąpiony jest membraną, a tłoczysko dociskane jest do membrany sprężyną (powrót). Komora robocza siłownika (tłoczyska) musi być wyposażona w otwór umożliwiający swobodny przepływ powietrza o ciśnieniu atmosferycznym.
Są często stosowane w:
- układach hamulcowych
- układach do mocowania podnoszenia
- włączania/wyłączania
Z przewijaną Membraną
Tłok nie styka się z cyindrem, pomiędzy tymi elementami jest szczelina, w której przewija się membrana. Uszczelnia ona tłok w odpowiednim położeniu w stosunku do cylindra. Nie wymaga smarowania.
Z Membraną płaską
Nie posiada sprężyn, membrana ze wzmocnieniem odpada pod ciężarem własnym lub elementu. Gruba guma pokrywająca membranę chroni ją przed zniszczeniem, najczęściej stosowane są do podnoszenia lub pozycjonowania elementów.
Siłowniki Dętkowe
Siłowniki, które stosuje się gdy zależy nam na uzyskaniu dużych sił lub momentów mocujących. Czynnik wtłaczany jest do elementów roboczych - dętek.
Siłowniki typu Muskół
Budowa i działanie
- zbudowany z kurczliwej membrany, która z obu stron zakończona jest odpowienimi elementami złączonymi
- po podaniu sprężonego powietrza zwiększenia się objętość
Parametry siłowników typu muskół:
- Doskonały współczynnik wydajności do ciężaru
- Duża dynamika
- Elastyczność
- Różne wersje
- Stosunkowo duża precyzja
- Możliwość pracy przy dużym zanieczyszczeniu (zewnętrznym)
- Brak efektu skokowej pracy
- Minimalne zurzycie mechaniczne
- Niewielki problem z transportem
- Odpowiednie do zastosowań mobilnych
- Więkrze siły w stosunku do siłowników tradyzyjnych o tej samej średnicy
- Odporność na różne media
- Brak przecieków
- Niski pobór czynnika
- Prosta produkcja
- Możliwość ponownego wykorzystania
Rodzaje Uszczelnień w Siłownikach
Pierścienie typu:
O-ring
Mogą występować różne typy tych uszczelnień OR OS OI ON, jest to grupa najbardziej znanych i rozpowszechnionych uszczelnień.
Uszczelki mają przekrój połowy i mają kształt koła. W przypadku tłoków, muszą posiadać odpowiedni rowek który zabezpieczy uszczelke przed wysunięciem. Uszczelka z cylindrem styka się punktowo. Uszczelki wykonuje sie z materiałów elastomerowych (guma wulkanizowana) z odpowiednimi dodatkami które zapewniają elastyczność i sprężystość.
X-ring
Przekrój w krztałcie X, 4 symetryczne naroża między którymi występują jednakowe wybrania. Jest to uszczelniene zaciskowe z tzw. dodatkowym doszczelnieniem które wynika z krztałtu uszczelki co powoduje korzystniejsze uszczelnienie w stosunku do oringów, ponadto uszczelnie jest dwustronnego działania, powoduje równomierne rozprowadzanie substancji smarnej - ciągłe smarowanie. Dlatego takiego uszczelnienia stosowane są przy obciążeniach dynamicznych.
U-ring (u1, u2, u6, v)
Sposób oznaczenia określa obszar zastosowania np. u1 to układy o ruchu posuwisto zwrotnym, przy spokojnej pracy, a u2 też do ruchów posuwisto-zwrotnych przy cięższych dynamiczniejszych warunkach pracy.