Файл: Пневматика.odt

простота электрического монтажа (кнопки, датчики, исполнительные элементы подключаются к контроллеру по типовым схемам);

• 
  возможность быстрого программного изменения алгоритма работы без изменения электрической схемы;
  
• 
  возможность подключения сенсорных панелей и реализации сервисных функций (таких как подсчёт количества продукции за различные интервалы времени, определение производительности и т.п.);
  
• 
  наличие большого количества производителей и широкой номенклатуры контроллеров, позволяющей подобрать оптимальное оборудование, как по стоимости, так и по функциональным возможностям;
  
• 
  отсутствие дефицита специалистов в области программирования контроллеров.
  

Применение контроллеров для управления пневматическими приводами стало настолько популярным, что разработчики даже не задумываются о возможности альтернативы в виде системы управления на основе пневматической логики. Но по-прежнему на производствах встречаются приводы, которые могут или должны работать без электрического питания:

• 
  при жёстких требованиях к пожаро-, взрывобезопасности компонентов привода в специфических условиях его работы: производства легковоспламеняемых жидкостей и газов — индустриальные и пищевые масла, аэрозоли, пиротехнические изделия, пороховые заводы, горно-шахтное оборудование, взрывоопасная пыль при производстве органических, композитных/синтетических материалов, мучная пыль на мельницах, элеваторах, в хлебопекарнях, на мукомольных заводах, а также объёмный взрыв может возникнуть на сахарных заводах;
  
• 
  при наличии требований повышенной надежности и безотказности, которые обеспечиваются наличием в приводах только одного носителя энергии (сжатого воздуха) как в силовом, так и в информационном контуре или дублирующими системами безопасности в особо ответственных узлах станка или агрегата;
  
• 
  низкий уровень автоматизации, где требуется упростить задачу и организовать управление одним, двумя и тремя приводами в составе станка без необходимости дополнительного подвода электрической сети.
  

Чем хороша пневматическая логика? Тем, что она реализует те же самые логические операции, что совершаются в программном коде внутри ПЛК.

Конструкция и разновидности пневматических цилиндров

---

Пневматические цилиндры (иногда называемые воздушными цилиндрами) представляют собой механические устройства, которые используют мощность сжатого газа для создания силы при возвратно-поступательном линейном движении.[1]: 85

Как и в гидравлических цилиндрах, что-то заставляет поршень двигаться в нужном направлении. Поршень представляет собой диск или цилиндр, а шток поршня передает создаваемую им силу перемещаемому объекту.[1] : 85 Инженеры иногда предпочитают использовать пневматику, потому что она более тихая, чистая и не требует большого пространства для хранения жидкости.

Поскольку рабочая жидкость представляет собой газ, утечки из пневматического цилиндра не будут вытекать и загрязнять окружающую среду, что делает пневматику более желательной там, где требуется чистота. Например, в механических куклах Disney Tiki Room пневматика используется для предотвращения попадания жидкости на людей под куклами.

Общая информация[править / править код]

После приведения в действие сжатый воздух поступает в трубку на одном конце поршня и передает усилие на поршень. Следовательно, поршень смещается.

Сжимаемость газов[править / править код]

Одна из основных проблем, с которой сталкиваются инженеры при работе с пневматическими цилиндрами, связана со сжимаемостью газа. Было проведено много исследований о том, как может повлиять точность пневматического цилиндра, когда нагрузка, действующая на цилиндр, пытается еще больше сжать используемый газ. При вертикальной нагрузке, когда цилиндр принимает на себя полную нагрузку, точность цилиндра страдает больше всего. Исследование, проведенное в Национальном университете Ченг Кунг на Тайване, показало, что точность составляет около ± 30 нм, что все еще находится в пределах удовлетворительного диапазона, но показывает, что сжимаемость воздуха влияет на систему.

---

[2]

Безотказные механизмы[править / править код]

Пневматические системы часто используются в условиях, когда даже редкий и кратковременный отказ системы недопустим. В таких ситуациях замки иногда могут служить предохранительным механизмом в случае потери подачи воздуха (или падения его давления) и, таким образом, устранять или уменьшать любой ущерб, возникающий в такой ситуации. Утечка воздуха из входного или выходного отверстия снижает выходное давление.
Типы[править / править код]
Хотя пневматические цилиндры различаются по внешнему виду, размеру и функциям, они обычно попадают в одну из конкретных категорий, показанных ниже. Однако существует также множество других доступных типов пневматических цилиндров, многие из которых предназначены для выполнения специфических и специализированных функций.

Цилиндры одностороннего действия[править / править код]

Цилиндр одностороннего действия (SAC) имеет одно отверстие, через которое поступает сжатый воздух и стержень может двигаться только в одном направлении. Высокое давление сжатого воздуха заставляет шток выдвигаться по мере того, как камера цилиндра продолжает заполняться. Когда сжатый воздух выходит из цилиндра через то же отверстие, шток возвращается в исходное положение.

Цилиндры двойного действия[править / править код]

Цилиндры двойного действия (DAC) используют силу воздуха для перемещения как в ходе выдвижения, так и втягивания. Они имеют два отверстия для подачи воздуха, одно для выхода и одно для входа. Длина хода для этой конструкции не ограничена, однако шток поршня более подвержен изгибу и изгибу. Также необходимо выполнить дополнительные расчеты.

---

[1] : 89

Многоступенчатый телескопический цилиндр[править / править код]

пневматический телескопический цилиндр, 8 ступеней, одностороннего действия, убираемый и выдвигаемый

Телескопические цилиндры, также известные как телескопические цилиндры, могут быть одинарного или двойного действия. Телескопический цилиндр включает в себя поршневой шток, вложенный в ряд полых ступеней увеличивающегося диаметра. При приведении в действие шток поршня и каждая последующая ступень "выдвигаются" в виде сегментированного поршня. Основным преимуществом этой конструкции является допуск на значительно больший ход, чем был бы достигнут при использовании одноступенчатого цилиндра той же длины в сложенном (убранном) состоянии. Одним из недостатков телескопических цилиндров является повышенный потенциал для сгибания поршня из-за сегментированной конструкции поршня. Следовательно, телескопические цилиндры в основном используются в тех случаях, когда поршень несет минимальную боковую нагрузку.[3]

Другие типы[править / править код]

Хотя SACs и DAC являются наиболее распространенными типами пневматических цилиндров, следующие типы не являются особенно редкими:[1]: 89

• 
  Сквозные штоковые воздушные цилиндры: шток поршня проходит через обе стороны цилиндра, обеспечивая равные усилия и скорости с обеих сторон.
  
• 
  Пневматические цилиндры с амортизирующим концом: цилиндры с регулируемым выпуском воздуха для предотвращения ударов между поршневым штоком и торцевой крышкой цилиндра.
  
• 
  Вращающиеся воздушные цилиндры: приводы, которые используют воздух для придания вращательного движения.
  
• 
  Бесштоковые воздушные цилиндры: у них нет поршневого штока. Это приводы, которые используют механическую или магнитную муфту для передачи усилия, как правило, на стол или другое тело, которое перемещается по длине корпуса цилиндра, но не выходит за его пределы.
  
• 
  Тандемный воздушный цилиндр: два цилиндра, собранные последовательно
  
• 
  Ударный воздушный цилиндр: высокоскоростные цилиндры со специально разработанными торцевыми крышками, которые выдерживают воздействие выдвигающихся или втягивающихся поршневых штоков.
  

Бесштоковые цилиндры[править / править код]

Бесштоковые цилиндры не имеют штока, только относительно длинный поршень. Кабельные цилиндры сохраняют отверстия на одном или обоих концах, но пропускают гибкий кабель, а не стержень. Этот кабель имеет гладкую пластиковую оболочку для герметизации. Конечно, один трос должен быть натянут.[4] Другие бесштоковые цилиндры закрывают оба конца, соединяя поршень магнитным или механическим способом с приводом, который проходит по внешней стороне цилиндра. В магнитном типе цилиндр имеет тонкие стенки и изготовлен из немагнитного материала, цилиндр является мощным магнитом и тянет за собой магнитного путешественника снаружи.

В механическом типе часть цилиндра выходит наружу через прорезь, вырезанную по длине цилиндра. Затем щель герметизируется гибкими металлическими уплотнительными лентами изнутри (для предотвращения утечки газа) и снаружи (для предотвращения загрязнения). Сам поршень имеет два торцевых уплотнения, а между ними - кулачковые поверхности для "снятия" уплотнений перед выступающим рычагом и их замены сзади. Таким образом, внутренняя часть поршня находится под атмосферным давлением.[5]

Одним из хорошо известных применений механического типа (хотя и с паровым двигателем) являются катапульты, используемые на многих современных авианосцах.

Конструкция[править / править код]

В зависимости от спецификации работы, доступны различные формы конструкций кузова:[1]: 91

• 
  Цилиндры рулевой тяги: наиболее распространенные конструкции цилиндров, которые могут использоваться при многих типах нагрузок. Доказано, что это самая безопасная форма.
  
• 
  Цилиндры фланцевого типа: Фиксированные фланцы добавляются к концам цилиндра, однако эта форма конструкции более распространена в конструкции гидравлических цилиндров.
  
• 
  Цельносварные цилиндры: концы привариваются или обжимаются к трубе, такая форма недорогая, но делает цилиндр непригодным для обслуживания.
  
• 
  Цилиндры с резьбовым концом: концы навинчиваются на корпус трубки. Уменьшение материала может ослабить трубу и может привести к проблемам с концентричностью резьбы в системе.
  

Материал[править / править код]

Материал может быть выбран в зависимости от спецификации работы. Диапазон материалов от никелированной латуни до алюминия и даже стали и нержавеющей стали. В зависимости от уровня нагрузок, влажности, температуры и указанной длины хода может быть выбран соответствующий материал.[6]

Крепления[править / править код]

В зависимости от области применения и обрабатываемости существуют различные виды креплений для крепления пневматических цилиндров:[

---

Типы крепежных концов
Конец штока	Конец цилиндра
Однотонные	Однотонные
Резьбовой	Ножной
Клевис	Кронштейн: одинарный или двойной
Крутящий момент или проушина	Цапфа
Фланцевый	Фланцевый
	Клевис и др.

Размеры

Воздушные цилиндры доступны в различных размерах и обычно могут варьироваться от небольшого Пневматический цилиндр диаметром от 2,5 мм (1/10 дюйма), который может использоваться для поднятия небольшого транзистора или другого электронного компонента, до воздушных цилиндров диаметром 400 мм (16 дюймов), которые создают достаточную силу для подъема автомобиля. Некоторые пневматические цилиндры достигают 1000 мм (39 дюймов) в диаметре и используются вместо гидравлических цилиндров в особых случаях, когда утечка гидравлического масла может представлять чрезвычайную опасность.
Зависимости давления, радиуса, площади и силы[править / править код]

Напряжения в штоке[править / править код]

Из-за сил, действующих на цилиндр, поршневой шток является наиболее нагруженным компонентом и должен быть спроектирован так, чтобы выдерживать большие нагрузки на изгиб, растяжение и сжатие. В зависимости от длины поршневого штока напряжения могут рассчитываться по-разному. Если длина стержней меньше диаметра в 10 раз, то его можно рассматривать как твердое тело, на которое действуют сжимающие или растягивающие силы. В этом случае соотношение:

F=Aq

Где:

F сила сжатия или растяжения

A площадь поперечного сечения поршневого штока

q является ли напряжение

Однако, если длина стержня превышает 10-кратное значение диаметра, то стержень необходимо рассматривать как колонну, а также необходимо рассчитать изгиб.

---