جک پنوماتیک

توضیح کلی جک پنوماتیک

در بسیاری از صنایع ، ایجاد یک حرکت خطی در طول یک دنباله عملیات اغلب مورد نیاز است. جک پنوماتیک ، که به آن سیلندر هوا نیز گفته می شود ، یکی از ساده ترین و مقرون به صرفه ترین راه حل ها است. جک های  پنوماتیک دستگاههای مکانیکی هستند که انرژی هوای فشرده را به حرکت خطی تبدیل می کنند.

طرح

اجزای اصلی یک سیلندر پنوماتیک معمولی عبارتند از: پورت سرپوش (A) ، میله کراوات (B) ، پورت انتهایی میله (C) ، پیستون (D) ، بشکه (E) و میله پیستون (F). شکل 1 و عملکردی که در زیر توضیح داده شده است برای یک سیلندر پنوماتیک است.

شکل بالا: اجزای استاندارد سیلندر پنوماتیک

همانطور که در شکل بالا نشان داده شده است ، سیلندر استوانه در دو طرف با یک سر و یک سرپوش مهر و موم شده است. در داخل این استوانه ، یک پیستون میله را به صورت خطی حرکت می دهد. هنگامی که هوای فشرده از طریق درگاه سرپوش وارد می شود ، پیستون از درپوش انتهایی دور شده و میله را به بیرون هل می دهد. این حرکت را حرکت مثبت/بعلاوه و محفظه مرتبط با این حرکت را محفظه اضافه می نامند. محفظه منهای در طرف مقابل قرار دارد. هنگامی که هوای فشرده وارد پورت انتهای میله می شود ، میله به موقعیت منفی عقب رانده می شود.

شکل: حرکت پیستون و میله با ورود هوا به داخل (پیکان آبی) و خروج هوا (پیکان خاکستری). تصویر چپ حرکت مثبت با محفظه مثبت (A) را نشان می دهد ، در حالی که تصویر سمت راست حرکت منفی و یک محفظه منهای (B) را نشان می دهد.

قطر سیلندر قطر داخلی سیلندر یا قطر پیستون است. طول ضربه نشان می دهد که میله پیستون چقدر می تواند حرکت کند. قطر و کورس حرکتی جک پنوماتیک دو ویژگی مهم است که با آن مشخص می شود.

عملکرد

سیلندرهای پنوماتیک می توانند سینگل یا دبل باشند.

سیلندر پنوماتیک

در یک سیلندر سینگل (SAC) ( جک پنوماتیک فنر برگشت )، هوا فقط به یک طرف پیستون وارد می شود و مسئول حرکت پیستون در یک جهت است. حرکت پیستون در جهت مخالف توسط یک فنر مکانیکی انجام می شود. بسته به اینکه هوای فشرده به ترتیب ضربه خروجی یا درون ضربه ای را انجام دهد ، یک سیلندر پنوماتیک سینگل می تواند طوری طراحی شود که دارای موقعیت پایه منهای (بازگشت فنر) یا موقعیت پایه بعلاوه (گسترش فنر) باشد. در صورت افت فشار یا از دست دادن قدرت ، یک سیلندر پنوماتیک سینگل این مزیت را دارد که پیستون را به حالت پایه برگرداند.

نقطه ضعف سیلندرهای سینگل ، خروجی ناسازگار از طریق یک ضربه کامل به دلیل نیروی مخالف فنر است. علاوه بر این ، ضربه سیلندر سینگل می تواند به دلیل فضایی که فنر فشرده اشغال می کند و در دسترس بودن طول فنر محدود شود. بنابراین طول ساخت سیلندر سینگل بیشتر از ضربه واقعی آن است.

سیلندر دبل

در سیلندر دبل (DAC) ، هوا به محفظه های دو طرف پیستون وارد می شود. فشار بیشتر هوا در یک طرف می تواند پیستون را به طرف دیگر هدایت کند. سیلندرهای دو کاره رایج ترین نوع هستند ، زیرا کنترل کامل را به کاربر می دهند.

مزایای سیلندرهای دوجداره ضربه های طولانی تر آنها (تا چندین متر) و نیروی خروجی ثابت از طریق یک ضربه کامل است. این سیلندرها کنترل نسبتاً بهتری را ارائه می دهند و با نرخ دوچرخه سواری بالاتری کار می کنند. اشکال سیلندرهای دوجداره نیاز آنها به هوای فشرده برای حرکت در هر دو جهت و عدم وجود موقعیت مشخص در صورت قطع برق یا فشار است.

تشخیص موقعیت سیلندر

برای تشخیص موقعیت جک ، پیستون را می توان به آهن ربا مجهز کرد. سنسورهای نصب شده روی بدنه می توانند اطلاعات مربوط به میدان مغناطیسی ایجاد شده را دریافت کرده و بنابراین موقعیت پیستون را در سیلندر تشخیص دهند. سوئیچ های reed و سنسورهای اثر هال رایج ترین انواع حسگرها هستند.

بالشتک زدن

حرکت پیستون در سیلندر پنوماتیک می تواند بسیار سریع باشد زیرا هوای فشرده وارد سیلندر می شود. هنگامی که پیستون به سر یا کلاهک انتهایی برخورد می کند ، می تواند شوک سختی ایجاد کند. این امر بر اجزای سیلندر فشار وارد می کند ، صدا ایجاد می کند و ارتعاش را به ساختار دستگاه منتقل می کند. برای جلوگیری از این امر ، می توان پیستون را در نزدیکی درپوش ها با بالشتک کاهش داد. بالشتک گذاری همچنین می تواند از برگشت مجدد (جهش) پیستون به حالت انتهایی جلوگیری کند. اکثر سیلندرها به یکی از روش های زیر مجهز به بالشتک پایان ضربه هستند.

سپر انعطاف پذیر

در استوانه های کوچکتر که ضربه چندان زیاد نیست ، از یک ماده انعطاف پذیر در انتهای درپوش/سر استفاده می شود. این ماده اغلب از الاستومرها ساخته می شود و به شکل حلقه در می آید. این سپرها یا به عنوان بخشی از پیستون یا درپوش سر و انتهای آن یکپارچه شده اند. این نوع بالشتک برای سرعت های کند کار ، بارهای کم و ضربه های کوتاه مناسب تر است.

بالشتک پنوماتیک قابل تنظیم

در استوانه های بزرگتر با سرعت پیستون بیشتر یا نیروهای قوی تر ، جذب ضربه با به دام انداختن حجم معینی از هوا در موقعیت نهایی امکان پذیر است. در پایان کورس حرکتی  فشرده می شود تا اثر شکستن ایجاد شود. برای این منظور ، شیر های برگشتی شیر گاز مستقیماً روی درگاه های انتهایی سیلندر نصب می شوند. این اجازه را می دهد تا جریان آزاد هوای تحت فشار را تنظیم کنید در حالی که امکان تنظیم ناحیه خروجی اگزوز با پیچ تنظیم را فراهم می کند. این روش بالشتک بدون سایش است و عملکرد بالشتک بالایی را ارائه می دهد. بسته به فشار کار و نیروی سیلندر ، تنظیمات پیچ روی سیلندر باید برای بالشتک ایده آل تنظیم شود. کوسن بیش از حد منجر به کورس حرکتی آهسته و کوسن بسیار کم باعث افزایش شوک انتهای کورس حرکتی می شود.

بالش پنوماتیک خود تنظیم

در این روش ، هوای خروجی از طریق شکاف هایی در یک بالش بالشتک خارج می شود. سطح مقطع این اگزوز بستگی به ضربه دارد. این باعث می شود که بالشتک با تغییر بارها و سرعتها به طور خودکار با سطوح مختلف انرژی تنظیم شود.

استانداردها

استاندارد استوانه های پنوماتیک قابل تعویض با محصولات تولید کنندگان مختلف است. بنابراین ، در یک سیلندر استاندارد ، ابعاد نصب ، سوراخ و ضربه سیلندر ، ویژگی های میله پیستون و شیر های هوا بستگی به نوع/استاندارد دارد. با این حال ، هنوز تعداد زیادی استوانه غیر استاندارد برای کاربردهای خاص وجود دارد.

گرد ISO 6432

ISO 6432 (همچنین به عنوان مینی سیلندر یا سیلندر گرد شناخته می شود) یک استاندارد ISO متریک است که برای سیلندرهای پنوماتیک تک میله ای با سوراخ های 8 میلی متر تا 25 میلی متر و حداکثر فشار کار تا 10 بار (1000 kpa) قابل اجرا است. این استاندارد مجموعه ای متریک از ابعاد نصب مورد نیاز برای تعویض سیلندرها را ایجاد می کند. این استاندارد سیلندر پنوماتیک دارای تنظیم میرایی دستی نیست. ISO 6432 یک خط سیلندر جمع و جور کامل است که برای سیستم های اتوماسیون در تجزیه و تحلیل ، ابزارهای تشخیصی ، بطری سازی ، تجهیزات آشپزخانه خودرو و تجاری و لباسشویی مناسب است.

مشخصات ISO 15552

ISO 15552 (که جایگزین ISO 6431 و VDMA 24562 شده است) ابعاد متریک نصب ، اندازه سوراخ ها ، سبک های نصب ، ویژگی های میله پیستون و ضربه برای سیلندرهای پنوماتیک یک یا دو میله با حداکثر فشار کار حداکثر 10 بار (1000 kpa) را تعیین می کند. و اندازه سوراخ از 32 میلی متر تا 320 میلی متر. این استاندارد برای سیلندرهایی با پایه قابل جدا شدن کاربرد دارد. VDMA 24562 در آلمان رایج است و مخصوص سیلندرهای پروفیل و میله ای است. سری سیلندرهای پنوماتیک ISO 15552 دارای میرا یا کوسن قابل تنظیم هستند که به میرایی کامل کمک می کند. بنابراین ، برای حرکت کارآمد بارهای بزرگ مناسب است. به طور کلی در سیستم های اتوماسیون عمومی در ساخت ماشین آلات و سیستم ها ، صنایع غذایی و آشامیدنی و غیره استفاده می شود.

فشرده ISO 21287

ISO 21287 برای سیلندرهای پنوماتیک جمع و جور با حداکثر فشار کاری تا 10 بار (1000 kpa) و اندازه های سوراخ از 20 میلی متر تا 100 میلی متر اعمال می شود. این سری سیلندرهای پنوماتیک مجهز به بالشتک قابل تنظیم نیستند. با این حال ، سپرهای لاستیکی در هر دو انتها برای بالشتک وجود دارد. سری سیلندرهای پنوماتیک ISO 21287 جمع و جور و سبک هستند ، بنابراین برای کاربردهایی که محدودیت فضا دارند مطلوب است.

نمادها

ISO نمادهای کاملاً مشخصی برای سیلندرهای پنوماتیک ایجاد کرده است تا عملکرد آنها را در طرح های ساده متمایز کند. این نمادها مستقل از استاندارد ISO استوانه ، قطر یا کورس حرکتی  هستند.

جک دبل اکشن : طراحی استاندارد

جک دبل اکشن  با پیستون مغناطیسی:

پیستون با شکل بالا متفاوت است و پیستون مغناطیسی را نشان می دهد.

جک دبل اکشن  با بالشتک قابل تنظیم:

بالشتک نماد دو شیء مستطیل شکل است. قابل تنظیم نماد یک پیکان

جک دبل اکشن  با بالشتک قابل تنظیم و پیستون مغناطیسی:

ترکیب شکل 2 و 3

جک دبل اکشن با میله پیستون ، بالشتک قابل تنظیم و پیستون مغناطیسی:

میله پیستون اضافه می شود.

جک فنر برگشت  (منهای):

جک فنر برگشت با فنر در محفظه منهای

جک فنر برگشت  (مثبت ):

جک فنر برگشت با فنر در محفظه مثبت

معیارهای انتخاب

قطر یک استوانه مستقیماً با مقدار نیرویی که می تواند از فشار هوای ورودی ایجاد کند ، متناسب است:

F = (P x A) – f

F: نیروی سیلندر (N)

P: فشار هوا (MPa)

A: سطح مقطع پیستون (mm2)

f: اصطکاک (N)

طول کورس حرکتی  طولانی مدت نیاز به یک میله پیستون بلندتر دارد ، که به معنی فشار بیشتر روی میله است. در این کاربردها ، اغلب سیلندرهای بزرگتر که می توانند قطر میله پیستون بزرگتری را در خود جای دهند توصیه می شود.

در جک فنر برکشت برخی از کارها به دلیل نیروی فنر مخالف از بین می روند. کاهش نیروی خروجی در محاسبه اندازه این استوانه ها بسیار مهم است.

هنگامی که قطر و کورس حرکتی تعیین می شود ، باید ترتیب و نحوه نصب سیلندر مشخص شود. گزینه های مختلف نصب توسط تولید کنندگان ارائه می شود.

از جمله دیگر معیارهای انتخاب می توان به گزینه های بالشتک پایان کورس حرکتی  و آشکارسازهای موقعیت اشاره کرد.

شناسه لوله / قطر سیلندر

طول کورس حرکتی

حداکثر و حداقل فشار

اندازه درگاه هوا

شکل انتهای میله

سبک های نصب

بالشتک

آشکارسازهای موقعیت

محدوده سرعت موجود

نیروی داخل و خارج