Siłownik jednostronnego działania

Jest to urządzenie proste konstrukcyjnie, a przy tym niemal niezastąpione. Siłownik jednostronnego działania znajduje zastosowanie w większości mechanizmów poruszających się w płaszczyźnie pionowej i poziomej. Mimo postępu technicznego nie wynaleziono jeszcze skuteczniejszej metody poruszania ciężkimi elementami maszyn i urządzeń przy jednoczesnym braku szkodliwego wpływu na otoczenie. Czym są siłowniki jednostronnego działania? Na te i wiele innych pytań odpowiemy w poniższej publikacji.

Siłownik jednostronnego działania, co to jest? 

Siłowniki są elementem zamykającym układy pneumatyczne. Dzięki sile sprężonego powietrza wykonują ruch roboczy w określonym kierunku. Powrót do pozycji wyjściowej realizowany jest poprzez wykorzystanie sprężyny lub innego bodźca zewnętrznego np zaworu sterującego, krańcówki.

Powyższa informacja jest o tyle istotna, iż uzmysławia nam fakt, że nie każdy siłownik jednostronnego działania wyposażony jest w sprężynę. W wielu przypadkach funkcję siły zapewniającej powrót siłownika stanowi np. grawitacja, tak, jak ma to miejsce w przypadku np. podnośnika samochodowego. Ruch powrotny powoduje energia pochodząca od ciężaru zamontowanego obciążenia.

Siłownik jednostronnego działania, zastosowanie 

Niezwykle trudno byłoby znaleźć dziedzinę życia, w której brak jest tych popularnych urządzeń.

Występują dosłownie wszędzie tam, gdzie trzeba coś podnieść, przesunąć, przytrzymać lub podać.

Podział wg branż:

• Przemysł;
• Rozrywka;
• Rolnictwo;
• Budownictwo;
• Ratownictwo;
• Rzemiosło;
• Handel.

Obrazowym przykładem zastosowania siłowników w przemyśle, jest hala produkcyjna składająca się z automatów. Siłownik jednostronnego działania zapewnia robotom zdolność niebywałej precyzji, siły i szybkości. Składają wszystko, począwszy od mikroskopijnych elementów układów scalonych, po ogromne machiny wojenne. Lutują, zgrzewają, tłoczą, prasują, przenoszą etc.

Parki rozrywki nie funkcjonowałyby bez wszelkich urządzeń kołyszących, bujających, wstrząsających, a handel nie mógłby składować i ekspediować zaopatrzenia do miliardów klientów.

Place budowy bez podnośników, dźwigarów i innych maszyn budowlanych? Dzięki pracy tych urządzeń tysiące rodzin rocznie może wprowadzić się do nowych mieszkań. Bez zbędnej przesady można stwierdzić, że siłowniki pneumatyczne są niezbędnym elementem naszego życie gospodarczego, a nawet prywatnego.

Z uwagi na siły działające wewnątrz mechanizmów, konieczność zachowania szczelności oraz liczne niebezpieczeństwa zagrażające operatorom maszyn i urządzeń, wszelkie prace montażowe, serwisowe i konserwacyjne dotyczące siłowników jednostronnego działania powinny dokonywać wyłącznie doświadczone osoby, znające konstrukcję i wymogi tego typu siłowników. W żadnym razie nie powinno się do tych prac przystępować we własnym zakresie.

Siłownik pneumatyczny jednostronnego działania, zasada działania 

Siłownik jednostronnego działania wyposażony jest w jedną komorę roboczą, co powoduje, iż urządzenie może wykonywać swoją pracę tylko w jednym kierunku, od lub do siebie.

W ten sposób powstają kategorie siłowników:

• Pchających.

Siłownik jednostronnego działania pchający wykorzystuje sprężone powietrze do wysunięcia tłoczyska, a sprężyna powoduje powrót.

• Ciągnących.

Tłoczysko jest wysunięte sprężyną, chowa się pod wpływem sprężonego powietrza.

Siłownik pneumatyczny jednostronnego działania ma zdecydowanie mniejsze gabaryty w stosunku do swoich dwustronnych odpowiedników, jest w większości kompatybilny z siłownikami dwustronnymi, a jego serwis jest łatwiejszy i tańszy, podobnie jak i cena urządzenia.

Doskonałym przykładem połączenia niewielkich wymiarów ze skutecznością jest Mini siłownik pneumatyczny Model: C-K-006-0015M. Jest to tzw. siłownik kartridżowy, którego obudowa gwintowana, jak i niewielkie rozmiary pozwalają na łatwe zamocowanie w ramie. Sprawdza się, gdy trzeba zablokować, bądź manipulować niewielkimi elementami.

W przypadku zastosowania sprężyny ulega ona zgnieceniu przez tłok. Nagromadzona w ten sposób energia wymusza powrót tłoka na pozycję początkową, stanowiąc zamknięcie jednego pełnego cyklu pracy, który z kolei dzieli się na poszczególne fazy:

• Faza startu;
• Faza przyspieszenia;
• Faza stała;
• Faza hamowania.

Faza startu 

Faza startu — polega na uruchomieniu zaworu gdzie za pośrednictwem odpowiednich przyłączy, zwiększa się ciśnienie w tylnej komorze siłownika. W tym czasie z przedniej komory siłownika powietrze pod wpływem ciśnienia wychodzi na zewnątrz.

Faza przyspieszenia 

Faza przyspieszenia — maksymalna prędkość osiągana jest przy około 15 -30% skoku siłownika i jest odwrotnie proporcjonalna do objętości komory wylotowej tj. siłownika. Dodajmy, że w przypadku elementów o takiej samej średnicy tłoka, krótszy skok oznacza większe przyspieszenie.

Faza stała 

Faza stała — Prędkość urządzenia nie jest zawsze stała i zależy od wielu czynników:

• tarcia;
• obciążenia;
• miejsca montażu;
• przepływu zaworu.

Prędkość siłownika jednostronnego działania można kontrolować poprzez regulowanie natężenia przepływu wylotowego.

Faza hamowania 

Faza hamowania — ostatni etap skoku, gdy regulowany jest wylot z przedniej komory. Prędkość urządzenia zostaje zmniejszona do końca skoku.

Najważniejszym elementem konstrukcji siłownika jest tłok, który wyposażony jest w dodatkowy magnes. Kolejną istotną częścią jest tłoczysko, czyli prosty fragment konstrukcyjny siłownika, który pozwala na przenoszenie powstałej podczas pracy energii z tłoka na maszynę, którą napędza. Tłoczyska poruszają się ruchem posuwisto-zwrotnym.

Siłownik jednostronnego działania, w tym także siłowniki pneumatyczne dwustronnego działania to urządzenia zamieniające energię zawartą w sprężonym powietrzu na siłę lub moment.

Na ogromną popularność siłowników pneumatycznych złożyły się następujące czynniki:

• Niezawodna konstrukcja;
• Prostota idei działania;
• Rozbudowana dystrybucja;
• Standaryzacja wykonania;
• Duże zakresy uzyskiwanych sił.

Standaryzacja wykonania odnosi się do norm wymiarowych zawartych w dokumentach między innymi: ISO, CNOMO, UNITOP. Jest to rozwiązanie umożliwiające wspólny montaż siłowników pochodzących z różnych źródeł. Łatwiejszy jest także proces doboru odpowiedniego urządzenia na wypadek ewentualnej wymiany.

Warto jednak postawić na współpracę z jednym dostawcą. Wynika to z faktu, iż mechanizmy od jednego producenta będą miały te same parametry technicznie, materiałowe oraz jakościowe. Prowadzi to do zmniejszenia liczby ewentualnych awarii, korzyści serwisowych, a także jasno określonych gwarancji.

Zanim siłownik jednostronnego działania znajdzie swoje zastosowanie w układzie pneumatycznym, konieczne jest ustalenie niezbędnej wymaganej siły działania. Biorąc pod uwagę, iż siła ta jest uzależniona od stopnia sprężenia powietrza oraz pola powierzchni tłoka można dokonać odpowiednich obliczeń na podstawie następującego wzoru:

F = πD²/4 x p [kg]

Średnica nominalna siłownika D wyrażona jest w centymetrach, podczas kiedyciśnienie zasilania określa symbol p [bar] [atm]. Średnica siłownika podana w specyfikacji produktu, określana jest w milimetrach. Konieczne zatem jest przeliczenie jej na centymetry.

Ciśnienie natomiast podawane jest w barach lub atmosferach. Stąd obliczona siła mierzona jest w kilogramach. Jest to najbardziej czytelny parametr, zrozumiały nawet dla osób nieposiadających specjalistycznego wykształcenia kierunkowego.

Można też posłużyć się tabelami sił działania siłowników pneumatycznych, które powinny znajdować się na stronach producentów danego sprzętu. W ten sam sposób określa się także parametry określające np. siłowniki profilowe.

Dopiero znając wymogi mechanizmu, oraz budowę siłownika pneumatycznego można przystąpić do wyboru odpowiedniego modelu.

Przy zakupie zwracamy uwagę na:

• Średnicę siłownika pneumatycznego: od 8 mm do 320 mm (większe średnice traktowane są jako nietypowe);
• Zakres skoków roboczych od 1 mm do ok. 3000 mm (ze względu na dostępność tulei);
• Siły użyteczne przy zasilaniu standardowym ciśnieniem 0,63 MPa od 5 daN do 5000 daN;
• Zakres ciśnień pracy od 0,05 MPa do 1,6 MPa;
• Zakres temperatur pracy od −20 do +180° C (w zależności od zastosowanych uszczelnień);
• Czynnik roboczy — sprężone powietrze oczyszczone do wartości min. 40 μm, smarowane mgłą olejową lub powietrze oczyszczone niesmarowane (wymaga dokładniejszej filtracji około 20 μm).

Nie można w tym miejscu pominąć istotnej funkcji, jaką pełni symbolika stosowana przy oznaczaniu parametrów poszczególnych siłowników pneumatycznych.

Ze względów bezpieczeństwa operatorów stosuje się odpowiednie oznaczenia graficzne, mające poinformować obsługę o przeznaczeniu, zastosowaniu oraz działaniu wszystkich elementów mechanicznych występujących w danym środowisku technicznym.

Symbole graficzne zostały opracowane na podstawie normy PN/ISO-1219-1. Operator świadomy, co do zasady działania urządzenia, ma wiedzę jak między innymi uniknąć zagrożenia wynikającego z kontaktu z maszyną, instalacją i przyrządami.

Siłowniki pneumatyczne jednostronnego działania, materiały 

Ze względu na różne środowiska pracy, w jakich siłowniki pneumatyczne wykonują swoje zadania, charakter obciążeń i miejsce zabudowy są one wykonywane z wykorzystaniem różnych materiałów mających przystosować je do trudnych warunków pracy.

Z tych powodów typowe siłowniki wykonane są:

• Ze stali nierdzewnych i kwasoodpornych;
• Z tworzyw (tuleje, pokrywy siłowników);
• Ze stalowymi pokrywami i tulejami.

Ponadto wyróżniamy także siłowniki przeznaczone do pracy w wysokich oraz niskich temperaturach. W takich przypadkach wymagane jest zastosowanie specjalnych uszczelnień zdolnych wytrzymać nawet w ekstremalnych warunkach.

Odrębną grupą urządzeń są siłowniki specjalne i nietypowe. Wykonywane są one na indywidualne zamówienia uwzględniające nietypowe wymagania dotyczące wymiarów gabarytowych, rozwiązań konstrukcyjnych, zastosowanych uszczelnień. Może to być też konstrukcja wyprodukowana ze specjalnych materiałów bądź wyposażona w dodatkowy osprzęt zewnętrzny np. zawory rozdzielające, zawory do regulacji prędkości ruchu tłoczyska itp.

Pozostaje jeszcze pytanie, czy regenerować siłownik pneumatyczny? Próby przywrócenia siłownika do sprawności najczęściej wynikają z braku możliwości zakupu nowego urządzenia. Należy jednak liczyć się z kosztami znacznie przewyzszającymi cenę nowego siłownika. Warto skontaktować się z producentem bądź dystrybutorem  Wspomnieliśmy juz wcześniej o siłownikach specjalnych. Byc może istnieje mozliwośc złożenia indywidualnego zamówienia.

Dobierając siłownik jednostronnego działania mający w przyszłości współpracować ze sobą, dobrze jest kierować się zasadą, iż urządzenia pochodzące z jednego źródła wykazują te same parametry techniczne i materiałowe. Większa kompatybilność prowadzi w prostej linii do wydłużenia ich trwałości.

Bogactwo zagadnień związanych z szeroko rozumianą pneumatyką, jak i samymi siłownikami z pewnością u wielu z Państwa spowoduje potrzebę uściślenia wiedzy. W tym celu warto skorzystać z danych kontaktowych, dzięki czemu uzyskają Państwo dostęp do bezpłatnych porad i konsultacji. Eksperci w dziedzinie pneumatyki z przyjemnością odpowiedzą na wszystkie pytania techniczne związane z poszukiwanymi przez Państwo produktami.