Jakie są rodzaje siłowników?

Siłowniki wykorzystywane są jako czynnik wykonawczy w maszynach i urządzeniach. Przetwarzają one energię medium roboczego na energię mechaniczną. Powszechność zastosowań powoduje duże zainteresowanie tymi urządzeniami.

Wychodząc temu naprzeciw, przybliżamy Państwu zasady działania, rodzaje siłowników oraz ich przeznaczenie. Mamy nadzieję, iż pomoże to dobrać optymalne wyposażenie w Waszych firmach.

• Czym jest siłownik?
• Jakie są rodzaje siłowników?
• Jak działa siłownik pneumatyczny?
• Jaka jest cena siłownika pneumatycznego?

Siłowniki – zastosowanie i budowa 

Siłownik zamienia energię ciśnienia czynnika roboczego na energię mechaniczną, która przybiera postać ruchu liniowego lub obrotowego. Innymi słowy, można go porównać do układu mięśniowego poruszającego kończynami. Dzięki niemu maszyny mogą chwytać, przesuwać, obracać, a nawet przecinać wszystko, czego oczekuje od nich operator.

Siłownik można znaleźć niemal w każdym mechanizmie wykorzystującym ruch, jako element funkcji roboczej. Dodatkowym argumentem przemawiającym na korzyść siłowników jest fakt, iż są to mechanizmy posługujące się zwykle ogromną siłą.

Te proste, choć bez wątpienia niezawodne podzespoły ratują życie, dostarczają rozrywki oraz zabezpieczają wykonanie planów w zakładach produkcyjnych.

Wielkimi krokami nadchodzi czas, kiedy siłowniki zostaną wykorzystane przy produkcji robotów, mających zastąpić ludzi przy pracach w ekstremalnych warunkach.

Nie szkodzi im wysoki stopień zapylenia, eliminują zagrożenia, wspomagając wojskowe i policyjne służby saperskie, a także mają wpływ na wydobycie węgla, gazu i ropy naftowej. Z tych powodów siłowniki wykonane są z najwyższej jakości stali, odpornych na szkodliwe działanie wody, ekstremalnych temperatur oraz substancji żrących.

Podstawą konstrukcji każdego siłownika są:

• Cylinder;
• Tłok;
• Tłoczysko.

Jest jeszcze czynnik zapewniający powrót tłoczyska do pozycji wyjściowej. W siłowniku jednostronnego działania tę funkcję zwykle pełni sprężyna.

Trzeba też podkreślić zasadniczą różnicę pomiędzy tłokiem a tłoczyskiem. Mimo podobnego nazewnictwa oba elementy pełnią w siłowniku zupełnie inne zadania.

Jaką funkcję pełni tłoczysko?

Tłoczysko realizuje ruch posuwisto-zwrotny, dzięki czemu możliwe jest przeniesienie energii mechanicznej z tłoka na element roboczy pracującej maszyny.

Rodzaje siłowników 

Klasyfikacja różnych rodzajów siłowników determinowana jest konstrukcją budowy urządzenia oraz rodzajem zastosowanego medium. Wypada w tym miejscu dodać, iż wiele elementów budowy siłowników ma charakter stały, znaleźć je można w każdym typie urządzenia, niezależnie od jego konstrukcji. Mowa tutaj o tłoczyskach, różnych rodzajach uszczelnień oraz cylindrach, które spotykamy w różnych rodzajach siłowników.

Rodzaje siłowników pod kątem budowy:

• Rodzaj ruchu;
• Postać tłoka;
• Postać tłoczyska;
• Specyfika budowy.

Siłowniki – rodzaj ruchu 

Ze względu na typ oraz kierunek ruchu powodowanego przez siłownik, konstrukcje dzieli się na:

1. Siłowniki liniowe;

• Jednostronnego działania;
• Dwustronnego działania;

1. Siłowniki kątowe;
2. Siłowniki krzywoliniowe.

Siłowniki – postać tłoka 

1. Tłokowe;

• Siłowniki jednotłokowe;
• Siłowniki dwutłokowe.

Siłowniki beztłokowe dzielą się na:

• Siłowniki membranowe;
• Siłowniki mieszkowe;
• Siłowniki workowe i dętkowe.

Rodzaje siłowników – Specyfika budowy 

Nie sposób w tym miejscu pominąć urządzeń rzadziej spotykanych, choć nie mniej istotnych dla przemysłu. Są to siłowniki o dość specyficznej budowie, a różnice te wynikają sposobu ich wykorzystywania.

Siłowniki specyficzne:

• Teleskopowe;
• Udarowe;
• Muskuły pneumatyczne.

Medium robocze siłownika 

Rodzaj medium odgrywa kluczową rolę, predysponując siłownik do pracy w określonym środowisku.

Rodzaje siłowników: Podział uwzględniający medium:

• Siłownik hydrauliczny;
• Siłownik elektryczny;
• Siłownik pneumatyczny.

W powyższych przypadkach funkcję medium roboczego pełnią analogicznie: ciecz. energia elektryczna oraz powietrze.

Pośród wszystkich wymienionych pneumatyka, jest jedną z najbardziej przyjaznych dla środowiska technologii, jakie poznał świat. Z tego powodu skupmy się na siłownikach pneumatycznych wykorzystywanych w przemyśle, a także w życiu codziennym.

Siłowniki pneumatyczne – rodzaje 

Sprężone powietrze odznacza się czystością, co sprawia, iż jego wykorzystanie nie wpływa w żaden sposób na stan środowiska. Brak wrażliwości na wahania temperatury także sprzyja wszechstronnym zastosowaniom siłowników pneumatycznych. Nie można przy tej okazji nie wspomnieć o wysokim stopniu bezpieczeństwa użytkowników maszyn, jak i samych urządzeń. Nieszczelność siłownika w żaden sposób nie stanowi zagrożenia dla otoczenia, w którym funkcjonuje, a siłowniki pneumatyczne instalowane są wszędzie tam, gdzie istnieje ryzyko zagrożenia wybuchem.

Przypomnijmy, rodzaje siłowników pneumatycznych uwzględnia przede wszystkim rodzaj ruchu, jaki w trakcie pracy generuje siłownik. Dodatkowo z uwagi na zastosowany element roboczy wyodrębnić siłowniki mieszkowe, siłowniki tłokowe, a także membranowe.

Jednak najczęściej stosowaną klasyfikacją siłowników jest następujące rozróżnienie:

1. Siłowniki liniowe;
2. Siłowniki kątowe;
3. Siłowniki krzywoliniowe.

Zazwyczaj wykorzystywane są modele działające jednostronnie i dwustronnie. W pierwszym przypadku medium (sprężone powietrze) wytwarza siłę powodującą działanie w jednym kierunku. O tym, która siła (ciągnąca, czy popychająca) będzie zastosowana najczęściej, decyduje oprogramowanie maszyny.

W siłownikach dwustronnych ciśnienie powietrza powoduje ruch tłoka w obu kierunkach.

Siłownik jednostronnego działania – zasada funkcjonowania 

Siłowniki jednostronnego działania zaliczają się do urządzeń liniowych. Cechuje je prosta budowa oraz nieskomplikowana obsługa. W każdym przypadku objawia się to wyjątkową skutecznością oraz trwałością i niezawodnością tego typu siłowników.

Ich cechą charakterystyczną jest występowanie tylko jednego portu doprowadzającego medium robocze do komory, co w konsekwencji powoduje, iż mechanizm wykonuje swoją pracę tylko w jednym kierunku, do lub od siebie. Powrót do pozycji wyjściowej realizowany jest przy pomocy np. sprężyny.

Rodzaje siłowników w zależności od kierunku pracy:

• Siłowniki pneumatyczne pchające;
• Siłowniki pneumatyczne ciągnące.

W pierwszym przypadku sprężone powietrze wypycha tłok z cylindra w cyklu roboczym. W drugim następuje działanie odwrotne. Mianowicie medium dostaje się do wnętrza, wciągając niejako tłok ze sobą.

Siłownik jednostronnego działania ma zdecydowanie mniejsze gabaryty od swojego dwustronnego odpowiednika. Cechuje się także niższymi kosztami eksploatacyjnymi, zarówno w kontekście serwisu, jak i wymiany urządzenia.

Za przykład może posłużyć siłownik pneumatyczny dociskowy. Jego budowa oraz niewielkie wymiary pozwalają na łatwy montaż urządzenia w ramie. Sprawdza się także w przypadku konieczności zablokowania bądź manipulowania niewielkimi elementami.

Powyżej była mowa o sprężynie pełniącej dość istotną funkcję w siłowniku jednostronnego działania. W trakcie zgniecenia przez tłok w sprężynie gromadzi się energia, wymuszająca powrót tłoka na pozycję początkową. W ten sposób następuje zamknięcie pełnego cyklu pracy, który z kolei można podzielić na cztery fazy:

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

1. Faza startu następuje po uruchomieniu zaworu, który za pośrednictwem specjalnych przyłączy, zwiększa ciśnienie w tylnej komorze siłownika. Jednocześnie powietrze w przedniej komorze pod wpływem ciśnienia zostaje wyprowadzone na zewnątrz.

2. Faza przyspieszenia stanowi moment osiągnięcia maksymalnej prędkość, co następuje przy około 15 -30% skoku siłownika. Trzeba dodać, iż jest ona odwrotnie proporcjonalna do objętości komory wylotowej. W przypadku elementów o takiej samej średnicy tłoka, krótszy skok spowoduje większe przyspieszenie.

3. Faza stała uzależniona jest od kilku istotnych czynników:

• Tarcia;
• Obciążenia;
• Miejsca montażu;
• Przepływu zaworu.

Szybkość pracy siłownika kontroluje się poprzez regulację natężenia przepływu wylotowego.

4. Faza hamowania jest ostatnim etapem skoku. W tym czasie regulowany jest wylot z przedniej komory. Prędkość siłownika zostaje zmniejszona do końca skoku.

Siłowniki dwustronnego działania – czym się różnią od siłowników jednostronnych? 

Siłownik dwustronnego działania wyposażony jest w dwie komory robocze, co znacząco rozszerza możliwości jego zastosowania, a jednocześnie odróżnia mechanizm od siłowników jednostronnych. Inną istotną zmianą jest brak sprężyny zapewniającej powrót mechanizmu do punktu wyjścia. Efekt ten uzyskano poprzez zastosowanie dwóch portów umożliwiających wejście i wyjście sprężonego powietrza.

Wypada nadmienić, iż są to siłowniki znacznie wydajniejsze, choćby z powodu szybszej pracy w jednym cyklu.

W dużym stopniu wpływ na ten stan rzeczy ma poprawne określenie niezbędnej wymaganej siły działania, która uzależniona jest od ciśnienia powietrza oraz pola powierzchni tłoka, na które medium wywiera swój nacisk.

Ustalenie tej wartości jest możliwe przy zastosowaniu odpowiedniego wzoru:

F = πD²/4 x p (kg)

D wyrażone w cm jest średnicą nominalną, p [bar] [atm] odnosi się do ciśnienia zasilania. Średnica siłownika podana jest do wiadomości użytkownika w specyfikacji produktu. Jej wymiar podany jest w milimetrach. Stąd Konieczność przeliczenia jej na centymetry, przed dokonaniem stosownych obliczeń.

W podobny sposób można dokonać analizy wymaganej siły pchającej oraz ciągnącej. W tym przypadku zastosowanie znajdzie wzór:

F1 = π (D²-d²) /4 x p (kg)

Gwoli wyjaśnienia, siła pchająca F jest wynikową zasilania siłownika od strony tłoka. Na wielkość siły ciągnącej F1 wpływa siłownik zasilany od strony tłoczyska. Znak równości widoczny za symbolem F1 oznacza, że wzór odnosi się do wielkości siły ciągnącej.

Znaczenie pozostałych symboli:

• D [cm] – średnica nominalna siłownika;
• d [cm] – średnica tłoczyska;
• p [bar] [atm] – ciśnienie zasilania.

Należy zawsze mieć na uwadze, iż siła F w każdym przypadku jest większa od siły F1.

Dużym ułatwieniem są tabele sił działania siłowników pneumatycznych, zwykle udostępnione na stronach internetowych producenta danego sprzętu.

Siłowniki dwustronnego działania wysokie uznanie użytkowników zawdzięczają:

• Niezawodnej konstrukcji;
• Prostocie idei działania;
• Dużej dostępności;
• Standaryzacji wykonania;
• Dużym zakresom uzyskiwanych sił.

Dzięki standaryzacji wykonania siłowników mieszczącej się w normach między innymi ISO, CNOMO, UNITOP istnieje możliwość wspólnego montażu mechanizmów, mimo że pochodzą z różnych źródeł. Warto jednak pamiętać, iż nie w każdym przypadku jest to rozwiązanie zalecane.

Instalacja siłowników nabytych u jednego, uznanego dostawcy zawsze gwarantuje kompatybilność urządzeń pod względem jakości materiałów, z jakich zostały wyprodukowane, co w dalszej konsekwencji przekłada się na wysoką trwałość, dokładność połączeń oraz bezawaryjną eksploatację.

Siłownik dwustronnego działania z amortyzacją 

Czym jest amortyzacja siłownika pneumatycznego?

Amortyzacja w siłownikach ma złagodzić oraz upłynnić pracę tłoków i tłoczysk. Zabieg ma na celu zwiększenie trwałości podzespołów siłownika.

Amortyzacja funkcjonuje na zasadzie poduszki powietrznej, która powstaje wewnątrz siłownika. Ogranicza ona negatywne skutki uderzeń zespołu tłok – tłoczysko znajdującego się w krańcowych położeniach.

Aby to osiągnąć, producenci stosują różne rodzaje siłowników z uszczelką wykazującą cechy zaworu zwrotnego. Zapobiega ona wydostaniu się powietrza z komory siłownika w momencie wejścia w nią tulejki amortyzacji zamontowanej na tłoczysku. Powietrze wydostaje się na zewnątrz poprzez niewielki otwór w pokrywie.

Amortyzację zwykle stosuje się w różnych rodzajach siłowników o długich skokach. Wynika to z faktu, że mechanizmy o małym skoku nie są w stanie osiągnąć wymaganych prędkości. Pamiętajmy, że w siłowniku o małym skoku niemal natychmiast po rozpoczęciu ruchu roboczego następuje jego wyhamowanie.

Siłownik pneumatyczny – jaka cena? 

W porównaniu z wartością maszyny, cena rodzajów siłowników jest naprawdę znikoma. Co ważniejsze, poprawnie dobrany siłownik, z różnych rodzajów siłowników, jest w stanie znacznie wydłużyć żywotność całego zespołu mechanizmów, zapobiegając tym samym awariom i przestojom.

Siłownik pneumatyczny – cena

Jest uzależniona od producenta, jednak nie ona powinna być głównym kryterium wyboru. Znacznie ważniejsze jest pochodzenie sprzętu, jego wykonanie oraz niezawodność.

Dlatego ogromne znaczenie ma możliwość skorzystania z formularza kontaktowego, by za jego pośrednictwem móc uzyskać dostęp do bezpłatnych porad i wskazówek. Ekspertów w dziedzinie pneumatyki. Z przyjemnością odpowiedzą na wszystkie pytania techniczne dotyczące poszukiwanych siłowników wraz z niezbędnymi akcesoriami.