Каковы три типа цилиндров? Пневматические, гидравлические и электрические

Во вторник днем звонит машиностроитель и сообщает о проблеме. Его упаковочная линия работает со скоростью 90 циклов в минуту, пневматические цилиндры на станции запечатывания смещаются примерно на 1,5 мм после нескольких часов работы, а процент брака растет. Он хочет знать, следует ли ему перейти на гидравлику или на электричество, и хочет получить ответ до следующего производственного совещания. Ответ начинается с цифры: три. Существует три типа линейных приводов, которые выполняют такую ​​работу: пневматические цилиндры, гидравлические цилиндры и электрические цилиндры. Каждый из них преобразует энергию в прямолинейное движение, и каждый делает это с помощью совершенно другого физического механизма. Этот механизм решает все на последующих этапах, включая то, какое усилие вы приложите, насколько точно вы можете остановиться, как быстро вы можете ездить на велосипеде, сколько вам придется платить за техническое обслуживание и что произойдет, когда машина будет установлена ​​в чистом помещении, морозильной камере или во взрывоопасной атмосфере.

Три типа цилиндров и почему ответ зависит от вопроса

Если вы ищете три типа цилиндров, вы найдете два разных ответа, и оба они правильные. Путаница связана не с фактами, а с категориями. Слово «цилиндр» описывает форму, и несколько различных инженерных дисциплин использовали эту форму для разных целей. Таким образом, ответ зависит от того, по какому свойству вы сортируете.

Сортировка по источнику питания

Это классификация, которая имеет наибольшее значение в промышленной автоматизации, и именно ей посвящена большая часть времени. Цилиндр может приводиться в движение сжатым воздухом, гидравлическим маслом под давлением или электродвигателем через механическую передачу. Это три типа цилиндров в том смысле, в каком их обычно имеет в виду инженер-конструктор.

• В пневматических цилиндрах используется сжатый воздух, обычно подаваемый под давлением 6 бар из компрессорной сети завода.
• Гидравлические цилиндры используют масло при давлении, которое обычно колеблется от 70 до 350 бар, а в специализированных инструментах намного выше.
• В электрических цилиндрах используется сервопривод или шаговый двигатель, вращающий винт, ремень или стойку, вообще без использования жидкости.

Сортировка по принципу работы

Вторая классификация рассматривает то, как поршень приводится в движение внутри ствола, и включает еще один набор из трех цилиндров: цилиндры одностороннего, двойного действия и телескопические цилиндры. Цилиндр одностороннего действия приводится в движение в одном направлении и возвращается под действием силы пружины или силы тяжести. Цилиндр двойного действия приводится в движение в обоих направлениях. В телескопическом цилиндре используются вложенные ступени, обеспечивающие очень длинный ход при короткой длине втянутого положения. Эта группировка чаще всего применяется к пневматическим и гидравлическим цилиндрам, а у электрических приводов есть своя версия, о которой мы поговорим позже.

Есть третий, гораздо менее полезный ответ, который появляется в результатах поиска: математический цилиндр, который определяется скорее геометрией, чем функцией, и разделен на прямоугольную, наклонную, эллиптическую и полую формы. Эта классификация принадлежит учебнику геометрии. Если вы покупаете движущееся оборудование, игнорируйте это.

В оставшейся части этой статьи эти три типа — пневматические, гидравлические и электрические, причем различия одностороннего, двойного действия и телескопические рассматриваются как второй слой, который находится поверх всех трех.

Пневматические цилиндры: сжатый воздух делает всю работу

Пневматический цилиндр забирает воздух под давлением примерно 6 бар, подает его на одну сторону поршня и позволяет разнице давлений выталкивать шток наружу. Воздух сжимаем, и этот единственный физический факт объясняет почти все сильные и слабые стороны этой технологии.

Как они ведут себя на практике

Поскольку воздух сжимается, пневматический цилиндр не имеет жесткого положения. Если нагрузка резко возрастает, стержень смещается. Вот почему пневматические приводы описываются как силовые устройства, а не как устройства позиционирования. Стандартный цилиндр с магнитным герконом и электромагнитным клапаном 5/2 будет удерживать положение в лучшем случае примерно на 1 мм, а часто и хуже после того, как уплотнения пройдут несколько миллионов циклов. Добавление пропорционального клапана и обратной связи с обратной связью увеличивает это значение примерно до 0,5 мм, но на этом этапе преимущество в цене по сравнению с небольшим электрическим приводом практически исчезает.

Воздух дает вам скорость и прочность. Пневматический цилиндр хорошего размера может достигать скорости 1 м/с за короткий ход и совершать десятки миллионов циклов, не требуя ничего, кроме периодической смазки и замены уплотнений. Компоненты дешевы, клапаны дешевы, а специалисты по техническому обслуживанию уже знают, как с ними работать.

Одностороннего, двустороннего и телескопического действия в пневматике.

Большинство пневматических цилиндров в производственном оборудовании имеют двойное действие, поскольку их необходимо надежно и быстро приводить в действие. Версии одностороннего действия используются там, где допустим пружинный возврат, например, в зажимных приспособлениях и простых механизмах выброса, и они экономят затраты на одно отверстие клапана и один участок шланга. Телескопические пневматические цилиндры существуют, но сравнительно редки, поскольку давление воздуха слишком низкое, чтобы оправдать этапы вложения, если только для применения не требуется большая дальность действия из компактной оболочки.

Где пневматика по-прежнему побеждает

• Задачи с большим циклом и низкой точностью, такие как толкание, зажим, выброс и отклонение.
• Среды, в которых электрическое оборудование сложно сертифицировать, при условии, что сам сжатый воздух правильно заземлен и сухой.
• Приложения, в которых отказ от движения безопаснее, чем неконтролируемое движение, поскольку пневматический цилиндр без давления просто останавливается.
• Чувствительные к затратам машины с множеством осей, где цена сервопривода на ось будет непомерно высокой.

Чего это вам стоит

Покупная цена низкая, а эксплуатационные расходы - нет. Сжатый воздух является одним из самых дорогих видов энергии на заводе, поскольку типичный компрессор преобразует лишь небольшую часть потребляемой электроэнергии в полезную пневматическую энергию, а остальная часть теряется в виде тепла, утечек и падения давления. Утечка в фитинге размером 1 мм может привести к потере воздуха за год больше, чем стоимость самого баллона. Пневматические системы также шумны и нуждаются в осушителях, фильтрах и регуляторах, что требует дополнительного обслуживания. Ничто из этого не делает пневматику плохим выбором, но это означает, что при справедливом сравнении следует учитывать не только счет-фактуру.

Гидравлические цилиндры: масло, давление и исходная сила

Гидравлический цилиндр заменяет воздух маслом, а масло по существу несжимаемо. Это кардинально меняет математику. Если пневматический канал диаметром 63 мм при давлении 6 бар создает тягу примерно 1,9 кН, то же отверстие при давлении 160 бар создает около 50 кН. Гидравлика — это то, как вы перемещаете вещи, которые весят тонны.

Два режима работы

Гидравлические цилиндры чаще всего делятся на типы одностороннего и двустороннего действия, и выбор определяет всю конструкцию схемы.

Гидроцилиндры одностороннего действия

Цилиндр одностороннего действия имеет одну камеру под давлением. Масло выталкивает поршень, а возврат осуществляется под действием нагрузки, пружины или силы тяжести. Они просты, компактны и недороги и являются стандартным выбором для домкратов, подъемных платформ и многих систем прессования, где ход втягивания не выполняет никакой полезной работы. Их ограничением является то, что скорость и сила возврата не контролируются, что делает их непригодными для машины, которая должна следовать точному профилю движения в обоих направлениях. В контуре двойного действия сторона втягивания также должна выдерживать нагрузку, поэтому обычно требуется обратный клапан с пилотным управлением для предотвращения проскальзывания при выключенном насосе.

Гидравлические цилиндры двойного действия

Цилиндр двойного действия имеет масло на обеих сторонах поршня, поэтому ходы выдвижения и втягивания приводятся в движение и контролируются. Эта конфигурация используется почти во всех гидравлических машинах, которым требуется повторяемое двунаправленное движение: экскаваторы, термопластавтоматы, гидравлические прессы и тяжелая автоматизация. Это стоит дороже, потому что для него нужны два порта, направляющий клапан, который может управлять потоком, и контур, который управляет разницей в объеме между двумя камерами. Эта разница в громкости не пустяк. Поскольку стержень занимает пространство с одной стороны, скорость втягивания выше, чем скорость выдвижения для того же потока, а сила втягивания ниже на отношение кольцевой площади к площади полного прохода. Игнорирование этого является одной из наиболее распространенных ошибок при выборе размеров при проектировании гидравлики.

Четыре типа кузова, которые вам на самом деле будут цитировать

Помимо рабочего режима, гидроцилиндры обычно сортируются по конструкции ствола. Это влияет на номинальное давление, удобство эксплуатации и цену.

• В цилиндрах с рулевой тягой используются четыре стальных стержня с резьбой для крепления торцевых крышек к цилиндру. Их можно разобрать в полевых условиях с помощью обычных инструментов, что упрощает замену уплотнений, и они доступны в широком диапазоне стандартных комбинаций диаметра отверстия и хода. Компромисс — это объем и большее количество деталей.
• Сварные баллоны имеют приваренные к стволу торцевые крышки. Они более компактны, легче и, как правило, дешевле для данного диаметра отверстия, а также лучше переносят более высокое давление и боковую нагрузку. Наказание состоит в том, что в большинстве мастерских они фактически не подлежат ремонту, поэтому поврежденный ствол обычно означает новый цилиндр.
• В поршневых цилиндрах используется один плунжер большого диаметра, а не поршень и шток. Они используются для приложения очень большой силы при коротком ходе и широко распространены в подъемном и прессовом оборудовании.
• В телескопических цилиндрах используются от двух до пяти или более вложенных друг в друга ступеней для достижения хода, который может превышать длину втянутого устройства. Они используются на прицепах-самосвалах, мусоровозах и самосвальных кузовах, где место для установки фиксировано, но требования к вылету велики. Каждая ступень расширяется последовательно, поэтому сила максимальна в начале и падает по мере развертывания ступеней.

Монтажные концы имеют большее значение, чем ожидает большинство покупателей

Качество гидравлического цилиндра зависит от его соединения с машиной. Концы вилки допускают вращение в одной плоскости, сферические проушины стержня позволяют компенсировать смещение в любом направлении, фланцевые крепления жестко фиксируют цилиндр на раме, а концы стержня с резьбой позволяют прикрепить гайку или специальный фитинг. Выбор жесткого крепления, при котором машина фактически изгибается, передает изгибающие нагрузки на шток и уплотнение штока, что является надежным способом возникновения преждевременной утечки. Если конструкция движется, конец цилиндра должен двигаться вместе с ней.

Честные недостатки

Гидравлика обеспечивает огромную силу в небольшом корпусе и хорошо удерживает положение при приложении нагрузки. Они тоже подтекают, им нужен силовой агрегат, они чувствительны к температуре масла и загрязнениям, а выход из строя шланга может привести к выбросу горячего масла под давлением. Фильтрация в соответствии с кодами чистоты ISO 4406, регулярный анализ масла и резервуар правильного размера не являются дополнительными опциями; они являются ценой входа. В пищевой, фармацевтической и полупроводниковой промышленности риск утечки сам по себе часто исключает возможность использования гидравлики еще до начала сравнения производительности.

Электрические цилиндры: серводвигатель, приводящий в движение винт

Электрический цилиндр заменяет жидкость механической трансмиссией. Серводвигатель вращает винт, винт приводит в движение гайку, а гайка прикреплена к стержню, который входит и выходит из цилиндра. Все, что было сделано с помощью давления, делается с помощью позиции, и это является источником как точности, так и гибкости программирования технологии.

Что дает вам механизм

Поскольку двигателем управляет привод с обратной связью от энкодера, электрический цилиндр всегда знает, где он находится. Повторяемость 0,01 мм является обычным явлением для шарико-винтовой передачи, и даже скромный привод выдержит точность лучше, чем 0,05 мм. Скорость и сила программируются независимо, поэтому одно устройство может быстро приближаться, медленно нажимать и быстро втягиваться без каких-либо изменений в оборудовании. Профили ускорения и замедления задаются в программном обеспечении, которое устраняет механические удары, сокращающие срок службы компонентов гидравлической системы.

Сравнение эффективности простое. Шарико-винтовая передача преобразует крутящий момент двигателя в тягу с КПД около 90 процентов. Трапециевидный винт выполняет ту же работу при 30–50 процентах, но может самоблокироваться, когда двигатель обесточен, что полезно для вертикального удержания, когда шариковый винт будет двигаться назад под нагрузкой. Выбор между типами винтов на самом деле является выбором между эффективностью и надежностью фиксации.

Три механические схемы

• В рядных электроцилиндрах двигатель устанавливается непосредственно за винтом, на той же оси. Это обеспечивает кратчайший путь силы, максимальную жесткость и лучшую точность, но привод длинный.
• Электрические цилиндры складывания назад поворачивают двигатель через ремень или зубчатую передачу так, чтобы он располагался параллельно стволу. Общая длина уменьшается примерно на длину двигателя, что имеет значение при установке привода в существующий корпус машины.
• В телескопических электрических цилиндрах используются вложенные ступени, которые выдвигаются далеко за пределы втянутой длины. Четырехступенчатая конструкция может достигать длины в несколько раз больше, чем в закрытом состоянии, что делает ее полезной для подъема, наклона и доступа в ограниченное пространство.

Линейный цилиндр используется по умолчанию для точной запрессовки и дозирования, где жесткость напрямую влияет на качество процесса. Складной блок является практичным решением, когда рама машины уже собрана и за монтажной пластиной нет места. Телескопический блок решает проблему вылета, которую вообще не может решить ни один привод фиксированной длины.

Коаксиальный встроенный прецизионный линейный электрический цилиндр Линейный электрический цилиндр для точной запрессовки и дозирования, с коаксиальной интегрированной конструкцией мотор-цилиндр, точностью позиционирования ± 0,01 мм, уплотнением IP65 и компактной интеграцией. Посмотреть продукт →

Четырехступенчатый длинноходовой телескопический электрический цилиндр Телескопический электрический цилиндр для работы на больших расстояниях, с четырехступенчатым втягиванием, ходом до 3500 мм, многосекционной конструкцией с защитой от джиттера и точностью ±0,04 мм. Посмотреть продукт →

Варианты, зависящие от окружающей среды

Электрические приводы когда-то считались непригодными для суровых условий эксплуатации, и на это возражение в основном ответили изменениями в уплотнениях и материалах, а не какими-либо изменениями в фундаментальной конструкции.

Водонепроницаемые электрические цилиндры имеют герметичные барабаны, герметичные кабельные вводы и фурнитуру из нержавеющей стали или с покрытием. Имея степень защиты IP65, они выдерживают мытье и разбрызгивание, что характерно для большинства упаковочного оборудования для продуктов питания и напитков. Имея степень защиты IP68, они допускают временное погружение в воду, а это то, что вам нужно для машины, которую промывают из шланга в конце каждой смены или которая работает во влажной технологической зоне.

Взрывозащищенные электроцилиндры решают совершенно другую проблему. В атмосфере, содержащей пары растворителя, мелкую пыль или водород, опасность представляет искра от обычного двигателя. Во взрывозащищенных устройствах используются взрывозащищенные корпуса и сертифицированные кабельные вводы, и они соответствуют соответствующей классификации опасных зон, а не общим заявлениям о безопасности. Сертификация является частью продукта, а не аксессуаром.

Электроцилиндры с широким диапазоном температур справляются с тем, что смазка густеет на холоде и разжижается на жаре. Стандартный блок может иметь температуру от 0 до 40 градусов по Цельсию, что нормально для установки с климат-контролем и бесполезно в холодильном складе при температуре минус 30 или рядом с печью при температуре 80 градусов. Варианты, в которых используются низкотемпературные сплавы, высокотемпературные уплотнения и адаптивные смазочные материалы, сохраняют одинаковые характеристики позиционирования в этих крайних значениях, что часто является разницей между работающей установкой и заклинившей.

IP68 Погружной водонепроницаемый электрический цилиндр Погружной электроцилиндр для подводного оборудования, с защитой IP68, корпусом из нержавеющей стали 316L, антикоррозийным покрытием и возможностью настройки для длительной работы под водой. Посмотреть продукт →

Где электричество побеждает безоговорочно

• Любое применение с определенным профилем силы и положения, например, запрессовка, клепка, дозирование, тестирование и сборка сервоприводов.
• Многоточечное движение, при котором пневматическому цилиндру потребуются механические упоры, а гидравлическому цилиндру потребуется пропорциональный клапан и связанная с ним настройка.
• Чистые и тихие помещения, включая сборку медицинского оборудования, производство электроники и полупроводников.
• Энергочувствительные установки, поскольку электрический цилиндр потребляет мощность в основном во время движения и может регенерировать во время торможения, тогда как компрессор или гидравлическая силовая установка работают непрерывно.

Чего он от тебя требует

Электрический цилиндр нуждается в приводе, контроллере и программе движения, а люди, которые его определяют, должны понимать крутящий момент, рабочий цикл и температурные ограничения. Первоначальная стоимость каждой оси является самой высокой из трех технологий. Выигрыш достигается за счет точности, повторяемости, программируемости и отсутствия компрессора или силовой установки. На станке с четырьмя или пятью осями общее сравнение системы часто оказывается ближе, чем предполагает прайс-лист привода.

Сравнение трех типов бок о бок

В таблице ниже суммированы практические различия. Рассматривайте эти цифры как типичные диапазоны для стандартной промышленной продукции, а не как абсолютные пределы, поскольку каждый из них может быть расширен специализированным поставщиком за определенную плату.

Остальные три типа: одностороннего действия, двустороннего действия и телескопического действия.

Классификация по принципу работы распространяется на все три источника питания, и ее стоит понять, поскольку она часто определяет схему или проводку, а не технологию.

Одного действия

Цилиндр одностороннего действия является простейшим приводом. Один порт, один комплект уплотнений, одно направление приводного движения. В пневматической форме он обычно имеет внутреннюю пружину, которая возвращает шток, когда воздух исчерпан, и силу пружины необходимо вычесть из доступной тяги, что является деталью, которая бросается в глаза, когда они определяют размер цилиндра по данным силы из каталога. В гидравлической форме возврат часто представляет собой вес самого груза, что означает, что цилиндр не может втягивать груз, для подъема которого он не предназначен.

Двойное действие

Цилиндр двойного действия приводит в движение оба хода, что обеспечивает предсказуемое время в обоих направлениях. Именно поэтому он доминирует над производственным оборудованием. Он стоит дороже, потому что ему нужен второй порт, четырехходовой клапан и, в гидравлических контурах, средство управления неравными объемами на каждой стороне поршня. Взамен вы получаете контроль над ходом отвода, что имеет значение всякий раз, когда путь возврата проходит через инструменты, приспособления или защитную оболочку.

Телескопический

Телескопический цилиндр состоит из нескольких ступеней, поэтому длина в закрытом состоянии может составлять лишь часть длины в выдвинутом состоянии. В гидравлике это стандартная практика для самосвалов и подъемного оборудования. В электрических приводах та же идея реализована с помощью вложенных винтов или вложенных трубок и используется там, где машине необходимо проникнуть в ограниченное пространство, поднять платформу с низкопрофильного основания или выдвинуть руку манипулятора далеко за пределы корпуса. Телескопические конструкции жертвуют некоторой жесткостью и способностью выдерживать боковые нагрузки ради вылета, поэтому им необходимо тщательное управление, если нагрузка не является чисто осевой.

Как выбрать между тремя типами

Большинство споров о выборе возникают из-за того, что два инженера оптимизируют разные переменные. Выход — ранжировать требования еще до просмотра любого каталога. Проработайте следующие вопросы по порядку, потому что ответы быстро сужают поле.

1. Какая сила на самом деле требуется, включая пики?

Рассчитайте силу в худший момент, а не в среднем. Для операции запрессовки может потребоваться 2 кН для посадки подшипника и 12 кН на последние полмиллиметра, если посадка плотная. Пневмоцилиндр размером по средней цифре заглохнет. Добавьте к рассчитанной силе коэффициент запаса прочности от 1,5 до 2 и помните, что в цилиндре двойного действия сила втягивания меньше силы выдвижения.

2. Насколько точно необходимо удерживать конечное положение?

Если допуск в 1 мм допустим и нагрузка постоянная, пневматика справится с этой задачей с наименьшими затратами. Если вам нужно 0,2 мм, а нагрузка варьируется, гидравлика с сервоуправлением или электрический привод являются реальными вариантами. Если вам нужно 0,05 мм или больше, единственный разумный ответ — электрический. Будьте честны в отношении допуска, потому что указание точности, которая вам не нужна, — это наиболее распространенный способ перерасхода средств на привод.

3. Как быстро и как часто?

Время цикла и рабочий цикл вместе определяют, будет ли электрический привод перегреваться. Сервоцилиндр, который работает непрерывно с высокой силой, будет снижать номинальные характеристики, и рабочий цикл, указанный в технических характеристиках, не является рекомендуемым. Пневматика хорошо справляется с непрерывным циклом, если подаваемый воздух сухой и клапаны рассчитаны на эту частоту. Гидравлическая система выдерживает большие усилия при продолжительной работе, но при повышении рабочего цикла температуру масла приходится регулировать с помощью охладителя.

4. Как окружающая среда влияет на привод?

Промывка, пыль, пары растворителей, соляные брызги, холодильные камеры и места рядом с печью — все это исключает возможные варианты. Стандартный пневматический цилиндр на пищевом предприятии подвергается коррозии, и его смазка вымывается. Гидравлический цилиндр в чистом помещении для производства полупроводников является источником загрязнения. Для промывочного корпуса используется электрический цилиндр со степенью защиты IP65, а для остальных — сертифицированный взрывозащищенный или широкотемпературный вариант. Сопоставьте номинал корпуса с фактическим воздействием, а не с общим впечатлением от установки.

5. Сколько стоит установка помимо привода?

Именно здесь сила жидкости часто проигрывает. Для пневмоцилиндра необходим компрессор, осушитель, фильтр-регулятор, клапанный блок и шлангопровод. Гидравлическому цилиндру необходим силовой агрегат, резервуар, фильтрация, охлаждение и сертифицированная установка шланга. Электроцилиндру необходим привод и контроллер, а в большинстве современных машин уже имеется сетевое соединение. Когда вы сравниваете целые системы, а не отдельные компоненты, разрыв между технологиями значительно сокращается, а в некоторых установках он меняется на противоположный.

6. Использует ли машина уже одну технологию?

Стандартизация имеет реальную ценность. Запасные части, обучение технических специалистов и процедуры технического обслуживания улучшаются, когда на заводе используется одна доминирующая технология. Внедрение электрических приводов на завод, который работал на воздухе в течение тридцати лет, создает проблему обучения, а внедрение гидравлики на участке сборки электроники создает проблемы загрязнения и уборки. Лучший технический ответ не всегда является лучшим ответом на заводе.

На практике большинство автоматизированных машин в конечном итоге смешивают технологии. Пневматика обеспечивает зажим, выталкивание и простые перемещения. Электрические приводы выполняют операции позиционирования, прессования и измерения. Гидравлика появляется только там, где требуемое усилие действительно превышает то, что два других могут обеспечить экономически. Это сочетание не является компромиссом, оно является результатом применения каждой технологии там, где она работает лучше всего, и стоит изучить, как различные отрасли промышленности приходят к своей собственной версии. Например, сборка автомобилей в значительной степени опирается на электрические сервооси для крепления и запрессовки, сохраняя при этом пневматику для обработки деталей. Прецизионная электроника и полупроводниковые линии развивают электротехнику еще дальше, поскольку чистота и повторяемость не оставляют места для масла или влаги в воздухопроводах.

Ошибки выбора, которые стоят реальных денег

Одни и те же сбои возникают снова и снова во всех трех типах. Большинства из них можно избежать с помощью десяти минут арифметических вычислений.

Выбор номинального давления

Пневматический цилиндр, рассчитанный на давление 10 бар, проведет свой срок службы при том значении, которое фактически обеспечивает коллектор установки, что может составлять 5,5 бар в конце длительного периода во время пиковой нагрузки. Размер зависит от измеренного давления питания, а не от максимального номинального значения, указанного на стволе.

Игнорирование боковой нагрузки

Все три типа рассчитаны в первую очередь на осевую силу. Шток, сдвинутый вбок, изнашивает подшипник и уплотнение, и выход из строя происходит постепенно, а не внезапно. Если нагрузку невозможно сохранить соосной, добавьте направляющую или линейный модуль и позвольте цилиндру передавать только усилие. Это одна из основных причин, по которой прецизионные линейные модули и электрические цилиндры часто указываются вместе как единая ось движения, а не как отдельные части.

Путаница повторяемости с точностью

Повторяемость – это то, насколько близко привод возвращается в одно и то же положение. Точность – это то, насколько эта позиция близка к заданной. Пневматический цилиндр с механическими упорами может работать очень стабильно и все равно приземляться не в том месте, если упор сместился. Спросите поставщиков, какую цифру они приводят, и настаивайте на ее определении.

Забыв о тепловом дрейфе

Вязкость гидравлического масла меняется в зависимости от температуры, что приводит к изменению времени отклика, а в системах с плохой компенсацией — к изменению положения остановки в течение смены. Электрические приводы менее чувствительны, но не защищены, поскольку расширение винта и поведение смазки меняются в зависимости от температуры. В длительном процессе проверяйте поведение в течение первого и восьмого часов, а не только холодный запуск.

Чрезмерное определение хода

Каждый дополнительный миллиметр хода увеличивает длину стержня или винта без опоры, что снижает жесткость и сопротивление короблению. Укажите необходимый для процесса ход плюс реалистичный запас, а не самое большое число, соответствующее монтажному диапазону.

Соответствие типа применению

Самый быстрый способ составить короткий список — начать с приложения, а не с компонента. Несколько распространенных случаев показывают, как обычно принимается решение.

Простое движение большого объема

Отведение, зажим, выталкивание и приведение в действие ворот — это классические пневматические функции. Требования к точности невелики, частота циклов высока, а стоимость каждой оси имеет значение, поскольку на одном станке их может быть тридцать. Электрические приводы улучшат качество движения, но увеличат стоимость управляющего оборудования.

Точная сборка и запрессовка

Установка подшипника, закрепление клеммы или впрессовка разъема в корпус требуют одновременно контролируемого усилия и контролируемого положения. Это территория электрических цилиндров, и именно здесь программируемый профиль силы-расстояния имеет свое значение, потому что тот же привод может обнаружить неправильно установленную деталь, наблюдая за кривой силы, а не полагаясь на отдельный датчик.

Тяжелый подъем и формовка

Когда требуемое усилие достигает десятков или сотен килоньютонов, гидравлика остается наиболее компактным решением. Стоимость схемы и затраты на техническое обслуживание вполне реальны, но они обычно меньше, чем альтернатива созданию очень большого электрического привода с потребляемой мощностью, которую электрическая инфраструктура предприятия может не поддерживать.

Чистая, холодная и опасная среда

Сборка электроники, производство медицинского оборудования и производство полупроводников – все предпочитают электрический привод, поскольку он не создает масляного тумана и отработанного воздуха, а также потому, что движение можно проверить и зарегистрировать с помощью контроллера. В холодильных складах предпочтение отдается электрическим агрегатам с широким диапазоном температур и специально подготовленной пневматике, но гидравлические системы испытывают затруднения, поскольку вязкость масла резко возрастает при падении температуры. Опасные зоны — это единственное место, где ответ полностью зависит от сертификации, а не от производительности, поскольку привод, не соответствующий требованиям, вообще не может быть установлен, какими бы хорошими ни были его номера.

Моделирование и испытательные стенды

Платформы многоосного перемещения, вибрационные столы и симуляторы «привод в цикле» выходят за рамки обычного обсуждения цилиндров, поскольку они объединяют несколько приводов в скоординированное пространственное движение. В этих системах обычно используются электрические приводы с широкополосным управлением, поскольку именно синхронизация между осями определяет, производит ли платформа запланированное движение или непреднамеренное. Те же самые строительные блоки, расположенные по-другому, также используются в сейсмических учебных платформах и в стендах для динамических испытаний при разработке транспортных средств. Инженерная дисциплина аналогична одноосному выбору, применяемому шесть раз с общим контуром управления.

Определение с уверенностью

Цилиндр — один из немногих компонентов машины, в котором выбор технологии определяет остальную конструкцию. Выбрав пневматику, вы получите в наследство компрессор, систему очистки воздуха и культуру технического обслуживания, основанную на уплотнениях и клапанах. Выберите гидравлику, и вы унаследуете силовой агрегат, режим фильтрации и систему контроля утечек. Выбрав электрический вариант, вы получаете в наследство привод, контроллер и программу движения, которую необходимо ввести в эксплуатацию и задокументировать.

Все три надежно обеспечивают линейное движение, если они соответствуют нагрузке, окружающей среде и требованиям точности. Ошибки случаются, когда технология выбирается по привычке, а не по арифметике. Потратьте время на силу, терпимость, время цикла, окружающую среду и общую стоимость установки, проранжируйте ответы, и решение обычно принимается само собой. Затем еще раз сверьте цифры с реальным давлением подачи, реальными пиками нагрузки и реальным диапазоном температур, потому что именно из-за этих трех переменных большинство установок незаметно выходят из строя.