جک یا سیلندر پنوماتیک چیست؟
سیلندر یا جک پنوماتیک، انرژی نهفته در هوای فشرده را به حرکت خطی رفت و برگشتی تبدیل میکند. استفاده از آنها بسیار ساده و آسان است و به عنوان یک راه‌حل منطقی برای عمل های مکانیکی و جابرجایی بارها به صورت خطی به شمار می‌آید، به همین دلیل به طور معمول در ماشین‌آلات کارخانجات و فرآیندهای صنعتی بزرگ و کوچک مورد استفاده قرار می‌گیرند.در این مطلب اطلاعات جامع و کاملی در مورد نحوه‌ی کار سیلندرهای پنوماتیک اعم از انواع مختلف سیلندرهای پنوماتیک، خصوصیات فنی آنها، و اینکه چگونه برای مصارف گوناگون انتخاب میشوند ارائه خواهد شد.
اجزای داخلی جک یا سیلندر پنوماتیک
شکل 2 اجزای اصلی یک سیلندر پنوماتیک دو طرفه را نشان می‌دهد.
پورت کفشک سیلندر (A): پورت در انتهای پشتی سیلندر پنوماتیک که هوای فشرده می‌تواند وارد یا خارج شود.
میل مهار (B): میل‌مهارها میله‌های بلندی هستند که سیلندر پنوماتیک را دور هم نگه می‌دارند. آنها به طول سیلندر پنوماتیک امتداد دارند و سرپوش‌های کلاهک و انتهای میل را به هم متصل می‌کنند.
پورت سر سیلندر (C): پورتی میباشد در سرسیلندر پنوماتیک وجود دارد که هوای فشرده می‌تواند از طریق آن وارد یا خارج شود.
پیستون (D): قطعه ای به شکل دیسک که در داخل سیلندر حرکت میکند. این قطعه بر اثر تغییرات فشار هوایی که به سطح مقطع آن وارد میشود حرکت میکند و به میله پیستون متصل است.
پروفیل یا لوله سیلندر (E): بدنه استوانه‌ای یا پروفیلی میباشدکه پیستون و بقیه قطعات را در خود جای می‌دهد.
میله یا شافت پیستون (F): شافت پیستون به پیستون متصل شده و همراه آن حرکت میکند تا حرکت خطی ایجاد کند. انتهای شافت پیستون معمولاً به رزوه میباشد که از طریق رزوه ها به یک دوشاخه متصل شده یا به صورت مستقیم حرکت خطی را منتقل میکند.
اصول کار سیلندر پنوماتیک
اصول کلی کار یک سیلندر پنوماتیک به این بستگی دارد که آیا سیلندر یک طرفه یا دوطرفه است. در این مطلب به شما اطلاعاتی در این مورد ارائه میشود، اما برای اطلاعات بیشتر مقاله ما در مورد تفاوت سیلندر یک طرفه و دوطرفه پنوماتیک را ببینید.
سیلندر یک طرفه پنوماتیک
یک سیلندر پنوماتیک یک طرفه از هوای فشرده برای هل دادن پیستون تنها در یک جهت استفاده میکند.زیرا با استفاده از یک فنر مکانیکی پیستون را به موقعیت اولیه‌ی خود برمی‌گرداند. شکل ۳ دو امکان طراحی را نشان می‌دهد. برچسب A شکل ۳ نشان می‌دهد که از فنر برای هل دادن پیستون به بیرون استفاده میشود و هوای فشرده پیستون را به داخل می‌کشد. برچسب B شکل ۳ نشان می‌دهد که از فنر برای کشیدن پیستون به داخل استفاده شده و هوای فشرده برای هل کردن پیستون به بیرون به کار برده میشود. سیلندرهای تک کاره معمولا برای کاربردهای ایمنی در قطع سیستم مدار که نیاز به قرارگرفتن پیستون در یک موقعیت اولیه خود در هنگام از دست رفتن هوای فشرده دارند، استفاده میشوند.
به دلیل نیروی مخالف فنر، سیلندرهای پنوماتیک یک طرفه نمی‌توانند نیروی خروجی ثابتی در طول حرکت پیستون فراهم کنند. علاوه بر این، به دلیل فضای لازم برای فنر فشرده، حد حرکت سیلندرهای یک طرفه محدود میشود.
سیلندر پنوماتیک دو طرفه
سیلندرهای پنوماتیک دو طرفه امکان کنترل کامل حرکت پیستون را فراهم می‌کنند. شکل ۴ نشان می‌دهد که چگونه پیستون و شافت پیستون هنگام ورود هوای فشرده به پورت های ورودی باعث حرکت خطی شافت میشود.
موقعیت مثبت (A): شافت از بدنه بیرون کشیده شده است.
موقعیت منفی (B): شافت به داخل بدنه کشیده شده است.
هوای فشرده از طریق پورت ته سیلندر وارد شده و پیستون را به جلو هل می‌دهد که باعث بیرون آمدن شافت پیستون میشود (شکل ۳ برچسب خورده A). هوا از پورت سر سیلندر خارج میشود. برای برگرداندن میله پیستون، هوای فشرده از طریق پورت سر سیلندر وارد شده که باعث خروج هوا از پورت ته سیلندر و بازگشت پیستون به داخل میشود (شکل ۳ برچسب خورده B).
سیلندرهای پنوماتیک دو طرفه امکان کنترل کامل، افزایش طول حرکت پیستون و یک نیروی خروجی ثابت در طول کل حرکت را فراهم می‌کنند. از آنجایی که آنها از هوای فشرده در هر دو جهت استفاده می‌کنند، انرژی بیشتری مصرف می‌کنند. همچنین، آنها قادر به کارکرد با نرخ ضریب بالاتر هستند. با این حال، سیلندر دو طرفه برای سیستم‌هایی که نیاز به قرارگیری سیلندر در یک موقعیت معین در زمان خرابی و از دست رفتن هوای فشرده دارند، قابل استفاده نیست.
طول حرکت، سرعت، و زمان
طول حرکت، زمان حرکت کامل و سرعت یک سیلندر پنوماتیک، تأثیر قابل توجهی روی عملکرد و کارایی سیلندر در یک سیستم دارند.
طول حرکت: طول حرکت یک سیلندر پنوماتیک، بیشینه فاصله‌ای است که سیلندر پنوماتیک می‌تواند بار خود را حرکت دهد.
زمان حرکت کامل: زمان لازم برای حرکت شافت سیلندر از حالت کاملاً بازشده به حالت کاملاً بسته‌شده یا برعکس.
سرعت: سرعت میله پیستون با تقسیم طول حرکت بر زمان حرکت تعیین میشود.
محاسبه نیرو
برای انتخاب یک سیلندر پنوماتیک، ابتدا مهم است که درک کنیم چه میزان نیرو برای حرکت دادن بار با سرعت مورد نظر لازم است. سیلندر انتخاب شده برای جابجایی بار باید دارای ظرفیت نیرویی کمی بیشتر از نیروی لازم برای حرکت دادن بار باشد.در این مقاله اطلاعات مربوط به محاسبات ارائه شده است. کلیک کنید
استانداردها
طراحی‌های لوله های سیلندر پنوماتیک به طور معمول به استانداردهای ISO پایبند هستند که به آنها اجازه می دهد تا با محصولات تولید کنندگان مختلف قابل تعویض باشند. بنابراین ابعاد نصب، قطر استوانه و تمامی پارامتر های ابعاد و اندازه همگی پایبند یک استاندارد جهانی هستند.
جک های رادلس یا بدون شافت
حرکت شافت
حرکت شافت در یک سیلندر پنوماتیک می تواند بسیار سریع باشد، چون هوای فشرده به سرعت وارد سیلندر می شود. این حرکت سریع می تواند زمانی که شافت به انتها یا ابتدای کورس رسیده باعث ایجاد ضربه شدید به سر سیلندر یا ته سیلندر شود. این ضربه آسیبی را بر روی اجزای سیلندر هوای فشرده تحمیل می کند، صدا ایجاد می کند و ارتعاش را به ساختار ماشین منتقل می کند. برای جلوگیری از این مشکل در قسمت داخلی سر سیلندر و ته سیلندر و برای کاهش سرعت ضربه از ترمز های پنوماتیکی استفاده میگردد.
در زیر به چند نمونه از این ترمز ها اشاره میکنیم :
جذب کننده های شوک انعطاف پذیر: این جذب کننده های شوک برای سرعت عملیاتی کم، بار های کم و ضربه های کوتاه مناسب تر هستند. مواد آنها اغلب الاستومرها هستند که به صورت حلقه می آیند.(حلقه های لاستیکی که در زمان وارد شدن سر شافت یا انتهای شافت به داخل آن باعث کاهش سرعت و ضربه میگردند)
ترمز های پنوماتیکی با قابلیت کنترل جریان خروجی: این نوع ترمز ها برای سیلندرهای هوای بزرگتر با سرعت های کم و قدرت زیاد استفاده میگردد. به این صورت که زمانی که شافت به انتهای کورس نزدیک میشود این ترمز با محدود کردن مسیر جریان هوای خروجی از سرعت شافت کاسته و عملکرد ترمزی ایجاد میکند.
لوازم جانبی سیلندر هوا
بازخورد موقعیت پیستون (سنسور های تشخیص موقعیت شافت جک)
سنسورهای سیلندر هوای فشرده بازخورد موقعیت پیستون را به سیستم کنترل در ماشین آلات و تجهیزات واحد کنترل مدار می دهند. معمولا تمامی پیستون های سیلندر های پنوماتیکی درای یک مگنت (آهن ربا) حلقوی هستند که دور پیستون رو احاطه کرده است مانند پکینگ های آب بندی پیستون (برای آشنایی بیشتر با پکینگ ها کلیک کنید). یک سنسور که به میدان مغناطیسی مگنت حساس بوده می تواند بر روی بدنه سیلندر هوا نصب شود، همانطور که در شکل 6 نشان داده شده است تا موقعیت پیستون را با توجه به موقعیت مگنت که روی پیستون نصب است تشخیص دهد. بسته به اینکه سنسور کجا نصب شده است، می تواند موقعیت شافت یا موقعیت های مختلف در طول بدنه سیلندر را تشخیص داد. اگر بازخورد چند موقعیتی نیاز باشد، می توان چندین سنسور برای این کار استفاده کرد.
برای آشنایی با انواع سنسور های موقعیت کلیک کنید.
تجهیزات نصب
تجهیزات نصب برای نصب سیلندرهای پنوماتیک شامل موارد زیادی میشوند که تمامی آنها برای اتصال بدنه جک پنوماتیک و شافت آن به شاسی دستگاه و محل مورد نظر جهت انتقال نیرو استفاده می شوند. آنها معمولاً بر اساس استاندارد ISO طراحی شده اند. تجهیزات نصب بر عملکرد سیستم، قابلیت اعتماد و طراحی کلی تأثیر می گذارد. فلنج ها، لولا ها، نبشی ها، براکت های زاویه ایی، دوشاخه و غرغری چشمی فقط برخی از تجهیزات نصب هستند.
در اینجا میتوانید اطلاعات بیشتری در مورد تجهیزات نصب کسب کنید.کلیک کنید
نمادها
ISO نمادهای خوب تعریف شده ای برای سیلندرهای بادی توسعه داده است تا وظایف آنها را در نقشه های نمایی تشخیص دهند. این نمادها مستقل از استانداردهای ISO سیلندرهای بادی، قطر یا ضربه هستند.
معیارهای انتخاب
انتخاب یک جک پنوماتیک بستگی به عوامل زیر دارد. مقاله ما راجع به انتخاب جک پنوماتیک را بخوانید تا بیشتر در مورد هر یک از معیارهای انتخاب جک پنوماتیک بدانید:
نیرو
طول کورس
مدل نصب
موقعیت پیستون
قطر سیلندر
فشار کاری
پارامتر های اندازه نصب
استانداردهای ISO
نگهداری سیلندر یا جک پنوماتیک
سیلندرهای پنوماتیک قابل اعتماد هستند اما ممکن است در طول زمانی که از آنها در سیستم های پنوماتیکی استفاده میشود دچار آسیب دیدگی و فرسایش شوند. این موضوع منجر به عملکرد نامطلوب و در بدترین حالت، خرابی میشود. نگهداری مناسب شامل بازرسی دوره ایی و منظم و تعمیرات است که می‌تواند به پیشگیری از مشکلات در سیلندر کمک کند و عمر آن را افزایش دهد.
در زیر چند ویدئو از عملکر جک های پنوماتیکی مشاهده میکنید :
