CILINDRI

Struktura i funkcija fluidikih prijenosa.

U fluidikim prijenosnim sistemima povezani su generatori (pumpe ili kompresori), fluidiki motori i upravljaki elementi u kruni tok u kojem radni fluid cirkulira prenosei energiju (Sl. 1.1).

Transport radnog fluida odvija se putem vodova, to omoguava slobodu u razmjetaju pogonske jedinice, upravljakih sklopova i motora.

Ekonomski su kod hidraulikih sustava prihvatljive udaljenosti do 30 m, a kod pneumatskih do 150 m.

Zadatak fluidikog sustava moe biti:

Prijenos snageZadatak je prijenos snage od mjesta proizvodnje do mjesta primjene, a vaan je visok stepen korisnog djelovanja. Primjer: pogon vonje.

Ostvarivanje sileNa mjesto primjene potrebno je dovesti velike sile/momente, a stepen korisnog djelovanja je manje vaan. Primjer: presa.

Ostvarivanje pomakaZadatak je ostvariti pomak uz visoku tanost pozicije i brzine, esto uz relativno malo optereenje. Stepen korisnog djelovanja uglavnom nema znaaja. Primjer: alatni strojevi.

Karakteristike pneumatskog upravljanja

Zadaci pneumatskog sistema mogu ukljuivati pretvaranje, prijenos i upravljanje energijom. Sl. 2.1 ematski prikazuje princip rada pneumatskog sustava.

U gornjem bloku prikazana je pretvorba mehanike energije u energiju stlaenog zraka koji se pohranjuje u spremnik zraka.

Kroz pneumatsku razvodnu mreu taj zrak se dovodi u donji blok, u kojem se vri obrnuta pretvorba energije.

Nakon jedinice za pripremu zraka (ienje, suenje, zauljivanje), u pneumatskom sustavu energija zraka pretvara se u koristan mehaniki rad.

Osim pretvorbe u mehaniki rad, pneumatski sustav esto obavlja i ulogu upravljanja odn. regulacije.

Elementi pneumatskog sustava mogu se prema njihovoj funkciji u sustavu podijeliti na:

elementi za proizvodnju i razvod zraka elementi za pripremu zraka izvrni elementi upravljaki elementi upravljako-signalni elementi pomoni elementi

Elementi za proizvodnju i razvod zraka imaju zadatak potroaima osigurati potrebne koliine stlaenog zraka odgovarajuih parametara (kompresor, spremnik,cjevovodi, mree za razvod).

Elementi za pripremu zraka obavljaju pripremu zraka, to ukljuuje ienje, podmazivanje i regulaciju tlaka (filter,regulator tlaka).

Upravljaki elementi (ventili) upravljaju tokovima energije i informacija (signala). Upravljanje moe biti u potpunostipneumatsko, a najee se izvodi u kombinaciji s drugim medijem i elementima (elektriko).

Izvrni elementi su elementi koji obavljaju eljene radnjeodnosno pretvaraju energiju pritiska u mehaniki rad (cilindri, motori).

Upravljako-signalni elementi imaju zadatak dobavljati informacije o stanju sustava (senzori, indikatori).

Pomoni elementi ispunjavaju razliite dodatnefunkcije (npr. prikljune ploe, priguivai buke, brojai itd.)

U pneumatskim sustavima se kod temperatura stlaenog zraka manjim od -10 C pojavljuju problemi sa zaleivanjem, dok se kod temperatura veih od 60 C pojavljuje problem brtvljenja.

PNEUMATSKI IZVRNI ELEMENTI

Izvrni elementi (pogonski elementi ili aktuatori) pretvaraju energiju sabijenog zraka u mehaniki rad.

Prema nainu kretanja mogu se podijeliti na:

elementi s ogranienim (njihajuim) kretanjem:a) translacijski (cilindri)b) rotacijski (zakretni cilindri)

pneumatski motori (rotacijski, s kontinuiranim kretanjem)

Cilindri - Konstruktivna rjeenja

U pneumatskim sistemima cilindar je najei izvrni element. U principu gibanje cilindra je translacijsko, jedino je kod zakretnih cilindara rotacijsko.

Podjele cilindaraPrema nainu djelovanja: jednoradni dvoradni posebne izvedbe:tandemviepoloajniteleskopskibez klipnjae (najee magnetni)udarni

Cilindri mogu biti jednoradni i dvoradni.

Jednoradni cilindri vre koristan rad samo u jednom smjeru, a dvoradni u oba smjera guraju i vuku.

Dvoradni cilindar ponekad ima dvostranu klipnjau i jednaku korisnu povrinu obje strane klipa.

Prema izvedbi: klipni membranski

Dijelovi cilindra (Sl. 4.1):1) plat cilindra (kouljica)2) klip3) klipnjaa4) stranji poklopac5) prednji poklopac6) vodilica / stezni prsten7) brtva8) brtva O-prsten9) ipka za spajanje10) matice za spajanjePrikljuci za zrak smjeteni su u poklopcima cilindra.

Brzina klipa obino je 1-2 m/s (maksimalno do 10 m/s),

Hod: do 2,5 m (maksimalno do 12 m za cilindre bez klipnjae),

Promjer cilindra: do 500 mm,

Sila: do 30 kN

Koeficijent korisnog djelovanja obino se kree u granicama h=70-90%.

Brtve obino podnose temperaturu od 20 do 200 C. Klip klipnjaa i kouljica su obino elini, a za kouljicu se ponekad koriste aluminij ili bronza.

Naini privrenja cilindra su (Sl. 4.2): s nogama s navojem s prirubnicom (sprijeda/straga, nepomina/okretna)

Jednoradni cilindri

Vre koristan rad samo u jednom smjeru, prikljuak zraka nalazi se samo na prednjoj strani. Koriste se za pritezanje i izbacivanje izratka, utiskivanje (ig), dodavanje, pomicanje itd., kad nije bitna brzina povratnog kretanja klipa.

Povrat se moe ostvariti na vie naina:1. nekom vanjskom silom(npr. teinom alata)2. djelovanjem sile ugraeneopruge3. reduciranim tlakom, kojistalno djeluje preko jednogventila4. zranim jastukom stalnispremnik zraka

Statika sila F koju moe ostvariti klip jednoradnog cilindra s oprugom u krajnjem poloaju iznosiF = pS1 FOmax , (4.1)p tlak napajanjaS1 povrina ela klipa (stranja)FOmax sila u opruzi stlaenoj do krajaSila na klipnjai iznosiF = pS1 p2S2 Ft FO kpS1 FO, (4.2)pri emu je p2S2 sila tlaka u prostoru s oprugom, a Ft sila trenja. Koeficijent k za jednoradni cilindar obino iznosi k=080,9.

Membranski cilindri

U odnosu na klipne, membranski cilindri omoguavaju vee sile uz krae hodove i nie frekvencije rada. Postoje dvije izvedbe membrane:- tanjurasta (Sl. 4.4) i- putujua (Sl. 4.5).

Preteno se koriste jednoradni membranski cilindri i to s tanjurastom membranom.Takav cilindar izvodi se za sile do 400 kN (tandem-izvedba) uz hod od maks. 80 mm.Maks. hod cilindra s putujuom membranom iznosi oko 200 mm.

Dvoradni cilindri

Dvoradni cilindri vre koristan rad u oba smjera (guraju i vuku), a prikljuci za zrak (prednji i stranji) nalaze se s obje strane klipa. Za pokretanje klipa sabijeni zrak dovodi se u komoru s jedne strane klipa, a istovremeno se komora na suprotnoj stranimora rasteretiti (odzraiti odnosno spojiti s atmosferom).

Promjeri klipa kreu se otprilike u granicama 5-500 mm. Povrina stranje strane klipa vea je od povrine prednje strane klipa za iznos povrine presjeka klipnjae(S1>S2).Zato je sila F = pS koju klip ostvaruje pri kretanju prema naprijed (udesno) vea od sile pri kretanju unazad (ulijevo) (F1>F2). Uz pretpostavku jednakog zapreminskog protoka zraka za napajanje kroz stranji (kretanje unaprijed) i prednji (kretanje unazad) prikljuak (Q1 = Q2 = Q), bit e brzina kretanja klipa unazad vea nego unaprijed (v1 = Q/S1 < v2 = Q/S2).

Zanemarivi razliku u povrinama klipa, sila na klipnjai dvoradnog cilindra moe se procijeniti prema izrazu:

F = pS1 p2S2 Ft kpS1 , (4.4)

pri emu p2S2 predstavlja silu pritiska uslijed ostatka zraka u komori s druge strane klipa, a Ft je sila trenja.

Koeficijent k za dvoradni cilindar obino iznosi k=040,6.

Cilindar s dvostranom (prolaznom) klipnjaom

Klipnjaa se nalazi s obje strane cilindra, jednake su povrine (S1=S2) na prednjoj I stranjoj strani, a isto tako i sile (F1=F2) i brzine kretanja klipa (v1=v2) u oba smjera.

Cilindar s ublaivaima udara

Cilindar s ublaivaem udara (s odbojnikom, s priguenjem u krajnjem poloaju) priguuje strujanje zraka pri kraju kretanja klipa, kako bi se u krajnjem poloaju izbjegli udari klipnjae.

Klip nosi manji klip, koji pri kraju hoda zatvara odvod zraka,pa se do kraja hoda zrak odvodi uim kanalom, preko prigunice (zrani amortizer).

Odabir cilindra

Kriteriji za odabir cilindra potrebna sila potreban hod potrebna brzina konstrukcija cilindra (uvrenje cilindra, spoj klipnjae, prikljuci)

Posebne izvedbe cilindara

Tandem cilindar

Dva cilindra (i dva klipa) koriste istu klipnjau. Uz isti hod i promjer, poveava se sila. Pri tome i klipnjaa mora biti ira (vra).

Cilindri s vie poloaja

To je serijski spoj dva cilindra koji se dodiruju stranjom stranom. U sluaju jednakog hoda mogua su 3 razliita poloaja, inae 4. Ako se hod prvog klipa oznai s L1, adrugog s L2 (Sl. 4.8), mogua su sljedea 4 poloaja vrha klipnjae (x):1) x = 02) x = L13) x = L24) x = L1+L2

Teleskopski cilindar

Teleskopski cilindri koriste se kad je potreban dugi hod klipnjae. Oni se sastoje od vie cilindara koji su smjeteni jedan unutar drugog, pa se izvlae kliui jedan podrugome (Sl. 4.9).

Cilindar bez klipnjae

Cilindri s klipnjaom zahtijevaju poveanu duljinu za ugradnju radi izvlaenja klipnjae. Kod cilindara bez klipnjae ta poveana duljina nije potrebna, zato se oni sve ee koriste. Za pomicanje tereta imaju vanjski kliza, a esto i vodilice za njega.Omoguavaju posebno duge hodove klipa odn. pomake, do 12 m.

Udarni cilindar

Udarni cilindar koristi se kad je potrebno ostvariti udarno djelovanje (kovanje, zakivanje, utiskivanje i sl.).

Zakretni cilindri

Zakretni cilindri ili cilindri za kruno gibanje ostvaruju ogranieno (njihajue) kruno gibanje (okretanje, uvrtanje i sl.). Simbol zakretnog cilindra je polukrug, ime sesimbolizira ogranieno kruno gibanje.