L’aria compressa sull’olio è stata progettata per produrre un movimento regolare, costante e ininterrotto delle aste o dei carrelli del cilindro dell’aria. Questo nonostante il fatto che l’aria compressa possa essere difficile da controllare durante l’azionamento di un attuatore. Questo articolo fornisce tutte le informazioni sul cilindro idraulico.
Cilindri Ad Aria
L’uso normale prevede il convogliamento di aria compressa nelle linee aeree, nelle valvole dell’aria compressa e infine in un cilindro pneumatico o attuatore per eseguire il compito di cui abbiamo bisogno. L’azione del cilindro è azionata dall’aria che fluisce verso l’attuatore.
Un attuatore pneumatico può essere con asta, senza stelo o rotante. Converte l’energia dell’aria compressa in movimento lineare o circolare. Ciò dipende dal tipo di attuatore azionato dall’aria. L’aria viaggia dall’alta pressione alla bassa pressione molto rapidamente. Alcuni dicono che sia veloce come il suono.
Questa velocità di movimento dell’aria si traduce in un funzionamento molto rapido degli attuatori pneumatici. Il pistone all’interno della canna del cilindro pneumatico reagisce quasi istantaneamente all’afflusso di aria compressa e, poiché l’asta del cilindro è attaccata al pistone, reagisce immediatamente anche lui. E poi anche gli utensili all’estremità dell’asta del pistone.
Laddove l’utensileria dell’estremità dell’asta è progettata per impartire forza smussata, perforazione o tipo di azione di taglio, ad esempio, si desidera un impatto ad alta velocità sul pezzo in lavorazione.
Per attuatori che utilizzano aria, è necessario rallentare lo stelo del pistone e l’attrezzatura. Questo è così che l’utensileria non danneggi l’utensileria o la superficie. Il rallentamento e il controllo della velocità dell’asta del pistone e degli utensili di un cilindro pneumatico possono essere ottenuti utilizzando i controlli del flusso.
Il cambiamento delle condizioni nel carico del cilindro (ad esempio attrito o carico laterale), forse l’avanzamento dell’usura della tenuta all’interno del cilindro, la pulsazione periodica del compressore o altre variazioni della pressione dell’aria di alimentazione e altri fattori contribuiranno a variare la velocità e la scorrevolezza dello stelo del cilindro.
È la variabilità dell’aria compressa (che l’aria può essere compressa del tutto e l’energia immagazzinata nei serbatoi) che impedisce a un cilindro d’aria di funzionare con velocità e fluidità costanti utilizzando solo un controllo del flusso.
Quando il pistone di un cilindro pneumatico si muove, ogni volta che qualcosa inibisce la corsa del pistone, dello stelo o dell’utensile anche di un po’, ci sarà un’esitazione momentanea in quella corsa poiché la pressione dell’aria all’interno del cilindro combatte per superare tale inibizione. Di conseguenza, la velocità dello stelo del cilindro e la fasatura della corsa dello stelo cambieranno continuamente e, quel che è peggio, in modo incoerente.
I controlli pneumatici del flusso possono aiutare a ridurre il tempo di corsa e le variazioni di velocità nella corsa dello stelo del cilindro. Poiché l’aria compressa è imprevedibile, i controlli del flusso non possono garantire che la corsa e la fasatura siano costanti corsa dopo corsa, specialmente a velocità di spostamento dello stelo inferiori. I controlli di flusso non sono in grado di controllare la velocità di spostamento dello stelo e, di conseguenza, la velocità ripetitiva degli utensili.
La Soluzione Aria Su Olio
Ci sono molte opzioni se non è necessario il funzionamento regolare e coerente di un attuatore lineare. I cilindri pneumatici sono adatti per i sistemi di automazione industriale perché producono movimenti ripetibili e veloci, hanno velocità di ciclo elevate e non generano molto calore.
Tuttavia, l’aria è comprimibile, il che è un vantaggio in molte applicazioni, ma complica il controllo a circuito chiuso. Una soluzione molto spesso trascurata è l’incorporazione di un circuito idraulico chiuso per aiutare a regolare la velocità e fornire tenuta per il sistema altrimenti completamente pneumatico.
La tecnologia pneumatica presenta molti vantaggi per l’automazione di fabbrica. Tuttavia, la comprimibilità dell’aria può rendere piuttosto difficile il controllo della velocità variabile, a meno che non si disponga di un sistema di valvole ad anello chiuso molto sofisticato. Tuttavia, i sistemi aria su olio possono essere più precisi di altre opzioni e costare meno.
I cilindri aria-su-olio, o altrimenti noti come cilindri idropneumatici o idropneumatici, offrono un’alternativa conveniente per molte applicazioni di controllo della velocità a circuito chiuso poiché combinano la comodità dell’aria compressa prontamente disponibile per la potenza con l’idraulica che controlla il movimento. Non sono sistemi convenzionali, ma possono essere utilizzati per applicazioni a bassa potenza e forniscono un controllo regolare della velocità, rigidità o movimento sincronizzato ove necessario.
Un attuatore lineare elettrico può essere utilizzato per allontanarsi dall’aria compressa e creare un posizionamento preciso e un movimento regolare dell’asta. Questa opzione ha costi significativi e richiede nuove competenze.
Un sistema completamente idraulico può conferire un movimento uniforme e regolare al movimento dell’asta del cilindro idraulico. Lo svantaggio di questa soluzione è il costo. Sarà necessario acquistare una centralina idraulica e altri accessori.
Nel grafico sottostante, nella parte superiore del disegno, è rappresentato uno schema di una valvola a 5 porte e 2 posizioni. Ciascuna delle linee di babordo a due cilindri è mostrata collegata a serbatoi dell’olio separati contrassegnati con A e B.
Aria sopra il serbatoio dell’olio
Il sistema aria sull’olio utilizza l’aria compressa introdotta nei serbatoi aria/olio tramite una valvola dell’aria 5/2. L’aria della valvola viene utilizzata per pressurizzare l’olio in ogni serbatoio e guidarlo nel cilindro.
I controlli di flusso nelle linee al cilindro dai serbatoi dell’olio (non mostrati nel disegno) doseranno l’olio quando esce da ciascuna porta del cilindro. L’olio non è comprimibile, quindi anche se la pressione su di esso può cambiare in forza o velocità, viene comunque misurata attraverso i controlli di flusso. Ciò garantisce una corsa regolare, regolare e alla stessa velocità dello stelo e dell’utensileria di fine stelo ad ogni ciclo, indipendentemente dalle fluttuazioni che si verificano normalmente nell’alimentazione dell’aria compressa.
Operazione Aria Su Olio
A differenza dei cilindri strettamente pneumatici o strettamente idraulici, i cilindri aria su olio si basano sulla differenza di superficie di un gruppo pistone-stelo pneumatico interno per aumentare significativamente la pressione dell’olio intrappolato sopra la posizione di lavoro, il che fornirà un cilindro idraulico intensificato forza di uscita.
L’aria scorre lungo una linea aerea dal collegamento alla linea al serbatoio dell’olio sull’aria quando la valvola viene spostata. L’aria compressa riempie prima lo spazio vuoto nella parte superiore del serbatoio a pressione aria/olio, quindi, man mano che la pressione dell’aria aumenta, esercita una forza sull’olio in quel serbatoio.
L’olio scorre lungo la linea fino alla luce del cilindro, dove fa rientrare o estendere il carrello o l’asta del cilindro a seconda della luce verso cui scorre. Ogni linea del cilindro ha un controllo del flusso che limita il flusso dell’olio. Ciò smorza il flusso e si traduce in una corsa uniforme e regolare dell’asta del cilindro.
Quando la valvola dell’aria viene spostata nell’altra direzione, l’aria scorre lungo l’altra linea della valvola fino all’altro serbatoio aria/olio e il ciclo si ripete. Ogni volta che la valvola si sposta, l’olio che viene spinto nel cilindro da un serbatoio spinge il pistone del cilindro verso l’altra estremità del cilindro e quel pistone guida l’olio sull’altro lato lungo la linea verso l’altro aria-su-olio cisterna.
Un sistema air-over oil correttamente installato, come descritto, fornirà la velocità e la consistenza della corsa del cilindro desiderate per la vostra applicazione. La velocità del ciclo del cilindro determinerà la quantità di olio necessaria per scaricare l’aria ogni volta che la valvola si muove. Per rimuovere l’olio dall’aria di scarico, è necessario collegare un riclassificatore (un dispositivo che cattura la nebbia d’olio) alle porte di scarico della valvola.
Inizialmente, funzionano in modo abbastanza simile ai cilindri a doppio effetto, estendendosi e ritraendosi con la forza di uscita tipica dei cilindri pneumatici. La differenza è che la seconda sezione della sezione a comando pneumatico guida un’asta attraverso la sezione dell’olio sigillandola e aumentando la pressione interna. La pressione intensificata spinge contro il pistone di lavoro e produce una maggiore spinta in uscita.
I cilindri pneumatici aria su olio funzionano allo stesso modo degli altri pneumatici a doppio effetto. Usano le valvole per controllare il loro movimento. Una valvola a quattro vie consente il controllo dei movimenti di avvicinamento e retrazione, mentre un’altra valvola a quattro vie controlla l’intensificazione della pressione dell’olio. Questi modelli combinano i vantaggi dei cilindri idraulici e pneumatici, senza alcuno svantaggio.
Costruzione E Componenti Del Sistema Aria Su Olio
L’accoppiamento di cilindri idraulici a bassa pressione con serbatoi aria su olio è un modo molto comune per creare facilmente un sistema aria su olio. Questi serbatoi possono contenere abbastanza olio per far funzionare un singolo cilindro. L’olio viene forzato nel cilindro avendo una valvola dell’aria collegata ai serbatoi dell’aria sull’olio. Le linee dell’olio sono dotate di valvole di arresto e controlli di flusso per garantire un controllo più preciso del cilindro.
Un moltiplicatore di pressione pneumatico, o intensificatore, può essere installato a monte dell’ingresso dell’aria compressa se è necessaria una forza maggiore. I serbatoi aria su olio non intensificano l’olio, indipendentemente dalla lunghezza o dal diametro del serbatoio. Viene fornita la massima pressione dell’aria.
Un’altra costruzione è un sistema di cilindri tandem che viene utilizzato per controllare la potenza dell’olio e dell’aria. Il cilindro a stelo singolo del tandem funziona ad aria, mentre il cilindro a stelo doppio è riempito d’olio. Poiché il volume è uguale in entrambe le estremità del cilindro a doppio stelo, l’olio scorre da un’estremità all’altra attraverso i controlli del flusso o le valvole di intercettazione, consentendo un controllo accurato della velocità e dell’arresto.
Componenti Aria Su Olio
I componenti principali sono necessari per l’air-over
Un tipico sistema aria su olio sarà composto da questi componenti:
- Un cilindro idraulico o pneumatico a scelta
- due serbatoi dell’olio dell’aria dimensionati per adattarsi
- due controlli di flusso idraulici
- una valvola dell’aria a due posizioni a quattro o cinque porte o due valvole a 3 vie a 2 posizioni, una che invia aria a ciascun serbatoio aria/olio
- Tutti i raccordi e le linee necessari per collegare i serbatoi dell’olio ai cilindri e i serbatoi dell’olio ai serbatoi dell’olio
- olio idraulico sufficiente
Per assicurarti che il tuo cilindro sia compatibile con le applicazioni aria-olio, verifica con il fornitore. La maggior parte può. La maggior parte delle pressioni prodotte in una combinazione aria/olio rientra ampiamente nei limiti di sicurezza per la maggior parte dei cilindri pneumatici.
Sebbene sia ancora possibile utilizzare un pistone idraulico, se funziona correttamente costerà meno di un cilindro idraulico comparabile.
Ciascuno dei serbatoi dell’olio deve contenere abbastanza olio per riempire il cilindro durante una corsa completa (un’estensione o una retrazione) senza svuotare completamente il serbatoio.
Considerazioni Sulla Costruzione Del Circuito Aria Su Olio
Guidare un sistema aria-olio ad alta velocità può causare l’ebollizione dell’olio nel serbatoio. Ciò potrebbe causare bolle d’olio significative e una diminuzione del tempo di corsa. È meglio far funzionare il circuito alla velocità più lenta efficace e accettabile per l’applicazione.
Quando si progetta con sistemi aria su olio, è necessario prestare attenzione al dimensionamento delle linee dell’olio. La maggior parte dei circuiti aria-olio funziona a 100 psi o meno e quindi qualsiasi caduta di pressione nel circuito può ridurre sostanzialmente la forza applicata dal cilindro. Il cilindro si muoverà molto lentamente se le linee dell’olio sono troppo piccole. La maggior parte delle linee dell’olio del circuito dell’olio deve essere dimensionata per una velocità compresa tra 2 e 1,2 m/sec. Se si desidera ottenere la massima velocità e forza di traslazione, questa bassa velocità richiederà tubazioni o valvole di grandi dimensioni.
Ciascuna porta del cilindro è collegata al raccordo di un serbatoio dell’olio durante l’impianto idraulico di un sistema air-overoil. La valvola dell’aria è collegata ai serbatoi aria/olio, con una porta di lavoro per ciascun serbatoio. Le linee aeree sono collegate dalla porta della valvola al raccordo sulla parte superiore di ciascun serbatoio aria/olio. I serbatoi dell’olio devono essere posti a un livello più alto rispetto alle bombole che alimentano.
Anche lo spurgo dell’aria dalle camere dell’olio può presentare un altro problema comune con i circuiti aria su olio e quindi è necessario prendere in considerazione qui. Il cilindro diventerà spugnoso se c’è dell’aria intrappolata. L’arresto accurato a metà corsa e il controllo regolare della velocità diventano quindi piuttosto difficili da ottenere con questa comprimibilità.
In genere è una buona idea montare i serbatoi più in alto del cilindro che alimentano quando si utilizza un sistema aria-su-olio e tutte le linee tra il cilindro e i serbatoi devono essere inclinati verso i serbatoi. Se possibile, lasciare che i cilindri compiano corse complete per spurgare l’aria è molto vantaggioso, oltre a incorporare un mezzo per equalizzare il livello del serbatoio nella progettazione quando si progetta un sistema a doppio serbatoio.
Ci sono così tante varianti di design dei circuiti aria su olio che ti lascerò con questi suggerimenti per i vari progetti:
- Un unico serbatoio, il sistema aria-su-olio si ritrae alla massima velocità spostando la valvola instrada il liquido idraulico attraverso l’orifizio della valvola di ritegno per fornire il controllo della velocità durante l’estensione
- Il sistema aria-su-olio a doppio serbatoio fornisce il controllo della velocità sia per l’estensione che per la retrazione
- L’uso di cilindri tandem fornisce un mezzo più semplice per controllare la velocità in entrambe le direzioni, ma richiede più spazio per l’attuatore perché il tandem è più grande di un cilindro standard a doppio effetto
- Un cilindro tandem tandem senza pari è più piccolo e più conveniente di un tandem standard, ma potrebbe subire un’intensificazione del flusso di pressione a causa dei diversi volumi.
- Due o più cilindri in tandem sono un modo conveniente per ottenere il movimento sincronizzato. Per evitare errori di posizionamento, è importante ritrarre o estendere completamente i cilindri tra un utilizzo e l’altro.
- I cilindri tandem montati contrapposti si estendono allo stesso modo e le loro aste dei pistoni si incontrano a metà, fornendo una soluzione semplice per il centraggio di pezzi di dimensioni diverse
Nota : non riempire mai un serbatoio di olio fino alla capacità massima quando il cilindro viene allontanato da esso. Come mai? Come mai?
FAQ (Domande Frequenti)
Qual è il funzionamento di un cilindro dell’olio air-over?
Nei cilindri aria su olio, quando la valvola dell’aria viene spostata, l’aria può fluire lungo una linea aerea fino al serbatoio aria su olio. In primo luogo, l’aria compressa riempie lo spazio nella parte superiore di un serbatoio a pressione aria/olio. Quindi, quando la pressione aumenta, l’olio nel serbatoio viene influenzato dalla pressione. Quell’olio inizia quindi a fluire attraverso le linee fino alla porta del cilindro, provocando l’estensione o la retrazione dell’asta del cilindro o del carrello.
Quando la valvola dell’aria viene spostata nell’altra direzione, l’aria scorre lungo l’altra linea della valvola fino all’altro serbatoio aria su olio e il ciclo si ripete. Ogni volta che la valvola si sposta, l’olio che viene spinto nel cilindro da un serbatoio spinge il pistone del cilindro verso l’altra estremità del cilindro e quel pistone guida l’olio sull’altro lato lungo la linea verso l’altro aria-su-olio cisterna.
Qual è lo scopo di un circuito di infrastrutturazione aria su olio?
In situazioni in cui non è possibile utilizzare un sistema di pressione idraulica o la pressione è bassa, un circuito aria su olio può convertire la bassa pressione in alta pressione. Gli intensificatori consentono di ottenere un controllo più preciso della velocità e del posizionamento dei cilindri rimanendo compatti, affidabili e sicuramente economici.
È possibile utilizzare un cilindro idraulico con l’aria?
È possibile, ma non consigliato. Per una serie di motivi, un cilindro idraulico riempito d’aria non funzionerà bene come uno pneumatico. Innanzitutto, i cilindri idraulici sono sistemi chiusi e hanno guarnizioni progettate per alte pressioni e perdite il più vicino possibile allo zero. Le guarnizioni possono subire ulteriore attrito, che può portare a una minore aspettativa di vita.
Poiché non è possibile lubrificare correttamente i cilindri idraulici, è estremamente probabile che il cilindro si inceppi e la tenuta si danneggerà.
Che cos’è la circolazione dell’aria nel serbatoio dell’olio?
Per espellere l’olio dai serbatoi, le valvole dell’aria sono collegate al serbatoio aria-olio per iniettare aria compressa. Questa circolazione dell’aria insieme ai controlli del flusso e alle valvole di intercettazione consentono alle linee dell’olio di fornire un controllo regolare e accurato del cilindro.
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