I. Tipos de cilindros neumáticos
En la transmisión neumática, la energía de presión del gas comprimido se convierte en energía mecánica mediante actuadores neumáticos. Los cilindros neumáticos se pueden clasificar en dos tipos: los que realizan un movimiento lineal alternativo y los que realizan un movimiento oscilante alternativo. Los cilindros neumáticos que realizan un movimiento lineal alternativo se pueden dividir en cilindros neumáticos de simple-efecto, doble-efecto, tipo diafragma y de impacto.
① Cilindro neumático-de simple efecto: solo un extremo tiene un vástago de pistón. Se suministra gas desde un lado para acumular presión, que luego empuja el pistón para que se extienda y regresa mediante un resorte o peso propio.
② Cilindro neumático de doble-acción: el gas se suministra alternativamente desde ambos lados. La fuerza se emite en una o ambas direcciones.
③ Cilindro neumático tipo diafragma: un diafragma reemplaza al pistón y la fuerza se emite en una sola dirección. Utiliza un resorte para reposicionar. Tiene un buen rendimiento de sellado pero un recorrido corto.
④ Cilindro neumático de impacto: este es un nuevo tipo de componente. Convierte la energía de presión del gas comprimido en la energía cinética del movimiento de alta-velocidad (10-20 metros/segundo) del pistón para realizar el trabajo. El cilindro neumático de impacto tiene una tapa intermedia con una boquilla y un puerto de descarga. La tapa intermedia y el pistón dividen el cilindro neumático en tres cámaras: la cámara de almacenamiento de aire, la cámara de cabeza y la cámara de cola. Se utiliza ampliamente en diversas operaciones como cortar, punzonar, triturar y formar. Los cilindros neumáticos que realizan un movimiento alternativo u oscilante se denominan cilindros neumáticos oscilantes. Las palas dividen la cámara interior en dos y se suministra gas alternativamente a las dos cámaras, lo que hace que el eje de salida realice un movimiento oscilante. El ángulo de oscilación es inferior a 280 grados. Además, existen cilindros neumáticos giratorios, cilindros neumáticos de amortiguación hidráulica y cilindros neumáticos escalonados, etc.
II. Función del cilindro neumático: convierte la energía de presión del aire comprimido en energía mecánica, impulsando el mecanismo para realizar movimientos alternativos lineales, oscilaciones y movimientos de rotación.
III. Clasificación de los cilindros neumáticos: cilindros neumáticos alternativos de movimiento lineal, cilindros neumáticos oscilantes de movimiento oscilante, garras neumáticas, etc.
IV. Estructura del cilindro neumático: El cilindro neumático se compone del cilindro neumático, la tapa del extremo, el pistón, el vástago del pistón y los componentes de sellado. Su estructura interna se muestra en la siguiente figura.
V. Principios de estructura del cilindro neumático
1. cilindro neumático: el diámetro interior del cilindro neumático determina la fuerza de salida del cilindro neumático. El pistón debe moverse suavemente en el cilindro neumático. La rugosidad de la superficie interior del cilindro neumático debe alcanzar Ra0,8um. Para los cilindros neumáticos de acero, la superficie interior también debe estar recubierta con cromo duro para reducir la resistencia a la fricción y el desgaste, y para evitar la oxidación. El material del cilindro neumático puede ser acero con alto-carbono, aleación de aluminio de alta-resistencia o latón. Para cilindros neumáticos pequeños se pueden utilizar tubos de acero inoxidable. Los cilindros neumáticos con interruptores magnéticos o los utilizados en ambientes corrosivos deben utilizar materiales como acero inoxidable, aleación de aluminio o latón. Los pistones de cilindro neumático SMC CM2 utilizan anillos de sellado combinados para lograr un sellado bidireccional. El pistón y el vástago del pistón están unidos mediante un ajuste a presión sin tuercas.
2. Cubierta final: La cubierta final tiene puertos de entrada y escape, y algunas también tienen un mecanismo amortiguador en el interior. La cubierta del extremo en el lado del vástago tiene anillos de sellado y anillos a prueba de polvo-para evitar fugas de aire desde el vástago del pistón y evitar que entre polvo externo al cilindro neumático. La cubierta del extremo en el lado del vástago tiene un manguito guía para mejorar la precisión de guiado del cilindro neumático, soportar una pequeña cantidad de carga lateral en el vástago del pistón, reducir la deflexión cuando el vástago del pistón se extiende y extender la vida útil del cilindro neumático. El manguito guía suele utilizar aleaciones que contienen aceite sinterizado-o piezas fundidas de cobre inclinadas. La cubierta del extremo solía estar hecha de hierro fundido, pero ahora, para reducir el peso y evitar la oxidación, suele estar hecha de aleación de aluminio mediante fundición a presión. Los cilindros microneumáticos utilizan materiales de latón.
3. Pistón: El pistón es la parte -que recibe presión del cilindro neumático. Para evitar que las dos cámaras del pistón se comuniquen entre sí, está previsto un anillo de sellado del pistón. El anillo-resistente al desgaste del pistón puede mejorar el rendimiento de guiado del cilindro neumático, reducir el desgaste del anillo de sellado del pistón y reducir la resistencia a la fricción. El anillo-resistente al desgaste suele estar hecho de materiales como poliuretano, politetrafluoroetileno o resina sintética -reforzada con tela. El ancho del pistón está determinado por el tamaño del anillo de sellado y la longitud necesaria de la pieza deslizante. Si la parte deslizante es demasiado corta, es propensa a desgastarse prematuramente y atascarse. El material del pistón suele ser aleación de aluminio o hierro fundido. Los pistones de los pequeños cilindros neumáticos están hechos de latón.
4. Vástago del pistón: el vástago del pistón es la parte que soporta la carga más importante-del cilindro neumático. Por lo general, está hecho de acero con alto contenido de carbono- y se trata con cromado duro o acero inoxidable para evitar la corrosión y mejorar la resistencia al desgaste del anillo de sello del pistón.
5. Anillo de sellado: Los componentes en ubicaciones de movimiento giratorio o alternativo se denominan sellos móviles, mientras que el sellado de piezas estacionarias se denomina sellos estáticos. Los métodos de conexión entre el cilindro neumático y la cubierta del extremo incluyen principalmente los siguientes tipos: tipo integrado, tipo remachador, tipo de conexión roscada, tipo brida y tipo varilla de tracción.
6. Cuando el cilindro neumático está funcionando, depende de la niebla de aceite del aire comprimido para lubricar el pistón. También hay una pequeña cantidad de cilindros neumáticos no-lubricados.
VI. Principio de funcionamiento del cilindro neumático
Las fuerzas de empuje y tracción sobre el vástago del pistón se determinan en función de la fuerza requerida para la operación. Al seleccionar un cilindro neumático, es necesario asegurarse de que la fuerza de salida del cilindro neumático tenga un ligero margen. Si el diámetro del cilindro neumático es demasiado pequeño, la fuerza de salida será insuficiente y el cilindro neumático no funcionará normalmente; sin embargo, si el diámetro del cilindro neumático es demasiado grande, no sólo hará que el equipo sea pesado y costoso, sino que también aumentará el consumo de aire, lo que provocará un desperdicio de energía. En el diseño del dispositivo, es aconsejable utilizar mecanismos de amplificación de fuerza tanto como sea posible para reducir el tamaño del cilindro neumático.
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