4.1 Типовые пневмодвигатели

Подавляющее большинство пневмодвигателей – это двигатели поступательных, линейных перемещений, так называемые пневмоцилиндры (рис.4.2) односторонние – сжатый воздух действует на поршень цилиндра с одной стороны, и двухсторонние – сжатый воздух действует с двух сторон.

Рис. 4.2. Пневмоцилиндр

Конструкция типового цилиндра одностороннего действия изображена на рис. 4.3. Основными частями цилиндра являются: гильза 9, передняя крышка 3, задняя крышка 14, поршень 10, шток 1, пружина 8.

Рис. 4.3. Типовой пневмоцилиндр одностороннего действия:

1 – шток; 2 – маслогрязесъемное кольцо; 3 – передняя крышка; 4 – опора скольжения штока; 5 – пробка-фильтр; 6 – уплотнение гильзы; 7 – втулка-упор; 8 – пружина; 9 – гильза; 10 – поршень; 11 – уплотнение поршня; 12 – магнитное кольцо; 13 – опора скольжения поршня; 14 – задняя крышка; 15 – штуцер; 16 – резьба; 17 – присоединительный хвостовик; 18 – лыска; 19 – шейка; 20 – проушина; 21 – трубка

Гильза 9 изготавливается из стальной трубы (чаще нержавеющей), внутренняя поверхность гильзы полируется. На торцах гильзы закрепляется передняя крышка 3 и задняя крышка 14. Крепление осуществляется на резьбе 16 или при помощи стяжных шпилек (рис. 4.2). Уплотнения 6 ставят для исключения утечки воздуха.

Крышка 14 имеет резьбовое отверстие 15 для подвода сжатого воздуха в полость цилиндра. В отверстие вворачивается штуцер 20, в штуцере закрепляется трубка 21, подводящая воздух.

Крышка 3 также имеет входное резьбовое отверстие, но в него вставлен фильтр 5, например, из пористой бронзы. Фильтр чистит воздух, который всасывается в цилиндр из атмосферы при движении поршня слева направо. Крышка 3 несет эластичное кольцо 2 сложной формы, которое предотвращает попадание загрязнений внутрь цилиндра. Крышка несет также опору скольжения штока 4, выполненную из антифрикционного материала, и втулку 7, служащую левым упором поршня 10. Обе крышки 14 и 3 изготавливают обычно из алюминиевого сплава, иногда из чугуна или стали.

Поршень 10 изготавливают, как правило, из алюминиевого сплава. В канавках поршня находится эластичное уплотнение 11, магнитное кольцо 12 и опорное кольцо 13, выполненное из антифрикционного материала. Магнитное кольцо служит для приведения в действие магниточувствительных датчиков положения поршня, которые закрепляют снаружи гильзы (на рисунке не показаны). Поршень жестко закреплен на штоке 1. Шток – стальной, полированный. На конце шток имеет резьбовой присоединительный хвостовик 17 и лыски 18 для удержания штока ключом при наворачивании на хвостовик какой-либо детали. Корпус цилиндра может закрепляться за резьбовую шейку 19 или проушину 20.

Цилиндр одностороннего действия может совершать рабочее движение штока только в одном направлении. Это движение осуществляется при подаче сжатого воздуха в поршневую полость. Обратно, в исходное положение, шток возвращается под действием пружины 8 или за счет внешних сил, например сил, развиваемых внешней пружиной. Штоковая полость через фильтр 5 постоянно сообщается с атмосферой.

Цилиндр двухстороннего действия по конструкции мало чем отличается от цилиндра одностороннего действия. У него вместо фильтра-пробки 5 в резьбовое отверстие ввернут второй штуцер, через который сжатый воздух вводится в штоковую полость. Кроме того в цилиндре отсутствует пружина и, соответственно упорная втулка 7. Кольцо 2, помимо очистки штока, здесь должно выполнять еще функцию уплотнения штоковой полости. В таком цилиндре шток может совершать рабочее движение в двух направлениях.

Цилиндр одностороннего действия требует меньше аппаратуры для своего управления, меньше воздушных коммуникаций, однако его рабочий ход и возвратное усилие существенно ограничены, поэтому такие цилиндры применяются, в основном, в устройствах с небольшим перемещением – механизмах зажима, выталкивания и т. п.

При значительном перемещении штока в цилиндрах двухстороннего действия скорость в конце хода может оказаться большой, кинетическая энергия значительной и, если ее не погасить, то в конце хода произойдет удар. Для смягчения удара применяют упругие подкладки и пружины, а внутри больших цилиндров предусматривают воздушный демпфер (рис. 4.4), который уменьшает скорость поршня на последнем отрезке его хода.

Рис. 4.4. Воздушный демпфер пневмоцилиндра:

1 – шток; 2 – манжетное кольцо; 3 – винт-игла; 4 – выходное отверстие; 5 – канал

Демпфер включается в конце хода штока, когда шток 1 входит в упругое, сделанное, например, из резины, манжетное кольцо 2. Таким образом, от выходного отверстия 4 отсекается некоторый объем воздуха V. Теперь этот воздух может медленно выходить по каналу 5 через небольшой зазор между иглой и седлом дросселя. Величина зазора регулируется винтом-иглой 3. Воздух в объеме V сжимается, образует противодавление, скорость снижается и удар смягчается. При обратном ходе поршня давлением сжатого воздуха, поступающего из отверстия 4, манжета 2 отжимается от штока 1, и воздух свободно проходит к поршню. Таким образом, манжета работает как обратный клапан, пропуская воздух только в одном направлении. Если этого воздушного демпфера не достаточно, чтобы погасить энергию, ставят внешний жидкостной демпфер.