Podręcznik pneumatyki (autor Wojciech Czechowski)
Tekst w kolorze zielonym zawiera informacje bardzo podstawowe i może być pominięty przez czytelników, którzy wcześniej zetknęli się z zagadnieniami pneumatyki.
3. Elementy układów pneumatyki
Zwykle kolejność omówienia elementów wyznacza ciąg logiczny urządzeń występujących w układzie czy instalacji. W naszym wykładzie zaczniemy jednak od elementów wykonawczych, jakimi są siłowniki.
3.1 Siłowniki
Siłowniki to urządzenia, w których energia sprężonego powietrza zamieniana jest na pracę mechaniczną. Siłowniki, w zależności od wykonywanego ruchu można podzielić na liniowe i obrotowe.
3.1.1 Siłowniki liniowe
Najprostszy siłownik realizuje ruch prostoliniowy przyspieszony. Przyspieszenie tłoczyska zależne jest od siły wypadkowej oraz od przemieszczanej masy. Siła wypadkowa jest sumą wektorową siły pochodzącej od ciśnienia powietrza w siłowniku, jego obciążenia zewnętrznego, a także sił sprężyn powrotnych i sił tarcia.
Zakończenie suwu roboczego następuje gwałtownie po osiągnięciu końca cylindra lub w momencie wzrostu obciążenia powyżej maksymalnej siły, jaką może wytworzyć siłownik.
Warto zwrócić uwagę, że sprężyny zabudowane w siłowniku działają ze zmienną siłą, zależną od stopnia ich ściśnięcia. Sprężyna stanowi dodatkowe źródło siły skierowanej zwykle w tą samą stronę co siłą oporu napędzanego elementu. Przy doborze siłownika, wykonanie ze sprężynami powrotnymi należy brać pod uwagę dopiero wtedy, gdy jest to niezbędne do zapewnienia realizacji żądanej funkcji. W przeciwnym wypadku siłownik bez sprężyn powrotnych będzie mniejszy i lżejszy, a w konsekwencji tańszy.
Siłowniki liniowe występują w trzech podstawowych odmianach.
3.1.1.1 Siłownik jednostronnego działania - pchający.
Rys. 2 - Siłownik jednostronnego działania - pchający.
Pod wpływem siły pochodzącej od ciśnienia powietrza tłoczysko jest wypychane. Powrót następuje pod wpływem siły sprężyny zabudowanej wewnątrz siłownika lub pod działaniem siły zewnętrznej.
3.1.1.2 Siłownik jednostronnego działania - ciągnący.
Rys. 3 - Siłownik jednostronnego działania - ciągnący.
Pod wpływem siły pochodzącej od ciśnienia powietrza tłoczysko jest wciągane. Wypchnięcie tłoczyska następuje pod wpływem siły sprężyny.
Siłowniki tego rodzaju stosowane są często w przypadku, gdy siła wysuniętego tłoczyska ma mieć określoną wartość niezależnie od ciśnienia powietrza.
3.1.1.3 Siłownik dwustronnego działania.
Rys. 4 - Siłownik dwustronnego działania (tłok w pozycji pośredniej).
Pod wpływem siły pochodzącej od ciśnienia powietrza tłoczysko jest wypychane lub wciągane. Po odcięciu powietrza sterującego po obu stronach siłownika lub po odpowietrzeniu obu komór siłownika następuje zatrzymanie tłoka w dowolnej pozycji, pod warunkiem jednak, że na tłoczysko nie działają siły zewnętrzne.