Na splošno ventil ne more nadzorovati procesa sam, zato potrebujejo operaterja, da ga namesti za krmiljenje procesne spremenljivke. Za upravljanje ventilov na daljavo in samodejno premikanje je potrebna posebna naprava, kot je aktuator. Aktuator je ena vrsta naprave, ki se uporablja za delovanje ali premikanje nečesa. Aktuatorji so na voljo v treh vrstah, ki so opredeljene glede na vir energije in se uporabljajo v panogah, kot so električna, hidravlična in pnevmatska. Ta članek torej obravnava pregled pnevmatski aktuator – delo in njihove aplikacije.
Kaj je pnevmatski aktuator?
Definicija pnevmatskega aktuatorja je; tip aktuatorja, ki se uporablja za spreminjanje energije, ki je v obliki stisnjenega zraka, v gibanje. Obstajajo različni proizvajalci, ki ponujajo različne oblike pnevmatskih aktuatorjev, kjer nekateri aktuatorji pretvarjajo energijo stisnjenega zraka v linearno gibanje, nekateri aktuatorji pa spremenijo v rotacijsko gibanje. Ti aktuatorji imajo v industriji različna imena, kot so zračni cilindri, zračni aktuatorji in pnevmatski cilindri.
Kako deluje pnevmatski aktuator?
Pnevmatski aktuator je v glavnem odvisen od neke oblike plina pod pritiskom, kot je stisnjen zrak, ki vstopi v komoro za ustvarjanje tlaka. Ko ta zrak ustvari zadosten tlak v primerjavi z zunanjim atmosferskim tlakom, potem to povzroči nadzorovano kinetično gibanje naprave, kot je zobnik ali bat. Torej je to posledično gibanje usmerjeno bodisi v krožno gibanje bodisi v premočrtno. Ti aktuatorji so ena najpogosteje uporabljenih mehanskih naprav v številnih trenutnih panogah, ko je stisnjen plin pretvorjen v energijo izjemno nadzorovan, ponovljiv in zanesljiv.
Konstrukcija in delovanje pnevmatskega aktuatorja
Pnevmatski aktuator je izdelan z uporabo različnih komponent, kot so vzmet, kompresor, rezervoar, membrana in ventil. Naslednji diagram predstavlja konstrukcijo pnevmatskega pogona. Za pogon tega sistema se energija tekočine spremeni v mehansko. V tem sistemu je svež zrak stisnjen skozi kompresor in ta zrak je preprosto shranjen v rezervoarju za shranjevanje.
Tukaj se za krmiljenje smeri zraka in hitrosti pretoka uporablja ventil za regulacijo pretoka. Vzmetna enota v tem aktuatorju upravlja pretok zraka z enega mesta na drugega in daje tudi povratni hod proti batu.
Sprva bo krmilni ventil ostal odprt in membrana se potegne navzgor z vzmetjo, ko je potreben dovod zraka. Nato se zrak črpa iz atmosfere, filtrira ga filter in se odda kompresorju. Zdaj bo kompresor stisnil zrak in povečal raven tlaka.
Pri tem moramo opaziti, da se s povišanjem ravni zračnega tlaka poveča tudi temperatura zraka. Tako se za ohranjanje temperature v skromnem območju uporabljajo zračni hladilniki. Nato se stisnjen zrak preprosto shrani v rezervoar za shranjevanje, tako da se lahko vzdržuje raven tlaka. Poleg tega ta zrak pod pritiskom v sistemu dovaja energijo membrani pnevmatskega pogona. Ko sila premaga silo vzmeti zaradi stisnjenega zraka, zadrži membrano na vrhu, kar povzroči, da se membrana premakne navzdol in zapre krmilni ventil.
Ko se tlak dovoda zraka poveča, se membrana neprekinjeno premika v smeri navzdol in to popolnoma zapre regulacijski ventil na določeni točki. Podobno, ko se tlak dovoda zraka zmanjša, sila, ki deluje na diafragmo s strani vzmeti, premaga silo zaradi dovedene sile. To lahko povzroči gibanje diafragme v smeri navzgor, da se odpre regulacijski ventil.
Tu je tudi opozorjeno, da je položaj regulacijskega ventila v glavnem odvisen od zračnega tlaka. Posledično je odpiranje in zapiranje regulacijskega ventila povezano z gibanjem membrane s pritiskom zraka.
Vemo, da so za krmilnikom aktuatorji, ki zagotavljajo krmilni signal za izvedbo želenega dejanja. Tako se bo zračni tlak spremenil na podlagi dobljenega krmilnega signala in to istočasno spremeni položaj regulacijskega ventila. Na ta način ta aktuator deluje v skladu s prejetim krmilnim signalom in poganja proces.
Vrste pnevmatskih aktuatorjev
Obstajajo različne vrste pnevmatskih aktuatorjev, kot so bati, rotacijske lopatice in vzmeti ali membrane.
Batni pnevmatski aktuator
Ta vrsta pnevmatskega aktuatorja uporablja bat v cilindru. Gibanje bata lahko povzroči preprosto dovajanje manjše ali večje moči na eno stran bata.
Enodelujoči batni pnevmatski aktuator uporablja vzmet na eni strani in spreminja silo na drugo stran, medtem ko ima dvojno delujoči batni pnevmatski aktuator zračni tlak, ki deluje na obe strani bata. Linearno gibanje bata je mogoče neposredno uporabiti za aktiviranje linearnega gibanja, drugače pa ga je mogoče spremeniti v rotacijsko gibanje z zobatim zobnikom in letvijo ali povezano mehansko ureditvijo. Te aktuatorje preprosto prepoznamo po premeru cilindra in dolžini giba. Pnevmatski aktuator z velikim cilindrom lahko izvaja večjo silo.
Pnevmatski aktuator z vrtljivo lopatico
Pnevmatski aktuator z vrtljivimi lopaticami preprosto deluje kot batni pnevmatski aktuator z dvema komorama pod tlakom. Ohišje tega aktuatorja je oblikovano kot zagozda za torto in ne kot valja. Lopatica z izhodno gredjo preprosto razdeli dve komori pod tlakom. Spreminjanje stopnje razlike med lopatico premakne izhodno gred v celotnem gibanju za 90 stopinj.
Vzmetni/membranski pnevmatski aktuator
Ta vrsta pnevmatskega aktuatorja potrebuje stisnjen zrak, da potisne diafragmo proti plošči, ki ji nasproti stoji vzmet. Ko se tlak zmanjša, bo vzmet potegnila diafragmo nazaj. S spreminjanjem sile je torej mogoče doseči položaj. Ta vrsta aktuatorja se lahko neuspešno odpre/neuspešno zapre, ko vzmet izgubi zračno silo, ki vrne aktuator v položaj prekinitve.
Prednosti in slabosti
The prednosti pnevmatskega pogona vključujejo naslednje.
- Pnevmatski aktuatorji zagotavljajo visoko silo in visoke hitrosti gibanja, ko se uporabljajo v aplikacijah, ki temeljijo na linearnem nadzoru gibanja.
- Ti aktuatorji imajo visoko vzdržljivost.
- Imajo visoko zanesljivost.
- To so prednostne naprave, pri katerih je higiena bistvenega pomena.
- Stroškovno učinkovito.
- Te so zelo enostavne za vzdrževanje in namestitev
- Ti so izjemno trpežni in lahko zmanjšajo stroške, potrebne za ohranjanje njihove učinkovitosti.
- Ti aktuatorji imajo širok temperaturni razpon, ki sega od 0 do 200 °C.
- Te so eksplozijsko in ognjevarne.
- Pnevmatski aktuatorji imajo manjšo težo.
The slabosti pnevmatskih aktuatorjev vključujejo naslednje.
- O/p moč tega aktuatorja je manjša od moči hidravličnega aktuatorja.
- Notranji deli stroja niso mazani zaradi uporabe zraka kot tekočine.
- Izhodna natančnost je precej manjša pri operacijah, ki temeljijo na nizki hitrosti.
- Ti aktuatorji delujejo zelo učinkovito, ko se uporabljajo za posebne namene.
- Te se ne izvajajo dobro pri nižji hitrosti.
- Stisnjen zrak potrebuje dobro pripravo
- Zrak je lahko onesnažen z mazivi ali oljem, kar zmanjša njegovo vzdrževanje.
Aplikacije
The uporabe pnevmatskih aktuatorjev vključujejo naslednje.
- Pnevmatski aktuatorji so uporabni v širokem spektru aplikacij, kot so različna industrijska področja in nekatera področja uporabe teh aktuatorjev so;
- Zračni kompresorji.
- Letalstvo.
- Železniška aplikacija.
- Stroji za pakiranje in proizvodnjo.
- Vnetljivi avtomobilski motorji.
- Ti aktuatorji se običajno uporabljajo v batih in vžigalnih komorah vozil na bencinski pogon. Zato uporabljajo zračni vžig in bencin za ustvarjanje energije pod pritiskom, ki sčasoma premakne bat in spremeni energijo v ročično gred avtomobila. Toda ti aktuatorji so večinoma odvisni od plina pod tlakom brez vžiga, da ustvarijo želeno mehansko silo.
- Te vrste aktuatorjev so potrebne za pakirne in proizvodne stroje, zračne kompresorje, poštne cevi in tudi transportne naprave, kot so letalske in železniške aplikacije.
Kako se uporablja pnevmatika v robotiki?
Pnevmatika na splošno uporablja plin pod pritiskom za nadzor fizičnih sistemov. Ti se pogosto uporabljajo na robotih s stisnjenim zrakom za ustvarjanje mehanskega gibanja.
Kaj je pnevmatska robotska roka?
Pnevmatska robotska roka deluje kot človeška roka in vključuje dve roki in sicer; nadlaket in podlaket. Nadlaket je trajna z zgibno oporo na vrtljivo podlago in se aktivira s pnevmatskim cilindrom, medtem ko je podlaket pritrjena na nadlaht z zgibno oporo. Zato robotska roka deluje kot človeška roka s pomočjo pnevmatskega cilindra.
Torej, to je pregled pnevmatskega aktuatorja – delo z aplikacijami. Ti aktuatorji so učinkoviti, zelo zanesljivi in varni viri za krmiljenje gibanja, ki uporabljajo plin ali zrak pod pritiskom za pretvorbo energije v linearno ali rotacijsko gibanje. Ti so posebej primerni za pogosto odpiranje in zapiranje ventilov in se uporabljajo tudi v drugih industrijskih aplikacijah, kjer lahko uporaba električne energije povzroči vžig ali nevarnost požara. Tukaj je vprašanje za vas, kakšni so primeri aktuatorjev?
