Поршневые цилиндры

Поршневые цилиндры-двигатели по принципу работы подразделяются на цилиндры одностороннего (рис. 15, а) и двустороннего (рис. 15,6) действия. Первые имеют только одно рабочее движение штока  (по рисунку — вправо), которое осуществляется при подаче сжатого воздуха в бесштоковую полость I. Возврат штока и поршня в исходное положение происходит под действием пружины. Штоковая полость II постоянно сообщается с атмосферой.

В пневматических поршневых двигателях двустороннего действия движение поршня в обе стороны совершается под давлением сжатого воздуха. Соответственно каждое из этих движений (тянущее или толкающее) может быть использовано как рабочее. В таких двигателях сжатый воздух подается поочередно в обе полости цилиндра. В то время как одна из полостей с помощью распределительного крана соединяется с магистралью сжатого воздуха, вторая сообщается с атмосферой.

В цилиндрах одностороннего действия (см. рис. 15, я) часть полезной мощности расходуется на сжатие возвратной пружины. Усилие на штоке такого двигателя с определенным допущением может быть подсчитано по формуле:  
P =(F·p) — Рп,
где Р — усилие на штоке, кгс;
 F — площадь поршня, см²;
р— расчетное   давление   воздуха   на   поршень, кгс/см²;
Рп — усилие сжатия пружины, кгс.

Расчетное давление воздуха обычно принимают равным 4 кгс/см², а усилие сжатия пружины равным ее максимальной нагрузке.

Аналогично (без учета Рп) определяется мощность цилиндра двустороннего действия при заполнении сжатым воздухом бесштоковой полости I(см. рис. 15,6), т. е. при толкающем движении штока. При тянущем движении штока мощность будет несколько меньше, так как часть полезной площади поршня занята штоком. В этом случае
P =p(F-Fш)
где Fш — площадь сечения штока, см².

Таким образом, в поршневых двигателях двустороннего действия такого типа толкающее усилие штока всегда больше, чем тянущее.

Приведенные формулы не учитывают потери на трение, которые в поршневых цилиндрах являются следствием трения в местах уплотнения поршня и штока, а также возможного перекоса подвижных частей привода под действием их веса. Практически на такие потери расходуется до 20—25% полезной мощности двигателя.

Цилиндры одностороннего действия конструктивно несколько проще, чем двустороннего действия, так как в этом случае не требуется уплотнения полости, сообщающейся с атмосферой. Соответственно и потери на трение в таких механизмах меньше, чем в приводах двустороннего действия. Однако двигатели одностороннего действия могут быть применены только в тех случаях, Когда усилие, необходимое Для возврата зажимных элементов приспособления в исходное положение, сравнительно невелико и может быть обеспечено пружиной. Кроме того, ход штока такого двигателя не должен превышать 30—35 мм, так как в противном случае возвратная пружина будет иметь большую длину, что приведет к увеличению размеров цилиндра. Большой ход штока может быть обеспечен в цилиндре двустороннего действия.

Если усилие, получаемое на штоке, недостаточно для надежного зажатия  детали,  а диаметр цилиндра не может быть увеличен по конструктивным соображениям, то применяют так называемые сдвоенные двигатели. Усилие на штоке двигателя сдвоенного типа увеличивается в 1,8—1,9 раза. Однако потери на трение в таких двигателях возрастают, так как соответственно увеличивается число уплотнений подвижных элементов (поршней и штоков).

В сдвоенных двигателях для возврата штока в исходное положение необходимо впустить сжатый воздух только в одну полость, а вторая должна все время сообщаться с атмосферой. Это позволяет несколько упростить конструкцию и уменьшить число уплотнений.

По способам крепления двигатели поршневого типа подразделяются на встроенные, качающиеся и плавающие (рис. 16). Первые закрепляются в корпусе приспособления и являются его неотъемлемой частью. Качающиеся обычно выносятся из зоны крепежного приспособления; они могут быть универсальными и многократно используются в различных компоновках (наладках). Плавающие двигатели применяются в тех случаях, когда необходимо направить усилие в две взаимно противоположные стороны и зажатие детали с каждой стороны производится раздельно.