Siłowniki i silniki liniowe

Do grupy tytułowych urządzeń zaliczane są siłowniki pneumatyczne, hydrauliczne, elektryczne, w których ruch obrotowy zostaje zamieniony na ruch prostoliniowy i silniki liniowe.

Jeżeli chodzi o pierwsze dwa typy urządzeń, to pod względem budowy i zasady działania występują pomiędzy nimi duże podobieństwa. Najważniejszą różnicą między siłownikami pneumatycznymi i hydraulicznymi jest rodzaj czynnika roboczego będącego w nich nośnikiem energii.

W pierwszych na energię mechaniczną obiektu, który zostaje wprawiony w ruch, przekształcana jest energia potencjalna sprężonego gazu, zazwyczaj powietrza. W drugich medium roboczym jest ciecz hydrauliczna.

Specyfika czynnika roboczego decyduje o zaletach i jest przyczyną ograniczeń siłowników obu typów, wpływając przez to na ich zastosowania. Piszemy o tym dalej, na wstępie przedstawiając budowę i klasyfikację siłowników pneumatycznych.

SIŁOWNIKI PNEUMATYCZNE

Do siłowników, które wywołują ruch posuwisto-zwrotny, zalicza się m.in. tłokowe. Urządzenie tego typu składa się z tłoka umieszczonego w cylindrze, który wypełnia się sprężonym powietrzem. Pod wpływem gazu tłok się przesuwa, a następnie powraca do położenia wyjściowego.

Można w niego wbudować magnes, aby za pomocą czujników pola magnetycznego, na przykład wbudowanych w cylinder albo zamontowanych na nim, śledzić jego pozycję.

Siłowniki pneumatyczne wykonuje się jako jednostronne albo dwustronne. W tych drugich powrót tłoka następuje w wyniku działania sprężonego powietrza doprowadzonego z przeciwnej strony, natomiast w siłownikach jednostronnych pod naciskiem znajdującej się w nich sprężyny, której jeden koniec połączony jest z tłokiem, a drugi ze ścianą cylindra. Tłok może także wracać do położenia wyjściowego pod wpływem ciężaru ładunku.

Tłok jest zazwyczaj osadzony na tłoczysku. Jest to element, z którym łączy się albo przez które popychane jest obciążenie. W przypadku gdy sprężony gaz jest wprowadzany naprzemiennie do obu komór siłownika, można go wyposażyć w dwa tłoczyska, po jednym z każdej strony tłoka. W ten sposób zbudowane są siłowniki z dwustronnym tłoczyskiem.

JAKIE SĄ ZALETY SIŁOWNIKÓW BEZTŁOCZYSKOWYCH?

Siłowniki pneumatyczne tłokowe są wykonywane także w wersji bez tłoczyska. W takim przypadku obciążenie jest poruszane przez ruchomy wózek (suwak), który jest sprzężony z tłokiem siłownika, magnetycznie albo mechanicznie. W porównaniu z siłownikami z tłoczyskiem te beztłoczyskowe mają wiele zalet.

Przede wszystkim są lżejsze oraz zajmują mniej miejsca - oszczędności, jakie pod tymi względami można uzyskać, sięgają nawet 50%. Dzięki temu, że nie dochodzi w nich do wyboczenia tłoczyska, mają znacznie większy skok. Ponadto przenoszą duże momenty zginające i siły poprzeczne.

Pracują także przy większych prędkościach. Z drugiej strony jednak są trudniejsze w montażu, a w miejscu połączenia suwaka z tłokiem może występować niewielki wyciek czynnika roboczego, przez co nie sprawdzają się w podtrzymywaniu ładunku w niezmiennej pozycji.

Ponadto wyróżnia się m.in. siłowniki pneumatyczne: zbudowane z wielu segmentów, takie, w których tłoczysko przyjmuje tylko dwa skrajne położenia albo wiele pozycji (wielopołożeniowe) oraz z lekkim uderzeniem (z amortyzacją) i udarowe. Ze względu na wykonywaną pracę dzieli się je na: ciągnące i pchające.

ZALETY SPRĘŻONEGO POWIETRZA

Powietrze, którym są zasilane napędy pneumatyczne, jest medium łatwo dostępnym i odnawialnym. Jest także czyste, bezpieczne oraz ekologiczne w eksploatacji, dzięki czemu nie stanowi zagrożenia dla obsługi ani nie zanieczyszcza otoczenia, nawet w razie rozszczelnienia się instalacji, którą jest przenoszone.

Sprężone powietrze łatwo jest przetransportować na duże odległości. Z powodu strat ciśnienia w przewodach spowodowanych m.in. jego tarciem o ich ścianki maksymalny dystans wynosi około kilometra. Specyfika medium roboczego sprawia też, że instalacji, którą jest ono przenoszone, nie trzeba odpowietrzać.

Ponadto nie są potrzebne przewody powrotne, gdyż zużyty czynnik roboczy można odprowadzić bezpośrednio do otoczenia. Brak obiegu zamkniętego znacząco uproszcza organizację instalacji zasilającej napęd pneumatyczny.

Większych problemów nie stwarza też magazynowanie sprężonego powietrza dzięki jego dużej ściśliwości (kilka tysięcy razy większej niż cieczy hydraulicznych). Można je gromadzić zarówno w zbiornikach stacjonarnych, jak i ruchomych.