WPŁYW MEDIUM NA PARAMETRY PRACY SIŁOWNIKÓW

Dzięki wykorzystaniu sprężonego powietrza niewrażliwego na zmiany temperatury ważną zaletą napędów pneumatycznych jest możliwość pracy w szerokim jej zakresie. Mogą też pracować przy dużej wilgotności, zarówno wewnątrz, jak i na zewnątrz.

Właściwości medium roboczego wpływają na parametry pracy napędów pneumatycznych. Na przykład dzięki temu, że sprężone powietrze ma małą lepkość, charakteryzują je małe opory przepływu. To pozwala na uzyskanie dużych prędkości liniowych, nawet rzędu kilkudziesięciu m/s. Oprócz tego tłumi ono drgania.

Parametry pracy napędów zasilanych sprężonym gazem można płynnie regulować - prędkość liniową przez zmianę natężenia przepływu sprężonego powietrza, natomiast siłę - zmieniając jego ciśnienie. W napędach pneumatycznych uzyskuje się siły rzędu kilkunastu-kilkudziesięciu kN, przy ciśnieniu typowo 1-1,5 MPa. Ich zaletą jest też niski koszt zakupu w porównaniu do innych. Generalnie też wśród zalet napędów pneumatycznych wymienia się: żywotność, niską awaryjność, łatwą obsługę oraz konserwację.

JAKIE SĄ OGRANICZENIA SIŁOWNIKÓW PNEUMATYCZNYCH?

Jedną z najistotniejszych wad sprężonego powietrza jest duża ściśliwość tego medium. Przez to trudno jest zapewnić powolny i płynny ruch tłoka. Oprócz tego, korzystając z siłowników pneumatycznych, uzyskuje się przemieszczenia liniowe o ograniczonej długości, co wynika z możliwości technicznych w zakresie ich konstrukcji.

Niełatwo jest również zsynchronizować ruchy wielu obciążeń przez nie napędzanych. Nieszczelności w przewodach, którymi transportowane jest sprężone powietrze, powiększają koszty eksploatacji, i tak wysokie w porównaniu z innymi typami napędów w związku ze stratami energii powstającymi podczas przetłaczania tego medium i faktem, że duże jej ilości są potrzebne do zasilania sprężarek, nawet wówczas, kiedy tłok nie pracuje.

Jeśli chodzi o użytkowanie siłowników pneumatycznych, to na komfort personelu może negatywnie wpływać hałas, który powstaje, kiedy czynnik roboczy jest odprowadzany do atmosfery. Poza tym, żeby sprężone powietrze nadawało się do wykorzystania w napędach pneumatycznych, muszą zostać spełnione określone warunki na etapie jego przygotowania.

Oprócz uzyskania wymaganego ciśnienia z czynnika roboczego trzeba usunąć wszelkie płynne i stałe zanieczyszczenia, tzn. wodę w postaci kropel oraz cząstki stałe o rozmiarach powyżej określonej wartości dopuszczalnej. W ramce wyjaśniamy, na co powinno się zwrócić uwagę, wybierając siłownik pneumatyczny.

ZALETY SIŁOWNIKÓW HYDRAULICZNYCH. CIECZE HYDRAULICZNE

Fot. 1. System iTRAK firmy Rockwell Automation

Jak wspomniano we wstępie, w siłownikach hydraulicznych na ruch prostoliniowy zamieniana jest energia cieczy hydraulicznej pod ciśnieniem. Korzysta się z nich przede wszystkim, gdy wymagane jest wytworzenie bardzo dużych sił, rzędu kilku tysięcy kN.

Dzięki temu są częścią takich maszyn jak na przykład prasy i sprzętów ciężkich, m.in. maszyn budowlanych. Jedną z ważniejszych wad siłowników tego typu są z kolei duże straty energii, która jest zużywana na pokonywanie oporów przepływu.

Ponadto ciecz hydrauliczna inaczej, niż sprężone powietrze w siłownikach pneumatycznych, nie jest neutralnym medium roboczym dla otoczenia oraz instalacji używanej do jej transportu.

Dlatego oprócz tego, że powinny ją charakteryzować określone właściwości konieczne do uzyskania zakładanych sił oraz prędkości, wymaga się, żeby spełniała dodatkowe warunki ważne z punktu widzenia ciągłości i bezpieczeństwa pracy układu hydraulicznego oraz jego otoczenia.

Najważniejszymi z nich są: mała ściśliwość, niezależność lepkości od temperatury w całym zakładanym zakresie temperatur pracy napędu (duży wskaźnik lepkości), jak najniższa temperatura krzepnięcia, jak najwyższa temperatura zapłonu, duża przewodność cieplna, mała rozszerzalność cieplna, duże ciepło właściwe, zdolność do uwalniania powietrza, nieutlenianie się, niepienienie się, dobre właściwości smarne, niereagowanie z materiałami, z których został wykonany siłownik i jego uszczelnienia, przeciwkorozyjność i trwałość chemiczna.

Powyższe warunki spełniają m.in. oleje mineralne, oleje roślinne i oleje syntetyczne. Jeżeli ciecz hydrauliczna powinna być trudnopalna, używa się emulsji oleju w wodzie albo emulsji wody w oleju.