سیلندر چرخشی پنوماتیک
سیلندر چرخشی یا دورانی پنوماتیک چیست؟
سیلندر چرخشی یا سیلندر دورانی دسته ای پر کاربرد از عملگرهای پنوماتیک هستند. سیلندرهای چرخشی یا دورانی پنوماتیک در دو نوع وجود دارند، سیلندرهایی با دوران محدود و سیلندرهایی با دوران نامحدود و کامل که به این دسته از عملگرهای پنوماتیکی، موتور پنوماتیکی نیز گفته می شود که در ادامه به شرح هر یک از آنها می پردازیم:
انواع سیلندر چرخشی
در ادامه به شرح انواع سیلندر دورانی پنوماتیک یا جک های پنوماتیک چرخشی می پردازیم:
سیلندر چرخشی با دوران محدود
در مدل سیلندر پیستونی دوران محدود، به کمک قدرت سیال تحت فشار (هوای فشرده)، محور سیلندر چرخشی، در زوایای ثابت و محدودی دوران می کند. مزیت سیلندر های چرخشی در این است که به دلیل ابعاد کوچک و نصب آسان، برای وارد کردن گشتاور های نسبتا زیاد در جهات مختلف مناسب هستند. نکته ی قابل توجه برای این تجهیز در این است که میزان گشتاور در خروجی به مقدار فشار سیال تحت فشار وابسته است. زاویه دوران سیلندر چرخشی به کمک سیستم های مکانیکی محدود می شود، سیستم های مکانیکی می توانند کنترل زاویه را به صورت داخلی یا خارجی انجام دهند. برای کاهش سرعت در انتهای کورس سیلندر چرخشی معمولا از ضربه گیر استفاده می شود.
کاربرد سیلندر چرخشی برای حرکت های کنترل شده در زوایای محدود، مانند باز کردن یک شیر پروانه ای بزرگ که در خط لوله قرار گرفته است، همچنین خم کردن لوله یا میلگرد و یا در سیفترهای سیلوی آرد در صنایع مواد غذایی مانند نان های صنعتی و تولید ماکارونی، نمونه ای دیگر از کاربرد های سیلندر چرخشی است.
سیلندر چرخش با دوران نا محدود
موتورهای عملگرهای پنوماتیکی با دوران نامحدود، در زاویه 360 درجه گردش دارند و بسته به میزان فشار هوای فشرده و دبی عبوری همچنین ساختار داخلی سیلندر، می توانند با سرعت و گشتاورهای مختلف عمل کنند.
موتورها و پمپ های صنعتی پنوماتیکی، بکس های بادی، دریل ها و سنگ فرزها و همچنین تجهیزات دندانپزشکی مانند چیزل، دریل، اکسترکتور و به طور کلی ابزار باد مدور در این دسته از عملگرها جای می گیرند.
اجزای اصلی تشکیل دهنده عملگر دورانی پنوماتیک
آشنا شدن با نام اجزای سیلندر چرخشی و وظایف هر بخش می تواند برای درک چگونگی کارکرد آنها مفید باشد، به همین منظور در ادامه به معرفی بخش های اصلی سیلندر چرخشی می پردازیم.
- بدنه سیلندر چرخشی: معمولا بدنه ی سیلندر ها از چدن یا آلومینیوم ریخته گری ساخته می شود. بدنه سیلندر چرخشی از درون و بیرون پرداخت می شود. پرداخت از درون به دلیل افزایش کیفیت کارکرد آببند ها و از بیرون به دلیل نمای بهتر انجام می شود. بدنه سیلندر چرخشی دارای تعدادی مجرا برای انتقال هوا به سمت جلویی پیستون است. اگر طول کورس سیلندر چرخشی از حالت استاندارد بلندتر باشد، بدنه را دو تکه می سازند. این حالت در مقایسه با حالتی که بدنه ی سیلندر با طول کورس بلند یک تکه ساخته شود منجر به کاهش تخلخل در بدنه ی سیلندر می شود.
- رویه ی سیلندر چرخشی: به کمک رویه سیلندر، ابتدا و انتهای سیلندر بسته می شود. همواره نحوه اتصال رویه به بدنه به کمک پیچ است، البته ممکن است در بعضی موارد به کمک یک خار بلند سرتاسری رویه را مهار کرد. جنس رویه عموما از جنس بدنه سیلندر (آلومینیوم یا چدن) است. لازم به ذکر است که محور هوا درون رویه سیلندر چرخشی جا می گیرد.
- میله پیستون: رابط بین پیستون و وسیله ای که به حرکت در می آید را میله ی پیستون می نامند. جنس این میله از فولاد پرداخت شده و سنگ زده است و پرداخت را به گونه ای می زنند که کاسه نمد ها عمر زیادی داشته باشند.
- مجموعه پیستون ها: مجموعه پیستون ها در سیلندر چرخشی پنوماتیک سه وظیفه اصلی بر عهده دارد:
- ایجاد سطح لازم به منظور وارد شدن فشار سیال تا نیرو تولید شود.
- آب بندی سیال و جلوگیری از حرکت آن از سمت پرفشار به سمت کم فشار
- به عنوان یاتاقان و راهنما عمل می کند.
- پین محرک: در سیلندر چرخشی پنوماتیک، پین محرک موظف به جلوگیری از گردش پیستون نسبت به لوله ی سیلندر است. استفاده از پین محرک در ماشین هایی که محور گردنده داشته باشند، سیستم برای ترمز طراحی می شود. در صورتی که پین محرک تعبیه نشود، توقف ناگهانی محور ممکن است منجر به چرخش میله پیستون در بدنه شده و در نهایت میله را در جای خود لق کند.
- کاسه نمد میله: نقش کاسه نمد میله در سیلندر دورانی پنوماتیک بسیار مهم است چراکه در کورس رو به داخل که فشار سیال بیشتر روی کاسه نمد ها است، بیشتر کار سیلندر انجام می شود. درصورتی که نشتی از کاسه نمد ها اتفاق بیفتد، منجر به کاهش فشار در کورس رو به داخل می شود. اهمیت انتخاب کاسه نمد پردوام در سیلندر های دورانی بسیار زیاد است چراکه تعویض آنها به دلیل نصب روی محور ماشین کاری دشوار است.
- محور هوا: هوا سیالی است که در سیلندر های چرخشی نقش اساسی را برعهده دارد و به همین دلیل محور هوا یک بخش مهم از سیلندر چرخشی محسوب می شود. محور هوا از فولاد سخت و سنگ زده با پرداخت عالی ساخته می شود.
- کاسه نمد محور: کاسه نمد محور در سیلندر چرخشی پنوماتیک باید طوری باشد که با حداقل اصطکاک از نشت سیال نیز جلوگیری کند. جنس کاسه نمد از موادی مانند سرب، گرافیت، آزبست و مواد دیگری است که توانایی غلبه بر گرمایش زیاد کاسه نمد را داشته باشد.
- یاتاقان: یاتاقان در سیلندر چرخشی بین ساقه و بدنه محور به عنوان تکیه گاه عمل می کند. مطابق با نوع طراحی محور سیلندر چرخشی می توان از انواع گوناگون یاتاقان مانند بلبرینگ، بوش و یاتاقان کف گرد استفاده کرد، یاتاقان های انتخابی باید تحمل گرمای زیاد را داشته باشند.
نحوه حرکت سیلندر چرخشی پنوماتیک
تصویر زیر نحوه دوران سیلندر چرخشی پنوماتیک را نشان می دهد و همانطور که واضح است، زاویه چرخش دارای محدودیتی از پیش تعیین شده است و قادر است تا حد خاصی بچرخد.
نماد شماتیک سیلندر های چرخشی برای سیستم پنوماتیک به شکل زیر است.
نحوه نصب سیلندر چرخشی (عملگر دورانی پنوماتیک)
با توجه به اینکه ممکن است سیلندر در دور های بسیار بالایی کار کند، نصب درست سیلندر چرخشی مهم است. پایه های نصب سیلندر، قسمتی از بدنه است که در سیلندر هایی با قطر کم، پایه سیلندر را رزوه کرده و مستقیم به پایه متصل می شود، در سیلندرهایی با قطر بالا نصب به کمک پیچ های کنار پایه انجام می شود.
علل اصلی خرابی سیلندر چرخشی پنوماتیک
از عوامل اصلی خرابی در سیلندر های دورانی می توان به موارد زیر اشاره کرد:
- کمبود روانکاری: بسیاری از خرابی ها در سیلندر چرخشی پنوماتیک به دلیل کمبود روانکاری است. کمبود روانکاری روی محورهای هوا منجر به خرابی سریع کاسه نمد ها و تولید گرما و در نهایت خرابی یاتاقان ها خواهد شد. خرابی یاتاقان ها هم باعث آسیب به سیلندر چرخشی خواهد شد.
- آلودگی: آلودگی قادر است به همه ی تجهیز های صنعتی آسیب وارد کند، سیلندر های چرخشی هم از این مورد مستثنی نیستند. آلودگی می تواند باعث خراش در میله ی پیستون، محور و بدنه ی سیلندر شود و می تواند مجاری درون سیلندر را پر کند.
- کاربرد نادرست: هر دسته از سیلندر های چرخشی برای کار در سرعت های خاصی طراحی می شوند. در صورتیکه سیلندر در سرعت های بسیار بالاتر از حد تعریف شده برای آن کار کند، منجر به خرابی در سیلندر خواهد شد.
- نصب نادرست: هرگاه سیلندر چرخشی محکم نصب نشده باشد یا با محور ماشین ها همراستا نباشد می تواند منجر به لرزش های زیادی در سیلندر شود. این لرزش ها عموما به یاتاقان ها و کاسه نمد ها آسیب می زند.