De Ideale Montage voor Pneumatische Cylinders Kiezen: Sleutelfactoren voor Topprestaties

Door Vitor Rangel, Product Marketing Specialist, Actuators, van Emerson

Als u een pneumatische actuator correct gedimensioneerd voor uw toepassing heeft gekozen, is het tijd om te beslissen hoe u deze gaat monteren. Het selecteren van de beste montageconfiguratie voor uw cylindertoepassing is een kritisch ontwerpbeschouwing om optimale prestaties te garanderen en de levensduur van de cylinder te maximaliseren.

Om installatie en wereldwijd uitwisselbaarheid te vergemakkelijken, zijn de meeste cylindermontages gebouwd volgens NFPA- of ISO-standaards. Hoewel talloze variaties beschikbaar zijn, vallen montagestijlen meestal in een van drie hoofdcategorieën: vaste centrumlijnmontages, vaste niet-centrumlijnmontages en gepivoteerde centrumlijnmontages.

Bij het selecteren van de juiste montage voor de toepassing is het primaire element om in overweging te nemen de toepassing zelf. In de meeste gevallen zal de beoogde functie van de actuator en de toepassingsvereisten of -beperkingen grotendeels bepalen welk montagetype te kiezen. Enkele sleutelfactoren om te overwegen zijn de cylinderhub (lang versus kort), het bewegingsvlak (horizontaal, verticaal of langs een gebogen pad), de grootte van de last en de lastconditie (gegeleid versus niet-gegeleid), de kolomsterkte van de zuigerstang en de installatieruimte. In sommige omstandigheden kan het materiaal waaruit de montage gemaakt is ook relevant zijn, afhankelijk van de mechanische eigenschappen en de toepassingsomgeving.

Het is de moeite waard om op te merken dat al deze factoren ook van toepassing zijn op hogedruk hydraulische cylinders, waarvoor de werkdruk ook een beslissende factor kan worden. Bepaalde cylindermontages zullen verminderde drukwaarden hebben om vroege uitval te voorkomen die geassocieerd zijn met excessive schuif- en buigspanningen die voortvloeien uit de hoge krachten en werkdrukken die met dergelijke ontwerpen mogelijk zijn.

Net als bij het correct instellen van demping, als de montageconfiguratie niet zorgvuldig overwogen wordt, kan dit ertoe leiden dat cylinders vroege uitval lijden. Daarom willen we u enkele richtlijnen en best practices geven om problemen met cylindermontage te vermijden.

Cilindermontageterminologie Begrijpen

In het algemeen bestaat de codificatie van cylindermontagetypen gedekt door NFPA- en ISO-standaards uit twee letters en een nummer, zoals de NFPA-voorbeelden hieronder getoond:

Vaste centrumlijnmontages – Montagetypen MX1, MX2, MX3, MF1, MF2, MF5, MF6, ME3, ME4, MS3.

Vaste niet-centrumlijnmontages – Montagetypen MS1, MS2, MS4, MS7

Gepivoteerde centrumlijnmontages – Montagetypen MP1, MP2, MP3, MP4, MT1, MT2, MT4, MU3

De eerste letter geeft aan of het een montage (M) of een accessoire (A) is en de tweede letter aanduidt de stijl:

B – body
E – kop/deksel
F – flens
P – pivot

R – gedraaide neus
S – voet of ooglaten
T – trunnion
X – staven of trekstangen

Opmerking: Het is ook mogelijk dat montagecodificaties uit 3 letters bestaan. Dit is een veelvoorkomende praktijk bij dubbele stangconfiguraties waar de letter (D) wordt toegevoegd aan de standaardaanduiding (bijv. MDF1 – dubbele stangcylinder met voorste flensmontage).

Nu we de basis van montagenomenclatuur hebben behandeld, laten we eens kijken naar de specifieke voordelen en beperkingen van elk van de hoofdcategoriën montages.

Vaste Centrumlijnmontages

Zoals de naam suggereert, zijn vaste centrumlijnmontages het beste te gebruiken in toepassingen waar de cylinderkracht gefocust is op de centrumlijn van de cylinderstang. Met de kracht op deze manier gefocust, kan de cylinder aan de kop- of dekselkant worden bevestigd via vierkante of rechthoekige flensen, uitgezette trekstangen of met centrumlijnooglaten (hoewel deze methode minder algemeen gebruikt wordt). Vaste centrumlijnmontages zijn geschikt voor rechte-lijnkrachttoepassingen en neigen ertoe stabieler te zijn tegen zwaaien op de krachtuitstrekhhub. Flensmontages bieden goede sterkte en rigiditeit maar lage tolerantie voor uitlijning, terwijl uitgezette trekstangontwerpen minder rigide zijn maar meer modulair, wat grotere montageflexibiliteit toelaat.

Bij het kiezen van een vaste centrumlijnmontage is het belangrijk om zich bewust te zijn van een paar extra dingen. Om uitlijning en doorbuigen onder last te voorkomen, moet men de cylindermontage aan een rigide structuur (machineframe) bevestigen en, indien mogelijk, ervoor zorgen dat het baanpad van het stangeinde lineair en gegeleid is, want dit kan ook ertoe leiden dat de pneumatische cylinder klemt. In het geval van lange hubcylinders kan het vrije einde van de cylinderlichaam ook extra ondersteuning vereisen om een aantal van de eerder genoemde problemen te vermijden.

Vaste Niet-Centrumlijnmontages

Bij vaste niet-centrumlijnmontages is de cylinderkracht parallel aan, maar niet op, de centrumlijn van de cylinderstang uitgelijnd. Deze montagestijl is waarschijnlijk de gemakkelijkste om te monteren en stelt eenvoudige, rechttoe rechtaan service en vervanging toe. De cylinder kan bevestigd worden via eindogellatenmontage, zijkantogellatenmontage of zijaangetapte montage.

De verspringende krachtlijn van deze montagestijl vereist speciale overweging, aangezien het buigspanningen en extra lasten op de montagebouten plaatst die ertoe kunnen leiden dat de bouten slijten of losraken over tijd. Daarom, om de levensduur en veiligheid te maximaliseren, moet deze montage zeer goed uitgelijnd zijn; de last moet in een precies, lineair pad reizen en goed ondersteund en gegeleid zijn zowel horizontaal als verticaal. Rigide gemonteerde cylinders kunnen geen consistente vaste uitlijning tolereren, met name niet bij volledige intrekking. Dat gezegd hebbende, is een kleine uitlijning die nul is bij volledige intrekking en zich met de hub iets verhoogt, doorgaans acceptabel op zware constructies.

Gepivoteerde Centrumlijnmontages

Gepivoteerde centrumlijnmontages worden doorgaans gebruikt in toepassingen waar het baanpad van de last gebogen is of uitlijning een probleem is dat niet vermeden kan worden. Met deze montagestijl kan de centrumlijn van de cylinder in een of meer richtingen zwaaien, met de grootste beweging meestal in één vlak. Clevis-, oog- en trunnionmontages zijn alle voorbeelden van gepivoteerde centrumlijnmontages.

De clevismontage is een van de meest veelzijdige en wijd gebruikte montages, en het is het beste geschikt voor korte-hub, middelgrote of kleinere boorgatcylinders. Een trunnionmontage, aan de andere kant, kan in toepassingen gebruikt worden waar de clevismontage normaal zou worden gebruikt, maar zou ertoe leiden dat de totale lengte van de cylinder excessief is.

Voor lange hub en/of zware cylinders is de centrale of intermediaire trunnionmontage het beste. In het algemeen ondersteunt deze montage het gewicht van de cylinder en moet deze dicht bij het zwaartepunt van de cylinder op het moment van maximale kracht worden geplaatst.

De kogellager-montage is ook een veelvoorkomende en bijzondere stijl van gepivoteerde centrumlijnmontages. Samengesteld uit een kogellager, stelt deze montage enige hoekbeweging toe (meestal 5 tot 10 graden beweging) in een vlak loodrecht op het hoofdvlak van de pivoterende beweging en moet in combinatie met een vetnippel gebruikt worden voor maximale effectiviteit en servicebaarheid.

Tot slot, bij het overwegen van gepivoteerde centrumlijnmontages, is het belangrijk om in gedachten te houden dat de stangeinde-cylindermontage ook moet kunnen pivoteren, en het is het beste om de accessoirebrackets van de cylindfabrikant en nauwe tolerantie pivotpennen te gebruiken om een passende pasvorm en werking te garanderen.

Aanvullende Overwegingen om Cylinderprestaties te Optimaliseren

Zoals door dit artikel heen aangegeven, om de levensduur van uw cylinder te bewaren en topprestaties te garanderen, is het erg belangrijk om de cylinderkracht zo dicht mogelijk bij de centrumlijn van de zuigerstang te houden en vrij van uitlijning of zijwaartse kracht. Off-center kracht en zijlasten verkorten de verwachte levensduur van de staflager en staafzegel aanzienlijk en moeten op alle tijden vermeden worden.

Naast de montagestijl zijn er diverse andere aspecten die niet over het hoofd gezien mogen worden bij het installeren van een cylinder. Er moet zorgvuldigheid betaald worden om schade aan het blootliggende deel van de zuigerstang te voorkomen. Gedraaide stukken moeten op specificatie aangedraaid en strak getrokken tegen de draadschouders om buigen te minimaliseren en vermoeidheidsspanning te reduceren. Excessieve rotatie van de zuigerstang binnen de cylinder moet vermeden worden om mogelijke schuring van de cylinderbuis en schade aan de zuigerzegels te voorkomen. Ten slotte moet extra ondersteuning of incorporatie van een intermediaire montage overwogen worden om schadelijk doorbuigen bij lange hubcylinders te voorkomen.

Emerson's uitgebreide, toonaangevende portefeuille van AVENTICS™ pneumatische en hydraulische cylinders adresseren de prestaties en flexibiliteitsbehoeftes van uw machine-automatiseringstoepassingen. Zeker weten bezoekt www.emerson.com/aventics om meer te leren over ons aanbod.