Как подобрать пневмоцилиндр

Пневмоцилиндр подбирают не по диаметру и не по внешнему сходству с тем, что стояло раньше. Начинать нужно с усилия, которое он должен развить, — всё остальное следует из него.

Разберём порядок на данных каталога E.MC. Логика применима к любому производителю: пневматика стандартизована, и цифры у разных марок близки.

Шаг 1. Какое усилие нужно

Усилие пневмоцилиндра зависит от двух вещей: площади поршня и давления в сети. Ниже — теоретические значения при рабочем давлении 0,6 МПа, то есть 6 бар. Это типовое давление в цеховой магистрали.

Шаг 2. Почему втягивание слабее выдвижения

В таблице два столбца, и это не формальность. При выдвижении воздух давит на всю площадь поршня. При втягивании часть площади занимает шток, и рабочая площадь уменьшается.

У цилиндра Ø32 разница составляет 482 против 414 Н — около 14%. У Ø12 она заметнее: 68 против 51 Н, то есть четверть усилия. Чем меньше цилиндр, тем большую долю площади отнимает шток.

Практический вывод: если нагрузка приходится на обратный ход — прижим, съём детали, возврат каретки — считать надо по столбцу втягивания. Ошибка здесь встречается часто и вылезает уже на пусконаладке.

Шаг 3. Запас по усилию

Значения в таблице теоретические: они не учитывают трение в уплотнениях, потери в магистрали и падение давления в момент срабатывания. Общепринятая практика — брать цилиндр с запасом в полтора-два раза от расчётной нагрузки.

Пример. Нужно поднять груз массой 20 кг, это примерно 200 Н. По таблице Ø25 даёт 294 Н на выдвижении — вроде бы хватает. Но с учётом полуторного запаса требуется около 300 Н, и Ø25 оказывается на пределе. Разумный выбор — Ø32.

Второй повод для запаса — давление. Таблица посчитана для 6 бар. Если в цехе к концу смены давление проседает до 5, усилие Ø32 падает с 482 до 402 Н.

Шаг 4. Ход штока

Ход выбирают по требуемому перемещению плюс небольшой запас. Два ограничения, о которых забывают:

• Длинный ход и тонкий шток. При большом ходе шток работает на продольный изгиб. Для длинных перемещений берут либо цилиндр большего диаметра, либо конструкцию с направляющими.
• Боковые нагрузки. Шток пневмоцилиндра не рассчитан на них. Если нагрузка приложена не строго по оси, производитель прямо рекомендует применять компенсирующие муфты — иначе изгиб штока выведет цилиндр из строя.

Шаг 5. Стандарт исполнения

Три стандарта задают присоединительные и монтажные размеры. Цилиндры одного стандарта взаимозаменяемы между производителями — это главное, что даёт стандартизация.

• ISO 15552 — стандартные цилиндры с креплениями по фланцам и цапфам. Серии E.MC: FVBC, DNTB, LBC; для больших диаметров — DNGB.
• ISO 6432 — круглые мини-цилиндры малых диаметров. Серии IA и IAC, в нержавеющем исполнении — DSNUB-CR.
• ISO 21287 — компактные цилиндры укороченной длины. Серии SF и ADNB.

Если меняете вышедший из строя цилиндр, посмотрите на стандарт: замена в пределах одного стандарта встанет на штатные крепления без переделки узла.

Шаг 6. Тип конструкции

• Стандартный — универсальный выбор, широкий выбор креплений и диаметров.
• Компактный — там, где не хватает длины. При том же диаметре короче стандартного.
• С направляющими — когда есть боковая нагрузка или нужна точность позиционирования без люфта.
• Бесштоковый — для длинных перемещений: занимает место, равное собственной длине, а не удвоенной.
• Стопорный — для остановки и накопления деталей на конвейере.
• Неполноповоротный — когда нужен поворот на заданный угол, а не линейное движение.

Шаг 7. Демпфирование и скорость

Пневматическое демпфирование гасит удар поршня о крышку в конце хода. Его настраивают под конкретную нагрузку регулировочным винтом: по часовой стрелке — усилить, против — ослабить. Ненастроенное демпфирование при тяжёлой нагрузке разбивает крышки.

Скорость регулируют не давлением, а расходом. Чтобы замедлить цилиндр, ставят дроссели с обратным клапаном, чтобы ускорить — клапаны быстрого выхлопа. Диаметр шланга между распределителем и цилиндром тоже влияет на скорость, и подобрать его нужно под задачу.

Шаг 8. Условия эксплуатации

• Температура. Ниже −20 °C и выше +60 °C нужны специальные уплотнения, например из фторкаучука FKM. Стандартные при этих температурах теряют ресурс.
• Качество воздуха. Производитель рекомендует ставить перед пневматикой фильтр с тонкостью очистки не менее 40 мкм. Окалина и стружка из трубопровода убивают уплотнения быстрее, чем любой износ.
• Агрессивная среда. Потребуются нержавеющее исполнение и соответствующие шланги. У E.MC это серии DSNUB-CR и DNGB-CR.
• СОЖ и охлаждающие жидкости. Прямо снижают ресурс — цилиндр в такой зоне нужно защищать.

Шаг 9. Датчики положения

Если контроллеру нужно знать, где находится шток, цилиндр берут в магнитном исполнении и добавляют датчики положения. Устанавливаются они в паз корпуса и заказываются отдельно, вместе с монтажным набором под конкретную серию.

Короткий порядок подбора

1. Посчитайте нагрузку в ньютонах и определите, на каком ходе она приложена — прямом или обратном.
2. Умножьте на полтора-два: это требуемое усилие с запасом.
3. Найдите по таблице диаметр, дающий это усилие при вашем реальном давлении.
4. Задайте ход с запасом; при длинном ходе подумайте о направляющих.
5. Выберите стандарт — проще всего повторить тот, что стоит сейчас.
6. Уточните температуру, качество воздуха и нужны ли датчики положения.

В нашем каталоге пневмоцилиндры собраны по типам: стандартные, компактные, круглые, с направляющими, бесштоковые и поворотные. Подбор по характеристикам над списком оставляет только подходящие исполнения по диаметру поршня и ходу.

Если нужно подобрать замену установленному цилиндру — пришлите артикул на sale@emar7.ru или позвоните +7 906 870-62-89. Проверим по присоединению, ходу и рабочему давлению.