Auswahl der besten Montagekonfiguration für Pneumatikzylinder:Überlegungen zur optimalen Leistung

Von Vitor Rangel, Product Marketing Specialist, Actuators, von Emerson

Wenn Sie sich für einen pneumatischen Stellantrieb entschieden haben, der für Ihre Anwendung die richtige Größe hat, ist es jetzt an der Zeit zu entscheiden, wie Sie ihn montieren möchten. Die Auswahl der besten Montagekonfiguration für Ihre Zylinderanwendung ist eine entscheidende Designüberlegung, um eine optimale Leistung sicherzustellen und die Lebenserwartung des Zylinders zu maximieren.

Um die Installation und die weltweite Austauschbarkeit zu erleichtern, werden die meisten Zylinderhalterungen nach NFPA- oder ISO-Standards gebaut. Obwohl zahlreiche Variationen verfügbar sind, fallen die Montagearten typischerweise in eine von drei Hauptkategorien:feste Mittellinienmontagen, feste Nicht-Mittellinienmontagen und schwenkbare Mittellinienmontagen.

Bei der Auswahl der richtigen Halterung für die Anwendung muss in erster Linie die Anwendung selbst berücksichtigt werden. In den meisten Fällen bestimmen die beabsichtigte Funktion des Stellantriebs und die Anforderungen oder Einschränkungen der Anwendung weitgehend, welche Montageart zu wählen ist. Einige wichtige Faktoren, die zu berücksichtigen sind, sind der Zylinderhub (lang oder kurz), die Bewegungsebene (horizontal, vertikal oder entlang einer gekrümmten Bahn), die Größe der Last und der Lastzustand (geführt oder nicht geführt), die Säulenstärke des Kolbenstange und Einbauraum. Unter Umständen kann auch das Material der Halterung relevant sein, abhängig von seinen mechanischen Eigenschaften und der Anwendungsumgebung.

Bemerkenswert ist, dass all diese Faktoren auch für Hochdruck-Hydraulikzylinder gelten, bei denen auch der Betriebsdruck ein entscheidender Faktor werden könnte. Bestimmte Zylinderhalterungen haben reduzierte Nenndrücke, um vorzeitige Ausfälle im Zusammenhang mit übermäßigen Scher- und Biegespannungen zu verhindern, die sich aus den hohen Kräften und Betriebsdrücken ergeben, die mit solchen Konstruktionen konzipiert werden können.

Wie bei der korrekten Einstellung der Dämpfung kann es bei nicht sorgfältiger Überlegung der Montagekonfiguration zu einem vorzeitigen Ausfall des Zylinders kommen. Daher möchten wir Ihnen einige Richtlinien und Best Practices zur Verfügung stellen, die Ihnen dabei helfen, Probleme im Zusammenhang mit der Zylindermontage zu vermeiden.

Zylindermontageterminologie verstehen

Im Allgemeinen besteht die Codierung von Zylinderbefestigungstypen, die von NFPA- und ISO-Normen abgedeckt werden, aus zwei Buchstaben und einer Zahl gemäß den unten gezeigten NFPA-Beispielen:

Feste Mittellinienbefestigungen – Montagearten MX1, MX2, MX3, MF1, MF2, MF5, MF6, ME3, ME4, MS3.

Feste Befestigungen außerhalb der Mittellinie – Montagearten MS1, MS2, MS4, MS7

Geschwenkte Mittellinienhalterungen – Montagearten MP1, MP2, MP3, MP4, MT1, MT2, MT4, MU3

Der erste Buchstabe gibt an, ob es sich um eine Halterung (M) oder ein Zubehör (A) handelt, und der zweite Buchstabe bezeichnet den Stil:

B – Körper
E – Kopf/Kappe
F – Flansch
P – Pivot

R – Gewindenase
S – Fuß oder Stollen
T – Drehzapfen
X – Stehbolzen oder Spurstangen

Hinweis:Es ist auch möglich, dass die Montagecodierung aus 3 Buchstaben besteht. Dies ist eine gängige Praxis bei Doppelstangenkonfigurationen, bei denen der Buchstabe (D) zur Standardbezeichnung hinzugefügt wird (z. B. MDF1 – Doppelstangenzylinder mit vorderer Flanschbefestigung).

Nachdem wir die Grundlagen der Aufhängungsnomenklatur behandelt haben, werfen wir nun einen Blick auf die unterschiedlichen Vorteile und Einschränkungen jeder der Hauptaufhängungskategorien.

Feste Mittellinienbefestigungen

Wie der Name schon sagt, werden Befestigungen mit fester Mittellinie am besten in Anwendungen verwendet, in denen sich der Schub des Zylinders auf die Mittellinie der Zylinderstange konzentriert. Wenn die Kraft auf diese Weise fokussiert ist, kann der Zylinder am Kopfende oder am Kappenende über quadratische oder rechteckige Flansche, verlängerte Zugstangen oder mit Mittellinienösen befestigt werden (obwohl diese Methode weniger häufig verwendet wird). Befestigungen mit fester Mittellinie eignen sich für geradlinige Kraftanwendungen und neigen dazu, stabiler gegen Schwankungen beim Kraftausfahrhub zu sein. Flanschhalterungen bieten eine gute Festigkeit und Steifigkeit, aber eine geringe Toleranz für Fehlausrichtungen, während verlängerte Spurstangenkonstruktionen weniger starr, aber modularer sind, was eine größere Montageflexibilität ermöglicht.

Bei der Auswahl einer Befestigung mit fester Mittellinie ist es wichtig, einige zusätzliche Dinge zu beachten. Um Fluchtungsfehler und Durchhängen unter Last zu vermeiden, sollte man die Zylinderaufnahme an einer starren Konstruktion (Maschinengestell) befestigen und möglichst auf einen linearen und geführten Verfahrweg des Gelenkkopfes achten, da dies ebenfalls zum Blockieren des Pneumatikzylinders führen kann . Bei Langhubzylindern kann auch das freie Ende des Zylinderkörpers eine zusätzliche Abstützung erfordern, um einige der zuvor erwähnten Probleme zu vermeiden.

Feste Befestigungen außerhalb der Mittellinie

Bei festen Befestigungen außerhalb der Mittellinie ist der Schub des Zylinders parallel zur Mittellinie der Zylinderstange ausgerichtet, aber nicht auf dieser. Diese Montageart ist wahrscheinlich am einfachsten zu montieren und ermöglicht einen einfachen, unkomplizierten Service und Austausch. Der Zylinder kann über eine Endösenhalterung, eine Seitenösenhalterung oder eine Seitengewindehalterung befestigt werden.

Die versetzte Drucklinie dieser Montageart erfordert besondere Beachtung, da sie Biegespannungen und zusätzliche Belastungen auf die Befestigungsschrauben ausübt, die dazu führen können, dass sich die Schrauben mit der Zeit abnutzen oder lockern. Um die Lebensdauer und Sicherheit zu maximieren, muss diese Lagerung daher sehr gut ausgerichtet sein; Die Last sollte sich auf einem präzisen, linearen Weg bewegen und sowohl horizontal als auch vertikal gut abgestützt und geführt werden. Starr montierte Zylinder können keine dauerhafte feste Fehlausrichtung tolerieren, insbesondere beim vollständigen Einfahren. Davon abgesehen eine geringfügige Fehlausrichtung, die Null ist bei vollständigem Einfahren und mit zunehmendem Hub sehr leicht ansteigt, ist bei Schwerlastkonstruktionen normalerweise akzeptabel.

Geschwenkte Mittellinienhalterungen

Schwenkbare Mittellinienbefestigungen werden im Allgemeinen in Anwendungen verwendet, in denen der Weg der Last gekrümmt ist oder eine Fehlausrichtung ein Problem darstellt und nicht vermieden werden kann. Bei dieser Montageart kann die Mittellinie des Zylinders in eine oder mehrere Richtungen schwingen, wobei die Hauptbewegung normalerweise in einer Ebene auftritt. Gabelkopf-, Ösen- und Zapfenhalterungen sind alles Beispiele für schwenkbare Mittellinienhalterungen.

Die Gabelkopfhalterung ist eine der vielseitigsten und am weitesten verbreiteten Halterungen und eignet sich am besten für Zylinderanwendungen mit kurzem Hub, mittlerer oder kleinerer Bohrung. Eine Zapfenhalterung hingegen kann in Anwendungen verwendet werden, bei denen normalerweise die Gabelkopfhalterung verwendet würde, die Gesamtlänge des Zylinders jedoch übermäßig wäre.

Für Langhub- und/oder schwere Zylinder ist die Mittel- oder Zwischenzapfenbefestigung am besten geeignet. Im Allgemeinen trägt diese Halterung das Gewicht des Zylinders und sollte sich zum Zeitpunkt des maximalen Schubs in der Nähe des Gleichgewichtspunkts des Zylinders befinden.

Die sphärische Halterung ist auch eine übliche und besondere Art von schwenkbaren Mittellinienhalterungen. Diese Halterung besteht aus einem sphärischen Lager und ermöglicht eine gewisse Winkelbewegung (normalerweise 5 bis 10 Grad Bewegung) in einer Ebene senkrecht zur Hauptebene der Drehbewegung und sollte in Verbindung mit einem Schmiernippel für maximale Wirksamkeit und Wartungsfreundlichkeit verwendet werden.

Zu guter Letzt ist es bei der Betrachtung von schwenkbaren Mittellinienhalterungen wichtig zu bedenken, dass die Zylinderbefestigung am Stangenende ebenfalls schwenkbar sein sollte, und es ist am besten, die Zubehörhalterungen und Drehstifte mit enger Toleranz des Zylinderherstellers zu verwenden, um eine zu gewährleisten korrekter Sitz und Betrieb.

Zusätzliche Überlegungen zur Optimierung der Zylinderleistung

Wie bereits in diesem Artikel erwähnt, ist es sehr wichtig, den Zylinderschub so nah wie möglich an der Mittellinie der Kolbenstange zu halten und frei von Fehlausrichtung oder Seitenschub zu halten, um die Lebensdauer Ihres Zylinders zu verlängern und Spitzenleistung zu gewährleisten. Außermittige Schub- und Seitenkräfte verkürzen die zu erwartende Lebensdauer von Stangenlager und Stangendichtung erheblich und sollten unbedingt vermieden werden.

Neben der Montageart gibt es noch einige andere Aspekte, die beim Einbau eines Zylinders nicht außer Acht gelassen werden sollten. Es ist darauf zu achten, dass der freiliegende Teil der Kolbenstange nicht beschädigt wird. Gewindestücke sollten mit dem vorgeschriebenen Drehmoment angezogen und fest gegen die Gewindeschultern gezogen werden, um ein Verbiegen zu minimieren und Ermüdungsspannungen zu reduzieren. Eine übermäßige Drehung der Kolbenstange innerhalb des Zylinders sollte vermieden werden, um mögliche Riefen am Zylinderrohr und Schäden an den Kolbendichtungen zu vermeiden. Schließlich sollte eine zusätzliche Abstützung oder der Einbau einer Zwischenhalterung in Betracht gezogen werden, um einen schädlichen Durchhang an Zylindern mit langem Hub zu verhindern.

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