El cilindro neumático suele tener dos modos de funcionamiento: simple efecto y doble efecto, pero el principio básico es utilizar aire comprimido para empujar el pistón dentro del cilindro, lo que a su vez impulsa la varilla del pistón hacia fuera para realizar un movimiento axial o rotatorio.
Principio de funcionamiento del cilindro neumático:
Un cilindro tiene dos modos de funcionamiento: de simple efecto y de doble efecto, y la diferencia principal radica en la forma en que se utiliza y se controla el aire comprimido.
¿Cómo funciona un cilindro neumático de doble efecto?
Un cilindro neumático de doble efecto funciona utilizando aire comprimido para mover el pistón en dos direcciones, lo que permite tanto la extensión como la retracción. Durante la extensión, el aire se suministra a un extremo del cilindro, empujando el pistón y extendiendo la varilla del pistón, mientras que el aire del otro extremo se libera. Durante la retracción, el flujo de aire se invierte: el aire entra por el extremo opuesto del cilindro para empujar el pistón de regreso, retrayendo la varilla del pistón, y el aire del lado extendido es expulsado. Esta operación bidireccional se controla regulando la dirección y presión del aire, lo que permite un control preciso del movimiento lineal.
¿Cómo funciona un cilindro neumático de simple efecto?
Un cilindro neumático de simple efecto funciona utilizando aire comprimido para mover el pistón en una sola dirección, generalmente para extender la varilla del pistón. Cuando el aire entra en un lado del cilindro, empuja el pistón hacia afuera. Al liberar el aire, un resorte devuelve el pistón a su posición original, retrayendo la varilla del pistón. El cilindro depende de la presión del aire para la extensión, mientras que la retracción es accionada por un resorte.
Descripción general del cilindro neumático
El cilindro neumático, como componente central del sistema neumático, desempeña un papel indispensable en la automatización industrial, la fabricación mecánica, la industria aeroespacial y otros sectores, gracias a su principio de funcionamiento simple, operación sencilla, estabilidad y fiabilidad.
El principio de funcionamiento del cilindro neumático consiste en guiar el pistón para que realice un movimiento axial dentro del tubo del cilindro mediante cambios en la presión del aire, con el fin de realizar un trabajo. Al mismo tiempo, se pueden instalar diversos accesorios en la varilla del pistón fuera del cilindro neumático para llevar a cabo tareas como sujeción, traslación, rotación y otras acciones sobre objetos.
El accionamiento y posicionamiento preciso de piezas mecánicas puede lograrse controlando con exactitud los cambios de presión dentro del cilindro, satisfaciendo así las necesidades bajo diversas condiciones de trabajo complejas.
Principio de funcionamiento del cilindro neumático
El cilindro neumático convierte la energía de presión del aire comprimido en energía mecánica a través de la transmisión neumática, y luego el mecanismo de accionamiento realiza un movimiento lineal alternativo, oscilante o giratorio. Este proceso se logra mediante el funcionamiento continuo del pistón del cilindro. Por ello, también se le conoce como cilindro de aire comprimido.
En términos simples, la estructura interna del cilindro neumático de pistón es similar a una jeringa, con componentes como el tubo del cilindro, el pistón, la varilla del pistón y otras partes. La diferencia es que una jeringa expulsa el fluido mediante una fuerza externa, mientras que el cilindro empuja el pistón y la varilla del pistón mediante aire comprimido para generar una fuerza externa.
El cilindro se puede dividir en cilindro de simple efecto y cilindro de doble efecto, según su estructura y modo de funcionamiento.
El pistón del cilindro de simple efecto solo recibe aire comprimido por un lado, lo que genera presión para extender la varilla, y el retorno se produce mediante un resorte o por el propio peso.
El cilindro de doble efecto recibe aire comprimido en ambos lados del pistón, y el movimiento de avance o retroceso se logra controlando el cambio de presión en ambos lados del pistón.
Cálculo de la fuerza del cilindro neumático
Fórmula:
Fuerza = Presión × Área del pistón
Pasos:
• Calcular el área del pistón: Si el pistón es circular, se puede calcular el área utilizando la fórmula del área de un círculo.
• Calcular la fuerza: Una vez conocida el área del pistón y la presión del aire, se puede calcular la fuerza multiplicando la presión por el área.
La fuerza generada por un cilindro neumático está determinada por la presión del aire y el área del pistón. En términos simples, cuanto mayor sea la presión del aire y más grande el área del pistón, mayor será la fuerza producida.
Partes y estructura del cilindro neumático
Las partes principales del cilindro incluyen:
◆ Cilindro : el orificio cilíndrico interior del bloque del cilindro, que es el espacio donde se mueve el pistón.
◆ Tapa final : incluye la cabeza del cilindro y otras posibles tapas finales. Se utiliza para cerrar el cilindro y conectar con otras partes. En ella se instalan la válvula de entrada y la válvula de escape.
◆ Pistón: el pistón se desplaza de manera recíproca dentro del cilindro bajo la acción del gas comprimido. El pistón está equipado con un anillo de sellado para evitar fugas de aire entre los extremos izquierdo y derecho durante el funcionamiento. El movimiento repetitivo del pistón es la manifestación más directa del funcionamiento del cilindro.
Generalmente, también se colocan anillos de desgaste para mejorar la guía del pistón, reducir el desgaste del anillo de sellado, disminuir la fricción y prolongar la vida útil.
Algunos modelos incorporan un imán en el pistón, que coopera con un interruptor magnético externo para la detección de posición.
◆ Varilla del pistón: la varilla está conectada al actuador fuera del pistón y del cilindro para transferir el movimiento recíproco del pistón y entregar la energía mecánica.
◆ Sellos: incluyen juntas tóricas , empaques de cubierta, juntas de amortiguación y diversos anillos de sellado dentro y fuera del cilindro. Generalmente se usan para asegurar el sellado entre las partes del cilindro y evitar fugas de gas. La selección e instalación adecuada de los sellos impactan significativamente el rendimiento y la vida útil del cilindro.
Además de las partes principales mencionadas, el cilindro puede incluir componentes auxiliares como bujes, anillos antipolvo y sensores. Estos elementos trabajan conjuntamente para permitir que el cilindro funcione de manera estable y confiable en diversos entornos exigentes.
Características del cilindro neumático
◆ Estructura simple: debido a que no tiene sistemas complejos de combustible ni de ignición, el costo de mantenimiento del cilindro es relativamente bajo.
◆ Diseño ligero: el cilindro utiliza gas co.mo fuente de energía, sin sistemas eléctricos o de combustible complicados.
◆ Alta fuerza de salida: la fuerza de salida del cilindro es proporcional al cuadrado del diámetro del cilindro, por lo que puede generar una gran fuerza de empuje, lo que es muy beneficioso para aplicaciones que requieren alta potencia.
◆ Respuesta rápida: la velocidad de respuesta de la salida de potencia del cilindro es rápida; el pistón puede iniciar, detener y controlar el movimiento de forma rápida.
◆ Protección ambiental y ahorro energético: utiliza gas como fuente de energía, sin emisiones de escape; el ruido generado durante su operación es relativamente bajo, lo que ayuda a mejorar el ambiente de trabajo;
Tipos de cilindros neumáticos
Como un componente importante en la transmisión mecánica, el cilindro se clasifica de diversas maneras. Los cilindros más comunes son:
◆ Cilindro estándar: tienen dimensiones uniformes y estándares de interfaz, son fáciles de instalar y mantener, y pueden equiparse con diversos accesorios. Se utilizan ampliamente en equipos de automatización industrial y líneas de producción.
◆ Cilindro sin vástago: no tienen el tradicional vástago rígido, el pistón se mueve de forma directa o indirecta. Se dividen en acoplamiento mecánico y acoplamiento magnético. Son especialmente adecuados para diámetros pequeños y carreras largas.
◆ Cilindro rotativo: el eje de salida oscila con un ángulo menor a 280°. Se usa para rotar, voltear, clasificar objetos y otras aplicaciones que requieren movimiento oscilante.
◆ Cilindro compacto: estructura compacta y volumen pequeño, ideal para espacios de instalación limitados. Ampliamente utilizado en electrónica, medicina, maquinaria de empaque y otras industrias que requieren alta precisión y alta frecuencia.
◆ Cilindro neumático con doble guía de vástago: estos cilindros tienen capacidad anti-torsión y resistencia a cargas laterales, lo que les permite soportar fuerzas laterales. Incorporan una barra guía de alta precisión, sellos de alto rendimiento y diseño a prueba de polvo para asegurar un movimiento estable del pistón y reducir fugas. Se usan para movimientos lineales de alta precisión o guiado de carga.
Además, según diferentes fabricantes de cilindros neumáticos, las series comunes son:
◆ Cilindro neumático ISO6431
◆ Cilindro neumático estándar Airtac
◆ Cilindro neumático estándar SMC
Proveedores de cilindros neumáticos
Fokca (Fescolo) es un proveedor de cilindros neumáticos. Como un proveedor líder en China en este campo, nos especializamos en ofrecer cilindros de alta calidad y precisión diseñados para diversas aplicaciones.
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