SILNIKI I

SIŁOWNIKI

PNEUMATYCZNE

Mateusz Goździk

SILNIKI PNEUMATYCZNE

Silniki

pneumatyczne

Silnikiem pneumatycznym nazywamy
maszynę pneumatyczną, przetwarzającą
energię sprężonego powietrza lub innego
gazu na ruch obrotowy lub postępowy.
W

tych

silnikach

pracę

wykonuje

dostarczony
z zewnątrz sprężony gaz.

Silniki pneumatyczne

charakteryzują się:



Wysokim momentem rozruchowym



Są przeciążalne
(przeciążalność=stosunek momentu
obciążenia maksymalnego do momentu
obciążenia znamionowego)



Nie stwarzają zagrożenia wybuchem



Są odporne na warunki zewnętrzne



Łatwe w obsłudze i łatwo naprawialne



Łatwo i szybko można zmieniać
kierunek obrotów

Moc, liczba obrotów i moment
rozruchowy mogą być nastawiane
bezstopniowo przez dobór ciśnienia
zasilania

i

ilość

dostarczanego

powietrza.

Silniki tłokowe

W silnikach tłokowych organem roboczym
jest tłok, którego ruch posuwisto-zwrotny
jest zamieniany na ruch obrotowy przez
zastosowanie

wału

korbowego.

Równomierną pracę uzyskuje się przez
współpracę kilku tłoków z wałem. Silniki
tłokowe są stosowane w zakresie mocy
od

1,5

do

20

kW,

a uzyskiwane obroty wynoszą do 5 000
obr/min, przy ciśnieniu zasilania
6 barów.

1 – tłok 2 – wał korbowy

Silnik tłokowy promieniowy

Silnik tłokowy osiowy

1 – tłok 3 – tarcza

mimośrodowa

Silnik wielotłoczkowy promieniowy

Jedną z odmian silnika tłokowego jest silnik
wielotłoczkowy promieniowy, gdzie powietrze
pod ciśnieniem doprowadzane jest do połowy ze
wszystkich komór utworzonych przez wirnik
i tłoczki. Pod działaniem czynnika tłoczki dążą do
wysuwania się z wirnika. Ruch tłoczków za
pomocą pierścienia z bieżnią powoduje obrót
wałka odbiorczego. Powietrze z pozostałych
komór wirnika odprowadzane jest do otoczenia
przez

wysuwowy

ruch

tłoczków.

Cykl

odpowietrzania komór lub ich napełniania
koordynuje pierścień sterujący.

1, 2 – korpus 3 – pierścień z bieżnią

4 – wirnik 5 – rolka 6 – tuleja sterująca

7 - wałek

Silnik łopatkowy

Sprężone powietrze dostaje się do
silnika pomiędzy dwie sąsiednie
łopatki. Wskutek różnicy ciśnień przed
i

za

łopatką

wirnik

zostaje

wprowadzony

w

ruch

obrotowy.

Powietrze,

które

znajduje

się

pomiędzy

łopatkami,

ulega

rozprężaniu wskutek powiększenia się
przestrzeni między tymi łopatkami w
czasie obrotu wirnika.

Jednocześnie ciśnienie się zmniejsza, ale
w dalszym ciągu różnica sił jest stała,
gdyż

wskutek

obrotu

wirnika

powierzchnia łopatki poprzedzającej jest
większa niż łopatki następnej w komorze
roboczej. Rozprężanie to następuje do
momentu osiągnięcia przez łopatkę
otworów

wylotowych

połączonych

z atmosferą. Siła powodująca obrót
wirnika działa teraz na kolejną łopatkę.

1 – cylinder 2 – wirnik 3 -

łopatki

Silniki tego typu osiągają na biegu luzem
obroty

rzędu

kilku

tysięcy

do

kilkudziesięciu tysięcy obr/min, zależnie
od

wielkości

i konstrukcji silnika.

Liczba łopatek w silniku, wahająca się od 3 do
10, jest ważnym kryterium konstrukcyjnym.
Ogólnie można powiedzieć, że im mniej
łopatek, tym mniejsze straty tarcia, ale
jednocześnie gorszy rozruch silnika. Większa
liczba łopatek łagodzi wprawdzie moment
rozruchu i obniża "przecieki wewnętrzne",
powoduje jednak większe tarcie.

1 – cylinder
2 – wirnik
3 – łopatki
4 – pokrywa
przednia
cylindra
5 – pokrywa
tylnia
cylindra

Silniki turbinowe

W silnikach turbinowych w korpusie
umieszczone

jest

koło

łopatkowe

napędzające wałek. Gdy otwór zostanie
podłączony do źródła zasilania o dużym
natężeniu

przepływu,

a

otwór

do

atmosfery, to wałek będzie obracał się w
prawo. Ruch obrotowy wałka jest
wymuszany w silnikach przepływowych
podobnie jak w turbinach parowych.
Turbiny, czyli silniki przepływowe, są
stosowane przy małych obciążeniach,
mogą natomiast osiągać bardzo duże
obroty rzędu 500 000 obr/min, na
przykład

w

napędach

wiertarek

dentystycznych.

1 – koło łopatkowe 2 – wałek 3 – otwór

wejściowy 4 – otwór wyjściowy

SIŁOWNIKI

PNEUMATYCZNE

Siłownik pneumatyczny

Siłownik

pneumatyczny

-

urządzenie

mechaniczne,

zamieniające ciśnienie powietrza lub
innego

gazu

na

ruch

-

przemieszczenie

elementów

albo

wzdłużne, albo wokół swojej osi.

Ze względu na realizowane

zadania rozróżnia się:



Siłowniki do realizacji przemieszczeń
– są to siłowniki o dużych skokach



Siłowniki mocujące – są siłownikami
o krótkich skokach i zwykle bardzo
prostej konstrukcji



Siłowniki

udarowe

–

umożliwiają

rozpędzenie napędzanych obiektów do
dużych prędkości, do kilkunastu m/s.

Najczęściej stosowanymi siłownikami
do

realizacji

przemieszczeń

są

siłowniki tłokowe i membranowe,
przy czym rozróżnia się siłowniki
jednostronnego

działania

i

dwustronnego działania.

Siłowniki mocujące

Siłowniki mocujące są tłokowymi lub
membranowymi

siłownikami

jednostronnego działania.

Siłowniki mocujące

Siłowniki membranowe

W siłownikach membranowych sprężone
powietrze odkształca membranę. Droga
odkształcenia stanowi skok tłoczyska. Ruch
powrotny dokonuje się dzięki sprężystości
membrany, pod wpływem oddziaływania sił
zewnętrznych

lub

sprężyny

powrotnej.

Długość skoku siłowników membranowych
osiąga wartość do 40 mm, a w przypadku
siłowników z membraną przewijaną –
do

80

mm.

Siłowniki

membranowe

przeważnie wykonywane są jako siłowniki
jednostronnego działania.

Stany pracy siłownika membranowego

Stany pracy siłownika z przewijaną

membraną

Stany siłownika membranowego

płaskiego

Symbol graficzny siłownika

membranowego na podstawie

dokumentacji FESTO.

Siłownik jednostronnego

działania pchający

Są to siłowniki, w których ruch tłoka
w jedną stronę jest wymuszany sprężyną.

1 – tłok 2 – tłoczysko 3 – sprężyna

4 – wkład filtrujący I, II – otwory przyłączeniowe

W siłowniku tym sprężone powietrze
wpływa do lewej komory przez przyłącze I
i wywiera ciśnienie na tłok, powodując
zarazem ugięcie sprężyny i wysunięcie
tłoczyska. Prawa komora stale połączona
z atmosferą przez otwór II wyposażony w
płaski wkład filtrujący, który zabezpiecza
siłownik wpadaniem zanieczyszczeń do
atmosfery. W momencie, gdy lewa
komora

pozostanie

połączona

z atmosferą tłok z tłoczyskiem wraca pod
działaniem

sprężyny

do

położenia

wyjściowego.

Siłownik jednostronnego
działania ciągnący

W siłowniku tym sprężone powietrze
wpływa

do

prawej

komory

przez

przyłącze I i wywiera ciśnienie na tłok,
powodując zarazem ugięcie sprężyny i
wsunięcie tłoczyska. Lewa komora jest
stale połączona atmosferą przez otwór II
wyposażony w płaski wkład filtrujący,
który

zabezpiecza

siłownik

przed

wpadaniem zanieczyszczeń z atmosfery.
W momencie, gdy prawa komora
pozostanie

połączona

z atmosferą tłok z tłoczyskiem wraca pod
działaniem

sprężyny

do

położenia

wyjściowego.

1 – tłok 2 – tłoczysko 3 – wkład filtrujący

4 – sprężyna I, II - otwory wlotowe

Siłownik wahadłowy

W siłownikach wahadłowych elementem
przekazującym ruch jest obrotowy wał,
przy czym jego zakres kąta obrotu jest
ograniczony, na ogół nie większy nić 360

Siłownik składa się z dwóch tłoków
umieszczonych w tulejach cylindrycznych,
które stanowią całość z zębatką. Zębatka
napędza koło zębate osadzone na wałku
wyjściowym. Tłoki są zaopatrzone
w wewnętrzne uszczelnienie za pomocą
pierścieni

uszczelniających,

które

współpracując z tulejami zapewniają ich
amortyzację w krańcowych położeniach.
Umieszczone na tłokach pierścieniowe
magnesy

umożliwiają

zastosowanie

bezdotykowych magnetycznych łączników
drogowych

sygnalizujących

krańcowe

położenia tłoków.

1 – tłok 2 – wałek wyjściowy 3- koło zębate

4 – zębatka 5 – magnesy pierścieniowe

6 – pierścienie uszczelniające 7 – tuleja

cylindryczna 8 – pierścienie

uszczelniające

9 – tuleja I, II – otwory przyłączeniowe

RODZAJE MOCOWAŃ
SIŁOWNIKÓW

Koniec 

Przepraszam za dużą ilość tekstu :P

Materiały zaczerpnięte z:

http://tbystrowski.notatki.oen.agh.ed
u.pl/page/index.php?id=pne&pne=pwyk4#
3.1.5.3

Oraz

Podręcznik „Urządzenia i systemy

mechatroniczne” wyd. REA