Munkahenger
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/7/78/Hydraulic_press_brake%27s_cylinder.jpg/280px-Hydraulic_press_brake%27s_cylinder.jpg)
Ilyen méretű munkahengerekkel 2 cm vastag vaslemezek is hajlíthatóak, üresjárati (terhelés nélküli) sebessége eléri 80 cm/s-ot.
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/9/99/Double_acting_cylinder_%28symbol%2CDPR%2CISO1219%29.svg/150px-Double_acting_cylinder_%28symbol%2CDPR%2CISO1219%29.svg.png)
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/6/65/Double_acting_cylinder_%28symbol%2CWDCC%2CISO1219%29.svg/150px-Double_acting_cylinder_%28symbol%2CWDCC%2CISO1219%29.svg.png)
A munkahenger egy olyan energiaátalakító eszköz, amely a bele áramló közeg nyomási energiáját alakítja át lineáris vagy forgó mozgássá. A közeg lehet sűrített levegő vagy hidraulika olaj (esetleg más folyadék). A hidraulikus és pneumatikus működtetést a gépgyártás nagyon sok területén használják, például járművek fékeinél, gépkocsik oldható tengelykapcsolóinál, nagyfeszültségű elektromos megszakítóknál, gőzturbinák és vízturbinák szabályozóelemeinél, színpadi berendezések mozgatásánál. A 20. század eleje óta elterjedtek az általános célra szolgáló hidraulika és pneumatika rendszerek építőelemeinek sorozatgyártása és szabványosítása. A cikk ilyen szabványos munkahengerekről szól.
Sűrített levegő használata esetén pneumatikus munkahengerekről, míg hidraulika olaj esetén hidraulikus munkahengerekről beszélünk. A két különböző működtető közeg egyben meghatározza a munkahenger kialakítását és az alkalmazási területét is. A sűrített levegő összenyomhatóságából, gyorsabb áramlási sebességéből adódóan a munkahenger kialakítása egyszerűbb és olcsóbb, nagy sebességekre képes, de kisebb erők kifejtésére alkalmas. A hidraulika olaj viszont ezzel szemben nem összenyomható, lassabb áramlású és környezetre is veszélyes, emiatt a munkahenger kialakítása robusztus és nagyon drága, kisebb mozgási sebességekre képes, de hatalmas erők kifejtésére alkalmas, melyet nem csak mozgás közben, hanem inaktív állapotban is képes tartani.
Munkahengerekről beszélünk még:
- Munkaközegváltó berendezés. Ennél az eszköznél a hengerben mozgó dugattyú két különböző közeget választ el egymástól. A dugattyú két oldalára ható hidrosztatikus erők egyensúlyából következik, hogy a két közeg a dugattyún keresztül egymásnak adja át a nyomást. Ezzel a megoldással lehet vegyes munkaközeggel működtetett rendszereket (például pneumatikus és hidraulikus rendszereket) összekapcsolni.
- Nyomásfokozó berendezés. Itt a két közeg többnyire azonos típusú, ebben az esetben a két kamra belső keresztmetszete eltérő, a differenciáldugattyú nagyobb felületére ható nyomásból származó erővel a kisebb felület nagyobb nyomása tart egyensúlyt. Nyomásfokozót alkalmaznak például a vízsugaras vágógépek folyadékszivattyújánál, ahol néhány száz bar nyomású hidraulikus olaj segítségével 2000-4000 bar nyomású vizet állítanak elő.
A munkahenger részei
![Kétoldali működtetésű munkahenger felépítése, részei](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/7/77/Munkahenger_r%C3%A9szei.gif/640px-Munkahenger_r%C3%A9szei.gif)
Elem | Megjegyzés | |
---|---|---|
1 | véghelyzet-csillapítás (itt nem állítható) | kis átmérőjű furat, melyen keresztül a közeg áramlása fojtást szenved, ezzel a dugattyú mozgását a véghelyzet közelében lefékezi |
2 | tömítés | megakadályozza a két kamra között a közeg szivárgását |
3 | csúszógyűrű |
|
4* | henger, előlap és hátlap | |
5* | dugattyúrúd |
|
6 | ajakos tömítés | tömítés alakja olyan, hogy a közeg nyomása ráfeszíti a tömítendő felületre |
7 | szennylehúzó gyűrű | a dugattyúrúd felületére kívülről rákerülő szennyeződések ellen véd |
8 | csúszógyűrű |
|
9 | első kamra | ha e kamra nyomása nagyobb, akkor a dugattyúrúd balra mozog |
10* | dugattyú |
|
11 | állandó mágnes | a házra kívülről szerelt érzékelők számára jelzi a dugattyú helyzetét |
12 | hátsó kamra | ha e kamra nyomása nagyobb, akkor a dugattyúrúd jobbra mozog |
13 | menetes furat |
|
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/2/22/Munkahenger-Model.jpg/320px-Munkahenger-Model.jpg)
*: fő elem, nem minden munkahengernél található meg mind a három elem (például van henger dugattyúrúd nélkül is). Igen nagy erőt kifejtő egyoldali működtetésű hidraulikus munkahengerek esetén, a dugattyú lehet egyben a nagy átmérőjű dugattyúrúd is. ennél a kialakításnál a tömítő karmantyú és a vezetőgyűrű is a hengerben helyezkedik el.
A munkahenger működési elve
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/0/0d/Pneumatic_cylinder_%28animation%29.gif)
A munkahenger belsejébe áramló közeg nyomási energiája a dugattyú felületére nyomást gyakorol, majd az ebből származó erő (F=P*A) azt mozgásba hozza. A dugattyú mozgásának iránya attól függ, hogy melyik oldalról lesz nagyobb ez az erő, természetesen a mozgás irányával szemben levő kamra tartalmát hagyni kell kifele áramolni.
Az egyoldali dugattyúrúd kivezetéses munkahenger esetén a dugattyú felülete a dugattyúrúd felőli oldalon kisebb (a dugattyúrúd által lefedett keresztmetszet miatt), ha tehát a két kamara nyomása azonos, akkor a dugattyúrúd kifele mozog. A különböző felület jól használható, mivel vannak olyan esetek amikor csak az egyik irányban fontos a kifejtett erő nagysága (pl. prések, ahol csak a nyomás kifejtése fontos, a visszahúzás csak annyira, hogy elemelkedjen a munkadarabtól), a differenciál munkahenger pedig pontosan kétszer akkora erőt tud kifejteni a dugattyú kifele mozgása közben, mint a másik irányban.
A dugattyúrúd nélküli és az átmenő dugattyúrudas munkahengerek esetén a nyomás által kifejtett erő mindkét irányban (az azonos felület miatt) azonos.
A munkahengerek csoportosítása
- Működtető közeg szerint:
- Pneumatikusan
- Hidraulikus
- Lökethossz szerint: (L: lökethossz, D: dugattyúrúd átmérője)
- Kis löketű (L / D < 1)
- Normál löketű (L / D < 15-30)
- Nagy löketű (L / D > 30)
- Létrehozott mozgás alapján:
- Lineáris
- Forgó
- Véghelyzet-csillapítás szerint:
- Véghelyzet-csillapítás nélküli: nincs beépített fékezés a dugattyú véghelyzete környékén. Ezeknél a hengereknél fontos, hogy a vezérlésnél gondoskodjunk a véghelyzeteknél történő lassításról. Általában olcsó munkahengerek.
- Véghelyzet-csillapításos: a véghelyzet előtt egy kis szakaszon a közeg áramlási keresztmetszete korlátozódik, ennek köszönhetően fékként működik.
- Állítható: a fojtást állítani lehet, általában tűszelepes. Könnyebben optimalizálható a kívánt szempontokhoz
- Nem állítható: szerkezetileg kialakított, nincs lehetőség állításra
- Működtetés szerint:
- Egyoldali: csak az egyik mozgásirányba működtethető a közeg nyomásával, a másik mozgásirányt vagy belső, például rugó erő, vagy külső például gravitációs erő, súlyerő biztosítja.
- Kétoldali: mindkét mozgásirányba működtethető
- Speciális kivitelek, felépítések szerint:
- Dugattyúrúd mechanikus rögzítési lehetőséggel: ennek szükségessége lehet például szállítási okok vagy egyéb üzemen kívüli állapotok
- Hőálló: nagyon magas, vagy nagyon alacsony hőmérsékleti tartományokra optimalizálva
- Korrózióálló: erős korrózió elleni védelemmel ellátott hengerek. A tömítések jobban zárnak, dugattyúrúd és a hengertest anyaga ellenáll a lúgos vagy savas kémhatásoknak, oxidációnak, ide tartozik például az eső elleni védelem is.
- stb.
- Vezérelhetőség szerint:
- Vezérelhető
- Nem vezérelhető, például véghelyzet-csillapító, ütköző, sebesség és erő korlátozó
A hidraulikus és a pneumatikus munkahengerek összehasonlítása
Pneumatikus munkahenger | Hidraulikus munkahenger | |
---|---|---|
Ár | olcsóbb | drágább |
Kifejthető erő | kisebb erők | nagyobb erők |
Megállítható tetszőleges helyzetben? |
|
|
Egyenletes mozgási sebesség |
| igen |
Méretek | kisebb, egészen kis méretek | többnyire robusztus méret |
Kenés |
| kenés a hidraulika olaj által biztosított |
Működtető közeg és jellemzői |
|
|
Alkalmazási terület |
|
|
Dugattyú hasznos felülete a dugattyúrúd keresztmetszetéhez képest | sokszoros | többnyire minimális a dugattyúrúd felőli oldalon |
Dugattyúrúd anyaga | ||
üzemi hőmérséklet-tartomány |
|
|
Karbantartás |
|
|
Típusok
A munkahengerek felépítése a pneumatikus és a hidraulikus munkahengereknél igen hasonló, az eltérés többnyire a működtető közeg fizikai tulajdonságából adódik.
A típusok felosztása és jellemzőik
- Vezérelhető hengerek:
- dugattyúrudas hengerek: (legelterjedtebb típus)
- létezik szabványos és egyedi változata is
- véghelyzetek száma szerint:
- nincs meghatározható véghelyzete (például légkalapács)
- két állású
- három állású
- 4 állású (pl. két munkahenger a hátlapjukon egymáshoz szerelve)
- átmenő dugattyúrudas munkahenger (kétoldali dugattyúrúd kivezetéses)
- tömör dugattyúrudas
- dugattyúrúd átmenő furattal (folyadékok, gázok és vákuum szállítására)
- teleszkóphenger
- a dugattyúrúd több részből áll, melyek egymásba illeszkednek
- nagy lökethossz, és a lökethosszhoz képest kis hosszúság jellemzi
- hidraulikában használatos, általában hidraulikus emelőszerkezetekben használják
- membrán hengerek:
- pneumatikában használják, jellemzői: nagy erők kifejtésére alkalmas, lapos kivitelű, egyoldali működtetésű, nagyon kicsi lökethossz jellemzi (legfeljebb a dugattyúrúd átmérőjének a fele)
- általában tárgyak megfogására, befogására használják
- dugattyúrúd nélküli hengerek:
- mechanikus csatlakozással
- a dugattyú és a mozgató rész között szalag tartja a kapcsolatot
- a dugattyúrúd közvetlenül van egybeépítve a mozgatott résszel
- mágneses csatlakozással: a mozgatott rész és a dugattyú között mágneses erő tartja a kapcsolatot. Jól pozicionálható és egyszerű szerkezeti felépítés jellemzi.
- mechanikus csatlakozással
- tömlőhengerek:
- pneumatikában használják, az átmérő és a hossz arányának függvényében húzó- vagy nyomó erő kifejtésére alkalmas:
- húzó erő kifejtésére alkalmas, akkor ha a palást felülete nagyobb mint az átmérő által meghatározott felület (a nyomás a palást falán fejti ki a hatását)
- nyomó erő kifejtése esetén pont fordított a felületek aránya, vagyis a palást felülete kisebb, mint az átmérő által meghatározott felület.
- pneumatikában használják, az átmérő és a hossz arányának függvényében húzó- vagy nyomó erő kifejtésére alkalmas:
- forgató vagy átrakó hengerek:
- fogaskerék-fogasléces:
- jellemzők:
- elfordulás szöge: párszor 360°
- a dugattyúrúd mint fogasléc funkcionál, amely meghajtja a fogaskereket
- fogaskerék méretétől, fogszámától és a dugattyú felületétől függően nagy nyomatékok leadására is képes
- a tengely lehet átmenő furatos is (vákuum számára)
- jellemzők:
- lamellás:
- Jellemzői: az elfordulás szöge többnyire nem haladja meg a 270°-ot, de a felépítésből adódóan mindenképpen kevesebb mint 360°; dugattyú helyett lamella (lapát) van, amely a kihajtott tengelyhez van rögzítve, és azzal együtt forog; a tengely lehet átmenő furatos is (pl. vákuum számára); többnyire munkadarabok vákuumos átrakására használják.
- fogaskerék-fogasléces:
- dugattyúrudas hengerek: (legelterjedtebb típus)
- Nem vezérelhető hengerek:
- véghelyzet-csillapító, ütköző
- jellemzően pneumatikában használt elem
- sebesség- és erő korlátozó
- jellemzően pneumatikában használt elem
- véghelyzet-csillapító, ütköző
A munkahenger rögzítése
A beépítés módjának helyes megválasztása nagyon fontos. Nem helyes megválasztás esetén a munkahengeren járulékos erők és nyomatékok léphetnek fel, melyek hatása a mozgó alkatrészek találkozásánál idő előtti kopások formájában jelentkezik. Ez jobb esetben csak a tömítések idő előtti elkopását vonja maga után, rosszabb esetben a hengertest belső fala, a dugattyú, a dugattyúrúd és a csúszó csapágyak idő előtti elhasználódását vagy akár a mozgó elemek befeszülését is eredményezheti.
Rögzítés a hengertesten
Merev rögzítés:
- A hengertest szabadságfokai teljesen korlátozottak, ha ezt a megoldást választjuk, akkor gondoskodni kell:
- a dugattyúrúd és a mozgatott elem közötti kapcsolat szabadságáról, vagy
- a mozgatott elem minél tökéletesebb megvezetéséről
rögzítés az előlapnál rögzítés a középső részen rögzítés a hátlapnál rögzítés az elő- és hátlapon
Csuklós rögzítés:
- Lehetséges mozgások:
- a csap tengelye körül forgás
- gömbcsukló esetén még a gömbi középpont körül bármely irányba történő kismértékű elfordulás
rögzítés a középső részen rögzítés a hátlapnál rögzítés a hátlapnál gömbcsuklósan
A dugattyúrúd és a mozgatott elem között
Merev rögzítés:
- A dugattyúrúd és a mozgatott elem között nincs elmozdulási lehetőség
Csuklós rögzítés:
- A dugattyúrúd és a mozgatott elem között
- tengelyirányú forgás
- gömbcsukló esetén még a gömbi középpont körül bármely irányban történő kismértékű elforgás
rögzítés csuklósan rögzítés gömbcsuklósan
Fizikai egybeépítés nélkül:
- A dugattyúrúd csak löki vagy húzza a mozgatott elemet, szoros fizikai kapcsolat nincs
Lásd még
- Pneumatika
- Hidraulika
- Vezérléstechnika
Források
![Commons:Category:Hydraulic cylinders](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/4/4a/Commons-logo.svg/50px-Commons-logo.svg.png)
Külső hivatkozások
- Pneumatika.lap.hu - linkgyűjtemény