Siłowniki

Siłowniki –  czym są?
Słownik jest to urządzenie wykonawcze, w którym energia czynnika roboczego jest zamieniana na energię mechaniczną ruchu postępowego, kątowego lub krzywoliniowego, nazywanego skokiem. Ruch kątowy w siłowniku jest rozumiany jako powtarzalny obrót, nieprzekraczający najczęściej 360°. Czynnikiem roboczym może być ciecz jak również sprężone powietrze czy energia elektryczna.

Ciężki przemysł maszynowy, motoryzacja czy realizacja procesów produkcyjnych to najczęstsze zastosowanie siłowników pneumatycznych. Obecne są niemal wszędzie, skutecznie wyręczając człowieka podczas wykonywania prac wymagających dużej siły.

Siłowniki są urządzeniami o niezbyt skomplikowanej budowie. Ich działanie opiera się na przekształcaniu energii sprężonego czynnika lub energii elektrycznej w energię mechaniczną.

Siłowniki dzielimy przede wszystkim z uwagi na rodzaj czynnika który powoduje pracę.

– siłowniki hydrauliczne

– siłowniki pneumatyczne

– siłowniki elektryczne

 
Siłowniki Hydrauliczne
Używane są w różnych układach hydraulicznych ciężkich pojazdów budowlanych oraz mniejszych gabarytowo maszyn (prasy hydrauliczne, maszyny rolnicze, walcarki hutnicze). Ich zadanie polega na zamianie energii pod wpływem ciśnienia, wytworzonego przez ciecz (najczęściej zagęszczony olej), za pomocą której wprawiają poszczególne elementy w ruch. Przy pomocy prostych siłowników hydraulicznych pracują też mechanizmy drzwi, bram i okien sterowanych zdalnie. Zależnie od typu danej konstrukcji urządzenia, montowany jest w niej odpowiedni rodzaj siłownika.

Tłok stanowią trzon każdego siłownika hydraulicznego, na którym opiera się jego praca. Tłok hydrauliczny otoczony jest uszczelką, chroniącą przed wydostaniem się cieczy, służącej do generowania energii. Oczywiście nie można zapomnieć o tłoczysku, podłużnym elemencie przytwierdzonym do tłoka.

Dzięki niemu energia mechaniczna zostaje przeniesiona z tłoka na ruchomy element pojazdu lub innej maszyny. Na siłownik hydrauliczny składają się także takie części jak: dławica i stopa (pokrywa czołowa i tylna) oraz elementy prowadzące. Trzeba też zaznaczyć, że sterowniki sterowane są za pomocą rozdzielaczy hydraulicznych. Całość zamknięta jest w cylindrycznej obudowie, wykonanej z dobrej jakości materiałów.

 
Siłowniki Pneumatyczne
Siłowniki pneumatyczne są urządzeniami o niezbyt skomplikowanej budowie. Ich działanie opiera się na przekształcaniu energii sprężonego powietrza w energię mechaniczną.

Wiele osób, szczególnie niezwiązanych z branżą przemysłową, może zastanawiać zasada działania siłownika. Jest on przecież niewielkich rozmiarów, a siła, jaką wytwarza jest ogromna. Jak to się dzieje? Siłownik pneumatyczny zamienia energię sprężonego powietrza w energię mechaniczną. To najkrótsza charakterystyka tego rodzaju podzespołów. Tłok w siłowniku wprawiany jest w ruch dzięki sprężonemu powietrzu, które podawane jest do odpowiedniej komory, z jednoczesnym odpowietrzaniem drugiej.

Siłowniki dostępne obecnie dzielą się na kilka typów, które odróżnia między innymi rodzaj ruchu roboczego. Siłowniki jednostronnego działania łączą w sobie sprężone powietrze i działanie sprężyny, która odpowiada za powrót tłoczyska do pozycji wyjściowej. W siłownikach liniowych dwustronnego działania z kolei wyeliminowano element mechaniczny, jakim jest wspomniana sprężyna, na rzecz sprężonego powietrza. Jego zadaniem jest poruszanie tłoczyskiem poprzez doprowadzanie czynnika raz do jednej, raz do drugiej komory cylindra. Oprócz siłowników liniowych można wyróżnić także wersje kątowe oraz krzywoliniowe.

Szczególnego podkreślenia wymaga płynna regulacja mocy i prędkości działania, która pozwala na dostosowanie trybu pracy cylindra do aktualnych potrzeb produkcyjnych. Co więcej, siłowniki pneumatyczne produkowane są w zgodzie z najwyższymi standardami ekologicznymi. Jakikolwiek wyciek nie powoduje żadnych szkód w środowisku, a do napędzania siłownika wykorzystywane jest sprężone powietrze, które następnie oddawane jest do atmosfery. Dzięki temu nie ma konieczności stosowania w maszynach jakichkolwiek pomp olejowych, a tym samym okresowej wymiany zużytego oleju. Nie bez znaczenia jest także aspekt ekonomiczny – siłownik pneumatyczny wyróżnia relatywnie niski koszt zakupu, przy zachowaniu najwyższej jakości oraz wieloletniej trwałości. Należy także podkreślić, że prosta konstrukcja, zastosowanie odpornych materiałów i odpowiednich procesów produkcyjnych sprawiają, że siłowniki nie wymagają smarowania. Wspomniane uszczelnienie poliuretanowe skutecznie eliminuje wydostawanie się smaru na zewnątrz. Kolejną z zalet jest wysoka prędkość robocza, która przekłada się na efektywność pracy urządzenia, w jakim zastosowano siłownik pneumatyczny.

 
Siłowniki Elektryczne
Zasada działania takiego siłownika jest banalnie prosta. Silnik elektryczny za pomocą przekładni obraca śrubą napędową, po której przesuwa się nakrętka. Do nakrętki przymocowany jest tłok. Ruch nakrętki po śrubie napędowej w konsekwencji daje ruch całego tłoka (wysuwa się on lub chowa do korpusu siłownika).

Taka budowa siłownika sprawia też, że siłownik jest w stanie utrzymać włożony na niego ciężar nawet wtedy, kiedy odłączone jest od niego zasilanie. Wielostopniowa przekładnia, a najbardziej śruba napędowa i nakrętka, która się po niej porusza, powodują, że układ jest „samohamowny”. Chodzi o to, że nie można wcisnąć, albo wyciągnąć tłoka, kiedy nie działa silnik. Oczywiście, gdy na siłownik postawi się zbyt duży ciężar, przekładnia „przestanie być samohamowna”, bo siłownik po prostu ulegnie uszkodzeniu.

Elektryczne siłowniki liniowe są idealnym rozwiązaniem, gdy potrzebujemy proste, bezpieczne, a przede wszystkim dokładne i płynne sterowanie ruchem. System siłownika zawiera szerokie spektrum regulacji, takie jak przechylanie, pchanie, ciągnięcie i podnoszenie z dość dużymi siłami.

Układ hydrauliczny jest zdolny do pracy z ogromnymi siłami, ale te układy wymagają pomp wysokociśnieniowych, zaworów wysokociśnieniowych i orurowania oraz zbiornika do przechowywania całego płynu hydraulicznego.

Siłownik hydrauliczny wykorzystuje płyn do popychania tłoka do tyłu i do przodu, podczas gdy elektryczny siłownik liniowy wykorzystuje silnik prądu przemiennego lub silnik prądu stałego do napędzania śruby pociągowej. Śruba pociągowa jest wyposażona w nakrętkę, która przekształca ruch obrotowy w ruch liniowy.

Elektryczny siłownik liniowy ma długą żywotność przy niewielkiej lub żadnej konserwacji. Zapewnia to bardzo niski całkowity koszt eksploatacji w porównaniu z innymi systemami.

Systemy siłowników elektrycznych są ciche, czyste, nietoksyczne i energooszczędne. Spełniają stale rosnące wymagania i przepisy dotyczące sprzętu przyjaznego dla środowiska

Siłowniki elektryczne bardzo często potocznie nazywane są również sterownikami z uwagi na możliwość precyzyjnego i płynnego sterowania choćby otwieraniem i zamykaniem klap przepustnicy w zaworach EGR takich marek jak MAN TGX Euro 6, Scania R Euro 6 czy DAF XF 106 Euro 6.

W nawiązaniu do motoryzacji, siłowniki znane są praktycznie od samego jej początku, zapewne ich konstrukcje były z perspektywy dzisiejszej wiedzy – banalne – lecz spełniamy swoje zadanie.

Ich stały rozwój sprawił że bez nich w dniu dzisiejszym, wiele operacji które dzieją się podczas pracy maszyny, były by nieosiągalne.

Patrząc z perspektywy emisji spalin europejskich norm

Euro 4 – sterowanie klapami zaworów EGR – hudrauliczne

Euro 5 – sterowanie klapami zaworów EGR – pneumatyczno-elektryczne

Euro 6 – sterowanie klapami zaworów EGR – elektryczno-elektroniczne; elektroniczne

Dziś nie tyle sama energia elektryczna co idąca w ślad za nią elektronika sprawia że sterowanie elementami jest bardzo płynne i precyzyjne co pozwala konstruktorom na stosowanie nowatorskich technik i otwiera przed nimi nowe możliwości. Zmiana gabarytów, brak specjalnych zbiorników czy sprężarek to tylko niektóre z szerokiej gamy zalet ich stosowania.”