Питання: Як усувати несправності, пов’язані з «шумом вихлопу», в машинах із високою частотою циклів, уникнувши проблем із зворотним тиском?

Відповідь: Щоб усунути несправності та прибрати пневматичний шум вихлопу з високим рівнем децибелів у машинах із високою частотою циклів інженери повинні замінити стандартні, недостатньо потужні або забруднені глушники спеціалізованими високопродуктивними глушниками, які відповідають або перевершують пропускну здатність (коефіцієнт Cv) вихідного отвору для вихідного повітря керуючого розподільного клапана. Стандартні спечені бронзові глушники знижують рівень шуму, примушуючи повітря проходити через мікропори, однак вони дуже схильні до забивання оливою компресора та частинками забруднення, що призводить до надмірного протитиску. Цей протитиск перешкоджає руху поршня циліндра, що призводить до повільної реакції виконавчого механізму, збільшення тривалості циклу та нестабільної роботи обладнання. Щоб усунути цю проблему, слід вибирати високопродуктивні пористі пластикові (поліетиленові) глушники або багатокамерні розширювальні глушники. Такі конструкції поступово розширюють і уповільнюють вихідний повітряний потік, знижуючи рівень шуму до безпечного значення (нижче 80 дБ), одночасно забезпечуючи відкритий, незаблокований потік, що запобігає виникненню протитиску та зберігає високу продуктивність циклів вашого автоматизованого обладнання.

Вступ: Прихована загроза шуму пневматичного випуску

У сучасних автоматизованих фабриках з високою швидкістю роботи пневматичні системи є основними рушіями виробництва, забезпечуючи мільйони циклів упаковки, штампування та сортування. Однак одним із значних побічних продуктів систем стисненого повітря є надмірний шум. Коли змінюється положення направляючого керуючого клапана, стиснене повітря безпосередньо випускається в атмосферу. Це повітря, яке часто виходить зі швидкістю, що перевищує швидкість звуку, створює гучний, високочастотний «поп» або шум витікання.

Тривала експозиція промисловому шуму не лише порушує норми охорони праці та техніки безпеки (наприклад, гранично допустимий рівень шуму 85 дБ за вимогами OSHA), а й призводить до втоми операторів, зниження продуктивності працівників та може спричинити постійне пошкодження слуху. Саме тому глушники (або шумопоглиначі) є обов’язковим елементом на всіх промислових пневматичних випускних отворах. Однак неправильний вибір глушника може призвести до вторинної, але дорогої інженерної проблеми — пневматичного зворотного тиску.

Принцип дії пневматичного зворотного тиску

Щоб зрозуміти, чому зворотний тиск шкідливий для машин із високою кількістю циклів, корисно розглянути динаміку тиску всередині двостороннього циліндра. Щоб циліндр швидко вийшов уперед, стиснене повітря має надходити в камеру кришки, тоді як повітря з камери штока має виходити максимально швидко. Шлях вихідного повітря проходить через пневматичні трубки, потім у золотниковий розподільник і, нарешті, через вихідний отвір.

Якщо глушник, встановлений на вихідному отворі розподільника, є обмежувальним або забрудненим, він стає фізичним «вузьким місцем». Повітря не може виходити достатньо швидко, що призводить до нагромадження тиску всередині камери вихідного повітря. Це явище називається зворотним тиском. Зворотний тиск діє як гальмівна сила, що протидіє руху поршня циліндра. Воно має кілька негативних наслідків:

• Зниження швидкості робочих органів: різниця тиску по обидва боки поршня зменшується, що призводить до зниження прискорення та кінцевої швидкості циліндра.
• Повільна реакція клапанів: Високий зворотний тиск може порушувати роботу внутрішніх керуючих каналів деяких направляючих розподільних клапанів, що призводить до повільного переміщення або застрявання золотників у проміжному положенні.
• Збільшення тепловиділення та зносу: Фізичне тертя ущільнень зростає під час тривалого високотискового контакту зі стінкою циліндра, що скорочує термін служби виконавчого механізму.
• Нестабільне послідовне функціонування обладнання: У високоциклових машинах затримка всього на 50 мілісекунд під час зворотного ходу циліндра може порушити загальну синхронізацію роботи машини, що призводить до заклинювання виробів і виникнення браку.

Аналіз технологій глушників: матеріали та конструкції

B2B-покупці та системні інтегратори можуть обрати одну з трьох основних технологій глушників, кожна з яких має унікальні експлуатаційні характеристики в умовах високого циклу роботи:

• Спечені бронзові глушники: це найпоширеніші й найдешевші глушники на ринку. Їх виготовляють шляхом спечі мікрозерен сплаву міді з оловом, щоб створити жорсткий пористий металевий елемент. Хоча вони дуже міцні й високостійкі до механічних ударів, їхні мікропори діють як механічний фільтр. Будь-яке мастильне масло, волога чи тверді частинки в лінії стисненого повітря швидко забивають ці пори. У системах із високою кількістю циклів спечені бронзові глушники можуть подвоїти своє значення протитиску всього за кілька місяців безперервної роботи.
• Пористі глушники з поліетилену (пластик): Ці глушники використовують легке, високощільнісне тіло з поліетилену. Пластиковий матеріал має більші й однорідні пори порівняно зі спеченого бронзи. Така конструкція забезпечує чудове поглинання звуку (часто знижуючи шум на 35 дБ) й одночасно надає перевагу у стійкості до закупорювання оливою та вологою. Якщо масляний туман потрапляє в глушник, він легко проходить крізь більші пластикові пори замість того, щоб залишатися в них, тому пористий пластик є переважним стандартом для упакувального та збірного обладнання з високою кількістю циклів.
• Силові багатокамерні / розширювальні глушники: Для важкого обладнання з величезними обсягами повітря розширювальні глушники є «золотим стандартом». Ці великогабаритні глушники мають внутрішні перегородки та розширювальні камери. Коли швидкопоточне повітря надходить у глушник, воно розширюється в першій камері й уповільнюється. Потім повітря проходить через вторинні перегородки, де його швидкість зменшується ще більше перед виходом із глушника. Таке поступове зниження швидкості дуже ефективно зменшує шум і практично не створює протитиску, що робить цей тип глушників ідеальним для вихлопних систем циліндрів з великим діаметром і великим ходом поршня.

Як правильно підібрати розмір глушника: Емпіричне правило вибору розміру

Щоб уникнути протитиску, конструктори обладнання ніколи не повинні підбирати розмір глушника лише на основі розміру різьби вихлопного отвору клапана. Багато недорогих клапанів мають великі отвори, але дуже вузькі прохідні канали — або навпаки. Єдиний надійний спосіб підбору розміру — це зіставлення пропускної здатності глушника (коефіцієнт Cv або Kv) з пропускною здатністю вихлопного каналу клапана.

• Перевірте технічний паспорт клапана: знайдіть значення коефіцієнта пропускної здатності Cv для вихідного тракту (зазвичай порти 3 і 5 на п’ятиходовому двохпозиційному клапані).
• Виберіть глушник із більшим значенням Cv: переконайтеся, що вибраний глушник має номінальну пропускну здатність Cv, яка перевищує значення Cv вихідного тракту клапана щонайменше на 10–15 %.
• Врахуйте цикл роботи: для машин із високою частотою циклів (робота понад 60 циклів на хвилину) збільште запас розміру глушника до 25 %, щоб забезпечити швидкий і безперервний об’єм повітря без будь-яких обмежень, спричинених підвищенням температури.

Діагностика та технічне обслуговування вихідних систем

Під час діагностики машини, яка поступово втратила швидкість протягом кількох місяців, техніки з технічного обслуговування повинні насамперед перевірити глушники:

• Проведіть швидкий тест обходу: тимчасово видаліть глушник із порту клапана й запустіть машину в циклі. Якщо циліндр одразу повернеться до своєї початкової високої швидкості, глушник засмічений і потребує заміни.
• Очищення спеченого бронзу: Якщо використовується спечена бронза, глушник можна зняти й замочити в розчиннику для видалення жиру, а потім продути сухим струменем повітря звільняючого пістолета зсередини назовні. Однак заміна їх на пористий пластик, як правило, є економічнішою.
• Застосування подвійного вихлопного розділення: У 5-портових 2-позиційних клапанах використовуйте окремі глушники для порту 3 та порту 5. Це дозволяє незалежно регулювати швидкість і рівень шуму при ході витискування та ході втягування.

Забезпечення високопродуктивних глушників AIRWORK

AIRWORK пропонує комплексний асортимент високопродуктивних пористих пластикових та спечених бронзових глушників, спеціально розроблених для автоматизації з високою кількістю циклів. Наші пластикові глушники мають двошарове поліетиленове тіло, яке стійке до розкладання під впливом мастила й структурного руйнування при раптових ударних тисках.

Інтегруючи точні шумопоглиначі AIRWORK у ваші пневматичні системи керування, ви зможете дотримуватися місцевих екологічних норм щодо рівня шуму та забезпечити роботу вашого обладнання на максимальній ефективності. Щоб переглянути повний каталог пневматичних аксесуарів, у тому числі шумопоглиначів з високою пропускною здатністю, шумопоглиначів з регулювальними клапанами та шумопоглиначів швидкого випуску, відвідайте сайт jzpnu.com уже сьогодні.