Как рассчитать давление воздуха в цилиндре

Пневматические цилиндры широко используются в промышленности в автоматизации производственных процессов. При расчете потребления пневмоцилиндром сжатого воздуха, следует делать различия между двумя типами цилиндров:
— Одноходовыми, в которых сжатый воздух используется только для совершения рабочего хода, а обратный ход осуществляется под действием пружины.
— Двухходовыми, в которых сжатый воздух используется для перемещения поршня как при рабочем ходе, так и при возврате. Соответственно, расход сжатого воздуха такими пневмоцилиндрами вдвое превышает расход его одноходовыми.

Потребление сжатого воздуха пневматическим цилиндром рассчитывается по формуле

, где
q — расход сжатого воздуха [л/мин]
d — диаметр поршня [дм]
S — ход поршня [дм]
p — рабочее давление [бар абс.]
a — число циклов [мин -1 ]
b — коэффициент 1 для одноходовых цилиндров, 2 для двухходовых

Необходимо рассчитать расход сжатого воздуха одноходовым пневмоцилиндром с диаметром поршня 100 мм (1 дм). Рабочее давление цилиндра составляет 6 бар (изб), т.е. 7 бар (абс). Ход поршня составляет 130 мм (1,3 дм), а кол-во циклов в минуту — 47.

Итак, такой пневмоцилиндр будет потреблять примерно 336 л/мин сжатого воздуха (разумеется, приведенного к условиям всасывания, т.е. к давлению 1 бар абс. и температуре 20 °C).

Видео:"ГТ" ПРОСТЕЙШИЙ СПОСОБ ПРОВЕРКИ ПОДСОСА ВОЗДУХА!!!Скачать

Расчет усилия пневмоцилиндра

Сила, развиваемая пневмоцилиндром пропорционально давлению и эффективной площади. По этой причине при подаче воздуха в поршневую полость усилие на штоке пневматического цилиндра будет выше, чем при подаче сжатого воздуха в штоковую полость.

Представленный онлайн калькулятор позволяет в автоматическом режиме вычислить усилие, развиваемое пневмоцилиндром.

Видео:Связь между давлением и объёмом газаСкачать

Расчет усилия при подаче воздуха в поршневую полость

Если сжатый воздух поступает в поршневую полость и шток выдвигается, то это движение называют прямым ходом.

Введите данные для расчете, выберите единицы измерения.

Видео:Пневмотестер - как это работает? Ищем утечки в цилиндре!Скачать

Расчет усилия при подаче воздуха в штоковую полость

Если сжатый воздух поступает в штоковую полость, а шток втягивается, то это движение называют обратным ходом.

Для расчетов укажите диаметры поршня и штока, рабочее давление в штоковой полости.

Влияние сжимаемости воздуха на работу силового пневматического привода

При работе с пневматическим оборудованием следует учитывать сжимаемость воздуха, шток пневмоцилиндра может перемещаться под действием изменяющейся нагрузки.

Подробнее о том, как работает пневмоцилиндр вы можете узнать, посмотрев видео ролик.

Рекомендуется произвести проверочные расчеты. За результаты расчетов в режиме онлайн администрация сайта ответственности не несет.

Видео:Атмосферное давлениеСкачать

Золотые правила подбора пневмоцилиндров

Расчёт силы и давления пневматического цилиндра

Конструкция и размеры пневматических систем часто подбираются отсновываясь на опыте, сочетая опасения перед спецификой важного, дорогостоящего оборудования. Для обеспечения достаточной мощности инженеры выбирают завышенные размеры пневмоцилиндров, что влечёт к завышенным размерам распределителей, чтобы обеспечить пневмоцилиндры достаточным количеством воздуха. Неопределенность в этих вопроса может привести к увеличению сметы пневмосистемы. В результате получаются компоненты большего, чем необходимо размера, использующего слишком много сжатого воздуха, что влечёт к технологическим потерям энергии и денег. Однако когда следуешь зарекомендовавшим правилам и некоторым законам пневматики легко достичь правильного размера пневматических установок.

Пневмоцилиндр

Правильные размеры пневмоцилиндра основаны на требуемом усилии и приложенном давлении.
Для одно- и двухстороннего пневмоцилиндра теоретическое толкающее усилие (outstroke) и теоретическое усилие втягивания (instroke) выражаются в ньютонах. Этот показатель рассчитывается путем умножения эффективной площади поршня в мм2 на рабочее давление в барах, деленное на 10 (10 бар = 1 Н/мм2).
Эффективная площадь цилиндра равна площади поршня за вычетом площади штока (не подходит для бесштоковых цилиндров).
Чтобы обеспечить плавное, контролируемое свободное передвижение, должен быть выбран цилиндр который имеет теоретическое усилие на 25 — 50% больше, чем сила требуемая системе. Эта рекомендация компенсирует внутреннее и внешнее трение и потери диферинциального давления между камерами, разделёнными поршенем. Это противодействие уменьшает рабочую силу и варьируется в зависимости от скорости движения поршня. Падение давления воздуха за счёт этого может привести к 10% — 20% уменьшению силы, действующей на поршень.

Читайте также: Цилиндр стелс леопард 600

Золотое правило: значение теоретического усилия выбираемого цилиндра должено быть на 25% больше при высокой скорости, на 50% больше при низкой скорости и на 100% больше при наиболее низкой скорости позиционирования движения штока.

Данные расхода воздуха для цилиндров можно найти в таблице расхода воздуха. В таблице указано количество воздуха толкающего поршень штока, возвращающего поршень со штоком в исходное состояние, а также итогового количество воздуха, необходимого для 1 цикла работы цилиндра. Данные приведены в литрах на миллиметр (или дм3/мм) при давлении 6 бар (избыточное давление). Этот показатель рассчитывается путем умножения эффективной площади поршня в мм2 на абсолютное давление в барах и деления на 1 миллион. Абсолютное давление складывается из рабочего давления в барах (избыточное давление по манометру) и атмосферного давления (предполагается, что 1 бар), т.е. давление манометра+1бар. Чтобы найти потребление воздуха за один цикл работы цилиндра необходимо умножить полученный показатель на ход цилиндра в мм. Эти теоретические цифры основаны на рабочих объёмах. Дополнительные объемы воздуха, такие как полости в поршне, торцевые крышки, трубы, фитинги и клапаны представляют собой дополнительные 5% -10%. Длинные трубки и фитинги, большие расстояния между цилиндром и распределительным клапаном создают большие потери и могут продлить время цикла.

Золотое правило: правильно выбирайте размеры фитингов, сечения труб и выбирайте кратчайшую длину труб, это позволит свести к минимуму время цикла и снизит потребление энергии.

Распределитель

Изменения в клапанных технологиях создают более высокий расход при наименьших размерах клапанов. Например, расход традиционно широких клапанов 42 мм (ISO №1) около 1250 л/мин, а современный клапан может достигать тот же расход всего при 20 мм. Иногда используются старые правила, на основании которых для выбора распределительного клапана определяющую роль служит размер порта цилиндра, эти правила имеют ряд недостатков. В частности, порт цилиндра может быть не полнопроходным (порт больше проходного отверстия), цилиндр в этом случае может не приблизиться к необходимой скорости штока. Гораздо лучше подбирать клапан по расходу воздуха, требуемого цилиндру для конкретной задачи.

Золотое правило: подбирайте пневмораспределитель исходя из наибольших мгновенных параметров потока, требуемые цилиндру. Величина расхода распределителя должна соответствовать требованиям скорости штока. Не используйте среднего значения л/мин.

График дает представление о типичных диапазонах расхода, соответствующего различным номинальным размерам клапанов Norgren. Значения расхода указаны по вертикальной линии, при входном давлении 6 бар и выходного давлении 5 бар (с перепадом давления 1 бар).

На практике

Допустим, что у нас есть три цилиндра, работающих в последовательности:

Цилиндр A: Ø 25 мм, длина хода 100 мм

Цилиндр B: Ø 80 мм, длина хода 200 мм

Цилиндр C: Ø 63 мм, длина хода 900 мм

Последовательность: A+, B+ затем C+ затем C- затем A-, B-

Из таблицы расхода воздуха, вы найдете следующие расходы воздуха при 6 бар рабочего давления (манометрического):

Цилиндр A: VA+ = 0,00344 x 100 = 0,334 л; VA- = 0,00289 x 100 = 0,289 л; VA итого = 0,623 л

Читайте также: Газ 53 блок цилиндров материал изготовления

Цилиндр B: VB+ = 0,03519 x 200 = 7,038 л; VB- = 0,03175 x 200 = 6,35 л; VB итого = 13,388 л

Цилиндр С: VС+ = 0,02182 x 900 = 19,638 л; VС- = 0,01962 x 900 = 17,658 л; VС итого = 37,296 л

Теперь можно рассчитать общий расход воздуха на время цикла 5 секунд:

Q =((VA + VB + VC) + 5%) / время цикла = 10,775 л/сек = 646,5 л/мин

Мгновенный расход воздуха это когда цилиндр C реализует цикл за 2 секунды 37,296*1,05/2*60=1174,824 л/мин , и если цилиндры А и В выполняют свой цикл за 3 секунды — (0,623+13,388)/3*1,05*60=294,231 л/мин.

Исходя из соотношения размеров и расходов клапанов, мы видим, что цилиндрам А и В нужен клапан с портом 1/8″, а цилиндру C — 1/4″, и это несмотря на то, что размер порта для A 1/8 «, В 3/8» и С 1/2 «.

Если Вы не хотите рассчитывать, используйте золотые правила:

Видео:ДАВЛЕНИЕ ЖИДКОСТИ на дно и стенки сосуда 7 класс физика формулаСкачать

Как подобрать пневмоцилиндр — силовые характеристики в зависимости от диаметра и давления воздуха

В данной статье приводиться пример подбора силовой мощности пневмоцилиндра в зависимости от его диаметра и давления воздуха в подающей магистрали. Таблица взята из каталога Camozzi и применима для аналогичных цилиндров других производителей

Подбор правильного цилиндра, соответствующего приложенным к нему усилий, ускорений и радиальных нагрузок-это залог долгосрочной его работы!

Попробуем разобраться как на основании данных в таблице подобрать нужный нам диаметр

Просим обратить внимание что усилия прилагаемые к штоку цилиндра ни в коем случае не должны приводить к радиальным нагрузкам на шток, так как это ведет к преждевременному выходу из строя пневмоцилиндра.(Для компенсации сил, вызывающих радиальные нагрузки используются специальные направляющие для штока, о которых подробно мы поговорим позже )

Как мы видим, здесь приведены две таблицы, одна из которых указывает усилия при прямом рабочем ходе(выдвижении), вторая при обратном(втягивании)

Силы эти не равны в силу конструктивной особенности цилиндра: площадь поршня в бесштоковой полости больше чем в штоковой на величину площади самого штока

К примеру нам необходимо рассчитать, усилие создаваемое пневмоцилиндром с диаметром поршня 63 мм при давлении 6 бар (0.6 MPA) при выдвижении:

В горизонтальной строке выделенной жирным шрифтом находим значение 6 бар, в вертикальной диаметр 63мм, на их пересечении и находится искомый результат, в данном случае это 1650 Ньютонов, разделим на 10 чтобы перевести в килограммы, получается 165 кг-это масса которую способен поднять наш цилиндр при выдвижении.

При втягивании усилие находится аналогичным способом, в данном случае получим 148 кг, как и говорилось выше-это меньше чем при выдвижении

Технические специалисты компании ГазАвтономСервис профессионально и оперативно подберут необходимый Вам пневмоцилиндр, сделают качественный просчет по нагрузкам и дополнительному оборудованию- пневмораспределителям и соленоидам с необходимым напряжениям, пневмодросселям для регулировки скорости хода цилиндра, креплениям для цилиндра, системам подвода воздуха- пневмотрубкам и пневмофитингам

Дадут рекомендации по блокам подготовки воздуха- фильтрам регуляторам, маслораспылителям, клапанам безопасности и редукторам.

Видео:Атмосферное давление. Измерение атмосферного давления. 7 класс.Скачать

Формулы расчёта параметров гидроцилиндов

Формула на расчет усилия гидроцилиндра

При выборе гидросистемы крайне важно знать необходимое усилие на которое способен гидроцилиндр при заданном давлении. Просчитать его можно по формуле:

Далее необходимо узнать давление создаваемое насосом и площадь поршня. Площадь поршня вычисляется по формуле

Удобней всего начать расчет исходя из требуемой нагрузки. Это основной параметр от которого будет зависеть выбор насоса, его мощность (требуемое давление).

Какие параметры необходимо знать чтобы рассчитать усилие гидроцилиндра в тоннах:

• диаметр поршня гидроцилиндра — S
• давление развиваемое насосом гидросистемы — P

Какие параметры необходимо знать чтобы рассчитать усилие гидроцилиндра в тоннах:

• диаметр поршня гидроцилиндра S
• давление развиваемое насосом гидросистемы P

Читайте также: Нумерация цилиндров santa fe

Рассчитывается по формуле

F=PxS

Cначала узнаем площадь поперечного сечения гидроцилиндра «S» по формуле: S=ΠD 2 /4 где П=3,14, D 2 — диаметр поршня гидроцилиндра в квадрате.

Затем зная значение S, рассчитываем усилие гидроцилиндра по формуле F=PxS т.е усилие=площадь сечение х давление в гидросистеме в атмосферах.

Например D=150 мм, P=160 атмосфер. S=3,14*150 2 /4=17662,5 мм 2 (176 см 2 )

Далее F=176х160=28160 кг/см 2 (28 тонн)

Толкающее усилие данного гидроцилиндра будет равняться примерно в 28 тонн.

Данные расчеты используют при проектировании гидравлических домкратов, движущихся полов, прессов.

Как выбрать гидроцилиндры на штоки, которых приходится большая нагрузка. На 2 вертикальных гидроцилиндра приходится 15 кН, на один горизонтальный 7,5 кН.

Расчет будем вести по двум вертикальным гидроцилиндрам, с нагрузкой на 2 штока 15 кН.

Расчетная величина внешней нагрузки, приведенная к штоку одного цилиндра:

.

Выбираем тип крепления вертикальных гидроцилиндров – жесткая заделка, ход штока 560 мм.

Выбираем тип крепления горизонтального гидроцилиндра – шарнирный, ход штока 560 мм.

Усилие на штоке фактическое при подаче давления в поршневую полость цилиндра

, примем усилие , где k – коэффициент запаса.

Определим эффективную площадь поршня S₁ = , где — КПД механический, равен 0,85…0,95, примем 0,9, — перепад давлений, принимается на 10..20% меньше номинального давления,

S₁ = ,

Так как S₁ = , тогда диаметр поршня определится как

Принимаем стандартное значение диаметра .

Тогда диаметр штока , примем стандартное значение .

Выписываем параметры выбранного гидроцилиндра:

;

Уточним эффективную площадь в поршневой полости

S₁ = = 5027мм 2 ≈ 0,005 м 2;

Уточним эффективную площадь в штоковой полости S₂:

S₂ = = 3063мм 2 ≈0,003м 2 .

Усилие на штоке фактическое при подаче давления в поршневую полость цилиндра

Усилие на штоке фактическое при подаче давления в штоковую полость цилиндра

,

Проверка условия . Условие выполнено.

Расчет гидроцилиндра на устойчивость

Зная фактическое расчетное усилие на штоке F_р= 24230 H, определяем критическое усилие F_кр. по формуле:

, где m = 2- коэффициент запаса прочности. Тогда

Зная критическую силу, можно определить момент инерции штока : ,

где Е= 2,1•10 5 МПа — модуль упругости для материала штока;

l_пр. – длина продольного изгиба, определяемая при полностью выдвинутом штоке гидроцилиндра с учетом размеров креплений гидроцилиндра и его штока.

Определим l_пр :

,

Где — длины концевых участков крепления цилиндров; — длина хода штока.

Длина продольного изгиба будет равна .

Получаем .

Определим необходимый диаметр штока: .

То есть минимальный диаметр штока D_2min = 29 мм. Так как принятый ранее диаметр штока D₂ = 50 мм > D_2min ,то D₂=50мм удовлетворяет условию на прогиб.

Определение расходов жидкости в гидролиниях

Действительный расход жидкости в напорной гидролинии гидроцилиндров при выдвижении штока:

Определение расходов жидкости в гидролиниях

Действительный расход жидкости в напорной гидролинии гидроцилиндров при выдвижении штока:

,

где _.— объемный КПД гидроцилиндра, =0,99.

Действительный расход жидкости в сливной гидролинии гидроцилиндров при выдвижении штока:

.

Действительный расход жидкости в напорной гидролинии гидроцилиндров при втягивании штока:

,

где _.— объемный КПД гидроцилиндра, =0,99.

Действительный расход жидкости в сливной гидролинии гидроцилиндров при втягивании штока:

.

Результаты расчёта расходов жидкости в гидравлических линиях

При определении диаметров трубопровода расход жидкости увеличиваем втрое, т.к. работают три цилиндра.

На линии нагнетания диаметр трубопровода d_H

.

На линии слива диаметр трубопровода d_с

.

На линии всасывания диаметр трубопровода d_вс

.

На линии управления диаметр трубопровода dу

Для тонкостенных труб толщина стенки определяется по формуле:

,

где , — временное сопротивление растяжению материала, n = 3 – коэффициент запаса прочности.

, принимаем толщину стенок трубопроводов .

Видео:Физика При сжатии воздуха в цилиндре дизельного двигателя объем воздуха уменьшается в 15 разСкачать

Таблица – Параметры гидроцилиндров общего назначения для рабочего давления 16–32 МПа

= 1,25

= 1,6

💡 Видео

Как читать график датчика давления в цилиндре мотор тестера Диамаг2Скачать

Гидростатическое давлениеСкачать

Урок 46 (осн). Передача давления жидкостями и газами. Закон ПаскаляСкачать

ПОДСОС ВОЗДУХА - НАЙТИ БЕЗ ДЫМОГЕНЕРАТОРАСкачать

Как влияет на работу двигателя подсос воздуха.Скачать

Опрессовка цилиндров на герметичность сжатым воздухом под давлением 50кг, Mitsubishi Lancer X 2.0iСкачать

Завышено давление во впускном коллекторе. Это НЕ подсос воздухаСкачать

Гидроцилиндр - устройство и принцип работыСкачать

Что такое датчик давления ?Скачать

Давление воздуха в гидроаккумулятореСкачать

Парадокс сужающейся трубыСкачать

Физика 7 класс (Урок№19 - Природа давления газов и жидкостей. Закон Паскаля.)Скачать

Проверка гидроцилиндра на перепускание. Как проверить?Скачать