Как рассчитать пневматический цилиндр

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:Регулировка скорости движения пневмоцилиндра. Пневмотиски смыкания пресс-формы ТПАСкачать

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:Пневматические цилиндры с автоторможениемСкачать

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:Пневмоцилиндр. Конструкция и принцип работы пневматического цилиндраСкачать

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: Как работает цилиндр подъема кабины камаз

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

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

Читайте также: Состояние хона цилиндров как

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:Пневмоцилиндр: сборка рабочей пневмосистемы! (функция "И")Скачать

Расчет пневмоцилиндров

Расчет пневмоцилиндров подразделяют на проектный и поверочный. При проектном расчете по заданной нагрузке, магистральному давлению, массе перемещаемых деталей, скорости перемещения поршня определяют диаметр поршня, штока и подводящих отверстий, расход воздуха и пропускную способность пневмо-линии. При поверочном расчете определяют время срабатывания пневмоцилиндра и возможность торможения поршня (для цилиндров с торможением).

Видео:Бесштоковые пневматические цилиндры PNEVMOLUX серии RCFСкачать

Пневмоцилиндры в зависимости от характера применении условно разделяют на две группы:

• зажимные пневмоцилиндры (подпружинивающие, фиксирующие, прижимные и др.), которые обеспечивают передачу заданного усилия после завершения хода или при весьма малых перемещения поршня с «ползучей» скоростью;
• транспортирующие пневмоцилиндры, развивающие требуемое усилие на всем пути перемещения поршня.

Диаметр поршня зажимных пневмоцилиндров без учета их быстродействия определяют, исходя из заданного усилия Р₂ (при зажиме или транспортировании).

Результирующая сила, преодолеваемая силами давления, в общем случае равна сумме значений вредного Р₁ (сила трения), полезного Р₂ сопротивления, веса Р₃ поршня и перемещаемых частей привода (при вертикальном положении цилиндра), а также силы Р₀ предварительного натяжения пружины

Видео:Смотреть видеообзор пневмоцилиндров Camozzi. Серия 63Скачать

Диаметр зажимного пневмоцилиндра одностороннего действия без пружины:

где p_M — минимальное абсолютное давление в магистрали или на выходе редукционного клапана; р_а — атмосферное давление.

Видео:Мини цилиндры пневматические RexrothСкачать

Диаметр зажимного пневмоцилиндра одностороннего действия с пружинным возвратом:

где c_п — жесткость пружины; s — ход поршия. Здесь для создания запаса принято, что усилие зажима создается при давлении 0,9р_м. При вертикальном положении зажимного пневмоцилиндра нужно учитывать вес Р₃.

Иногда силу трения учитывают посредством коэффициентов, как это показано ниже, при расчете транспортирующих пневмоцилиндров.

Диаметр транспортирующего пневмоцилиндра определяют по следующим формулам:

• для горизонтально расположенных пневмоцилиндров:
• для вертикально расположенных пневмоцилиндров:

где Χ — безразмерный параметр нагрузки; k_тр — коэффициент, учитывающий потери на трение в пневмоцилиндре.

Ориентировочные значения k_тр для различных величин полезной нагрузки при уплотнении манжетами и магистральном давлении 0,5— 0,6 МПа приведены ниже:

Большие значения k_тр принимают для меньших диаметров пневмоцилиндров.

Безразмерный параметр нагрузки:

Для транспортирующих пневмоцилиндров оптимальное значение Χ = 0,4 – 0,5, при ?>0,5 время срабатывания пневмоцилиндра значительно возрастает, малые значения Χ (0,1 — 0,2) свидетельствуют о неэффективном использовании пневмоцилиндра, но могут быть необходимы для получения максимальной скорости срабатывания.

Материал из справочника «Пневматические устройства и системы в машиностроении» под ред. Е.В.ГЕРЦ

Видео:Как работает пневмоцилиндр?Скачать

Выбор пневмоцилиндра

При выборе цилиндров чаще всего используются расчётный или табличный методы. Расчётный метод начинают с определения усилия, развиваемого на штоке. Это усилие зависит от диаметра поршня, рабочего давления или сил трения. При определении теоретического усилия рассматривают осевое усилие на неподвижном штоке, а силами трения пренебрегают. Теоретическое усилие на штоке F равно произведению площади S поршня и рабочего давления p:

Читайте также: Главный тормозной цилиндр ваз 2108 fenox

Для цилиндра двустороннего действия усилие на штоке определяется по формулам при прямом ходе штока (выдвижении)

а при обратном ходе (втягивании)

где h – коэффициент нагрузки (h=0.7 при постоянной нагрузке, при знакопеременной динамической нагрузке, h=1 при работе с горизонтально перемещаемой нагрузке с трением), D – диаметр поршня, d – диаметр штока, p – рабочее давление.
Для цилиндра одностороннего действия (с пружинным возвратом) усилие штока на штоке только при прямом ходе

где F_S – усилие пружины в конце хода.
Используя расчётный метод, можно решить обратную задачу и при заданной нагрузке на штоке из приведённых формул определить диаметр цилиндра.
Часто при определении размеров цилиндров используется табличный метод. Ниже приведены таблицы для определения теоретической силы для пневмоцилиндров двустороннего и одностороннего действия.

Видео:Котика ударило током, 10 т. ВольтСкачать

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

Гидроцилиндр - устройство и принцип работыСкачать

Пневмоцилиндры Camozzi. Как это устроено.Скачать

Пневмоцилиндр.Скачать

Студенты российского вуза разработали вечный двигатель #вечныйдвигатель #изобретенияСкачать

Как рассчитать пружину для пневматической винтовки / Air RifleСкачать

Управление скоростью пневмоцилиндра.Скачать

Нумерация цилиндров, как определить где какой номер цилиндра?/how to determine cylinder number?Скачать

Пневматический цилиндр. Принцип работы. Проверка. #спецтехника #гидравлика #своимируками #ремонтСкачать

Обзор пневмоцилиндров Серии QXСкачать

Самодельный пневмо цилиндр, тест и сравнениеСкачать

Ремонт пневматического цилиндра ✅✅✅Скачать