Cum alegi dimensiunea cilindrului pneumatic?

Dimensiunea corectă a cilindrului pneumatic este determinată de patru factori de bază: diametrul alezajului, lungimea cursei, forța de sarcină necesară și presiunea aerului de lucru . Ca regulă generală, alezajul cilindrului trebuie dimensionat astfel încât forța de ieșire calculată la presiunea de lucru disponibilă să depășească cerințele reale de sarcină cu o marjă de siguranță de 30% până la 50% . Realizarea corectă a acestui calcul previne uzura prematură, timpii de ciclu lenți și mișcarea instabilă în sistemele de automatizare.

Acest ghid prezintă formulele practice, datele de comparație și pașii de decizie utilizați de ingineri atunci când selectează un cilindru pneumatic, un cilindru de aer sau un actuator pneumatic pentru automatizarea industrială, prelucrarea alimentelor, echipamentele miniere și alte aplicații pentru cilindri de aer comprimat.

De ce Cilindru pneumatic Dimensiunea contează

Alegerea unui cilindru subdimensionat duce la o forță insuficientă, blocare și un consum crescut de aer, deoarece sistemul compensează cu o presiune mai mare. Alegerea unui cilindru supradimensionat risipește aer comprimat, crește costul echipamentului și amprenta la sol și poate cauza forțe de impact excesive la sfârșitul cursei. Dimensionarea corectă echilibrează puterea, viteza și eficiența energetică pe întreg ciclul de funcționare al mașinii.

Pentru echipele care caută unde cumpara cilindru pneumatic unități pentru o nouă linie de producție, înțelegerea logicii de dimensionare evită mai întâi înlocuirea costisitoare după instalare. Un de încredere furnizor de cilindri pneumatici va cere de obicei greutatea încărcăturii, orientarea montajului, distanța cursei și viteza ciclului înainte de a recomanda dimensiunea alezajului.

Cum generează forță un cilindru pneumatic

Un cilindru pneumatic generează forță atunci când aerul comprimat intră într-o cameră etanșă și împinge suprafața pistonului. Formula de bază este Forța = Presiune x Aria pistonului . Deoarece aria crește odată cu pătratul diametrului alezajului, chiar și creșterile mici ale dimensiunii alezajului produc o putere semnificativ mai mare, motiv pentru care selecția alezajului este singura variabilă cea mai influentă în dimensionarea cilindrului.

După cum se arată mai sus, creșterea alezajului de la 20 mm până la 80 mm la aceeași presiune de 0,6 MPa crește forța de ieșire de la aproximativ 113 N la peste 1800 N. Această relație neliniară explică de ce inginerii aleg adesea un orificiu moderat mai mare decât creșterea presiunii sistemului, deoarece presiunea mai mare adaugă stres asupra etanșărilor și fitingurilor pe întregul circuit pneumatic.

Proces pas cu pas pentru a alege dimensiunea cilindrului

Selectarea alezajului și cursei corecte a cilindrului pneumatic urmează o secvență repetabilă utilizată pe liniile de producție automate, echipamentele de spălat auto și mașinile agricole.

1. Determinați greutatea reală a sarcinii sau forța de rezistență pe care cilindrul trebuie să o depășească.
2. Identificați presiunea disponibilă a aerului de lucru din sursa de aer comprimat, de obicei între 0,4 și 0,8 MPa.
3. Calculați forța teoretică folosind Forța = Presiune x Arie, apoi adăugați un factor de siguranță de 30-50%.
4. Potriviți valoarea calculată cu cea mai apropiată dimensiune standard de alezaj dintr-un tabel de dimensionare.
5. Confirmați că lungimea cursei se potrivește cu distanța de deplasare necesară, inclusiv spațiul liber la sfârșitul cursei.
6. Verificați compatibilitatea stilului de montare și a diametrului tijei cu cadrul echipamentului.

Tabelul standard al dimensiunilor alezajului și al forței de referință

Tabelul de mai jos enumeră dimensiunile standard comune ale alezajului utilizate în automatizarea industrială, cu forța de împingere teoretică calculată la o presiune de lucru de 0,5 MPa, o setare tipică de mediu pentru alimentarea generală cu aer din fabrică.

Piese și funcții ale cilindrului pneumatic

Înțelegerea componentelor individuale ajută la dimensionare, deoarece fiecare parte influențează pierderea prin frecare și forța efectivă. Principalele părți și funcții ale cilindrului pneumatic includ cilindrul, pistonul, tija pistonului, capacele de capăt, etanșările și porturile pentru intrarea și evacuarea aerului.

• Butoi: carcasa cilindrica care contine pistonul si rezista la presiunea interna.
• Piston: componenta mobilă care împarte cilindrul în două camere de presiune.
• tija pistonului: transmite forța liniară de la piston la sarcina externă.
• Capace de capăt: sigilați cilindrul și adăpostiți orificiile de aer și mecanismul de amortizare.
• Sigilii: prevenirea scurgerilor de aer între camere și menținerea diferențelor de presiune.

Un clar diagrama cilindrului pneumatic explicată arată vizual modul în care aerul intră într-o cameră în timp ce camera opusă se evacuează, creând diferența de presiune care conduce tija pistonului spre exterior sau spre interior, în funcție de direcția supapei.

Compensații privind lungimea cursei, viteza și presiunea

Dincolo de dimensiunea alezajului, lungimea cursei și presiunea de lucru afectează împreună viteza ciclului. Curse mai lungi necesită, în general, un alezaj mai mare sau o presiune mai mare pentru a menține aceeași viteză, deoarece aerul trebuie să umple un volum mai mare pe ciclu. Tabelul de mai jos ilustrează modul în care timpul ciclului se modifică pe măsură ce lungimea cursei crește la un debit constant de alimentare cu aer.

Această tendință confirmă acest lucru timpul ciclului crește aproximativ proporțional cu lungimea cursei când debitul rămâne fix. Inginerii compensează selectând un orificiu mai mare cu o capacitate de volum de aer mai mare sau prin creșterea setării supapei de control al debitului, pentru a menține liniile automate funcționale la debitul țintă.

Compararea tipurilor de cilindri în funcție de criteriile cheie de performanță

Diferite tipuri de actuatoare pneumatice se potrivesc diferitelor nevoi de automatizare. Graficul radar de mai jos compară cilindrii standard cu o singură tijă, cilindrii compacti și cilindrii fără tijă pe baza a patru criterii practice: puterea de putere, eficiența spațiului de instalare, precizia controlului vitezei și capacitatea de manipulare a sarcinii.

Această comparație arată că cilindrii standard mențin un profil echilibrat pentru toate cele cinci criterii, motiv pentru care rămân alegerea implicită pentru majoritatea aplicații pentru cilindri pneumatici în automatizare . Tipurile specializate pot depăși performanța pe un criteriu, dar de obicei schimbă eficiența spațiului sau flexibilitatea de montare.

Gama de presiune de lucru în diferite industrii

Cerințele de presiune de lucru variază semnificativ în funcție de industrie, ceea ce influențează direct selecția alezajului cilindrului. Diagrama cu bare orizontale de mai jos rezumă intervalele tipice de presiune de lucru raportate în sectoarele de aplicare comune.

Echipamentele miniere și aplicațiile de prelucrare a alimentelor tind să funcționeze la capătul superior al intervalului de presiune, adesea 0,7 până la 0,8 MPa , din cauza solicitărilor mai mari de sarcină și a cerințelor de igienă pentru viteza actuatorului. Sistemele de spălare a mașinilor funcționează în general mai jos, în jur de 0,4 MPa, deoarece sarcinile acționate sunt perii mai ușoare și brațe de duză.

Când să luați în considerare un cilindru pneumatic personalizat

Combinațiile standard ale alezajului și cursei acoperă majoritatea aplicațiilor, dar constrângerile unice de montare, mediile corozive sau extensiile de tijă non-standard pot necesita o cilindru pneumatic personalizat . Cerințele personalizate obișnuite includ lungimi de cursă extinse dincolo de limitele catalogului, construcție din oțel inoxidabil pentru spălare sau medii marine, configurații cu tije duble pentru suportul simetric al sarcinii și senzori de poziție integrați pentru feedback de automatizare în buclă închisă.

Lucrul cu un experimentat producator de cilindri de aer industrial care operează platforme de testare digitală automată de precizie ajută la asigurarea că unitățile personalizate păstrează aceeași consistență și stabilitate ca produsele standard de catalog, ceea ce contează cel mai mult în mediile de producție continuă, cum ar fi liniile automate și sistemele de îndepărtare a prafului.

Greșeli frecvente de dimensionare de evitat

• Calculul forței fără a ține cont de pierderile prin frecare de la garnituri și bucșe de ghidare.
• Ignorarea forțelor de sarcină laterală în cilindri montați orizontal, care accelerează uzura tijei și bucșei.
• Selectarea dimensiunii alezajului numai pe baza diametrului tijei în loc de zona reală a pistonului.
• Nerespectarea cerințelor de amortizare la sfârșitul cursei pentru ciclurile de mare viteză.
• Nu se confirmă debitul de aer comprimat disponibil înainte de finalizarea selecției alezajului.

Despre Ningbo SENYA Pneumatic Technology

Ningbo SENYA Pneumatic Technology Co., Ltd. a fabricat cilindri și supape pneumatice din 1994, operând ca o bază de producție pe scară largă, cu prelucrare de mașini de precizie și producție cu un nivel ridicat de concentricitate. Compania produce peste 2.000.000 de seturi de componente pneumatice anual, cu produse exportate în peste 30 de țări, inclusiv Statele Unite, Spania, Italia și Australia.

Produsele SENYA servesc aplicații variind de la spălătorie auto și echipamente medicale de sterilizare până la linii de producție automate, minerit, îndepărtarea prafului, irigații agricole și procesarea alimentelor. Ca o vechime furnizor de cilindri pneumatici , compania urmează un principiu de dezvoltare a valorii clienților și folosește platforme automate de testare digitală pentru a menține coerența produsului atât în ​​comenzile de cilindri pneumatici standard, cât și personalizate.

Întrebări frecvente

Î1: Ce este un cilindru pneumatic?

Un cilindru pneumatic este un dispozitiv mecanic care folosește aer comprimat pentru a produce mișcare liniară, folosit în mod obișnuit pentru a împinge, trage, ridica sau prinde componente în echipamente automate.

Î2: Cum funcționează un cilindru pneumatic?

Aerul comprimat intră într-o cameră a cilindrului, creând o presiune care împinge pistonul spre camera opusă, în timp ce aerul din acea cameră se evacuează printr-un orificiu separat.

Î3: Cum aleg dimensiunea potrivită a cilindrului pneumatic?

Luați în considerare dimensiunea alezajului, lungimea cursei, forța de sarcină necesară, presiunea de lucru disponibilă și stilul de montare, apoi adăugați o marjă de siguranță la forța teoretică calculată.

Î4: Care este dimensiunea alezajului într-un cilindru pneumatic?

Dimensiunea alezajului se referă la diametrul interior al cilindrului și determină direct aria suprafeței pistonului și puterea rezultată.

Q5: De ce presiune de lucru are nevoie un cilindru pneumatic?

Majoritatea cilindrilor pneumatici industriali funcționează între 0,4 și 0,8 MPa, cu cerințele exacte în funcție de greutatea sarcinii și tipul de aplicare.

Q6: Pot fi personalizați cilindrii pneumatici?

Da, cilindrii pneumatici personalizați pot fi construiți cu curse extinse, materiale din oțel inoxidabil, design cu tije duble sau senzori integrați pentru a se potrivi cerințelor specifice ale echipamentelor.

Q7: Ce industrii folosesc cel mai mult cilindrii pneumatici?

Industriile comune includ linii de producție automate, prelucrarea alimentelor, minerit, mașini agricole, sisteme de spălare a mașinilor și echipamente de îndepărtare a prafului.

Î8: Care este diferența dintre un cilindru pneumatic și un actuator pneumatic?

Un cilindru pneumatic este un tip specific de actuator pneumatic care produce mișcare liniară, în timp ce actuator pneumatic este un termen mai larg care poate include și dispozitive de mișcare rotativă.