Kostenloses Ingenieurwerkzeug — #143
Kraft- und Geschwindigkeitsrechner für Pneumatikzylinder
Berechnen Sie die Ausfahr-/Einfahrkraft und die Kolbengeschwindigkeit für pneumatische Zylinder. Geben Sie Bohrung, Kolbenstangendurchmesser und Versorgungsdruck ein.
Ergebnisse
Zylinderausfahrkraft
Wenn der Kolben ausfährt, wirkt Druck auf die gesamte Bohrungsfläche:
Zylinderrückzugskraft
Beim Einfahren nimmt die Kolbenstange einen Teil des Kolbens ein, wodurch sich die effektive Fläche verringert:
Kolbengeschwindigkeit
Die Geschwindigkeit hängt von der Luftdurchsatzrate und der effektiven Kolbenfläche ab:
- P — Versorgungsdruck
- D — Bohrungsdurchmesser
- D — Stangendurchmesser
- Q — Volumenstrom bei Betriebsdruck
Standardbohrungsgrößen (ISO 15552)
| Bohrung (mm) | Stange (mm) | Ausfahrfläche (cm²) |
|---|---|---|
| 32 | 12 | 8.04 |
| 40 | 16 | 12.57 |
| 50 | 20 | 19.63 |
| 63 | 20 | 31.17 |
| 80 | 25 | 50.27 |
| 100 | 25 | 78.54 |
| 125 | 32 | 122.72 |
| 160 | 40 | 201.06 |
| 200 | 50 | 314.16 |
Gegeben: Bohrung = 63 mm, Kolbenstange = 20 mm, Druck = 6 bar
ABohrung = π/4 × 63² = 3117 mm² = 31,17 cm²
Fverlängern = 6 × 10⁵ × 3117 × 10⁻⁶ = 1870 N (190,6 kgf)
Aringförmig = π/4 × (63² - 20²) = 2803 mm²
Feinfahren = 6 × 10⁵ × 2803 × 10⁻⁶ = 1682 N (171,4 kgf)
⚠️ Hinweis: Die tatsächliche Kraft verringert sich aufgrund der Dichtungsreibung um 5–20%. Bei der Dimensionierung von Zylindern für reale Anwendungen ist ein Sicherheitsfaktor zu berücksichtigen.
Die Ausfahrkraft eines Pneumatikzylinders beträgt F = P × A, wobei P der Versorgungsdruck und A die Kolbenfläche (π/4 × D²) ist. Für die Einfahrkraft wird die Ringfläche verwendet: A = π/4 × (D² − d²), wobei d der Kolbenstangendurchmesser ist.
Die Ausfahrkraft nutzt die volle Kolbenfläche und ist immer höher. Die Einfahrkraft nutzt die Ringfläche (Kolbenfläche minus Stangenquerschnitt) und liefert weniger Kraft. Die Einfahrgeschwindigkeit ist bei gleichem Volumenstrom höher, da das Kammervolumen kleiner ist.
Kolbengeschwindigkeit v = Q / A. Beim Ausfahren: v = Q / A_bore. Beim Einfahren: v = Q / A_annular. Der Einfahrhub ist bei gleichem Volumenstrom schneller als der Ausfahrhub, da die Ringfläche kleiner ist.
Ein Sicherheitsfaktor von 1.5–2.0 ist üblich. Dichtungsreibung reduziert die theoretische Kraft um 5–20%. Berücksichtigen Sie zudem dynamische Lasten, Beschleunigungskräfte und Druckverluste in der Zuleitung.
Ja. Die Dichtungsreibung verringert die theoretische Kraft typischerweise um 5–20%, abhängig von Dichtungstyp (O-Ring, Lippendichtung), Schmierung und Verfahrgeschwindigkeit. Bei niedriger Geschwindigkeit ist die Losbrechreibung höher als die Gleitreibung.
Die auf dieser Seite beschriebenen Verfahren wurden vom Vibromera-Team entwickelt und im Praxiseinsatz getestet, unter Verwendung des Balanset-1A, eines tragbaren Zweikanal-Auswuchtgeräts und Schwingungsanalysators für die Vor-Ort-Rotorauswuchtung.
Professionelle Feldauswuchtgeräte und -software. Im Einsatz in über 50 Ländern.
Nikolai Shelkovenko
Nikolai Shelkovenko ist Schwingungsanalyse-Ingenieur sowie Gründer und Geschäftsführer von Vibromera. Seit mehr als 15 Jahren wuchtet er rotierende Maschinen direkt vor Ort aus statt auf dem Prüfstand: Mulchgeräte, Industrieventilatoren, Brecher, Zentrifugen, Wellen und Spindeln. Aus dieser Arbeit sind die Balanset-Geräte entstanden — sie wurden als Werkzeug konzipiert, das ein Fachmann zur Maschine mitnehmen und dort allein einsetzen kann, nicht als Laborausrüstung. Vibromera wurde 2017 gegründet und hat seinen Sitz seit 2023 in Porto, Portugal. Entwicklung, Montage und Support der Balanset-Reihe finden hier statt. Das Flaggschiffgerät ist das Balanset-1A, ein tragbares Analysegerät für ein- und zweiebeniges Auswuchten sowie für Schwingungsdiagnose. Nikolai ist persönlich in den Kundensupport eingebunden, arbeitet schwierige Auswuchtfälle durch und ist an der Softwareentwicklung beteiligt. Er arbeitet mit Kunden weltweit, in jeder Sprache.
