چگونه نیروی سیلندر پنوماتیک را محاسبه کنم؟

نیروی انبساط سیلندر پنوماتیک برابر است با F = P × A، که در آن P فشار ورودی و A مساحت کل سوراخ (π/4 × D²) است. نیروی جمع شدن از مساحت حلقهای استفاده میکند: A = π/4 × (D² - d²)، که در آن d قطر میله است.

تفاوت بین نیروی کشش و نیروی جمع شدن چیست؟

نیروی انبساطی از کل سطح مقطع پیستون استفاده میکند، بنابراین همیشه بیشتر است. نیروی انقباضی از سطح مقطع حلقوی (مساحت مقطع منهای مساحت میله) استفاده میکند و نیروی خروجی کمتری میدهد.

چگونه سرعت سیلندر پنوماتیک را محاسبه کنم؟

سرعت پیستون v = Q / A، که در آن Q نرخ جریان حجمی و A سطح مقطع مؤثر پیستون است. برای باز شدن، A مساحت کل سیلندر و برای جمع شدن، A مساحت حلقهای است.

برای نیروی مشخص به چه اندازه سوراخی نیاز دارم؟

برای یافتن A = F / P، F = P × A را دوباره مرتب کنید، سپس D = √(4A/π) را بیابید. همیشه اندازه را تا قطر سوراخ استاندارد بعدی در نظر بگیرید و ضریب ایمنی 25-50% را برای بارهای اصطکاکی و دینامیکی در نظر بگیرید.

آیا اصطکاک بر نیروی سیلندر پنوماتیک تأثیر میگذارد؟

بله. اصطکاک آببند معمولاً نیروی نظری را بسته به نوع آببند، روانکاری و سرعت، 5 تا 20 درصد کاهش میدهد. یک روش طراحی رایج، اعمال ضریب اتلاف اصطکاک 10 تا 15 درصد است.

ابزار مهندسی رایگان — #143

محاسبه‌گر نیرو و سرعت سیلندر پنوماتیک

نیروی باز و بسته شدن و سرعت پیستون را برای سیلندرهای پنوماتیک محاسبه کنید. قطر داخلی، قطر میله و فشار منبع را وارد کنید.

F = P × A v = Q / A گسترش و جمع شدن

نتایج

نیروی پیشروی (فشار)

—

نیروی جمع شدن (کشش)

—

سطح مقطع قطر داخلی

—

ناحیه حلقوی

—

سرعت پیشروی

—

سرعت جمع شدن

—

نیروی پیشروی سیلندر

وقتی پیستون باز می‌شود، فشار روی کل ناحیه‌ی سوراخ پیستون اعمال می‌شود:

نیروی جمع شدن سیلندر

هنگام جمع شدن، میله بخشی از پیستون را اشغال می‌کند و سطح مؤثر را کاهش می‌دهد:

سرعت پیستون

سرعت به نرخ جریان هوا و سطح مؤثر پیستون بستگی دارد:

P - فشار تأمین
D - قطر سوراخ
د - قطر میله
Q — دبی حجمی در فشار کاری

قطرهای داخلی استاندارد (ISO 15552)

سوراخ (میلی‌متر)	میله (میلی‌متر)	سطح پیشروی (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

مثال — سیلندر ۶۳ میلی‌متری در فشار ۶ بار

با توجه به: قطر داخلی = ۶۳ میلی‌متر، قطر میله = ۲۰ میلی‌متر، فشار = ۶ بار

A_{قطر داخلی} = π/4 × 63² = 3117 میلی متر مربع = 31.17 سانتی متر مربع

F_پیشروی = 6 × 10⁵ × 3117 × 10⁻⁶ = ۱۸۷۰ نیوتن (۱۹۰.۶ کیلوگرم نیرو)

A_حلقوی = π/4 × (63² − 20²) = 2803 میلی‌متر مربع

F_برگشت = 6 × 10⁵ × 2803 × 10⁻⁶ = ۱۶۸۲ نیوتن (۱۷۱.۴ کیلوگرم نیرو)

⚠️ توجه: نیروی واقعی به دلیل اصطکاک آب‌بند 5–20% کاهش می‌یابد. هنگام سایزبندی سیلندرها برای کاربردهای واقعی، ضریب ایمنی را اعمال کنید.