Бесплатный инженерный инструмент — #143
Калькулятор силы и скорости пневматического цилиндра
Рассчитайте усилие выдвижения/втягивания и скорость поршня для пневматических цилиндров. Введите диаметр цилиндра, диаметр штока и давление подачи.
Результаты
Усилие выдвижения цилиндра
При выдвижении поршня давление действует на всю площадь цилиндра:
Усилие втягивания цилиндра
При втягивании шток занимает часть поршня, уменьшая эффективную площадь:
Скорость поршня
Скорость зависит от расхода воздуха и эффективной площади поршня:
- P — давление подачи
- D — диаметр отверстия
- d — диаметр стержня
- Q — объемный расход при рабочем давлении
Стандартные диаметры отверстий (ISO 15552)
| Диаметр цилиндра (мм) | Стержень (мм) | Площадь расширения (см²) |
|---|---|---|
| 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 |
Дано: Диаметр цилиндра = 63 мм, диаметр штока = 20 мм, давление = 6 бар
Aрасточка = π/4 × 63² = 3117 мм² = 31,17 см²
Fвыдвижение = 6 × 10⁵ × 3117 × 10⁻⁶ = 1870 Н (190,6 кгс)
Aкольцевой = π/4 × (63² − 20²) = 2803 мм²
Fвтягивание = 6 × 10⁵ × 2803 × 10⁻⁶ = 1682 Н (171,4 кгс)
⚠️ Примечание: Фактическое усилие снижается на 5–20% из-за трения в уплотнениях. При расчете размеров цилиндров для реальных условий эксплуатации следует учитывать коэффициент запаса прочности.
Теоретическое усилие выдвижения штока пневмоцилиндра: F = P × A, где P — избыточное рабочее давление, а A — полная площадь поршня (π/4 × D²). Для расчета усилия втягивания (обратного хода) используется кольцевая площадь штоковой полости: A = π/4 × (D² − d²), где d — диаметр штока.
При выдвижении давление действует на всю площадь поршня, поэтому толкающее усилие всегда выше. При втягивании рабочая площадь меньше на величину площади сечения штока, поэтому тянущее усилие меньше. При одинаковом расходе воздуха скорость втягивания выше скорости выдвижения из-за меньшего объема штоковой полости.
Скорость поршня v = Q / A. При выдвижении: v = Q / A_bore. При втягивании: v = Q / A_annular. Поскольку кольцевая площадь штоковой полости меньше полной площади поршня, обратный ход при том же расходе воздуха происходит быстрее.
Обычно принимают коэффициент запаса по усилию 1,5–2,0 (коэффициент загрузки 0,5–0,7). Трение в манжетах снижает теоретическое усилие на 5–20%. Также необходимо учитывать инерционные нагрузки при разгоне и падение давления в пневмолинии.
Да. Сила трения в уплотнениях поршня и штока обычно отнимает 5–20% от теоретического усилия в зависимости от типа уплотнений (кольца круглого сечения, манжеты), наличия смазки и скорости движения. При страгивании с места и на малых скоростях трение покоя заметно превышает трение движения.
Процедуры, описанные на этой странице, были разработаны и опробованы в полевых условиях командой Vibromera с использованием Balanset-1A — портативного двухканального балансировочного прибора и анализатора вибрации для балансировки роторов на месте эксплуатации.
Профессиональные приборы и программное обеспечение для балансировки оборудования в полевых условиях. Используются более чем в 50 странах.
Nikolai Shelkovenko
Nikolai Shelkovenko — инженер по вибрационному анализу, основатель и генеральный директор Vibromera. Более 15 лет он балансирует вращающееся оборудование в полевых условиях, а не на испытательном стенде: мульчеры, промышленные вентиляторы, дробилки, центрифуги, валы и шпиндели. Именно из этой работы выросли приборы Balanset — они задумывались как инструмент, который специалист может принести к машине и применить самостоятельно, прямо на месте, а не как лабораторное оборудование. Vibromera основана в 2017 году, а с 2023 года базируется в Порту, Португалия. Здесь происходят разработка, сборка и поддержка линейки Balanset. Флагманский прибор — Balanset-1A, портативный анализатор для одно- и двухплоскостной балансировки и вибродиагностики. Nikolai лично участвует в поддержке клиентов, в разборе сложных случаев балансировки и в разработке программного обеспечения. Он работает с клиентами по всему миру, на любом языке.
