ฉันจะคำนวณแรงดันในกระบอกสูบแบบนิวแมติกได้อย่างไร?

แรงดึงออกของกระบอกสูบแบบนิวแมติกคือ F = P × A โดยที่ P คือแรงดันจ่าย และ A คือพื้นที่หน้าตัดของกระบอกสูบทั้งหมด (π/4 × D²) แรงดึงกลับใช้พื้นที่หน้าตัดของวงแหวน: A = π/4 × (D² − d²) โดยที่ d คือเส้นผ่านศูนย์กลางของแกน.

แรงดึงออกและแรงหดกลับต่างกันอย่างไร?

แรงในการยืดออกใช้พื้นที่ทั้งหมดของกระบอกสูบลูกสูบ ดังนั้นแรงจึงสูงกว่าเสมอ ส่วนแรงในการหดกลับใช้พื้นที่วงแหวน (พื้นที่กระบอกสูบ ลบด้วยพื้นที่ก้านลูกสูบ) ทำให้ได้แรงที่ต่ำกว่า.

ฉันจะคำนวณความเร็วของกระบอกสูบแบบนิวแมติกได้อย่างไร?

ความเร็วของลูกสูบ v = Q / A โดยที่ Q คืออัตราการไหลของปริมาตร และ A คือพื้นที่หน้าตัดของลูกสูบ สำหรับการยืดออก A คือพื้นที่หน้าตัดเต็มรู และสำหรับการหดกลับ A คือพื้นที่หน้าตัดวงแหวน.

ต้องใช้ขนาดรูเจาะเท่าใดจึงจะได้แรงตามที่กำหนด?

จัดเรียงสมการ F = P × A ใหม่เพื่อให้ได้ A = F / P จากนั้น D = √(4A/π) ควรเลือกขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางรูเจาะมาตรฐานที่ใหญ่ขึ้นเสมอ และรวมปัจจัยด้านความปลอดภัย 25–50% สำหรับแรงเสียดทานและภาระไดนามิก.

แรงเสียดทานมีผลต่อแรงดันในกระบอกสูบแบบนิวแมติกหรือไม่?

ใช่แล้ว แรงเสียดทานของซีลโดยทั่วไปจะลดแรงตามทฤษฎีลง 5–20% ขึ้นอยู่กับชนิดของซีล การหล่อลื่น และความเร็ว แนวทางการออกแบบทั่วไปคือการใช้ค่าสัมประสิทธิ์การสูญเสียแรงเสียดทาน 10–15%.

เครื่องมือวิศวกรรมฟรี — #143

เครื่องคำนวณแรงและความเร็วของกระบอกสูบแบบนิวแมติก

คำนวณแรงยืด/หดและความเร็วลูกสูบสำหรับกระบอกสูบแบบใช้ลม ป้อนขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางกระบอกสูบ เส้นผ่านศูนย์กลางก้านสูบ และแรงดันจ่าย.

F = P × A v = Q / A ยืดและหด

เส้นผ่านศูนย์กลางกระบอกสูบ (mm)

เส้นผ่านศูนย์กลางก้านสูบ (mm)

แรงดันจ่าย (บาร์)

อัตราการไหลของอากาศ (ลิตร/นาที, ตัวเลือกเสริม)

ค่าที่ตั้งไว้ล่วงหน้าอย่างรวดเร็ว

ผลลัพธ์

แรงยืด (ผลัก)

—

แรงหดกลับ (ดึง)

—

พื้นที่หน้าตัดกระบอกสูบ

—

พื้นที่วงแหวน

—

ความเร็วขณะยืด

—

ความเร็วในการหดกลับ

—

แรงยืดกระบอกสูบ

เมื่อลูกสูบยืดออก แรงดันจะกระทำต่อพื้นที่ทั้งหมดของกระบอกสูบ:

แรงดึงกลับของกระบอกสูบ

เมื่อดึงกลับ ก้านจะเข้าไปกินพื้นที่ส่วนหนึ่งของลูกสูบ ทำให้พื้นที่ใช้งานลดลง:

ความเร็วลูกสูบ

ความเร็วขึ้นอยู่กับอัตราการไหลของอากาศและพื้นที่หน้าตัดของลูกสูบที่มีประสิทธิภาพ:

P — แรงดันจ่าย
D — เส้นผ่านศูนย์กลางรูเจาะ
d — เส้นผ่านศูนย์กลางก้านสูบ
Q — อัตราการไหลของปริมาตรที่ความดันใช้งาน

ขนาดกระบอกสูบมาตรฐาน (ISO 15552)

กระบอกสูบ (มม.)	ก้านสูบ (มม.)	พื้นที่ขยาย (ตร.ซม.)
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

ตัวอย่าง — กระบอกสูบขนาด 63 มม. ที่ความดัน 6 บาร์

ที่ให้ไว้: กระบอกสูบ = 63 มม., ก้านสูบ = 20 มม., แรงดัน = 6 บาร์

A_{กระบอกสูบ} = π/4 × 63² = 3117 มม.² = 31.17 ซม.²

F_ขยาย = 6 × 10⁵ × 3117 × 10⁻⁶ = 1870 นิวตัน (190.6 กิโลกรัมแรง)

A_{วงแหวน} = π/4 × (63² − 20²) = 2803 มม.²

F_{หดกลับ} = 6 × 10⁵ × 2803 × 10⁻⁶ = 1682 นิวตัน (171.4 กิโลกรัมแรง)

⚠️ หมายเหตุ: แรงที่เกิดขึ้นจริงจะลดลง 5–20% เนื่องจากการเสียดทานของซีล ควรใช้ปัจจัยด้านความปลอดภัยเมื่อกำหนดขนาดกระบอกสูบสำหรับการใช้งานจริง.