Como componente principal del actuador en el campo de la maquinaria de precisión y el control automático, el cilindro neumático tiene muchas series, y cada serie de cilindros tiene diferentes modelos. ¿Sabes cómo elegir el tamaño más adecuado entre los diversos cilindros? ¿Cómo calcular la fuerza del cilindro neumático de acuerdo a tus necesidades reales?
Para elegir el diámetro correcto del cilindro, necesitas realizar el cálculo de la fuerza del cilindro neumático con algunos parámetros vitales.
Primero, es clave aclarar la carga real (la fuerza real generada por el cilindro) al seleccionar el cilindro. Al calcular con precisión el tamaño de la carga y combinarlo con la fórmula de fuerza del cilindro, podemos deducir de manera inversa el rango adecuado del diámetro del cilindro y luego seleccionar dentro de este rango.
La fuerza de salida del cilindro está relacinada con tres parámetros principales, a saber, la presión de trabajo P, la fuerza teórica F0 y el área seccional del cilindro S.
Entre ellos, la presión de trabajo P generalmente está entre 0.4 MPa y 0.8 MPa, la fuerza teórica F0 se puede deducir según las necesidades reales, y el área seccional del cilindro S se puede obtener según el diámetro del cilindro usando S = πr².
Una vez obtenidos los parámetros principales, podemos resolver el problema utilizando la fórmula F = P x S.
A continuación, utilizamos un ejemplo para entender el proceso de cálculo de la fuerza real.
Cálculo 1
Intentemos calcular la empuje real de un cilindro con un diámetro de 50 mm (π = 3.14).
La presión de trabajo se toma generalmente como:
Área seccional del cilindro:
Entonces, la fuerza teórica:
Debido a factores como la pérdida de energía y el margen, la fuerza teórica no se puede convertir completamente en fuerza real, por lo que multiplicamos la fuerza teórica por un coeficiente A menor que 1 para obtener la fuerza real final.
Entonces, la fuerza real:
A través del cálculo anterior, podemos obtener que la fuerza real del cilindro de 50 mm es aproximadamente 94.2 kgf, y también entendemos el método de cálculo de la fuerza del cilindro.
Sin embargo, en aplicaciones prácticas, a menudo necesitamos seleccionar el diámetro del cilindro cuando se conoce la fuerza real. ¿Se puede lograr esto mediante cálculo inverso?
Por supuesto, esto también es posible. De hecho, solo necesitamos conocer dos de los tres parámetros principales para calcular el tercer parámetro principal.
De manera similar, usemos un ejemplo para entender el método de cálculo en esta situación.
Cálculo 2
Si ahora sabemos que en el trabajo real, el cilindro necesita generar al menos 170 kgf de fuerza.
Entonces sabemos:
Luego, la fuerza teórica es:
La presión de trabajo es:
El área seccional requerida del cilindro:
De S = πr², podemos deducir que el radio del cilindro es:
Luego, el diámetro del cilindro es:
El modelo del cilindro no es continuo. Generalmente, el diámetro del cilindro es de 25 mm, 32 mm, 40 mm, 50 mm, 63 mm, 80 mm, 100 mm, etc. Por lo tanto, se debe seleccionar un cilindro con un diámetro de 80 mm o más.
Generalmente, los cilindros de mayor diámetro operan más lentamente y son más costosos debido a las cargas de inercia y las pérdidas por fricción. Por lo tanto, no es necesario seleccionar un cilindro con un diámetro demasiado grande para satisfacer la demanda. Por eso, en el ejemplo anterior, se selecciona generalmente un cilindro con un diámetro de 80 mm.
Sin embargo, en algunas situaciones, debido a varios factores, como restricciones de materiales, requisitos de protección ambiental, estabilidad de la fuente de gas, adaptabilidad del sistema, etc., también se puede seleccionar un cilindro con un diámetro mayor.
A veces, debido a condiciones de instalación, requisitos de velocidad y otras limitaciones, también es posible elegir cilindros de diámetros más pequeños aumentando la presión de suministro, o elegir tipos especiales de cilindros como cilindros compactos, cilindros neumáticos mini o otros cilindros de pistón de aire.
Después de comprender el método de cálculo de la empuje del cilindro, podemos deducir inversamente el cálculo de fuerza del cilindro neumático.
Luego, el diámetro del cilindro se puede calcular rápidamente con esta fórmula.
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