Как выбрать пневмоцилиндр?

Пневмоцилиндры используються как исполнительные механизмы в различных устройствах начиная от системы открывания дверей в автобусе, до автоматизированных фасовочных линий.

Расчёт силы и давления пневматического цилиндра

Конструкция и размеры пневматических систем часто подбираются основываясь на опыте, сочетая опасения перед спецификой важного, дорогостоящего оборудования. Для обеспечения достаточной мощности инженеры выбирают завышенные размеры пневмоцилиндров, что влечёт к завышенным размерам распределителей, чтобы обеспечить пневмоцилиндры достаточным количеством воздуха. Неопределенность в этих вопроса может привести к увеличению сметы пневмосистемы. В результате получаются компоненты большего, чем необходимо размера, использующего слишком много сжатого воздуха, что влечёт к технологическим потерям энергии и денег. Однако когда следуешь зарекомендовавшим правилам и некоторым законам пневматики легко достичь правильного размера пневматических установок.

Пневмоцилиндр

Правильные размеры пневмоцилиндра основаны на требуемом усилии и приложенном давлении.
Для одно- и двухстороннего пневмоцилиндра теоретическое толкающее усилие (outstroke) и теоретическое усилие втягивания (instroke) выражаются в ньютонах. Этот показатель рассчитывается путем умножения эффективной площади поршня в мм2 на рабочее давление в барах, деленное на 10 (10 бар = 1 Н/мм2).
Эффективная площадь цилиндра равна площади поршня за вычетом площади штока (не подходит для бесштоковых цилиндров).
Чтобы обеспечить плавное, контролируемое свободное передвижение, должен быть выбран цилиндр который имеет теоретическое усилие на 25 - 50% больше, чем сила требуемая системе. Эта рекомендация компенсирует внутреннее и внешнее трение и потери диферинциального давления между камерами, разделёнными поршнем. Это противодействие уменьшает рабочую силу и варьируется в зависимости от скорости движения поршня. Падение давления воздуха за счёт этого может привести к 10% - 20% уменьшению силы, действующей на поршень.

Правило: значение теоретического усилия выбираемого цилиндра должно быть на 25% больше при высокой скорости, на 50% больше при низкой скорости и на 100% больше при наиболее низкой скорости позиционирования движения штока.

Данные расхода воздуха для цилиндров можно найти в таблице расхода воздуха. В таблице указано количество воздуха  толкающего поршень штока, возвращающего поршень со штоком в исходное состояние, а также итогового количество воздуха, необходимого для 1 цикла работы цилиндра. Данные приведены в литрах на миллиметр (или дм3/мм) при давлении 6 бар (избыточное давление). Этот показатель рассчитывается путем умножения эффективной площади поршня в мм2 на абсолютное давление в барах и деления на 1 миллион. Абсолютное давление складывается из рабочего давления в барах (избыточное давление по манометру) и атмосферного давления (предполагается, что 1 бар), т.е. давление манометра+1бар. Чтобы найти потребление воздуха за один цикл работы цилиндра необходимо умножить полученный показатель на ход цилиндра в мм. Эти теоретические цифры основаны на рабочих объёмах. Дополнительные объемы воздуха, такие как полости в поршне, торцевые крышки, трубы, фитинги и клапаны представляют собой дополнительные 5% -10%. Длинные трубки и фитинги, большие расстояния между цилиндром и распределительным клапаном создают большие потери и могут продлить время цикла.

Правило: правильно выбирайте размеры фитингов, сечения труб и выбирайте кратчайшую длину труб, это позволит свести к минимуму время цикла и снизит потребление энергии.