نحوه محاسبه نیروی سیلندر پنوماتیک
نحوه محاسبه نیروی سیلندر پنوماتیک
محاسبه دقیق نیروی سیلندر پنوماتیک برای طراحی سیستمهای هیدرولیکی و پنوماتیک حیاتی است. اگر این محاسبه اشتباه باشد، سیلندر یا توانایی لازم را ندارد و خراب میشود، یا خیلی بزرگ و پرهزینه انتخاب میشود. محاسبه نیرو به فشار هوا و سطح پیستون بستگی دارد. با استفاده از فرمولهای ساده فیزیک، میتوانید این نیرو را به دست آورید.
فرمول اساسی نیرو
فرمول کلی برای محاسبه نیرو (F) حاصلضرب فشار (P) در سطح (A) است. در سیستمهای متریک، معمولاً نیرو را با نیوتن (N) اندازهگیری میکنند. فشار بر حسب بار (Bar) و سطح بر حسب سانتیمتر مربع است. برای تبدیل راحتتر، معمولاً از ضرایب تبدیل استفاده میکنند. به طور کلی، هر 1 بار فشار روی هر 1 سانتیمتر مربع، حدود 10 نیوتن نیرو ایجاد میکند.
بنابراین، برای محاسبه، ابتدا باید مساحت سطح پیستون را بدانید. اگر قطر سیلندر (D) را دارید، مساحت با فرمول دایره محاسبه میشود. یعنی شعاع به توان دو ضربدر عدد پی (3.14). پس از به دست آوردن مساحت، آن را در فشار کاری ضرب کنید. عدد به دست آمده، نیروی تئوری سیلندر است.
تفاوت نیرو در حرکت جلو و عقب
در سیلندرهای دوطرفه، نیرو در رفت و برگشت متفاوت است. در حرکت جلو، کل سطح پیستون تحت فشار است. اما در حرکت عقب، بخشی از سطح توسط میلگرد اشغال شده است. به این سطح موثر، سطح حلقهای یا Annulus Area میگویند. این سطح مساحت کمتری نسبت به پیستون اصلی دارد.
در نتیجه، نیروی بازگشت سیلندر کمتر از نیروی جلو رفتن آن است. هنگام محاسبه برای حرکت عقب، باید مساحت میلگرد را از مساحت پیستون کم کنید. سپس عدد باقیمانده را در فشار ضرب نمایید. این تفاوت در کاربردهایی که نیاز به نیروی یکسان در هر دو طرف است، بسیار مهم است.
اثرات اصطکاک و راندمان
فرمولهای گفته شده نیروی تئوری را نشان میدهند. در واقعیت، بخشی از نیرو صرف غلبه بر اصطکاک میشود. اصطکاک بین واشرها (سیل) و بدنه سیلندر باعث افت نیرو میشود. معمولاً engineers یک ضریب ایمنی یا راندمان (مثلاً 90 درصد) در نظر میگیرند.
بنابراین، برای انتخاب نهایی، همیشه نیروی محاسبه شده را در ضریب ایمنی ضرب کنید. این کار باعث میشود سیلندر در شرایط واقعی به خوبی عمل کند. نادیده گرفتن این موضوع میتواند به استپ کردن سیلندر در نیمهراه منجر شود.