STRUCTURA SISTEMELOR AUTOMATE PNEUMATICE – DIMENSIONAREA CILINDRILOR PNEUMATICI

dimenionarea cilindrilor

Inainte de parcurgerea acestui tutorial, va rugam sa consultati si articolul precedent: STRUCTURA SISTEMELOR AUTOMATE PNEUMATICE – CILINDRII PNEUMATICI

Dimensionarea cilindrilor pneumatici

Pentru determinarea variantei optime de cilindru care poate fi utilizată într-o aplicaţie, este necesar să se determine mărimile caracteristice ale acestuia.
Într-o primă etapă, pentru a defini cele două caracteristici dimensionale ale cilindrului – diametrul şi cursa, se va determina efortul de deplasare a unei sarcini şi sensul acestuia. În continuare, va fi necesar să se calculeze viteza tijei pentru a determina energia cinetică şi amortizarea ansamblului mobil – piston + tijă + sarcină.


Calculul eforturilor de împingere şi de retragere ale tijei unui cilindru
Se consideră un cilindru P cu un piston de diametru D = 10 cm şi o tijă de diametru d = 2,5 cm, care funcţionează la o presiune p = 6 bar (1 bar = 10 N/cm2).
Efortul teoretic disponibil la ieşirea tijei este: F = p x S, unde F este efortul (daN), p – presiunea şi S – suprafaţa pistonului (cm2).
Pentru determinarea efortului real necesar se poate utiliza aceeaşi formulă iar frecările datorate etanşărilor pistonului şi ale tijei sunt neglijate. Pentru evaluarea efortului real obţinut se poate utiliza un coeficient numit coeficient de sarcină.
1. Cazul în care pistonul împinge o sarcină (R = D/2)
Efortul este obţinut printr-o deplasare (efort dinamic) – pistonul împinge o sarcină. Coeficientul de sarcină utilizat în această configuraţie este 0,6.

Eforturi exercitate
= presiunea x aria activă a pistonului
= p x π x R²
= 6 x 10 x π x 5²
= 4710 N
2. Cazul în care un cilindru cu dublu efect trage o sarcină (r = d/2)
În acest caz trebuie să se ţină seama de faptul că forţa de presiune se exercită pe o suprafaţă egală cu diferenţa dintre aria pistonului şi aria tijei. Efortul este obţinut fără deplasarea sarcinii (efort static) – strângere într-o menghină. Coeficientul de sarcină utilizat în această configuraţie este 0,8.

Eforturi exercitate
= presiunea x aria activă a pistonului
= p x π x (R² – r²)
= 6 x 10 x π x (5² – 1.25²)
= 4420 N
Aplicaţii:
Se consideră cele două cazuri în care se doreşte determinarea efortului furnizat de cilindru.
Aplicaţia 1. Cilindrul de deplasare are următoarele caracteristici:
Cursa = 200 mm
Presiunea = 6 bar
Diametrul pistonului = 32 mm (D)
Diametrul tijei = 10 mm (d)
– Efortul furnizat la ieşirea tijei este:

– Efortul furnizat la retragerea tijei este:

unde: S este suprafaţa pistonului pe care se exercită presiunea lichidului; S = S1 – S2 (suprafaţa pistonului – suprafaţa tijei).
Aplicaţia 2. Cilindru de strângere cu următoarele caracteristici:
Cursa = 100 mm
Presiunea = 6 bar
Diametrul pistonului = 50 mm (D)
Diametrul tijei = 20 mm (d)
Efortul furnizat în timpul strângerii:

Pentru a se putea asigura etanşeitatea şi ghidarea unui cilindru pneumatic este necesar să se utilizeze etanşări şi inele de ghidare. Aceste elemente vor genera însă frecări care vor influenţa funcţionarea cilindrului. Pentru a se ţine seama de aceste frecări la determinarea forţelor dezvoltate de un cilindru este necesar să se ia în calcul coeficientul de sarcină al acestuia.
Calculul forţelor dezvoltate de un cilindru pneumatic luând în considerare coeficientul de sarcină se face cu formula următoare:
Efort exercitat = coeficient de sarcină x presiune x aria activă a cilindrului
Contrapresiunea într-un cilindru pneumatic
Pistonul unui cilindru pneumatic se deplasează sub acţiunea a două presiuni care generează forţe de sens contrar. Una dintre ele a fost calculată anterior iar cealaltă este exercitată pe faţa opusă a pistonului. Aceasta din urmă va depinde de viteza de evacuare a aerului şi reprezintă contrapresiunea (forţa de presiune rezistentă). Contrapresiunea poate fi utilizată fie pentru a controla viteza de deplasare a pistonului, fie pentru a controla poziţia acestuia cu ajutorul unui senzor.

Amortizarile

Masele deplasate de către cilindrii pneumatici cu dublu efect şi valoarea vitezelor atinse implică eforturi inerţiale ridicate. Este necesar ca aceste eforturi să fie reduse la capăt de cursă, pentru a se evita şocul produs de lovirea corpului cilindrului de către piston. Se pot utiliza două tipuri de amortizoare incorporate în cilindru: elastică sau pneumatica.

 

Link-uri utile:

Distribuitoare actionate pneumatic 5/2 5/3 Seria 4A200

Distribuitoare pneumatice comanda electrica 3/2 seria 3V200

Distribuitoare pneumatice comanda electrica 5/2 5/3 seria 4V200

Amortizoare de soc seria ACA reglabile

Cilindri patrati ISO6431-ISO15552 seria SE

Distribuitoare actionate pneumatic 5/2 5/3 Seria 4A200

Distribuitoare pneumatice comanda electrica 3/2 seria 3V200

Vane trecere 2/2

Pedala pneumatica 5/2

Fitinguri pneumatice

Cilindru patrat standard SI ISO15552 (original ISO6431) 

Cilindrii pneumatici rotunzi ISO6432 seria MI 

Cilindri pneumatici compacti ACQ

8 thoughts on “STRUCTURA SISTEMELOR AUTOMATE PNEUMATICE – DIMENSIONAREA CILINDRILOR PNEUMATICI

  1. Cornel Danciu says:

    Buna seara,
    am citit tutorialul dumneavoastra si doresc o sa ma ajutati cu o informatie. Imi puteti spune cam ce fel de cilindru sa folosesc ca sa imping pe o suprafata plata o cutie. Vreau sa o imping 70 cm printr-o deschizatura. Cutia are maxim 50 Kg cand e plina.
    Cutia goala are cam un 1kg. Imi trebuie un cilindru cu simpla actiune sau cu dubla actiune? Cat de gros sa fie cilindrul?
    Va rog sa imi raspundeti repede deoarece fratele meu vine saptamana viitoare din Germania si sa stiu sa ii spun ce sa imi aduca.
    Va multumesc anticipat.

    • Lucian Savu says:

      Buna ziua,

      pentru greutatea pe care doriti sa o impingeti va recomandam un cilindru patrat cu diametrul Ø40. Dar poate fi si de Ø50 sau Ø63. Cilindrul cu diametrul Ø40 are nevoie de o presiune de 6 bar pentru a impinge 75Kg si trage 63Kg.
      In legatura cu tipul cilindrului din ratiuni financiare va recomandam cilindrul cu dubla actiune, acesta avand un pret de achizitie mai mic. Iar la nevoie acesta se poate inlocui foarte usor fiind ca un cilindru patrat cu dubla actiune, este foarte comun si poate fi gasit in tara relativ repede in schimb unul cu simpla actiune se gaseste mai greu.

      Comanda cilindrului se poate face cu orice distribuitor 5/2 cu comanda electrica, manuala sau pneumatica. In functie de necesitati acesta poate fi monostabil sau bistabil.

  2. CORNEL DANCIU says:

    Buna ziua,

    multumesc pentru raspuns. Fratele meu luase un cilindru rotund care avea un diametru exterior aproximativ 30mm. L-am pus sa il schimbe conform specificatiilor trimise de dumneavoastra. Cred ca pana la urma o sa ia unul cu diametrul de 50mm. Ma gandesc ca acesta are forta mai mare ca unul de 40. O sa pun si greutati mai mari in cutie.
    Trebuie neaparat sa montez o Unitati preparare aer FRL cu manometru Seria GFC la compresor? Ma refer la ceva asemanator cu ce aveti dumneavoastra pe site.
    https://airo-pneumatics.ro/echipamente-pneumatice/grupuri-preparare/unitati-preparare-aer-frl-cu-manometru-seria-gfc/

  3. Valentin Dragomir says:

    Salut Cornel, poti monta un filtru cu regulator si ungator, e chiar indicat, insa, poti monta si numai un filtru cu regulator, din ratiuni financiare, asta inseamna sa nu lubrifiezi cilindrul. Oricum cilindrii, nu trebuie lubrifiati excesiv.

  4. CORNEL DANCIU says:

    Buna Valentin,

    incep prin a iti multumi tie si lui Lucian pentru tot ajutorul acordat. Pierdeam o gramada de timp si bani daca nu erau sfaturile voastre. Imi cer scuze ca va raspund cu o zi intarziere dar momentan nu sunt in tara si nu am avut acces la internet.
    Fratele meu a mai gasit doar un cilindru cu diametrul de 63 cu o cursa apropiata de ce am eu nevoie. Dar putin mai mare (85mm). Nu cred ca e asta o problema. Pe langa cilindru mi-a mai luat un furtun gri de 6 si unul de 8, doua distribuitoare cu maneta. Nu a stiu sa imi explice foarte bine dar din cate am inteles unul e cu doua pozitii si unul cu 3. Sper ca sunt bune.
    Trebuie sa caut prin tutorialele voastre sa vad care il pot folosii 🙂
    A mai luat fitinguri, amortizare de zgomot (nu stiu la ce sunt bune sper ca imi spuneti voi, oricum e galagie mare unde le folosesc eu).
    Sper ca v-ati dat seama ca e un domeniu total nou pentru mine.
    Si o ultima intrebare si nu va mai deranjez. Care furtun sa il folosesc?
    Va doresc o dupa-amiaza placuta.

  5. Valentin Dragomir says:

    Salut din nou, cand vii in tara, suna la numarul de telefon din contact si te vom ghida, cum sa iti pui in functiune utilajul. Toate cele bune.

  6. George says:

    Buna ziua. Va rog sa ma ajutati cu urmatoarea solicitare:
    – doresc un cilindru pneumatic cu care sa imping 720 kg. Cursa sa fie de 350 mm. Presiunea de lucru este de 6 bar. Ce diametru sa aiba cilindrul ?
    – pe o alta linie, am de impins 700 kg. Cursa 350. Presiunea este de 4 bar. Ce diametru trebuie sa aiba cilindrul ?

    Va multumesc

  7. PATRUT RAUL says:

    Buna ziua,
    Trebuie sa modific doua mecanisme de strangere manuale formate din 5 strangatoare surub-piulita care actioneaza pe pu cant al piesei si 3 strangatoare surub-piulita care actioneaza pe cantul perpendicular pe cel dintai.Aceste mecanisme se folosesc la incleierea panourilor din lemn.
    Vreau sa transform miscarea de rotatie din mecanismele surub-piulita cu actionare manuala intr-o miscare de translatie cu actionare pur pneumatica.
    Specific ca cilindrul pneumatic trebuie sa fie cu dubla actiune, iar pilotarea distribuitorului de aer sa fie mecanica.
    Am nevoie de o actionare care sa deserveasca sincron 5 cilindri pneumatici intr-un plan, iar in planul perpendicular pe primul 3cilindri pneumatici.

    Va rog o schema pneumatica echivalenta.

    Cu stima,
    Raul Patrut
    MOBEX SA
    Targu Mures

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată. Câmpurile obligatorii sunt marcate cu *