Как рассчитать потребление воздуха пневмоцилиндром за цикл
Правильная оценка расхода сжатого воздуха нужна не только для подбора пневмоцилиндра, но и для выбора компрессора и ресивера. Мы считаем расход в литрах свободного воздуха при 1 бар абс и 20°C, чтобы сопоставлять разные узлы корректно и не завышать требования к оборудованию.
База расчёта: объём полостей и пересчёт к свободному воздуху
Рабочая геометрия задаётся площадями поршня. Для поршневой стороны: Aп = π·D²/4. Для штоковой стороны: Aш = π·(D² - d²)/4, где D - диаметр поршня, d - диаметр штока. Ход L берём в тех же единицах, что и площади.
Пересчёт к свободному воздуху выполняем по отношению абсолютных давлений. В практических расчётах удобно пользоваться бар и миллиметрами: умножаем объём на (p + 1), где p - давление в бар избыточное, единица - это атмосферное.
Формулы на цикл
Двусторонний пневмоцилиндр
Qцикл, л = (Aп·L + Aш·L)·(p + 1)·10⁻⁶ при A в мм² и L в мм. Если считаете в м² и м - коэффициент 10⁻⁶ не нужен.
Односторонний с пружинным возвратом
Qцикл, л = (Aраб·L)·(p + 1)·10⁻⁶, где Aраб - та полость, куда подаётся воздух на рабочем ходе. Обратный ход выполняет пружина и воздуха не требует.
Что подставлять и как считать на практике
- Единицы - используйте D, d и L в мм, давление p в бар избыточное. Так формулы сразу дают литры свободного воздуха.
- Давление - берите номинал сети после подготовки воздуха. Для типовых линий это 6-8 бар, но лучше подставлять реальное рабочее.
- Потери - добавьте коэффициент потерь Kпотерь = 1.05-1.15 на утечки, заполняемый объём шлангов и демпфирование.
- Частота - для минутного расхода умножьте на f циклов в минуту и коэффициент использования S 0.2-1.0, если механизм не работает непрерывно.
- Итого за минуту - Qмин, л/мин = Qцикл·f·S·Kпотерь.
Пример для двустороннего цилиндра
Дано: D = 50 мм, d = 20 мм, L = 200 мм, p = 6 бар, f = 15 циклов в минуту, S = 0.6, Kпотерь = 1.1.
Площади: Aп = π·50²/4 ≈ 1963.5 мм², Aш = π·(50² - 20²)/4 ≈ 1649.3 мм².
Расход на цикл: Qцикл ≈ (1963.5·200 + 1649.3·200)·(6 + 1)·10⁻⁶ ≈ 5.06 л/цикл.
Минутный расход: Qмин ≈ 5.06·15·0.6·1.1 ≈ 50.1 л/мин свободного воздуха.
Пример для одностороннего
Дано: D = 32 мм, L = 100 мм, p = 6 бар, f = 20 циклов в минуту, S = 0.5, Kпотерь = 1.1.
Aраб = π·32²/4 ≈ 804.25 мм².
Qцикл ≈ 804.25·100·7·10⁻⁶ ≈ 0.563 л/цикл.
Qмин ≈ 0.563·20·0.5·1.1 ≈ 6.19 л/мин.
Как это влияет на выбор компрессора и ресивера
Для стабильной работы производительность компрессора по FAD должна покрывать суммарный минутный расход всех потребителей с запасом: FADкомпрессора ≥ ΣQмин·Kзапаса, где Kзапаса = 1.25-1.40. В примере двустороннего цилиндра разумный минимум по FAD: 50.1·1.3 ≈ 65 л/мин. Если на линии есть ещё пневмоинструмент или продувки, их расход добавляем до суммарной величины.
Ресивер нивелирует пики. Практическое правило - закладывать объём, позволяющий выдерживать пиковую нагрузку 5-10 секунд при допустимом падении давления на 0.5-1.0 бар. Удобная оценка: если системе не хватает ΔQ л/мин относительно FAD, то Vрес, л ≈ ΔQ·tсек/60 ÷ Δpбар. Для цикличных линий это даёт компактный и рабочий ориентир.
Нужен точный расчёт и подбор оборудования
Мы рассчитаем расход воздуха под вашу задачу, подберём компрессор, ресивер и подготовку воздуха, учтём частоту циклов и пики нагрузки. Свяжитесь с нами и пришлите параметры цилиндров, давление и режим работы - подготовим расчёт и варианты поставки. Готовы купить прямо сейчас - загляните в каталог и оставьте заявку.