Pneumatische Cilinder Volledige Slag Tijd & Snelheid

Pneumatische cilinders worden veel gebruikt in industriële en automatiseringstoepassingen om perslucht om te zetten in lineaire beweging. Snelheid en volledige slagtijd zijn kritieke factoren voor de prestaties van een pneumatische cilinder, en zijn van grote invloed op de efficiëntie en productiviteit. Verschillende factoren, waaronder de maat en het type van de cilinder, de luchtdruk en de belasting beïnvloeden de snelheid van een pneumatische cilinder. Dit artikel behandelt de selectie van een pneumatische cilinder op basis van zijn volledige slagtijd en de verschillende factoren die de snelheid ervan beïnvloeden, en geeft inzicht in de optimalisering van de prestaties van de cilinder.

Inhoudsopgave

• Volledige slagtijd
• Pneumatische cilinder snelheid
• Snelheid versus boring in een pneumatische cilinder
• Ideaal snelheidsprofiel
• Pneumatische cilinderslag versus tijd
• Hoe regel je de snelheid van de pneumatische cilinder
• Pneumatische cilinders met demping
• Voorbeeld
• FAQs

Volledige slagtijd

De volledige slagtijd van een pneumatische cilinder is de tijd die de cilinder nodig heeft om van de volledig uitgeschoven positie naar de volledig ingeschoven positie of omgekeerd te gaan. Bij de schatting van de volle slagtijd wordt rekening gehouden met factoren zoals de boring van de cilinder, de slaglengte, de luchtdruk en de belasting; het is een veel gebruikte parameter voor de selectie van een pneumatische cilinder.

Berekening en aanpassing van de snelheid

Een gebruiker kan de snelheid van een pneumatische cilinder schatten door de slaglengte van de zuigerstang te delen door de cyclustijd. Deze berekening geeft een idee van de snelheid waarmee de zuigerstang van de cilinder tijdens elke cyclus op een voorwerp inwerkt. Wanneer bijvoorbeeld een pneumatische cilinder met een slaglengte van 100 mm wordt gebruikt om elke 1 seconde een last aan te drijven, zal de cilinder een snelheid aan het einde van de slag genereren van 100 mm/s.

Om de slagtijd om een voorwerp te verplaatsen te verkorten, kan de gebruiker de snelheid van de pneumatische cilinder verhogen met behulp van de verderop in dit artikel besproken technieken. Als de snelheid zijn maximum heeft bereikt, en de slagtijd niet verder kan worden verminderd, kan dit een aanwijzing zijn om de cilinder te vervangen.

Voorbeeld

Denk aan het verplaatsen van een voorwerp van 300 mm binnen 2 seconden voor beide slagen van de pneumatische cilinder. Bereken de vereiste snelheid van de cilinder.

Snelheid = Afstand / Tijd

Snelheid = 300 mm / 2 s = 150 mm / s

Kies daarom een pneumatische cilinder die werkt met een snelheid van 150 mm/s.

Pneumatische cilinder snelheid

De snelheid aan het einde van de slag is de snelheid van de zuiger wanneer deze het einde van zijn slag of een willekeurige positie bereikt. Deze snelheid wordt beïnvloed door verschillende factoren, waaronder de te verplaatsen last, de toegepaste luchtdruk, de lengte en de diameter van de buis die de cilinder en de regelklep verbindt, en het debiet van de regelklep. In het algemeen kan een standaardcilinder een gemiddelde snelheid bereiken van 0,1 tot 1,5 meter per seconde.

Voor de berekening van het toerental van de pneumatische cilinder wordt de volgende algemene formule gebruikt:

• V: Pneumatische cilindersnelheid (m/s)
• Q: Debiet (m³/s)
• A: Zuigeroppervlak (m²)

Gebruik de volgende vergelijking als het debiet is uitgedrukt in CFM (cubic feet/min) en het zuigeroppervlak in vierkante inches. De constante 28,8 houdt rekening met de omrekeningsfactoren van voeten naar inches en minuten naar seconden. De resulterende snelheid wordt verkregen in inches/seconde.

• V: Pneumatische cilindersnelheid (in/s)
• Q: Volumestroom (CFM, cubic feet/min)
• A: Zuigeroppervlak (vierkante inch)

Het effectieve zuigeroppervlak kan worden berekend met de formule:

• d: Zuiger diameter (in)

Voorbeeld

Bereken de snelheid van een pneumatische cilinder met een zuigeroppervlakte van 0,3 vierkante meter en een debiet van 100 kubieke meter/s.

Q = 100 kubieke meter/s

A = 0,3 vierkante meter

V = 100/0.3 = 333.3 m/s

Snelheid versus boring in een pneumatische cilinder

Bij twee pneumatische cilinders van dezelfde lengte zal de cilinder met de kleinste diameter sneller werken dan de cilinder met de grootste diameter. Dit komt doordat cilinders met een kleinere boring minder perslucht nodig hebben en sneller kunnen worden gevuld. Daarnaast is ook de mechanische weerstand van de cilinder van invloed op zijn snelheid. Aanbevolen wordt een cilinder te kiezen die 50% meer kracht aankan dan nodig is om hoge snelheden te bereiken. Figuur 2 toont de snelheidstabel van de pneumatische cilinder waarin de cilindersnelheid wordt vergeleken met de boring. De grafiek gaat uit van optimale omstandigheden, uitgaande van een constante luchttoevoer, onbelast, zonder rekening te houden met acceleratie, en de werkelijke werksnelheid kan lager liggen.

Ideaal snelheidsprofiel

Om de output van de machine te maximaliseren, is het noodzakelijk de cilinders op hoge snelheden te laten werken zonder storingen te veroorzaken. Dit houdt in dat de cilinder gedurende een zo groot mogelijk deel van zijn slag met maximale snelheid werkt (figuur 3 met het label A), met een constante versnelling en vertraging aan elk uiteinde van de slag (figuur 3 met het label B). De vertragingsfase zorgt ervoor dat de cilinder zonder schokbelasting op de eindkap tot stilstand komt.

Stootbelasting in pneumatische cilinders treedt op wanneer de cilinder en de bewegende last met hoge snelheid met elkaar in aanraking komen, waardoor een plotselinge kracht op de cilinder wordt uitgeoefend. Dit kan gebeuren wanneer de cilinder het einde van zijn slag bereikt of wanneer een plotselinge stop of omkering plaatsvindt, waardoor schade ontstaat aan de cilinder en andere onderdelen in het systeem, zoals kleppen en fittings. De constante versnelling moet leiden tot krachten die veilig zijn voor de werklast van de cilinder volgens de wet van Newton (F = ma).

Pneumatische cilinderslag versus tijd

Figuur 4 toont het verband tussen de slaglengte van de pneumatische cilinder en de tijd.

• A: De tijd die de zuigerstang nodig heeft om een volledige slag te maken.
• B: Snelheidsgrafiek van de pneumatische cilinder
• C: Grafiek van de slaglengte van de pneumatische cilinder
• D: De snelheid aan het einde van de slag

Hoe regel je de snelheid van de pneumatische cilinder

Het regelen van de snelheid van een pneumatische cilinder is essentieel voor een veilige en efficiënte werking. Verschillende componenten kunnen worden gebruikt om de reactietijd van de pneumatische cilinder te regelen. Deze componenten vertragen de luchtstroom in één richting, dus als er slechts één wordt gebruikt op een dubbelwerkende pneumatische cilinder, zal de cilinder snel zijn in de ene richting maar langzaam in de andere. Het gebruik van debietregeling op beide cilinderpoorten zal het in beide richtingen vertragen. Experimenten met de echte toepassing zijn nodig om de benodigde tijd te bepalen, aangezien deze varieert door weerstand en wrijving.

• De luchtdruk aanpassen: De snelheid van een pneumatische cilinder is recht evenredig met de luchtdruk. Als u de snelheid wilt verlagen, verlaagt u de luchtdruk en omgekeerd.
• Een regelventiel toevoegen: Door een regelventiel te installeren in de luchttoevoerleiding van de pneumatische cilinder kan de luchtstroom en dus de snelheid van de cilinder worden geregeld. De klep kan worden aangepast om meer of minder luchtstroom toe te laten.
• Implementeer een restrictie: Pneumatische cilinders zijn gewoonlijk uitgerust met een smoorklep of restrictor om de zuigersnelheid te regelen. Om bijvoorbeeld een pneumatische cilinder af te remmen, kan de gebruiker de klepuitgang sluiten om de luchtstroom uit de cilinder te beperken. Open ook de klep om de cilinder te versnellen.
• Gebruik een drukregelaar: Een drukregelaar in de luchttoevoerleiding regelt de luchtdruk en daarmee de snelheid van de cilinder. Stel de regelaar in op een bepaalde druk, die de snelheid van de cilinder regelt.
• Gebruik elektronische controles: Elektronische regelingen, zoals een elektronische snelheidsregelaar, kunnen worden gebruikt om de snelheid van een pneumatische cilinder te regelen. De regelaar kan worden geprogrammeerd om de luchttoevoerdruk, het debiet of de restrictie-instelling aan te passen om de snelheid van de cilinder te regelen.

Er zijn een paar problemen met het gebruik van extra onderdelen met pneumatische cilinders om hun snelheid handmatig te regelen.

• Elke cilinder vereist gewoonlijk een paar minuten afstelling tijdens de installatie en instelling. Als een machine echter veel cilinders heeft, kan de tijd die wordt besteed aan het afstellen van elke cilinder aanzienlijk oplopen.
• Regelbare kleppen kunnen gevoelig zijn voor menselijke fouten, wat kan leiden tot overbelasting van de machine en ongepland onderhoud.
• Het afstelproces moet telkens worden herhaald wanneer de bedrijfsomstandigheden veranderen, wat omslachtig en foutgevoelig kan zijn. Als de omstandigheden voortdurend veranderen, kan het onmogelijk zijn een optimale snelheid voor de cilinder aan te houden.

In het algemeen kan het vermogen van een pneumatische cilinder om constant zijn positie, snelheid en kracht te handhaven worden beïnvloed door verschillende onderhoudsfactoren, zoals versleten afdichtingen, lekken, drukdalingen en pieken in het persluchtsysteem. Deze factoren maken het vaak een uitdaging om betrouwbare en consistente prestaties te leveren.

Pneumatische cilinders met demping

De demping werkt door de snelheid van de zuiger te verminderen wanneer deze het einde van zijn slag nadert. Pneumatische cilinders kunnen nu worden uitgerust met een innovatief 'auto-cushion'-systeem dat zich automatisch kan aanpassen aan veranderende omstandigheden, zodat handmatige aanpassingen niet meer nodig zijn. Lees ons artikel over demping in pneumatische cilinders voor meer informatie over de werking en de soorten demping in pneumatische cilinders.

Voorbeeld

Stel dat een voorwerp 500 mm wordt verplaatst door een pneumatische cilinder. De gebruiker wil het voorwerp over de afstand verplaatsen in 1 seconde tijdens de uitgaande slag en in 5 seconden tijdens de teruggaande slag.

Voor de verlengde slag moet het voorwerp in 1 seconde 500 mm bewegen, dus is de gemiddelde snelheid die nodig is:

500 mm / 1 s = 500 mm/s

Voor de retourslag moet het voorwerp in 5 seconden 500 mm bewegen, dus is de gemiddelde snelheid die nodig is:

500 mm / 5 s = 100 mm/s

Om aan deze verschillende snelheidseisen te voldoen, moet een pneumatische cilinder worden gekozen die kan werken binnen een snelheidsbereik van ten minste 100 mm/s tot 500 mm/s.

Aangezien zowel het uitschuiven als het intrekken moet worden geregeld, moet een dubbelwerkende pneumatische cilinder worden gebruikt. Deze cilinder heeft twee poorten, één voor het uitschuiven en één voor het intrekken. Door beide poorten op dezelfde bron aan te sluiten, werkt de cilinder met dezelfde druk in beide richtingen.

Om de snelheid van de cilinder tijdens de retourslag te regelen, wordt een stroomregelklep gebruikt om de luchtstroom in en uit de cilinder te regelen; zo kan de gebruiker de snelheid van de zuiger aanpassen. Door de het regelventiel af te stellen, kunt u ervoor zorgen dat de cilinder voor elke slag binnen het vereiste snelheidsbereik werkt. Een andere optie is om de klep aan de uitgang van de cilinder te smoren.

FAQs

Hoe bereken je de snelheid van een pneumatische cilinder?

De snelheid van de pneumatische cilinder wordt gegeven door V = 28,8×Q/A, waarbij V de snelheid van de pneumatische cilinder is (in/s), Q het debiet (CFM) en A de oppervlakte van de zuiger (vierkante inch).

Is de snelheid van een dubbelwerkende pneumatische cilinder gelijk aan die van een enkelwerkende?

Vergeleken met enkelwerkende cilinders leveren dubbelwerkende cilinders een grotere snelheid en meer kracht in termen van vloeistofvermogen.