根据缸径、压力、效率、行程和循环次数计算气动缸力和FAD空气消耗量。
气动缸将压缩空气的压力转换为线性推力,以适合夹紧、分拣、包装和搬运自动化所需的速度和行程。本计算器根据缸径、杆径和供气压力计算单作用或双作用缸的推力与拉力,与液压计算完全类似地考虑了有杆侧环形面积的减小——只是工作压力低得多。
推力 F = P × π × D² / 4,其中 P 为供气压力(通常 60–150 psi 或 4–10 bar),D 为缸径。拉力使用环形面积:F = P × π × (D² − d²) / 4,其中 d 为杆径。由于空气可压缩,动态推力受流量限制和密封摩擦的影响大于液压系统;通常按静载荷的 120–130% 选型气动缸以克服启动摩擦力。速度由排气流量而非供气流量决定,因此出口节流控制比进口节流更能获得平稳运动。弹簧复位单作用缸在行程末端的实际推力仅为气动推力的 60–70%,因为弹簧力方向相反。
一名包装线工程师为 6 bar 供压的 25 mm 推料器选型,确认推力 295 N,并预留 30% 摩擦余量,再通过流量控制阀将 100 mm 行程时间调整至满足节拍窗口的 0.4 s。
一名工装设计师选用 80 mm 缸径、7 bar 供压的夹紧缸,预期推力 3,520 N,但实测工件处仅 2,800 N;计算器确认差距与非润滑杆密封 20% 启动摩擦余量相吻合。
一名自动化技术员为弹簧复位顶出缸选型,确认气动行程推力超过载荷 30%,同时考虑了伸出位置时弹簧 40% 的反向力,确保在信号丢失时能平稳缩回。
气动系统工作压力为 6–10 bar,而液压系统为 70–300 bar。同一缸径在 6 bar 与 200 bar 下的推力之比约为 1:30,这正是液压系统主导重型压力机应用的原因。
由于空气可压缩,无伺服控制时行程中间位置定位精度较差。无反馈时重复定位精度约 ±2–5 mm,采用伺服气动系统可达 0.1–0.5 mm。
现代气动缸采用自润滑密封,只需洁净干燥的压缩空气。对于高频工况(>10 Hz),在线润滑器可延长使用寿命;低频工况则无需安装。