Neumatica

NEUMÁTICA E HIDRÁULICA
SESIÓN 6
CÁLCULOS DE VÁSTAGOS Y
VELOCIDADES
INSTALACIONESLas principales variables a considerar en la
selección de cilindros neumáticos son:
La fuerza del cilindro
La carga a mover
El consumo de aire
La velocidad del pistón
Cálculos de cilindros neumáticosLa fuerza del cilindro
La fuerza del cilindro es una función del diámetro,
de la presión del aire y delroce del émbolo, que
depende la la velocidad y del momento de
arranque.
F = Paire
* Area pistón
Usando unidades internacionales, podemos usar:
F=
Paire∗100000∗Aire pistón mm
2

100000
=
Paire∗Aire pistón mm
2

10La fuerza del cilindro
Para un cilindro de simple efecto, la fuerza es la
diferencia entre la fuerza del aire y la del muelle
donde:
F= Fuerza [Newton]D=diámetro cilindro [mm]
Paire= Presión del aire [bar]
Fmuelle = fuerza muelle [newton]
F=
Paire∗Aire pistón
10
− f muelle=
Paire∗∗D
2
40
− f muelleCilindros de doble efecto
Los cilindros de doble efecto no cuentan con un
resorte para devolver el vástago a su posición de
equilibrio, su fuerza no disminuye en la carrera de
avance, pero sí en su carrera de retroceso debido
a ladisminución del área del émbolo por la
existencia del vástago.
Normalmente la fuerza de fricción del pistón
debido a su movimiento equivale al 3 y 10% de la
fuerza calculada.
Favance=Paire∗
∗D
2
40
Fretroceso=Paire∗
∗D
2−d
2

40Diagrama Presión-FuerzaLa fuerza de carga del cilindro
La carga depende de las formas de montaje del cilindro:
Grupo 1. Montaje fijo que absorbe la fuerza delcilindro
en la línea central. Es mejor sistema ya que las fuerzas
sobre el vástago están equilibradas y los elementos de
fijación (tornillos, etc) solo están sometidos a una simple
tensión o cizalladura. La fijación del cilindro puede ser
del tipo de espárragos o de brida.
Grupo 2. El montaje absorbe la fuerza del cilindro en la
línea central y permite el movimiento en un plano. Seemplean cuando la máquina sonde están montados se
mueve siguiendo una línea curva.La fuerza de carga del cilindro
Grupo 3. El montaje no absorbe la fuerza del
cilindro en la línea central y el plano de las
superficies de montaje coincide con dicha línea
por lo que al aplicar la fuerza se produce un
momento de giro que tiene a hacer girar el cilindro
alrededor de los pernos demontaje.La fuerza de carga del cilindro
La selección del vástago del pistón depende del
tipo de montaje del cilindro y de la conexión del
extremo del vástago. Existe el riesgo de pandeo
del vástago al forzar el movimiento del vástago y
esta deformación es mayor al aumentar la
longitud del vástago.
La longitud básica del vástago se calcula con:
Longitud básica = Carrera actual * Factor depandeoLa fuerza de carga del cilindroEjemplo
Considere un cilindro de diámetro 50 mm, a 7 bar,
con vástago de carrera 1200 mm y la fuerza 1200
N montado con pivote y guiado rígido.
De las tablas, el factor de pandeo es 1.
La longitud básica es 1200*1= 1200mm
Calcular la fuerza de empuje máxima, es decir, la
carga sobre el cilindro máxima, tenemos que es
de 1373.8 NAl estimar el diámetro delvástago usando la
gráfica de pandeo vemos que la correspondencia
entre 1200 mm de longitud del vástago y la fuerza
máxima a manejar de 1373.8 es de alrededor de
23 mm. Si este valor no lo tiene el fabricante, se
selecciona el próximo superior.Consumo de aire
El consumo de aire del cilindro es una función de la
relación de compresión, del área del pistón y de la
carrera.
Consumo deaire = Relación de compresión * área pistón
* carrera * Ciclos/minuto
La relación de compresión al nivel del mar está dada por:
donde P aire está en bars.
0.987Paire
0.987Consumo de aire
El volumen de aire requerido para una carrera de
pistón es:
donde D es el diámetro del cilindro y está en mm;
l es la longitud del cilindro en mm. Dadas las
conversiones el volumen del aire...