Tính toán lực của xi lanh khí nén

Xi lanh khí nén là một ống kim loại kín có chứa một piston; khi bạn nạp khí nén vào đường cấp khí nén bằng cách gạt van khí nén thì xi lanh sẽ đẩy piston vào hoặc ra. Một thanh được nối với piston cung cấp lực từ xi lanh đến cơ cấu bên ngoài. Vậy nên có hai yếu tố chính ảnh hưởng đến lực đẩy của piston đó là: áp suất khí nén được cung cấp và tiết diện của piston phía được cấp khí. Lực càng lớn và tiết diện càng lớn thì piston càng có khả năng chịu lực tốt. Dưới đây sẽ giúp bạn tính lực của piston khi biết tiết diện và áp suất khí nén mà hệ thống khi nén cung cấp:

Ta có công thức:    F = p.S

Trong đó:    F là lực của xi lanh (N)

p là áp suất đầu vào của xi lanh (N/m^2)

S là tiết diện của piston phía được cấp khí (m^2)

Lưu ý là áp suất p này là áp suất tại đầu vào của xi lanh và có bao gồm áp suất khí quyển nên cần phải trừ đi áp suất khí quyển 1 atm (xấp xỉ 1 bar) trước khi áp dụng công thức.

Ví dụ: 

Áp suất khí nén đo được tại đầu vào xi lanh là p= 8 bar (= 0,8MPa) và tiết diện xi lanh phía khí nén đi vào có đường kính là D =  32 (mm).

Ta có:

Áp suất đầu vào là 8 bar, nhưng đây là áp suất tuyệt đối nên tính cả áp suất khí quyển là 1atm xấp xỉ 1bar. Nên khi áp dụng công thức ta phải trừ đi áp suất khí quyển. Do đó p= 8 – 1= 7 (bar)

p = 7 (bar) = 0,7 MPa = 0,7*10^6 Pa = 0,7*10^6 N/m^2

Diện tích S của piston là:

S= π*R^2 trong đó R là bán kính piston ( R= D/2) và π = 3,1416

Khi đó R = D/2 = 32/2 = 16 (mm) = 0,016 (m)

Vậy S= 3,1416*0,016^2= 0,0008 (m^2)

Từ đó F= p*S = (0,7*10^6)* (0,0008) = 560 (N)

Vậy từ công thức trên chúng ta có thể tính được lực mà xi lanh tác dụng đơn. Nhưng trong xi lanh tác động kép thì nếu đường cấp khí nén vào có tiết diện chứa cả trục xy lanh thì bạn phải trừ đi diện tích của trục.