Como escolher um cilindro pneumático para sua aplicação?

Atuadores pneumáticos são essenciais nas indústrias modernas, pois fornecem movimento linear para diferentes operações, como fixação, ejeção, retenção, etc. Entretanto, nem todos os atuadores são adequados para todas as aplicações. E, com tantos tipos disponíveis no mercado, ficou ainda mais difícil escolher o certo para as necessidades da sua aplicação.

É por isso que ter o conhecimento correto dos tipos comuns de cilindros pneumáticos e saber quando escolher cada um é crucial para a eficiência da sua aplicação. Neste artigo, falaremos sobre os fatores a serem considerados antes de escolher um cilindro pneumático e discutiremos alguns erros a evitar no processo de seleção.

Por que é importante escolher o cilindro pneumático certo?

Então, por que não escolher qualquer cilindro pneumático? Por que é necessário um tipo específico para cada aplicação? O tamanho e o tipo certos de cilindro pneumático podem aumentar significativamente a eficiência do seu processo e aumentar significativamente a vida útil do atuador.

O cilindro pneumático correto opera dentro dos parâmetros de projeto pretendidos e maximiza o desempenho e a eficiência do seu sistema. Se o cilindro não for adaptado corretamente às necessidades de carga, ele nunca poderá fornecer a força necessária para a aplicação, o que aumenta o consumo de energia.

Escolher o cilindro pneumático certo não é apenas crucial para o seu sistema, mas também é importante para a funcionalidade do cilindro a longo prazo. Se o cilindro for adequadamente adaptado aos requisitos de carga e velocidade do seu sistema, ele operará dentro dos parâmetros de projeto. Isso minimiza o desgaste dos componentes internos.

Resumindo, escolher o cilindro certo aumenta a vida útil do sistema e do próprio cilindro, além de reduzir a frequência de manutenção e substituição a longo prazo.

Qual tipo de cilindro é melhor para uma aplicação específica?

Cilindros Padrão – A escolha mais versátil

Os cilindros padrão são o tipo de cilindro mais comumente usado em uma ampla variedade de indústrias. Eles oferecem uma excelente combinação de impulso, durabilidade e comprimento do curso. Projetados para aplicações de uso geral, como empurrar, levantar ou posicionar, eles são frequentemente usados em equipamentos automatizados ou sistemas de transporte. Eles oferecem uma variedade de opções de montagem, como pé, flange ou forquilha, proporcionando grande flexibilidade de instalação.

Os cilindros padrão geralmente vêm em uma variedade de tamanhos de furo e curso para acomodar diferentes requisitos de carga e velocidade. Por exemplo, eles são amplamente utilizados em linhas de embalagem, braços robóticos e máquinas de produção automatizadas.

Cilindros compactos – Para espaços apertados

Quando o espaço é limitado, os cilindros compactos são uma solução ideal. Em comparação aos modelos padrão, esses cilindros oferecem um comprimento total menor, mas ainda fornecem curso completo. Seu design compacto permite que sejam instalados em espaços apertados, como pequenas carcaças de máquinas ou maquinário densamente compactado.

Apesar do seu pequeno tamanho, eles mantêm um desempenho confiável em operações como fixação, prensagem ou ejeção de peças pequenas. Eles são comumente usados em montagens eletrônicas, sistemas de manuseio de alimentos e ferramentas semiautomatizadas.

Mini Cilindros – Leve e rápido

Os minicilindros são projetados para aplicações de baixa carga e alta velocidade. Sua construção leve os torna ideais para movimentos pequenos e repetitivos, onde o tempo do ciclo é crítico. Eles são particularmente adequados para setores como etiquetagem, posicionamento de sensores e sistemas de fabricação de mesa.

Os minicilindros geralmente são fáceis de instalar e substituir, permitindo ajustes ágeis em ambientes de fabricação flexíveis.

2 & Cilindros de 3 hastes – Estabilidade aprimorada

Algumas tarefas exigem não apenas força, mas também resistência à rotação e cargas laterais. Cilindros de haste dupla e tripla são projetados especificamente para essas aplicações. Suas hastes paralelas impedem a rotação do pistão durante a extensão e a retração, tornando-as ideais para orientação linear precisa.

Esse tipo de cilindro é normalmente usado em equipamentos que exigem movimento sincronizado, como sistemas de alinhamento de peças, equipamentos de coleta e colocação ou ferramentas de corte. Recursos de orientação aprimorados ajudam a reduzir o desgaste da carga e dos componentes conectados.

Selecione com base nos requisitos da aplicação

Cada tipo de cilindro serve a uma finalidade diferente. Ao selecionar um modelo, considere os seguintes fatores:

● Espaço de instalação disponível

● Comprimento e velocidade do curso necessários

● Estabilidade da carga e direção do movimento

● Método de montagem e facilidade de manutenção

Ao combinar o tipo de cilindro com a aplicação, os usuários podem melhorar a confiabilidade da máquina, prolongar a vida útil do equipamento e reduzir os custos operacionais.

Fatores a considerar ao escolher um cilindro pneumático

Não espere que todos os cilindros pneumáticos tenham o mesmo desempenho em todas as circunstâncias; escolha o que melhor se adapta à sua aplicação. Tenha esses fatores em mente antes de fazer sua escolha.

Pressão operacional

A pressão operacional do seu atuador desempenha um papel importante em sua eficácia geral. Quanto maior a pressão de operação, maior será a força que ela poderá exercer sobre o pistão, o que movimentará a haste a ele fixada. O ponto de partida é calcular a força necessária. Isso normalmente é determinado usando a seguinte fórmula:

Força = Pressão × Área do Pistão

Se a pressão operacional do sistema for de 6 bar e a aplicação exigir uma força de 300 N, o diâmetro apropriado do cilindro pode ser calculado adequadamente. O superdimensionamento do cilindro pode resultar em consumo desnecessário de energia, enquanto o subdimensionamento pode causar problemas de desempenho ou parada.

Escolha um cilindro que tenha a classificação de pressão correta para sua aplicação. Ultrapassar essa faixa de pressão pode resultar em perdas desnecessárias de energia, e escolher um atuador com uma classificação de pressão mais baixa não atenderá às suas necessidades de energia.

Comprimento do curso

O comprimento do curso é a distância que o pistão percorre desde sua posição totalmente retraída até sua posição totalmente estendida. Selecionar o cilindro pneumático com o comprimento de curso correto é importante para corresponder à aplicação necessária. O comprimento do curso determina a distância que a haste do pistão se move durante cada ciclo. Ele deve corresponder precisamente aos requisitos de movimento da aplicação. Por exemplo, um atuador usado para empurrar produtos para uma esteira deve se estender apenas o suficiente para completar esse movimento.—nem mais, nem menos. O curso excessivo aumenta o consumo de espaço e o custo, enquanto o curso insuficiente compromete a funcionalidade.

Velocidade

O cilindro que você escolher deve corresponder à velocidade de movimento necessária para sua aplicação. Um cilindro de ação simples proporciona uma velocidade de curso muito mais lenta quando comparado a um cilindro de ação dupla. Portanto, se sua aplicação precisa de uma velocidade de curso maior, opte por um atuador de dupla ação. Não considerar a velocidade do curso resultaria em um atuador muito lento ou muito rápido 

Requisitos de carga

Considere quanta carga você precisa mover em uma aplicação e compare isso com a capacidade de carga do cilindro. Considere a ficção estática e dinâmica, bem como o tipo de lubrificação, nos seus cálculos de carga. Esquecer de adicionar atrito pode levar a medições imprecisas e, eventualmente, a uma seleção errada de um atuador.

Vamos considerar um cenário de aplicação:

● Peso da carga: 150 kg

● Tipo de movimento: Empurrão horizontal em um trilho guia

● Coeficiente de atrito: 0,2 (metal sobre metal seco)

● Lubrificação: Óleo leve (reduz ligeiramente o atrito)

● Aceleração desejada: Desprezível (movimento em estado estacionário)

● Pressão operacional: 6 bar (600.000 Pascal)

● Fator de segurança: 1.3

A força necessária para mover esta carga será:

F = μ × m × g

Onde:

μ = coeficiente de atrito = 0.2

m = massa = 150 kg

g = aceleração gravitacional = 9,81 m/s²

F = 0.2 × 150 × 9.81 = 294.3 N

Agora, podemos adicionar 5-10% para inconsistências nos movimentos. Portanto, a força ajustada será &assimp; 320 N

Aplicar fator de segurança: 320 N × (fator de segurança) 1,3 &assimp; 416 N

Agora, vamos’s calcular a área do pistão:

Área = Força (N) / Pressão (P)

Área do pistão = 416/600.000 &assimp; 0,000693m² ou 693 milímetros²

O diâmetro do furo será: A = π × d² / 4 → d = &radical;(4A / π)

d = &radical;(4 × 693 / 3.1416) &assimp; 29.7 milímetros

Portanto, para esta aplicação você precisa de um cilindro de dupla ação com Diâmetro do furo de 32 mm com classificação de pressão de 6 bar. Agora, suponha que você ignore o atrito aqui, você pode acabar comprando um Cilindro de 20 mm de diâmetro , o que não será suficiente em cenários do mundo real 

Condições de trabalho

As condições do seu local de trabalho influenciarão muito o tipo de cilindro que você escolher. Se houver restrições de espaço, procure cilindros compactos, mas lembre-se de que eles podem ter curso menor e menor capacidade de manuseio de carga. Os cilindros pneumáticos são geralmente feitos de latão, aço, plástico de engenharia ou outros materiais, portanto, certifique-se de que o material escolhido seja compatível com suas condições de trabalho.

Opções de montagem

Os cilindros pneumáticos estão disponíveis em diferentes opções de montagem para atender a vários requisitos de aplicação. Algumas das opções populares incluem:

● Cilindros sem haste

● Cilindros de corpo redondo

● Cilindros de barra de direção

Cada um deles oferece uma funcionalidade diferente, então escolha o mais adequado às suas necessidades.

Dica final: não escolha apenas com base no tamanho

Muitos usuários cometem o erro de selecionar um cilindro pneumático com base apenas no diâmetro e no curso. No entanto, a velocidade da aplicação, a frequência do ciclo, a qualidade do ar e os fatores ambientais (como poeira ou temperatura) são igualmente importantes. Consulte sempre as curvas de desempenho do cilindro e as diretrizes de aplicação do fabricante.

Erros a evitar ao selecionar um cilindro pneumático

Você pode ser um engenheiro experiente e ainda assim errar no processo de seleção do atuador para sua aplicação. Aqui estão alguns erros comuns a evitar no processo de seleção:

● Esquecer de levar em consideração o atrito estático e dinâmico

● Não considerar margens de segurança

● Medições imprecisas do comprimento do curso

● Não considerando o espaço disponível

É importante não ter pressa no processo de seleção. Não tenha pressa, calcule a velocidade, o comprimento do curso, leve em consideração o atrito e as margens de segurança antes de finalizar sua compra.

Conclusão

A melhor maneira de escolher um cilindro pneumático é conhecer sua aplicação, restrições de espaço (se houver) e o orçamento que você está disposto a gastar. A seleção pode parecer extensa, mas isso é importante para garantir a segurança e a confiabilidade do equipamento que você escolher. Evite erros comuns e tenha em mente os fatores importantes a serem considerados para selecionar o cilindro mais apropriado para sua aplicação.

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FAQ

1. O que é um curso em um cilindro pneumático?
O curso de um cilindro pneumático é a distância que o pistão percorre dentro do cilindro, de uma posição extrema à outra.

Esse movimento é o que permite que o cilindro realize trabalho mecânico.

2. Qual é o diâmetro interno de um cilindro pneumático?
O furo é o diâmetro interno do cilindro. É essencial no cálculo da força do cilindro, pois afeta diretamente o pistão’área.

3. Quanta força um cilindro pneumático pode levantar?
A força que um cilindro pneumático pode levantar é determinada principalmente pelo diâmetro do seu pistão, pela pressão aplicada a ele e pelo tipo de cilindro (ação simples ou dupla).

Furos maiores e pressões de trabalho mais altas resultam em maior força de elevação. Cilindros pneumáticos podem levantar cargas significativas, mas sua capacidade de força é limitada pelas propriedades físicas do cilindro e seus componentes.