İster tek etkili olsun ,ister çift etkili olsun pnömatik silindirdeki teorik itme kuvveti silindir çapına, sürtünme kuvvetine, sızdırmazlık elamanlarına ve hava basıncına bağlıdır.
Pnömatik Silindirde Kuvvet Hesabı
Silindirlerde itme kuvveti, ileri (çıkış) ve geri (dönüş) hareketlerinde farklıdır. İleri harekette piston alanı (A) tam etkili olurken, dönüşte piston kolu kesit alanı kadar bir kayıp olur. Silindirin uygulayabileceği kuvveti arttırabilmek için basınç ve alan değerlerinden en az birisi arttırılmalıdır.
P = F / A
F = P . A (Temel formül)
Silindir verimini de eklersek
F = P . A . η
F = Piston kuvveti (N)
P= Manometre basıncı
A= Etkili piston alanı
d1 = Piston çapı
d2 = Piston kolu çapı
η = silindir verimi (% 90)
İleri Çıkış Kuvveti :
F= P . A . η
F = P . (∏ . d12/ 4) . η
Geri Dönüş Kuvveti:
F= P . A . η
F = P . (∏ . d12– d22 / 4) . η
NOT: Tek etkili silindirde yay kuvveti de hesaba katılmalıdır. Tek Etkili Silindirde Yay Kuvveti de dikkate alındığında;
F = P . A – Ff şeklinde hesaplanacaktır.
Ff = yay kuvveti (silindir kuvvetinin(F) %3-20 oranındadır
Örnek Soru
Pnömatik bir devrede, çalışma basıncı 8 bar’dır. Kullanılacak çift etkili silindirde piston çapı d1=50mm, piston kolu çapı d2=20 mm olduğuna göre, ileri ve geri harekette pistonun uygulayabileceği kuvvetleri hesaplayınız. (Piston verimi = % 90 alınacaktır.)
Çözüm
1 Bar 0,1 N/mm2 olduğuna göre sonucu Newton olarak hesaplayabilmek için temel formülde “p” değeri 10’a bölünür.
F= P . A . η
İleri Çıkış Kuvveti:
F = P/10 . A . η
F= 0.8 . (∏ . d12/ 4) . η
F= 0.8. (3,14 . 502/4) . 0,90
F= 1413 N
Geri Dönüş Kuvveti:
F = P/10 . A . η
F= 0.8 . (∏ . d12-d22/ 4) . η
F= 0.8. (3,14 . 502 – 202 /4) . 0,90
F= 1187 N