วิธีคำนวณแรงกระแทกของกระบอกสูบนิวเมติกเพื่อปกป้องอุปกรณ์

คุณสามารถประเมินพลังงานและแรงหยุดเฉลี่ยของกระบอกสูบนิวเมติกจากมวลที่เคลื่อนที่ ความเร็ว แรงขับ และระยะหยุดได้ แต่ไม่สามารถคำนวณแรงกระแทกสูงสุดที่น่าเชื่อถือจากมวล ความเร็ว และระยะทางเพียงอย่างเดียว แรงสูงสุดยังขึ้นกับรูปแบบการหน่วงจริง ความแข็งของจุดสัมผัส การหน่วง แรงดันแบบไดนามิก และการตอบสนองของโครงสร้าง

ขอบเขตนี้สำคัญเมื่อเป้าหมายคือการปกป้องอุปกรณ์ การคำนวณพลังงานที่ถูกต้องช่วยคัดกรองคุชชั่นหรือโช้กอัพได้ แต่โหลดสูงสุดที่เครื่องยอมรับต้องตรวจด้วยกราฟแรงตามเวลา กราฟแรงจากผู้ผลิต หรือแบบจำลองไดนามิกที่ผ่านการตรวจยืนยัน

แรงหยุดเฉลี่ย คือพลังงานที่ดูดซับหารด้วยระยะหยุดที่มีผล แรงกระแทกสูงสุด คือแรงปฏิกิริยาสูงสุดในชั่วขณะระหว่างเหตุการณ์ และ ความเร็วตอนเข้าคุชชั่น คือความเร็วเฉพาะจุดของลูกสูบหรือแคร่ขณะอุปกรณ์หยุดเริ่มหน่วงชุดมวลที่กำลังเคลื่อนที่

ข้อสรุปสำคัญ

Parker ระบุว่าความเร็วตอนเข้าคุชชั่นโดยทั่วไปสูงกว่าความเร็วชักเฉลี่ยประมาณ 50%

สมการคุ้นเคยที่ใช้พลังงานหารด้วยระยะทางให้แรงเฉื่อยเฉลี่ย ไม่ใช่แรงกระแทกสูงสุด

เพิ่มงานจากแรงขับของกระบอกสูบและแรงโน้มถ่วงที่ยังทำต่อเนื่อง เมื่อวิธีของอุปกรณ์ที่เลือกต้องรวมค่าเหล่านี้

ตรวจโหลดสูงสุดในเส้นทางรับแรงจริงของขายึด ไกด์ สต็อป หรือเฟรม

สูตรแรงกระแทกของกระบอกสูบนิวเมติกคำนวณอะไรจริง ๆ?

Parker เตือนว่าความเร็วลูกสูบตอนเริ่มคุชชั่นโดยทั่วไปสูงกว่าความเร็วชักเฉลี่ยประมาณ 50% ดังนั้นแม้แต่ค่าอินพุตความเร็วยังต้องนิยามอย่างระมัดระวัง เมื่อมีความเร็วนั้นและระยะหยุดที่ทราบ การคำนวณงานและพลังงานมาตรฐานจะให้แรงหยุดเฉื่อยเฉลี่ย ไม่ใช่ยอดแรงสั้น ๆ ที่เครื่องจักรรับ (แคตตาล็อก Parker P1F)

เริ่มจากพลังงานจลน์ของการเคลื่อนที่เชิงเส้น:

E_k = \frac{1}{2} m v_c^2

ในที่นี้ E_k คือพลังงานจลน์ในหน่วยจูล m คือมวลรวมที่เคลื่อนที่ในหน่วยกิโลกรัม และ v_c คือความเร็วตอนเข้าคุชชั่นหรือสต็อปในหน่วยเมตรต่อวินาที มวลต้องรวมลูกสูบหรือแคร่ ชุดเครื่องมือ โหลด ขายึด และกลไกใด ๆ ที่การเคลื่อนที่สะท้อนเข้ามาตามแกนกระบอกสูบ

หากพลังงานนั้นถูกกำจัดตลอดระยะหยุดที่มีผล s แรงเฉื่อยเฉลี่ยเทียบเท่าพลังงานคือ:

F_{\mathrm{inertia,avg}} = \frac{E_k}{s} = \frac{m v_c^2}{2s}

F_inertia,avg เป็นค่าเฉลี่ยตลอดระยะที่ระบุ สมการสมมติว่ามวลที่เคลื่อนที่ลดความเร็วเหลือศูนย์ และไม่ได้อธิบายว่าแรงเปลี่ยนแปลงอย่างไรระหว่างการหยุด การเรียกผลลัพธ์นี้ว่า “แรงกระแทกสูงสุด” ทำให้การคัดกรองดูมีอำนาจมากกว่าที่ควร

ชื่อเรียกต้องอยู่คู่กับตัวเลข ให้บันทึกผลว่า แรงหยุดเฉื่อยเฉลี่ยตลอดระยะหยุดที่ใช้งานได้ หากแบบหรือการทบทวนความเสี่ยงต้องการแรงปฏิกิริยาสูงสุด ให้สร้างรายการตรวจยืนยันแยกต่างหาก แทนการนำค่าเฉลี่ยมาใช้ซ้ำโดยไม่ระบุ

สำหรับวิธีประเมินพลังงานและเส้นทางรับแรงในภาพรวม ดู คู่มือแรงปลายระยะชักฉบับสมบูรณ์ บทความนี้เน้นขอบเขตของการคำนวณและหลักฐานที่ต้องใช้เพื่อปกป้องอุปกรณ์ที่ระบุ

อินพุตใดควรอยู่ในการคำนวณ?

Festo ระบุปัจจัย 5 อย่างที่มีผลต่อคุชชั่นนิวเมติกแบบปรับได้ ได้แก่ มวลที่เคลื่อนที่ ความเร็วตอนหน่วง การหน่วงที่ต้องการ แรงดันใช้งาน และความต้านทานของกระบอกสูบ รายการนี้อธิบายว่าทำไมใช้เพียงโหลดกับแรงดันตัวควบคุมจึงไม่พอ การคำนวณต้องแทนการเคลื่อนที่ อุปกรณ์หยุด ทิศทาง และอัตราการผลิตที่ติดตั้งจริง (คู่มือคุชชั่นกระบอกสูบของ Festo)

สร้างแถวอินพุตหนึ่งแถวสำหรับแต่ละทิศทางการเคลื่อนที่และสูตรโหลด การยืดกับการหดอาจมีพื้นที่มีผล แรงกระบวนการ ชุดมวลที่เคลื่อนที่ และเครื่องหมายของแรงโน้มถ่วงต่างกัน

อินพุต	หน่วย	ค่าที่ควรใช้	ข้อผิดพลาดที่พบบ่อย
มวลที่เคลื่อนที่รวม `m`	kg	ลูกสูบหรือแคร่ ชุดเครื่องมือ โหลด ขายึดที่เคลื่อนที่ และมวลกลไกที่สะท้อนเข้ามา	ใช้เฉพาะน้ำหนักโหลด
ความเร็วตอนเข้าคุชชั่น `v_c`	m/s	ความเร็วเฉพาะจุดที่วัดได้ หรือค่าประมาณแบบอนุรักษ์นิยมที่ตรวจยืนยัน	ใช้ระยะชักหารด้วยเวลารอบทั้งหมด
ระยะหยุดที่มีผล `s`	m	ความยาวคุชชั่นที่ใช้ได้ หรือระยะทำงานของโช้กอัพ	ใช้ระยะชักกระบอกสูบทั้งหมด
แรงขับสุทธิที่ยังทำต่อ `F_d`	N	แรงจากแรงดันคูณพื้นที่แบบไดนามิก ลบโหลดต้านที่อธิบายได้	ใช้แรงทฤษฎีจากแรงดันตัวควบคุมแบบสถิต
แรงโน้มถ่วงตามแนวการเคลื่อนที่ `F_g`	N	องค์ประกอบที่มีเครื่องหมาย ช่วยหรือขัดขวางการหยุด	ไม่สนใจทิศทางแนวดิ่ง
อัตราเหตุการณ์ต่อเนื่อง `n_h`	1/h	อัตราการผลิตต่อเนื่องที่แย่ที่สุด	ใช้ค่าเฉลี่ยรายวัน
ขีดจำกัดของอุปกรณ์	J/event, J/h, m/s, kg	รุ่นที่แน่นอนและทิศทางติดตั้งจริง	คัดลอกจาก bore หรือซีรีส์อื่น
ขีดจำกัดการยอมรับของอุปกรณ์	N, J, mm, ms	แบบ พิกัดชิ้นส่วน หรือข้อกำหนดการออกแบบที่ตรวจยืนยัน	เปรียบเทียบแรงเฉลี่ยกับขีดจำกัดสูงสุดที่ไม่ระบุ

ใช้แรงดันไดนามิกที่พอร์ตกระบอกสูบเมื่อแรงขับมีผลต่อพลังงาน ท่อยาว วาล์ว ไซเลนเซอร์ และวาล์วควบคุมการไหลอาจทำให้แรงดันในห้องระหว่างการหน่วงต่างจากค่าที่ตัวควบคุมตั้งไว้ คู่มือแรงจากแรงดันและพื้นที่ อธิบายสมดุลแรงนี้แยกต่างหาก

ควรหาความเร็วอย่างไร? กราฟตำแหน่งที่เก็บข้อมูลถี่พอสามารถให้ความชันเฉพาะจุดใกล้ทางเข้าคุชชั่นได้ เซนเซอร์ความเร็วที่เหมาะสมยิ่งดีกว่าเมื่อการเคลื่อนที่เปลี่ยนเร็ว หากมีเพียงเวลาชักรวม ให้ถือว่าค่าเฉลี่ยที่ได้เป็นค่าประมาณ และใช้คำแนะนำการเลือกขนาดของผู้ผลิตรุ่นนั้นโดยตรง แทนการสร้างตัวคูณสากลขึ้นมาเอง

วิดีโอ: คุชชั่นแบบปรับได้ - ข้อดี โดย AVENTICS การสาธิตของผู้ผลิตเปรียบเทียบแรงกระแทกปลายระยะทั่วไปกับคุชชั่นกระบอกสูบนิวเมติกแบบปรับได้

คำนวณแรงหยุดเฉลี่ยทีละขั้น

คู่มือเลือกขนาดของ SMC ให้ตัวอย่างมวลกับความเร็วหนึ่งกรณี: กระบอกสูบ CM2 แบบมีคุชชั่น bore 40 mm ที่เคลื่อนที่ด้วยมวล 50 kg จำกัดความเร็วไว้ที่ 300 mm/s ภายใต้เงื่อนไขในภาพ ตัวอย่างนี้เป็นขอบเขตจากแคตตาล็อก ไม่ใช่กฎสากล และแสดงว่าการคำนวณต้องจบด้วยการตรวจรุ่นที่แน่นอน (คู่มือเลือกกระบอกลมของ SMC)

พิจารณางานถ่ายโอนแนวนอนด้วยอินพุตต่อไปนี้:

มวลที่เคลื่อนที่รวม: 15 kg
ความเร็วที่วัดได้ตอนเข้าคุชชั่น: 1.2 m/s
ระยะหยุดที่ใช้ได้: 12 mm หรือ 0.012 m
แรงขับกระบอกสูบสุทธิตลอดโซนหยุด: 500 N
เหตุการณ์หยุดต่อเนื่อง: 900 ครั้งต่อชั่วโมง

ขั้นแรกคำนวณพลังงานจลน์:

E_k = \frac{1}{2}(15\,\mathrm{kg})(1.2\,\mathrm{m/s})^2 = 10.8\,\mathrm{J}

ถัดไปคำนวณงานที่กระบอกสูบเพิ่มขณะยังผลักต่อ:

E_d = F_d s = (500\,\mathrm{N})(0.012\,\mathrm{m}) = 6.0\,\mathrm{J}

เนื่องจากการเคลื่อนที่เป็นแนวนอน แรงโน้มถ่วงไม่ทำงานตามแกน ดังนั้นพลังงานของเหตุการณ์คือ:

E_{\mathrm{event}} = E_k + E_d = 16.8\,\mathrm{J}

แรงต้านเฉลี่ยที่ต้องใช้ตลอดระยะที่ใช้ได้คือ:

F_{\mathrm{resist,avg}} = \frac{E_{\mathrm{event}}}{s} = \frac{16.8\,\mathrm{J}}{0.012\,\mathrm{m}} = 1400\,\mathrm{N}

ผลลัพธ์ 1,400 N นี้ประกอบด้วยสองส่วน: แรงเฉื่อยเฉลี่ย 900 N และแรง 500 N ที่ต้านแรงขับต่อเนื่อง แต่ยังไม่ใช่ยอดแรง คุชชั่นที่สร้างแรงดันช้า โช้กอัพที่ชนสุดระยะ สต็อปแข็งที่มีความยืดหยุ่นน้อย หรือขายึดที่ยืดหยุ่น ล้วนทำให้แรงปฏิกิริยาสูงสุดต่างกันได้

สุดท้ายคำนวณภาระพลังงานต่อเนื่อง:

E_{\mathrm{hour}} = E_{\mathrm{event}} n_h = (16.8\,\mathrm{J})(900\,\mathrm{h^{-1}}) = 15120\,\mathrm{J/h}

เปรียบเทียบ 16.8 J ต่อเหตุการณ์และ 15,120 J/h กับขีดจำกัดของอุปกรณ์หยุดรุ่นที่แน่นอน และตรวจช่วงความเร็วกระแทกกับมวลมีผลที่อนุญาตด้วย ACE แยกพลังงานต่อรอบ งานจากแรงขับ พลังงานรวมต่อรอบ และพลังงานรวมต่อชั่วโมงเป็นค่าที่ใช้เลือกโช้กอัพ (หลักการคำนวณของ ACE)

เครื่องมือการเลือกขนาดกระบอกสูบเครื่องคำนวณพลังงานกันกระแทกกระบอกสูบกรอกมวลที่เคลื่อนที่ ความเร็วตอนเข้าคุชชั่น แรงขับ ระยะหยุด และอัตรารอบ เพื่อคัดกรองพลังงานของเหตุการณ์กับแรงหยุดเฉลี่ยก่อนตรวจขีดจำกัดของอุปกรณ์รุ่นที่แน่นอนพลังงานกันกระแทก = (0.5 × มวล × ความเร็ว² + งานจากแรงขับ + งานจากแรงโน้มถ่วง) × ค่าสัมประสิทธิ์ความปลอดภัยมวลเคลื่อนที่ความเร็วกระแทกแรงขับระยะคุชชั่นเปิดเครื่องคำนวณ

ระยะหยุดที่ต้องการและความเร็วเข้าสูงสุด

ACE แยกพลังงาน 4 รายการในหลักการคำนวณ ได้แก่ พลังงานจลน์ งานจากแรงขับ พลังงานรวมต่อรอบ และพลังงานรวมต่อชั่วโมง ดังนั้นสามารถคำนวณย้อนจากพลังงานหรือเป้าหมายแรงเฉลี่ยที่ยอมรับได้ แต่ต้องระบุก่อนว่ากำลังใช้ขีดจำกัดใดและขีดจำกัดนั้นแทนอะไร (หลักการคำนวณของ ACE)

สมมติว่าการออกแบบเบื้องต้นกำหนด แรงต้านเฉลี่ย สูงสุด F_avg,allow ให้กับอุปกรณ์หยุดที่ควบคุมได้ ให้ F_a เป็นแรงสุทธิที่ยังช่วยการเคลื่อนที่เข้าสู่สต็อป รวมแรงขับกระบอกสูบและองค์ประกอบแรงโน้มถ่วงที่มีเครื่องหมาย ระยะหยุดต่ำสุดตามอุดมคติคือ:

s_{\mathrm{min}} = \frac{E_k}{F_{\mathrm{avg,allow}} - F_a}

สมการนี้มีความหมายก็ต่อเมื่อ F_avg,allow > F_a หากตัวส่วนเป็นศูนย์หรือติดลบ แรงต้านเฉลี่ยที่เสนอไม่สามารถเอาชนะแรงที่ยังถูกใช้ต่อ ขณะเดียวกันก็ไม่สามารถกำจัดพลังงานจลน์ตั้งต้นได้

สำหรับโหลด 15 kg ที่ 1.2 m/s ให้เป้าหมายแรงเฉลี่ยเบื้องต้นเป็น 1,200 N และแรงขับต่อเนื่องเป็น 500 N:

s_{\mathrm{min}} = \frac{10.8\,\mathrm{J}}{1200\,\mathrm{N}-500\,\mathrm{N}} = 0.0154\,\mathrm{m}

ค่าต่ำสุดตามอุดมคติอยู่ที่ประมาณ 15.4 mm คุชชั่นระบุชื่อ 12 mm ไม่สามารถบรรลุเป้าหมายแรงเฉลี่ยนี้ภายใต้สมมติฐานดังกล่าว คันโยกที่ใช้ได้คือเพิ่มระยะชัก ลดความเร็วเข้า ลดแรงขับต่อเนื่อง หรือเลือกสถาปัตยกรรมหยุดแบบอื่น

คุณยังสามารถคัดกรองความเร็วเข้าสูงสุดสำหรับระยะที่ใช้ได้ซึ่งทราบอยู่:

v_{\mathrm{max,screen}} = \sqrt{\frac{2s(F_{\mathrm{avg,allow}}-F_a)}{m}}

นี่ไม่ใช่การอนุญาตให้ทำงานที่ความเร็วคำนวณได้ คุชชั่นกระบอกสูบหรือโช้กอัพรุ่นที่แน่นอนยังต้องรับพลังงาน ความเร็ว มวลมีผล เวลาคืนสถานะ อุณหภูมิ และภาระต่อชั่วโมง หากขีดจำกัดของอุปกรณ์ระบุเป็นแรง สูงสุด อย่างชัดเจน อย่านำไปใส่ในสมการแรงเฉลี่ยโดยไม่มีรูปแบบแรงที่ตรวจยืนยัน

การคำนวณย้อนกลับช่วยเปิดเผยข้อกำหนดที่เป็นไปไม่ได้ตั้งแต่ต้น หากระยะที่มีอยู่ถูกตรึงไว้และแรงขับที่ช่วยการเคลื่อนที่เกือบเท่ากับแรงปฏิกิริยาเฉลี่ยที่ยอมรับได้ ไม่มีการคำนวณใดสร้างการหยุดที่นุ่มนวลขึ้นมาได้ การออกแบบต้องเปลี่ยนความเร็ว แรง ระยะชัก หรือเส้นทางรับโหลด

เหตุใดการคำนวณเดียวกันจึงทำนายแรงกระแทกสูงสุดไม่ได้?

SMC เผยแพร่ความยาวคุชชั่น 11.0 ถึง 11.8 mm และพลังงานที่ดูดซับได้ 0.54 ถึง 2.35 J สำหรับตัวอย่าง bore CM2 ค่าเป็นคู่เหล่านี้เปลี่ยนตามรุ่น แต่ก็ยังไม่ให้ตัวคูณแรงสูงสุดสากล ยอดแรงปฏิกิริยาต้องรู้การกระจายแรงภายในสต็อปและโครงสร้างที่รับแรงนั้น (คู่มือเลือกกระบอกลมของ SMC)

แรงเปลี่ยนไปในระหว่างการหน่วง:

F_{\mathrm{inertia}}(t) = m a(t)

F_inertia(t) คือแรงเฉื่อย ณ ขณะนั้น และ a(t) คือความเร่งที่วัดได้ แรงปฏิกิริยาที่ชิ้นส่วนเครื่องจักรหนึ่งจุดยังอาจรวมแรงขับนิวเมติก แรงโน้มถ่วง แรงเสียดทาน ผลจากข้อต่อ และการสั่นเฉพาะที่ อัตราเร่งของเฟรม โหลดเซลล์ที่สต็อป และกราฟแรงดันตอบคำถามคนละแบบกัน

พิจารณาสต็อปสามแบบที่ดูดซับพลังงานเท่ากันตลอดระยะระบุเท่ากัน:

คุชชั่นแบบเพิ่มแรงเป็นขั้นอาจค่อย ๆ สร้างแรง
โช้กอัพไฮดรอลิกที่เลือกถูกต้องอาจกระจายแรงปฏิกิริยาตลอดช่วงชักส่วนใหญ่
สต็อปแข็งอาจกำจัดพลังงานส่วนใหญ่หลังช่องว่างปิด ทำให้เกิดพัลส์แอมพลิจูดสูงที่สั้นมาก

ทั้งสามแบบอาจมีค่าเฉลี่ยที่คำนวณได้เท่ากัน แต่ยอดแรงและโมเมนต์ที่ส่งผ่านอาจต่างกันมาก

ใช้การคำนวณเพื่อคัดกรองข้อกำหนดการหยุด ใช้ข้อมูลแคตตาล็อกเพื่อยอมรับอุปกรณ์ และใช้หลักฐานไดนามิกเพื่อตรวจโหลดสูงสุดจริงของอุปกรณ์

ควรตรวจยืนยันโหลดสูงสุดในอุปกรณ์อย่างไร?

ISO 4414:2010 ครอบคลุมอันตรายของระบบนิวเมติกตลอดการออกแบบ การติดตั้ง การปรับตั้ง การใช้งาน และการบำรุงรักษา ขณะที่ ISO 12100:2010 กำหนดกระบวนการประเมินและลดความเสี่ยงของเครื่องจักร การคำนวณชิ้นส่วนเป็นเพียงอินพุตหนึ่งของกระบวนการนี้ ไม่ใช่ใบรับรองเครื่องจักร และไม่ทดแทนการตรวจเส้นทางรับโหลดที่ติดตั้งจริง (ISO 4414; ISO 12100)

กำหนดคำถามการยอมรับก่อน อุปกรณ์ที่ต้องปกป้องคือฝาท้ายกระบอกสูบ โช้กอัพ แบริ่งไกด์ สลักยึด เฟรมเชื่อม หรือผลิตภัณฑ์ที่ขนย้าย? ให้วางขอบเขตเซนเซอร์หรือแบบจำลองตรงจุดที่แรงปฏิกิริยานั้นส่งผ่านจริง

ลำดับการตรวจยืนยันที่ใช้ได้จริงคือ:

ยืนยันขีดจำกัดในแบบและดูว่าแต่ละข้อเป็นยอดแรงที่ยอมรับได้ ช่วงความล้า โมเมนต์ พลังงาน การกระจัด หรือความเร่ง
ตรวจแนวสต็อป ระยะห่างไกด์ ความแข็งแรงของการติดตั้ง สภาพตัวยึด การตั้งคุชชั่น และระยะชักของโช้กอัพ
บันทึกมวล สูตรโหลด ทิศทาง แรงดัน อุณหภูมิ ความเร็วเข้า และอัตรารอบต่อเนื่อง
เก็บการกระจัดหรือความเร็วพร้อมแรง ความเร่ง หรือแรงดันด้วยแบนด์วิดท์ที่เพียงพอกับเหตุการณ์
ทดสอบทั้งสองทิศทางและชุดค่าผสมที่แย่ที่สุดซึ่งเป็นไปได้ของโหลด ความเร็ว แรงดัน และอุณหภูมิ
เปรียบเทียบยอดแรงและอิมพัลส์ที่วัดกับขีดจำกัดของชิ้นส่วนและโครงสร้างที่เกี่ยวข้อง
ทำซ้ำหลังปรับตั้ง แล้วบันทึกกราฟและค่าตั้งไว้กับเอกสารตรวจรับเครื่องจักร

จากประสบการณ์ของเรา บันทึกการทดสอบที่มีประโยชน์ที่สุดจะแยกสี่คอลัมน์ไว้ชัดเจน: อินพุตที่วัดได้ ค่าคัดกรองที่คำนวณ ขีดจำกัดจากแคตตาล็อก และการตอบสนองที่วัดได้ วิธีนี้ป้องกันไม่ให้ค่าประมาณแรงเฉลี่ย 1,400 N ถูกนำไปปรากฏในแบบภายหลังว่าเป็นยอดแรง 1,400 N ที่ตรวจยืนยันแล้ว

เสียงเพียงอย่างเดียวไม่ใช่การวัดแรง สต็อปที่เงียบลงยังอาจโอเวอร์โหลดขายึดผ่านแขนโมเมนต์ยาว และเสียงแหลมสั้นอาจมาจากฮาร์ดแวร์หลวม ไม่ใช่คุชชั่น ใช้ คู่มือโหลดด้านข้าง เมื่อแรงปฏิกิริยาของสต็อปเยื้องจากแกนไกด์หรือแกนกระบอกสูบ

ควรเลือกวิธีปกป้องแบบใด?

ตัวอย่างการเลือกของ SMC จำกัดกรณี CM2 bore 40 mm ที่มีมวล 50 kg ไว้ที่ 300 mm/s ขณะที่ Parker แนะนำให้ใช้ความเร็วตอนเข้าคุชชั่นแทนความเร็วเฉลี่ย การตรวจจากผู้ผลิตทั้งสองนี้ตัดกฎสากลอย่าง “คุชชั่นภายในต่ำกว่า 30 kg” หรือ “โช้กอัพภายนอกมากกว่า 50 kg” ออก การเลือกต้องทำตามขอบเขตของรุ่นที่แน่นอน (SMC; Parker)

เลือกการแก้ไขที่เปลี่ยนค่าซึ่งเป็นตัวจำกัด:

สิ่งที่พบ	ขั้นตอนถัดไปที่เหมาะสม	หลักฐานที่ต้องใช้
ความเร็วเข้าสูงเกินไป	ลดความเร็วเข้าใกล้หรือสั่งโปรไฟล์แบบแบ่งช่วง	ความเร็วที่วัดและเวลารอบที่ปรับใหม่
คุชชั่นภายในอยู่ในขอบเขตรุ่น	ปรับจูนภายใต้โหลดจริงทั้งสองทิศทาง	ข้อมูลมวล-ความเร็วหรือพลังงาน แรงดัน ไม่มีแรงกระแทกหรือเด้งค้าง
เกินขีดจำกัดคุชชั่นภายใน	เลือกโช้กอัพภายนอกหรือสถาปัตยกรรมหยุดแบบอื่น	พลังงานต่อเหตุการณ์ พลังงานต่อชั่วโมง ความเร็ว มวลมีผล ระยะชัก
แรงเฉลี่ยที่ต้องการสูงเกินไป	เพิ่มระยะหยุดที่ใช้ได้ หรือลดความเร็วและแรงขับ	ระยะที่คำนวณใหม่และการเคลื่อนที่ที่วัด
ยอดแรงที่อุปกรณ์รับยังสูงเกินไป	เปลี่ยนรูปแบบแรง ตำแหน่งสต็อป ความแข็ง หรือเส้นทางรับโหลด	ยอดแรงจากเครื่องมือและการทบทวนโครงสร้าง
จุดอ้างอิงตำแหน่งอยู่ที่ชุดเครื่องมือ	วางสต็อปกลไกใกล้โหลดที่มีไกด์	โมเมนต์ที่ไกด์ แรงปฏิกิริยาสต็อป การทดสอบความทำซ้ำ
ช่วงโหลดหรือสูตรการทำงานกว้าง	ตรวจทุกมุมการทำงาน หรือใช้โซลูชันปรับตัว/ควบคุมที่เหมาะสม	ขอบเขตมวล-ความเร็ว-แรงดันที่อนุมัติ

คู่มือพลังงานคุชชั่นลมภายใน อธิบายวิธีอ่านพิกัดเฉพาะผลิตภัณฑ์ หากต้องใช้อุปกรณ์ภายนอก ให้ใช้ คู่มือเลือกขนาดโช้กอัพ สำหรับมวลมีผล ภาระต่อชั่วโมง การติดตั้ง และการตรวจสต็อปบวก

อย่าถือว่าวาล์วควบคุมการไหลเป็นอุปกรณ์หยุดที่มีพิกัดพลังงาน การลดความเร็วเข้าใกล้ช่วยลดพลังงานจลน์ แต่คุชชั่น โช้กอัพ บัมเปอร์ สต็อป ไกด์ และเฟรมที่เลือกยังต้องผ่านการตรวจรับของตัวเอง

คำถามที่พบบ่อยเกี่ยวกับแรงกระแทกของกระบอกสูบนิวเมติก

คำเตือนความเร็วเข้าคุชชั่น 50% ของ Parker และตัวอย่าง CM2 ของ SMC ที่มีพลังงาน 0.54 ถึง 2.35 J แสดงว่าการคำนวณแรงกระแทกของนิวเมติกต้องใช้ทั้งการเคลื่อนที่ที่วัดได้และขีดจำกัดเฉพาะรุ่น คำตอบ 5 ข้อต่อไปนี้แยกค่าประมาณแรงเฉลี่ย ยอดแรงปฏิกิริยา แรงดันกระบอกสูบ ระยะหยุด และความปลอดภัยของอุปกรณ์ออกจากกัน (Parker; SMC)

พลังงานหารด้วยระยะหยุดให้แรงกระแทกสูงสุดหรือไม่?

ไม่ การหารพลังงานที่ดูดซับด้วยระยะหยุดที่ใช้ได้ให้แรงต้านเฉลี่ยเทียบเท่าพลังงานภายใต้สมมติฐานที่ระบุ แรงสูงสุดขึ้นกับโปรไฟล์แรง-การกระจัดหรือแรง-เวลา ความแข็งของจุดสัมผัส แรงดันไดนามิก การหน่วง ช่องว่าง และการตอบสนองของโครงสร้าง หากชิ้นส่วนมีขีดจำกัดยอดแรง ให้ตรวจวัดหรือสร้างแบบจำลองเหตุการณ์ชั่วขณะนั้น

ควรบวกแรงขับของกระบอกสูบในการคำนวณการหยุดหรือไม่?

ให้บวกงานจากแรงขับสุทธิที่ยังทำต่อ เมื่อกระบอกสูบยังผลักตลอดระยะหยุดและวิธีของผู้ผลิตที่เลือกกำหนดให้รวม อย่าบวกแรงขับทฤษฎีเข้ากับความสามารถในแคตตาล็อกโดยอัตโนมัติ หากพิกัดนั้นรวมสมมติฐานแรงดันหรือแรงขับไว้แล้ว ให้ทำตามขั้นตอนที่ผู้ผลิตระบุสำหรับรุ่นนั้นและหลีกเลี่ยงการนับซ้ำ

ใช้ความเร็วชักเฉลี่ยเป็นความเร็วกระแทกได้หรือไม่?

ใช้ได้เฉพาะเป็นค่าประมาณที่จัดทำเป็นเอกสาร เมื่อไม่มีการวัดที่ดีกว่า Parker ระบุในคำแนะนำการเลือกว่าความเร็วตอนเข้าคุชชั่นโดยทั่วไปสูงกว่าความเร็วเฉลี่ยประมาณ 50% ให้วัดความเร็วเฉพาะจุดใกล้ทางเข้าคุชชั่น เมื่อเวลารอบ ความแปรผันของโหลด การไหลวาล์ว หรือแรงดันอาจทำให้โปรไฟล์การเคลื่อนที่ไม่สม่ำเสมอ

มีอัตราส่วนปลอดภัยสากลระหว่างแรงกระแทกกับแรงขับกระบอกสูบหรือไม่?

ไม่มีอัตราส่วนสากลที่พิสูจน์ความปลอดภัย แรงขับกระบอกสูบ พลังงานคุชชั่น ความสามารถของโช้กอัพ แรงปฏิกิริยาที่จุดติดตั้ง โมเมนต์ไกด์ โหลดตัวยึด และความแข็งแรงเฟรมเป็นขีดจำกัดคนละแบบ แรงที่คำนวณได้เป็นสองหรือสามเท่าของแรงขับทฤษฎีอาจไม่เป็นอันตรายในเส้นทางรับโหลดหนึ่ง แต่ทำความเสียหายในอีกเส้นทางหนึ่ง ต้องตรวจข้อกำหนดของชิ้นส่วนที่เกี่ยวข้องแต่ละรายการ

เมื่อใดจึงต้องใช้โช้กอัพภายนอก?

ใช้โช้กอัพภายนอกเมื่อคุชชั่นภายในหรือบัมเปอร์รุ่นที่แน่นอนไม่สามารถรับพลังงาน ความเร็ว มวลมีผล ระยะหยุด หรืออัตรารอบของงานได้ หรือเมื่อกระบวนการต้องการรูปแบบแรงหรือตำแหน่งหยุดต่างออกไป ไม่มีจุดเปลี่ยนสากลที่ 30 kg, 50 kg, 1.5 m/s หรือ 2 m/s

แหล่งข้อมูลและเอกสารอ้างอิงทางเทคนิค

Parker Hannifin, แคตตาล็อกกระบอกสูบนิวเมติก P1F ISO ลักษณะคุชชั่นและคำแนะนำความเร็วตอนเข้าคุชชั่น
SMC, การเลือกโมเดลกระบอกลม กราฟมวล-ความเร็วเฉพาะรุ่น ความยาวคุชชั่นที่มีผล และข้อมูลพลังงานจลน์ที่ดูดซับได้
ACE Controls, หลักการคำนวณโช้กอัพอุตสาหกรรม พลังงานต่อรอบ งานจากแรงขับ มวลมีผล และพลังงานต่อชั่วโมง
Festo, คุชชั่นกระบอกสูบ: สามวิธีที่พบบ่อยที่สุด ตัวแปรที่มีผลต่อคุชชั่นนิวเมติกแบบปรับได้
ISO 4414:2010 ข้อกำหนดความปลอดภัยของกำลังของไหลนิวเมติก
ISO 12100:2010 การประเมินและลดความเสี่ยงของเครื่องจักร
AVENTICS, คุชชั่นแบบปรับได้ - ข้อดี การสาธิตคุชชั่นปลายระยะที่ปรับได้ของผู้ผลิต