Мен ауа цилиндрінің дұрыс өлшемін қалай таңдаймын?

Кіріспе

Сіз әртүрлі динамикалық модельдерді құрастырумен айналысқан шығарсыз, мысалы, бу әулетіндегі механикалық айдаһар немесе ғарыш темасындағы автоматты есік, бірақ дұрыс өлшемдегі ауа цилиндрін таңдамауыңыздан барлығы жақсы шықпай қалған шығар. Енді сол қанаттар бұрынғыдай күшті ұмтып көтерілмейді, ал люк дұрыс ашылмай, қате жұмыс істейді. Модель жасау әлемінде қате өлшемді таңдау воздушный цилиндр жобаның сәтсіздікке ұшырауының ең көп кездесетін және қатты шаршататын себептерінің бірі болып табылады .

Дұрыс ауа цилиндрін таңдау – бұл кездейсоқ ғылым емес, сіздің жобаңыздың тіршілік әрекетін, сенімділігін және жалпы сәттілігін анықтайтын дәл ғылым. Сіз тәжірибелі хоббиші немесе осы қызықты салада жаңадан бастаушы болып тұрсаңыз да, бұл нұсқаулық сіз үшін бірден бәрін ұсынатын құрал болып табылады.

Бұл мақалада өзіңіздің масштабты модель жобаларыңыз үшін идеалды өлшемді ауа цилиндрін таңдау жолдарына тереңдеп кіреміз. Біз негіздерден бастап, нақты және іс-әрекетке негізделген шешім қабылдау процесін қарастырамыз. Сіз негізгі есептеу әдістерін , әртүрлі өлшемдердің артықшылықтары мен кемшіліктерін түсінесіз және сала ішіндегі пайдалы кеңестерді игересіз. Мақаланы оқыған соң жасаған құрылыстарыңызды дәл көздеңіздей етіп жасауға сенімді цилиндрлерді таңдай аласыз.

Неліктен? Цилиндр Өлшем соншалықты маңызды: Бұл тек қана қуат емес

Цилиндрдің өлшемінің маңызы өте зор. Бұл тек цилиндрдің сіздің жобаңызға физикалық тұрғыда сәйкес келуін қамтамасыз ету ғана емес, сонымен қатар ол сіздің жобаңыздың негізгі бөлігі болып табылады және оның өнімділігіне, қауіпсіздігіне және пайдаланушы тәжірибесіне тікелей әсер етеді.

Өнімділік пен тиімділіктің негізі

Дұрыс өлшемдегі цилиндр ықтимал ауаның энергиясын дәл әрі бақыланатын механикалық қозғалысқа айналдырады. Керісінше, дұрыс емес өлшемдегі цилиндр көптеген мәселелерге әкеледі:

• Өте кіші: Цилиндр жүкті көтеру үшін қажетті күшке ие болмайды, сондықтан қозғалыс баяу, әлсіз болып, қысым астында тіпті толық тоқтауы мүмкін. Ол үнемі күресіп, артық ауа шығындайды және ауа жүйесіне артық салмақ түсіреді.

• Өте Үлкен: Кейде «қауіпсіз» таңдау ретінде қабылданады, бірақ оның де теріс салдары бар. Үлкен цилиндр баяу, жай қозғалады және жұмыс істеу үшін көбірек қысылған ауаны талап етеді, жүйенің жалпы тиімділігін төмендетеді. Кеңістік шектеулі нақты модельдерде ол сондай-ақ ауыр және шеберлікпен орындалмаған конструкцияларға әкеліп соғуы мүмкін.

Тауарлықтың қорғаныс және ұзақ дамуы

Балалар жан-жақты қозғалатын бөліктері бар жобалармен айналысатын болса, қауіпсіздік ең бастысы болып табылады.

• Қуаты төмен (кішірек) цилиндр жүк астында тоқтап қалуы немесе істен шығуы мүмкін, бұл болжамсыз әрекетке әкеледі.

• Егер дұрыс басқарылмаса, қуаты артық (үлкен) цилиндр өте қатты қозғалып, модельдің өзіне немесе пайдаланушыға зиян келтіруі мүмкін.
  Қажетті өлшем жұмыстың үздіксіз, бақыланатын қозғалысын қамтамасыз етеді, сіздің күрделі жұмысызды қорғайды және оның ұзақ мерзімді сенімділігін қамтамасыз етеді.

Масштаб пен шынайылық

Модель жасауда аутенттілік - бұл негізгі фактор. Сіздің жасаған көпшілігіңізге қарағанда үлкен және ауыр цилиндр иллюияны жояды. Қажетті өлшемді таңдау модельдің барлық пропорцияларын сақтауға көмектеседі, қозғалыстың табиғи көрінетінін және модельдің сюжетіне сәйкес келетінін қамтамасыз етеді, бұл кішігірім дианозаврдың құйрығын қозғалту немесе үлкен кран моделін көтеру болуы мүмкін.

Негізгі түсініктер: Ауа цилиндрлерінде "өлшем" дегеніміз не

Таңдау процесіне кіріспес бұрын, цилиндрдің "өлшемі" туралы әңгіме қозғағанда нақты нені білдіретінімізді түсіндірейік. Бұл негізінен бір ғана өлшем емес, екі негізгі сипаттаманың тіркесімі:

Бур жәшіктігі

• Ол дегеніміз не: Цилиндр бөлігінің ішкі диаметрі. Негізінен, бұл поршеньнің диаметрі.

• Оның бақылауын жүзеге асыратыны: Күш . Бұл ең маңызды фактор. Цилиндр өндіретін күш поршеньнің ауданына тікелей байланысты, ал поршеньнің ауданы цилиндрдің диаметрімен анықталады. Есептеу формуласы:
  Force (F) = Pressure (P) × Area (A)
  Екі жақты әрекет ететін цилиндр үшін, Аудан (А) = πr² (мұндағы r — цилиндрдің диаметрінің радиусы).

• Есімдік мөлшер: Әдетте миллиметрмен (мм) өрнектеледі. Ойыншықтар мен модельдерде сіз кездесетін цилиндр диаметрі өте кіші 2мм -ден біршама үлкеніне дейінгі аралықта болады 20мм немесе одан да үлкен.

Соққы

• Ол дегеніміз не: Берілген қашықтық поршень цилиндр ішінде жүреді. Бұл цилиндр штогінің қаншалықты шығып тұратынын анықтайды.

• Оның бақылауын жүзеге асыратыны: Қозғалыс ауқымы . Бұл сіздің механизміздің — қол, есік немесе рычаг болсын — қаншалықты қозғалатынын анықтайды.

• Есімдік мөлшер: Миллиметр (мм). Жүріс ұзындығы сіздің нақты сұраныстарыңызға байланысты әртүрлі болуы мүмкін.

Сонымен, сіз "өлшемді" таңдаған кезде, шын мәнінде сіз күш үшін цилиндр диаметрін және қашықтық үшін жүрісті таңдайсыз. Цилиндрдің сипаттамасында "10 мм диаметр x 20 мм жүріс" деп көрсетілуі мүмкін.

Сіздің Моделіңіз үшін дәл өлшемді таңдау әдістемесі: Қадам бойынша нұсқаулық

Енді практикалық бөлім. Келесі жобаңыз үшін идеалды цилиндрді анықтау үшін осы жүйелі процеске сәйкес іс-әрекет етіңіз.

1-қадам: Сіздің Қолдану Талаптар

Цилиндр не істеуі керектігін нақты анықтаудан бастаңыз. Дәптеріңізді алып, мына сұрақтарға жауап беріңіз:

• Онымен нені қозғалту керек? (мысалы, 200 грамдық роботтық иық, 0,5 кг люк есік)

• Оның орындауы тиіс әрекеті қандай? (Итеру, тарту, көтеру, бұру?)

• Оның қаншалықты қозғалуы тиіс? (Дәл мм-мен қозғалыс ауқымын өлшеп алыңыз—бұл сіздің соққы ұзындық).

• Ол қаншалықты тез қозғалуы керек? (Жылдамдықты басқаруға болады, бірақ оған цилиндр өлшемі мен ауа ағыны әсер етеді).

• Кеңістік шектеулері қандай? (Цилиндр үшін кеңістіктің физикалық өлшемі LxWxH нұсқасында қандай? Өзіңіздің модельдің бөлімінің суретін түсіріңіз және өлшемдерін жазыңыз).

2-қадам: Қажетті күшті есептеңіз

Бұл ең маңызды есептеу. Цилиндрдің тудырған күші жүкті қозғалту үшін қажетті күштен артық болуы керектігіне көз жеткізу керек.

1. Жүк күшін анықтаңыз (F_load): Бұл сіздің компонентіңізді қозғалту үшін қажетті күш. Модельдер үшін бұл жиі қамтиды:

   • Үйкеліс: Бөлшек рельстер бойымен сырғанап немесе тірекке бекітіліп тұрғандағы үйкеліс күші.

   • Ауырлық күші: Цилиндр жүкті тік бағытта көтеріп жатса, сіз ауырлық күшін жеңуіңіз керек. Ауырлық күші = Масса (кг) x Еркін түсу үдеуі (9,8 м/с²). Көлденең қозғалыс үшін бұл көбінесе ескерілмейді.

   • Қауіпсіздік факторы (SF): Есептеу қателерін, үйкеліс шығындарын немесе ауа қысымының тербелісін ескеру үшін әрқашан қауіпсіздік факторын қосыңыз. Модельдер үшін 1,5-тен 2-ге дейінгі SF – жақсы бастау нүктесі.

   Формула: Қажетті күш = [Жүк күші (F_load) + Ауырлық күші (қолданыс болса)] x Қауіпсіздік факторы (SF)

   Мысал: Егер сіз массасы 0,3 кг (300 грамм) компонентті тік бағытта көтеріп және үйкеліс 2 Ньютон деп есептесеңіз.

   • Ауырлық күші = 0,3 кг * 9,8 м/с² = 2,94 Н

   • Жалпы жүк күші = 2,94 Н + 2 Н = 4,94 Н

   • Қауіпсіздік факторын қолданыңыз (1,5): Қажетті күш = 4,94 Н * 1,5 = ~7,5 Н

2. Қол жетімді қысымға сәйкес цилиндр күшін есептеңіз:
   Сіздің ауа жабдықтаушы құрылғыңыздың қандай қысым беретінін білу керек (мысалы, стандартты модельді компрессор немесе ыдыс 60-100 PSI немесе 4-7 бар ).

   Формула: Цилиндр күші (F) = Қысым (P) x Аудан (A)

   • Бірліктер бірдей болып табылатынына көз жеткізіңіз! PSI-ді Bar-ға (1 Bar ≈ 14,5 PSI) немесе есептеу үшін мм-ді см-ге айналдырыңыз.

   • Аудан (A) = π * r² | (r = цилиндр радиусы).

   Ықшамдалған мысал: 5 бар қысым және 10 мм цилиндр қолдану.

   • Радиус = 5 мм = 0,5 см

   • Аудан (A) = 3,14 * (0,5 см)² = 0,785 см²

   • Күш (F) = 5 бар * 0,785 см² = 3,925 Н (1 бар ≈ 1 Н/см² болғандықтан)

   Осы мысалда, 3,9 Н күш 7,5 Н қажетті күштен кем. Сондықтан 10 мм цилиндрдің диаметрі 5 бар үшін жеткіліксіз. Сізге үлкен диаметр (мысалы, 15 мм) немесе жоғары қысым қажет болады.

3-қадам: Өлшем кестесіне қараңыз

Ықшамдау үшін, жиі кездесетін цилиндр моделдерінің диаметрлері үшін шамамен шығыс күшін көрсететін жылдам сілтеме кестесі осы жерде келтірілген 5 бар (72,5 PSI) қысым. Бұл бастау үшін өте жақсы нүкте.

1-кесте: Цилиндрдің ішкі диаметрін таңдау нұсқаулығы

4-ші қадам: Жүріс пен бекіту түрін аяқтау

• Өңдеу: Оны тікелей негізінде таңдаңыз 1-қадамда өлшеген қозғалыс ауқымы күмән туындаған жағдайда ұзын жүріс әдетте қысқа жүріске қарағанда жұмыс істеуге ыңғайлы, себебі сіз механикалық түрде қозғалысты шектей аласыз, бірақ болмаған қозғалысты жасау мүмкін емес.

• Бекіту түрі: Ол сіздің модельге қалай бекітіледі? Жиі кездесетін түрлерге мыналар жатады:

  • Турнионды бекіту: Цилиндрдің нүктеде айналуына мүмкіндік береді, доғалы қозғалыстар үшін жақсы.

  • Тісті ұштар: Бөлшектерге тікелей бұраңыз, түзу бағыттағы итеріп жылжыту мен тарту қозғалыстары үшін ыңғайлы.

  • Фланец крепление: Қатаң, қозғалмайтын бекіту нүктесін қамтамасыз етеді, жоғары жанама жүктемелері бар қолдануларға сәйкес келеді.

Сіздің қозғалыс түріңізді қолдайтын және жетімді кеңістікте жұмыс істейтін бекітпені таңдаңыз.

Артықшылықтар мен кемшіліктерді салыстыру: Кең таралған цилиндр өлшемдеріне тереңірек бір шолу

Әртүрлі өлшемдердің артықшылықтары мен кемшіліктерін түсіну саналы шешім қабылдауға көмектеседі.

Кіші цилиндрлер (10 мм-ден аз цилиндр диаметрі)

• Жақсы жақтары:

  • Кеңістікті үнемдеу: Өте шағын кеңістіктер мен микромодельдер үшін ыңғайлы.

  • Төменгі ауа шығыны: Әрбір цикл сайын аз ауа шығындайды, сондықтан ыдыстардың кішірек болуы немесе жұмыс істеу уақытының ұзақ болуына мүмкіндік береді.

  • Жылдамдық жоғары: Жиі қысқа цикл уақытын қамтамасыз етеді.

• Жағымсыз жақтары:

  • Шектеулі күш шығысы: Ең жеңіл тапсырмаларды ғана орындай алады.

  • Жүкке сезімтал: Қосымша үйкеліс немесе ескерілмеген салмақ жиі істен шығуына әкеліп соғады.

• Ең жақсы: Ұқыпты жұмыс, босату механизмдері, сондай-ақ 1:24 масштабындағы және одан үлкен моделдер.

Орта цилиндрлер (10 мм - 16 мм диаметр)

• Жақсы жақтары:

  • Күш-өлшем балансы: Ең жақсы баланс ұсынады, модельдердің ең кең ауқымында қолдануға сәйкес келеді.

  • Кеңінен қолжетімді: Әр түрлі өндірушілерден әр түрлі орнату опцияларымен табылатын ең кең тараған өлшем.

  • Көптеген қосымша: Функционалды есіктерден роботтық иықтарға дейінгі барлығын ұстай алады.

• Жағымсыз жақтары:

  • Баяу болуы мүмкін: Қолданылуы үшін үлкен болып кетсе, ауыр немесе баяу болып көрінетіні мүмкін.

• Ең жақсы: Ең жалпы мақсатты қолдану: робот иықтары, көлік қақпалары, 1:12 масштабындағы пішіндердегі әрекеттер, орта механикалық мүсіндер.

Үлкен цилиндрлер (20 мм+ Боре)

• Жақсы жақтары:

  • Жоғары қуат: Ең күшті береді, ауыр салмақтарды қозғалтуға және қиын тапсырмаларды орындауға қабілетті.

  • Берік және сенімді: Жиі ұзақ уақыт пайдалануға шыдамды болып жасалады.

• Жағымсыз жақтары:

  • Жоғары ауа шығыны: Әрбір циклда көп мөлшерде ауа қажет етеді, сондықтан үлкен компрессорлар мен резервуарлар қажет.

  • Баяу жылдамдық: Үлкен массаны үдету үшін көбірек уақыт қажет, қозғалыстың баяу болуына әкеліп соғуы мүмкін.

  • Кеңістік алады: Модельдің кіші бөлімдерін басып тұруы мүмкін.

• Ең жақсы: Үлкен скульптуралар, өнеркәсіптің ауыр жабдықтары, үлкен күшті модельдеу үшін және үлкен масштабты модельдердің негізгі әрекеттері (мысалы, 1:6 масштабы).

Сарапшылардың кеңестері мен ортақ қателер

• Ағын бақылау клапандарын пайдаланыңыз: Цилиндрлеріңізге міндетті түрде ағын бақылау клапандарын орнатыңыз. Олар сізге ауаны енгізу мен шығаруды дәл баптауға мүмкіндік береді, жылдамдықты дәл басқару оларсыз сіздің қозғалыстарыңыз үздікті және тұрақсыз болуы мүмкін.

• "Жұмсақ" іске қосу/тоқтату режимін қарастырыңыз: Нақтырақ қозғалыс үшін ішкі демпфирлеуі бар цилиндрлерді пайдаланыңыз немесе механизмнің жүрісінің соңында "соғылуын" болдырмау үшін сыртқы тежеу құрылғыларын қосыңыз.

• Сіздің қысымыңызды тексеріңіз: Есептеулерде жүйе қысымы тұрақты деп ұйғармаңыз. Оны қысым өлшегішпен өлшеңіз! Аккумуляторлы компрессорлар разрядта қысымды төмендетуі мүмкін.

• Прототиптеу негізгі орын болып табылады: Әрқашан қарапайым макет жасаңыз цилиндр таңдауыңызды финалдық нұсқаға дейін картон немесе 3D-басылған бөлшектерден сынақтап көріңіз. Бұл қымбат қателерден сақтанудың ең жақсы жолы.

• Күтіп ұстауды ұмытпаңыз: Микро цилиндрлердің өзіне-ақ ішкі зақымдану болмас үшін таза, құрғақ ауа қажет. Шағын желілік сүзгі/реттегіш комбинациясы – тиімді шешім.

Қорытынды: Қозғалысты құрылыстар үшін дәл қуат

Дұрыс өлшемін таңдау воздушный цилиндр макет үшін қажетті қуатты таңдау бірінші кезекте қиын болып көрінуі мүмкін, бірақ оны қарапайым қадамдарға бөліп талқыласақ – қажеттілікті анықтаңыз, күшті есептеңіз, цилиндр ішкі диаметрі мен жүріс ұзындығын таңдаңыз – онда бұл қарапайым, тіпті қызықты инженерлік жаттығуға айналады.

Есте сақтаңыз, мақсат – ең үлкен немесе ең кіші цилиндрді таңдау емес, дұрыс цилиндрді таңдау. оң дұрыс өлшемдегі цилиндр тыныш және тиімді жұмыс істейді, модельдің ішкі механизмдерін тамаша, шынайы қозғалысқа айналдырады, көрермендерді таң қалдырады және еркіндік сезімін оятады.

Енді осы білімді қолданып, келесі жобаңызға дұрыс өлшеу, есептеу арқылы қараңыз және құрылыңыз дәл қажетті күшпен өмірге түсетінін бақылаңыз.