Công cụ này là gì
Máy tính lực xi lanh khí nén giúp bạn xác định lực lý thuyết mà một xi lanh khí có thể tạo ra, dựa trên áp suất khí cấp vào và đường kính lòng xi lanh. Vì nguyên lý vật lý giống nhau ở mọi nơi nên công cụ này dùng được cho mọi trường hợp — bạn chỉ cần chọn đơn vị áp suất (bar, psi hoặc kPa) đúng theo đồng hồ đo của mình.
Cách sử dụng
Nhập áp suất khí và chọn đơn vị tương ứng, sau đó nhập đường kính lòng xi lanh theo milimét. Nếu muốn tính lực hồi (lực kéo), bạn nhập thêm đường kính cần piston — cần piston chiếm một phần mặt piston nên làm giảm diện tích hữu ích ở phía cần. Để giá trị cần piston bằng 0 nếu không cần tính lực kéo.
Giải thích công thức
Lực bằng áp suất nhân với diện tích: \(F = P \times A\). Mặt piston là hình tròn nên diện tích là \(A = \frac{\pi}{4} \cdot d^{2}\). Khi xi lanh duỗi ra, ta dùng toàn bộ diện tích lòng xi lanh. Khi xi lanh thu về, ta trừ đi tiết diện của cần piston, thu được diện tích hình vành khuyên \(A = \frac{\pi}{4} \cdot (d^{2} - d_{r}^{2})\). Hãy đổi áp suất sang pascal (1 bar = 100.000 Pa, 1 psi ≈ 6894,76 Pa, 1 kPa = 1000 Pa) và diện tích sang mét vuông, khi đó kết quả sẽ có đơn vị newton.
$$F_{push} = P \cdot \frac{\pi}{4}\,D^{2} \qquad F_{pull} = P \cdot \frac{\pi}{4}\left(D^{2} - d^{2}\right)$$
Ví dụ minh họa
Một xi lanh có lòng 50,8 mm ở áp suất 100 psi:
$$P = 100 \times 6894{,}757 = 689{.}475{,}7 \text{ Pa}$$$$A = \frac{\pi}{4}(0{,}0508)^{2} = 0{,}0020268 \text{ m}^{2}$$$$F = 689{.}475{,}7 \times 0{,}0020268 \approx 1397{,}45 \text{ N}$$Nếu đường kính lòng lớn hơn cho diện tích gấp 2,5 lần thì lực cũng tăng theo tỉ lệ tương ứng.
Câu hỏi thường gặp
Đây có phải lực làm việc thực tế không? Không — đây là lực tĩnh lý thuyết. Lực thực tế sẽ thấp hơn do ma sát của các vòng đệm (thường thất thoát 3–10%) và do áp suất ngược ở phía xả khí.
Vì sao lực kéo nhỏ hơn lực đẩy? Cần piston chiếm một phần diện tích mặt piston ở phía cần, nên khi thu về phần diện tích chịu áp suất sẽ nhỏ hơn.
Nên dùng đơn vị nào? Hãy dùng đơn vị mà đồng hồ trên bộ điều áp của bạn hiển thị; máy tính sẽ tự quy đổi sang pascal bên trong.
