Dobór zaworu pneumatycznego – kalkulator przepływu NL/min

Dobór przepływu zaworu – kluczowy krok między siłownikiem i przewodem

Zawór rozdzielający trzeba dobierać do przepływu chwilowego potrzebnego podczas ruchu, a nie tylko do średniego zużycia na minutę. Za mała przepustowość może obniżyć ciśnienie przy cylindrze i wydłużyć czas skoku mimo prawidłowej średnicy siłownika.

Masz współczynnik z katalogu zamiast Qn? Przejdź do przeliczeń Kv/Cv zaworu. Do sprawdzenia toru po zaworze użyj doboru średnicy przewodu i doboru FRL.

Jeśli ograniczeniem jest wydech przy szybkim cylindrze, sprawdź zawór szybkiego spustu. Wszystkie narzędzia znajdziesz w kategorii Pneumatyka.

Jak kalkulator wyznacza wymagany przepływ?

Dla każdego kierunku obliczana jest objętość odpowiedniej komory siłownika. Następnie objętość sprężonego powietrza jest przeliczana na objętość normalną przy użyciu ciśnienia absolutnego, a wynik dzielony przez wymagany czas ruchu.

gdzie: Q_N to orientacyjny wymagany przepływ normalny w NL/min, V – objętość komory w litrach, p_g – ciśnienie manometryczne w bar, a t – czas napełniania komory w sekundach.

Dla powrotu kalkulator odejmuje pole tłoczyska od pola tłoka. Po obliczeniu obu kierunków do doboru przyjmowana jest większa wartość, a następnie dodawany jest zadany zapas.

Przepływ nominalny zaworu a rzeczywista wydajność

W katalogach zaworów często podawany jest standardowy nominalny przepływ w l/min. Jest to parametr porównawczy wyznaczany w określonych warunkach pomiarowych. Nie oznacza on, że zawór dostarczy dokładnie taki sam przepływ przy każdym ciśnieniu wejściowym i wyjściowym.

Festo podaje dla zaworów zarówno standardowy nominalny przepływ, jak i dodatkowe parametry charakterystyki przepływowej. SMC udostępnia osobne narzędzia do obliczania wymaganego przepływu odbiorników i charakterystyki przepływu elementów pneumatycznych. Dlatego wynik tego kalkulatora najlepiej traktować jako minimalny próg do wyboru kandydatów z katalogu.

Po wyborze konkretnego zaworu należy sprawdzić jego kartę katalogową dla rzeczywistych warunków pracy, szczególnie gdy siłownik ma pracować szybko albo dopuszczalny spadek ciśnienia jest niewielki.

Co jeszcze może ograniczać prędkość siłownika?

Zbyt mały zawór jest tylko jednym z możliwych ograniczeń. W praktycznym obwodzie przepływ może być ograniczony przez przewód o małej średnicy wewnętrznej, szybkozłącze, regulator ciśnienia, filtr, zawór dławiąco-zwrotny, tłumik na wylocie albo zbyt mały wspólny kanał wyspy zaworowej.

Dlatego warto zestawić wynik tego kalkulatora z kalkulatorem doboru średnicy przewodu pneumatycznego i spadku ciśnienia w przewodzie. Jeżeli dopiero określasz wymagany czas ruchu, pomocny będzie także kalkulator czasu siłownika i wymaganego przepływu.

Dla ucznia technikum i studenta

W zadaniach z pneumatyki warto rozdzielać trzy pojęcia: zużycie powietrza, średni przepływ i przepływ chwilowy. Zawór dobiera się przede wszystkim do wymaganego przepływu chwilowego podczas ruchu, a nie do średniej liczby NL/min wynikającej z całego cyklu maszyny.

Typowy tok obliczeń to: pole tłoka → objętość komory → ilość powietrza normalnego → przepływ wynikający z czasu → zapas → porównanie z przepływem nominalnym zaworu.

Przykładowe zadania z rozwiązaniami

Źródła i założenia obliczeniowe

• SMC – kalkulator zużycia powietrza i wymaganego natężenia przepływu
• SMC – pneumatic flow rate characteristics calculator
• Festo – Flow rate calculation

Obliczenia w trybie siłownika zakładają izotermiczne przeliczenie objętości komory na objętość normalną przy uproszczeniu 1 bar jako ciśnienia atmosferycznego. Wynik jest przeznaczony do wstępnego doboru po przepływie nominalnym i nie zastępuje charakterystyki konkretnego zaworu dla zadanych ciśnień.