Zużycie siłownika to początek bilansu całej maszyny
Kalkulator pokazuje zużycie na cykl, NL/min, Nm³/h oraz koszt pracy siłownika. Ten wynik warto później połączyć z pozostałymi siłownikami, przedmuchami, eżektorami i stratami, aby dobrać źródło powietrza do całej maszyny.
Następny krok: dodaj wynik do bilansu zapotrzebowania maszyny, a potem sprawdź wymaganą wydajność sprężarki.
Jeżeli chcesz przeliczyć wynik na koszt zakładowy, użyj kosztu 1 Nm³ sprężonego powietrza. Cały zestaw znajdziesz w kategorii Pneumatyka.
Co policzyć po zużyciu powietrza przez siłownik?
Wynik NL/min jest punktem wyjścia do oceny zapotrzebowania maszyny i instalacji. Na tym etapie warto oddzielić zużycie odbiornika od strat oraz od innych odbiorów sprężonego powietrza.
Jeśli ciśnienie masz podane w PSI, kPa albo MPa, najpierw skorzystaj z przelicznika ciśnienia bar, PSI, kPa i MPa.
Jak obliczyć zużycie powietrza przez siłownik pneumatyczny?
Najpierw liczymy geometryczną objętość komory siłownika. Przy wysuwie działa pełna powierzchnia tłoka. Przy powrocie objętość jest mniejsza, ponieważ część przekroju zajmuje tłoczysko. Następnie objętość sprężonego powietrza przeliczamy na objętość odniesioną do około 1 bar ciśnienia absolutnego.
Dla ciśnienia podawanego jako bar(g) stosujemy praktyczne przybliżenie używane w obliczeniach pneumatycznych: mnożnik ciśnienia wynosi p + 1. Przykładowo 6 bar(g) odpowiada w przybliżeniu siedmiokrotnej objętości powietrza po rozprężeniu do warunków odniesienia.
- Q – zużycie powietrza dla danego ruchu [NL w przybliżeniu],
- d – średnica tłoka [mm],
- dr – średnica tłoczyska [mm]; dla wysuwu przyjmujemy 0,
- L – skok [mm],
- p – ciśnienie robocze manometryczne [bar(g)].
Wysuw i powrót nie zużywają tyle samo powietrza
W typowym siłowniku z jednym tłoczyskiem komora po stronie tłoczyska ma mniejszą objętość niż komora po stronie tłoka. Z tego powodu przy takim samym ciśnieniu powrót zużywa mniej powietrza niż wysuw. Różnica rośnie wraz ze średnicą tłoczyska.
Kalkulator pokazuje oba wyniki osobno. Dzięki temu łatwo sprawdzisz również wariant, w którym powrót odbywa się przy obniżonym ciśnieniu. Jeśli pełna siła jest potrzebna tylko podczas wysuwu, redukcja ciśnienia powrotu może ograniczyć zużycie sprężonego powietrza.
Wskazówka od KalkulatorXXL
Jeżeli siłownik wykonuje pracę tylko podczas wysuwu, sprawdź, czy powrót rzeczywiście musi odbywać się przy tym samym ciśnieniu. W wielu aplikacjach można ograniczyć ciśnienie powrotu bez pogorszenia funkcji maszyny.
Nie obniżaj jednak ciśnienia „na ślepo”. Powrót musi nadal pokonać tarcie, obciążenie, przeciwciśnienie oraz opory zaworów i przewodów, a ruch musi pozostać stabilny.
NL/min, Nm³/h i zużycie miesięczne – jak czytać wyniki?
NL/cykl mówi, ile powietrza zużywa pojedynczy cykl. NL/min uwzględnia już liczbę cykli na minutę i liczbę identycznych siłowników. Jest to najwygodniejsza wartość do porównywania odbiorników pneumatycznych.
Nm³/h jest tą samą wielkością podaną w większej jednostce: 1000 NL odpowiada w tym uproszczonym przeliczeniu około 1 Nm³. Wynik miesięczny dodatkowo uwzględnia liczbę godzin pracy dziennie i dni roboczych.
Do doboru sprężarki nie należy jednak brać samego miesięcznego zużycia. Sprężarka musi pokryć wymagany przepływ w czasie pracy, jednoczesność odbiorników, wycieki i odpowiedni zapas wydajności. Ten kalkulator pokazuje zapotrzebowanie samego siłownika, a nie kompletnego systemu.
Przykład: siłownik 32/12 mm, skok 500 mm, 6 bar
Dla tłoka Ø32 mm, tłoczyska Ø12 mm, skoku 500 mm i ciśnienia 6 bar(g) zużycie wysuwu wynosi około 2,815 NL, a powrotu około 2,419 NL. Pełny cykl dwustronny zużywa więc około 5,234 NL.
Przy 10 cyklach na minutę jeden taki siłownik potrzebuje średnio około 52,34 NL/min, czyli około 3,14 Nm³/h. To ten sam przykład obliczeniowy, który można zweryfikować na wzorze stosowanym przez Festo.
Czy koszt 1 Nm³ sprężonego powietrza jest stały?
Nie. Koszt zależy m.in. od sprawności sprężarki, ciśnienia sieci, temperatury zasysanego powietrza, strat osuszania, sterowania sprężarką, ceny energii i wielkości wycieków. Dlatego pole kosztu w kalkulatorze jest edytowalne.
Najlepiej użyć własnej wartości wyliczonej z danych zakładu. Jeśli jej nie znasz, potraktuj wynik kosztowy jako symulację i sprawdź kilka wariantów. Samo zużycie NL/min i Nm³/h nie zależy od wpisanej ceny.
Jeśli podejrzewasz, że duża część kosztu nie wynika z pracy siłowników, sprawdź osobno koszt wycieków sprężonego powietrza oraz zużycie dysz przedmuchowych.
Co może sprawić, że rzeczywiste zużycie będzie inne?
| Czynnik | Wpływ | Co sprawdzić |
|---|---|---|
| Ciśnienie rzeczywiste przy siłowniku | Duży | Spadki na FRL, zaworze, złączkach i przewodach |
| Objętość przewodów | Mały do dużego | Długie i szerokie przewody między zaworem a siłownikiem |
| Niepełne opróżnianie komory | Zależny od dynamiki | Bardzo szybkie cykle i przeciwciśnienie na wydechu |
| Wycieki | Może być bardzo duży | Złączki, przewody, uszczelnienia i zawory |
| Różne ciśnienie wysuwu i powrotu | Bezpośredni | Reduktory i regulatory kierunkowe |
Dla ucznia technikum mechatronicznego, automatyka i studenta kierunku technicznego
W zadaniach z pneumatyki najpierw ustal, czy siłownik jest jednostronnego czy dwustronnego działania oraz czy podane ciśnienie jest manometryczne. Następnie policz osobno objętość komory bez tłoczyska i komory z tłoczyskiem.
- Jednostki: przy średnicach i skoku w mm iloczyn pola i długości otrzymujesz w mm³; mnożnik 10−6 zamienia mm³ na litry.
- Ciśnienie: 6 bar(g) nie oznacza mnożenia objętości przez 6, lecz w uproszczeniu przez 7, ponieważ do ciśnienia względnego dodajemy około 1 bar atmosfery.
- Tłoczysko: przy powrocie odejmij pole przekroju tłoczyska od pola tłoka.
- Kontrola wyniku: dla siłownika z jednym tłoczyskiem i równymi ciśnieniami zużycie powrotu powinno być mniejsze niż zużycie wysuwu.
- Skalowanie: dwukrotnie większa liczba cykli lub liczba identycznych siłowników powinna dwukrotnie zwiększyć NL/min.
Przykładowe zadania – zużycie powietrza w pneumatyce
Treść: Siłownik ma średnicę tłoka 40 mm, skok 100 mm i pracuje przy 6 bar(g). Ile powietrza zużywa jeden pełny wysuw?
Pokaż rozwiązanieUkryj rozwiązanie
Wzór: Q = π/4 · d² · L · (p + 1) · 10−6.
Podstawienie: π/4 · 40² · 100 · 7 · 10−6.
Obliczenie: objętość geometryczna komory wynosi około 0,12566 l, a po przeliczeniu na powietrze odniesione do 1 bar: 0,12566 × 7 ≈ 0,8796 NL.
Treść: Siłownik Ø50 mm ma tłoczysko Ø20 mm, skok 200 mm i pracuje przy 6 bar(g) w obu kierunkach. Ile powietrza zużywa jeden pełny cykl?
Pokaż rozwiązanieUkryj rozwiązanie
Wysuw: π/4 · 50² · 200 · 7 · 10−6 ≈ 2,7489 NL.
Powrót: π/4 · (50² − 20²) · 200 · 7 · 10−6 ≈ 2,3091 NL.
Cykl: 2,7489 + 2,3091 ≈ 5,0580 NL.
Treść: Cztery identyczne siłowniki zużywają po 5,234 NL na cykl i każdy wykonuje 8 cykli/min. Jakie jest łączne średnie zużycie powietrza?
Pokaż rozwiązanieUkryj rozwiązanie
Wzór: Qmin = Qcykl × liczba cykli/min × liczba siłowników.
Podstawienie: 5,234 × 8 × 4.
Obliczenie: Qmin = 167,488 NL/min.
Treść: Siłownik Ø32/12 mm o skoku 500 mm pracuje przy 6 bar(g) podczas wysuwu i 3 bar(g) podczas powrotu. Ile powietrza zużywa pełny cykl i o ile mniej niż przy 6 bar w obu kierunkach?
Pokaż rozwiązanieUkryj rozwiązanie
Wysuw 6 bar: około 2,8149 NL.
Powrót 3 bar: π/4 · (32² − 12²) · 500 · 4 · 10−6 ≈ 1,3823 NL.
Nowy cykl: 2,8149 + 1,3823 ≈ 4,1972 NL.
Oszczędność względem 5,2342 NL: około 1,0370 NL/cykl, czyli około 19,8%.
Najczęstsze błędy przy liczeniu zużycia powietrza
- Pomijanie tłoczyska – daje zawyżone zużycie komory powrotnej.
- Mylenie bar(g) i bar(abs) – ciśnienie manometryczne trzeba odnieść do ciśnienia atmosferycznego.
- Mylenie cyklu z pojedynczym skokiem – dla siłownika dwustronnego pełny cykl obejmuje wysuw i powrót.
- Traktowanie NL/min jako wydajności całej sprężarki – do systemu dochodzą inne odbiorniki, jednoczesność, wycieki i zapas.
- Stały koszt Nm³ dla każdego zakładu – koszt sprężonego powietrza należy policzyć z własnych danych energetycznych.
Ciekawostka
W siłowniku dwustronnego działania zmniejszenie ciśnienia tylko na powrocie może dać zauważalną oszczędność bez zmiany siły roboczej wysuwu. Festo pokazuje przykład siłownika Ø32 mm o skoku 500 mm, w którym redukcja ciśnienia powrotu z 6 do 3 bar zmniejsza zużycie powietrza o ponad 20% w konkretnej konfiguracji.
Źródła i założenia obliczeniowe
Wzór na zużycie komory siłownika oraz sposób uwzględniania średnicy tłoczyska oparto na materiałach technicznych producentów pneumatyki. Festo podaje wzór z ciśnieniem względnym powiększonym o 1 bar i przykład Ø32/12 mm, skok 500 mm, 6 bar, dający około 5,23 l na cykl. SMC opisuje analogiczne obliczenie osobno dla komory wysuwu i powrotu oraz rozróżnia zużycie cylindra od objętości przewodów.
FAQ – zużycie powietrza przez siłownik pneumatyczny
Ostatnia aktualizacja: 25.08.2026