Калькулятор силы газовой пружины: как рассчитать необходимую силу с примерами

Правильный выбор газовой пружины начинается с одного числа: силы, которую она должна оказывать в требуемом положении хода. Настоящий расчет — это моментный баланс, а не простая оценка веса. Если вы выберете газовую пружину, ориентируясь только на вес крышки, двери или сиденья, устройство, скорее всего, будет либо слишком слабым, чтобы удерживать деталь открытой, либо настолько сильным, что деталь хлопнет вверх. В этой статье объясняется уравнение силы, переменные a Калькулятор силы газовой пружины потребности, проработанный пример и практические ошибки, возникающие в цехах.

Начните с основного уравнения силы газовой пружины.

Теоретическая выходная сила газовой пружины равна Ф = Р × А , где P — внутреннее давление азота, а A — эффективная площадь поршня. Производитель обычно оценивает эту силу в определенной точке хода, обычно при полностью выдвинутом штоке. Этот рейтинг называется F1.

F2 — сила, измеренная при полностью сжатом стержне. Разница между F1 и F2 возникает из-за внутреннего трения и изменения объема газа при движении стержня в цилиндр. В типичном агрегате разница составляет от 10 до 20 процентов, и это имеет значение. Если вы используете только одну номинальную силу, пружина может показаться слишком мягкой в ​​конце сжатия или слишком жесткой в ​​конце растяжения.

Что означают F1 и F2 на практике

При проектировании всегда запрашивайте оба значения, когда запрашиваете у поставщика ценовое предложение. Газовая пружина, которая соответствует расчетному значению F1, но имеет необычно высокое значение F2, будет вести себя по-другому, когда человек толкает движущуюся часть вниз. Это особенно важно для сидений и панелей доступа, где контролируемое движение является частью пользовательского опыта.

Как калькулятор силы газовой пружины моделирует ваше приложение

Ключевые входные данные, необходимые перед выполнением чисел

Калькулятор силы хорош настолько, насколько хороши входные данные, которые вы ему даете. Перед расчетом соберите следующее:

• Вес движущейся части, включая ручки, петли и любые прикрепленные компоненты.
• Расположение шарнира или оси поворота.
• Расстояние от оси поворота до центра тяжести движущейся части.
• Расположение точек крепления газовой пружины как на неподвижной раме, так и на подвижной части.
• Длина хода и угол открытия, которого вы хотите достичь.
• Ожидаемый диапазон рабочих температур.

Уравнение баланса моментов

Расчет представляет собой баланс момента вокруг оси поворота:

Fspring × dspring = W × dcg

Fspring — это сила, создаваемая газовой пружиной, dspring — это перпендикулярное расстояние от оси поворота до центральной линии пружины, W — вес движущейся части, а dcg — горизонтальное расстояние от оси поворота до центра тяжести. Поскольку dspring и dcg изменяются в зависимости от угла открытия, вам необходимо проверить как минимум три положения: закрыто, частично открыто и полностью открыто. Положение, которое требует наибольшего усилия пружины, определяет номинал, который вам следует указать.

Для установки с двумя пружинами разделите необходимое усилие между двумя пружинами. Добавьте запас прочности примерно на 10–15 процентов, чтобы учесть износ уплотнений, допуски по давлению и отклонения в производстве.

Типичный онлайн-калькулятор предполагает упрощенную геометрию. Если ваши точки крепления не симметричны, используйте калькулятор в качестве отправной точки и вручную проверьте критическое положение в вашей модели CAD.

Рабочий пример: определение размера газовой пружины для тяжелой крышки.

Рассмотрим крышку, центр тяжести которой находится на расстоянии 300 мм от шарнира, когда крышка закрыта. Крышка весит 150 Н, и вы планируете использовать две газовые пружины. В таблице ниже показано необходимое усилие на пружину в трех положениях на основе простого баланса моментов.

Закрытое положение требует высочайшего усилия. Умножив 187,5 Н на 15-процентный запас прочности, получим 216 Н на пружину . Это означает, что указанное значение F1 для каждой пружины должно составлять не менее 216 Н. Калькулятор силы, который запрашивает только движущийся вес, не упустит это число, поскольку момент зависит от плеча рычага, а не только от веса.

На практике также проверьте, будет ли газовая пружина установлена ​​стержнем вверх, вниз или в сторону. Ориентация меняет трение и внутреннюю смазку, поэтому один и тот же F1 может казаться более жестким в одном монтажном положении, чем в другом. Если расчетное значение не соответствует ни одному стандартному изделию, обычно лучшим решением будет использование специального устройства с отрегулированным давлением газа, чем изменение точек крепления.

Распространенные ошибки при расчете силы газовой пружины

Даже при правильной формуле небольшие ошибки могут привести к тому, что пружина станет слишком слабой или слишком агрессивной. Ошибки, приведенные ниже, мы чаще всего видим в производственных чертежах и запросах на обратную отправку.

1. Использование полного веса движущейся части вместо расчета ее момента относительно шарнира. Сам по себе вес не говорит о необходимой силе.
2. Предполагая, что сила газовой пружины постоянна на протяжении всего хода. F1 и F2 разные, и плечи рычагов тоже меняются.
3. Проверка только закрытого положения. Требуемое усилие там может быть минимальным, если изменится геометрия крепления пружины, поэтому всегда проверяйте как минимум три угла.
4. Добавление чрезмерного запаса прочности. Запас в 30 процентов может сделать пружину настолько сильной, что легкий оператор не сможет закрыть крышку, особенно если пружина установлена ​​близко к петле.
5. Игнорирование температурного воздействия. Внутреннее давление газа изменяется пропорционально абсолютной температуре, поэтому агрегат, рассчитанный на температуру 23°C, может выдавать заметно большую мощность под прямыми солнечными лучами или в жарком цеху.

В одном из типичных случаев, которые мы видели, использовалась крышка с усилием 200 Н, оснащенная пружиной с усилием 500 Н. Установщик использовал вес крышки напрямую, не принимая во внимание короткое плечо пружины. Крышка распахнулась так быстро, что мелкие операторы не смогли ее контролировать. Пересчет с реальным плечом рычага показал единицу в 300 Н, и проблема исчезла.

От расчета к реальному продукту: соответствие силы применению

Значение силы — это только отправная точка. Правильный блок также должен иметь правильный ход, концевые фитинги, характеристики демпфирования и монтажную геометрию для продукта, который вы создаете.

В случае сидения нагрузкой является не статическая крышка, а движущийся человек. Баланс между F1, демпфированием и силой блокировки определяет, будет ли сиденье двигаться плавно или рывками. Если вы работаете над барными стульями или аналогичными сиденьями с регулируемой высотой, газовые пружины барного стула должно соответствовать ожидаемому диапазону веса пользователя и ходу регулировки по высоте. Наш соответствие газовых пружин дизайну и весу барного стула руководство описывает эти переменные более подробно.

Поставщики газовых пружин для барных стульев, Фабрика - Changzhou Andefu Gas Spring Co., Ltd Andefu - это китайские поставщики и фабрики газовых пружин для барных стульев, газовые пружины для барных стульев на заказ на продажу, газовые пружины для барных стульев серии ADF-243 ... Посмотреть продукт →

Для дверей шкафов, ограждений машин и панелей доступа опорная газовая пружина обеспечивает предсказуемую подъемную силу при простой схеме монтажа. В этих продуктах баланс момента в закрытом положении обычно представляет собой число, определяющее рейтинг F1.

Производители опор газовых пружин, Поставщики опор газовых пружин ADF - производители опор для газовых пружин, поставщики опор для подъема газовых пружин и завод по производству опор для подъема газовых стоек в Китае, предлагают L... Посмотреть продукт →

Когда движущаяся часть должна удерживаться в промежуточном положении, например, в кронштейне монитора или люке для обслуживания, запираемая газовая пружина обеспечивает фиксацию положения в любом месте хода. Проверьте силу блокировки в точке наибольшей нагрузки, а не только в полностью закрытом положении. Для более глубокого сравнения см. наш Руководство по выбору регулируемой пневматической пружины с блокировкой .

Производители запираемых газовых пружин, Поставщики запираемых газовых пружин Китайские производители регулируемых запирающих газовых пружин, поставщики и фабрики запираемых газовых пружин, ADF предлагает индивидуальные запираемые газовые стойки, регулируемые ... Посмотреть продукт →

Само монтажное положение меняет эффективное плечо рычага, поэтому одно и то же значение силы может ощущаться по-разному на коротком жестком рычаге и на более длинном и мягком. Перед заказом всегда проверяйте фактическое расстояние от центральной линии газовой пружины до шарнира в вашей модели САПР.

Зачем проверять результаты калькулятора у производителя

Рассчитанное значение F1 — это теоретическое число, а не окончательная спецификация. На реальные производственные агрегаты влияют диаметр штока, трение уплотнений, заливка масла, монтажные кронштейны и точное положение точек крепления. Вот почему производитель, проведя собственное тестирование, может сэкономить вам время и сократить объем доработок.

В ADF мы разрабатываем газовые пружины и цилиндры по чертежам или образцам клиентов, проверяем каждый этап процесса и поддерживаем проекты как OEM, так и послепродажного обслуживания. Имея 15 производственных линий и команду из более чем 130 человек, мы готовы работать с нестандартной длиной хода, специальными концевыми фитингами и значениями силы, которые не всегда соответствуют стандартным каталогам.

Начните с баланса моментов, проверьте закрытое и открытое положения, добавьте небольшой запас прочности, а затем перед размещением заказа обсудите результат с производителем. Эта комбинация более надежна, чем любой отдельный калькулятор.