How to Calculate Force to Find the Right Linear Actuator

Cálculo de la fuerza del actuador lineal para su aplicación

Guninder Malhi
Guninder Malhi
PA Engineer

Este artículo está dedicado a guiarlo a través del proceso de calcular la fuerza de un actuador necesaria para levantar con éxito la carga de su aplicación. Hay un par de factores involucrados para encontrar la fuerza correcta, incluida la carga, el ángulo en el que se empuja y el tamaño de la carga.

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Calcular la fuerza requerida de un actuador lineal

Hay una variedad de términos y variables que deberá comprender antes de intentar determinar la fuerza sobre un actuador lineal. Son los siguientes.

Proceso de cálculo de la fuerza del actuador lineal

Este cálculo de muestra le mostrará cómo calcular la fuerza de un actuador lineal cuando necesita impulsar 200 libras de masa 8” completas en un límite de tiempo de dos segundos. Tendría que partir del supuesto de que la carga que debe moverse está inclinada a treinta grados, lo que significa que el coeficiente de fricción de inclinación será 0,15. Al realizar este cálculo de la fuerza del actuador lineal, también debe partir del supuesto de que hay una fuerza opuesta de veinticinco libras trabajando contra el actuador.

Calcular la fuerza total es el primer paso en la ecuación para determinar qué tamaño de actuador lineal sería el mejor. Este proceso considera cuatro elementos para llegar a una respuesta adecuada: fricción, aceleración, gravedad y fuerza aplicada. La ecuación real para calcular la fuerza del actuador lineal es la siguiente.

Una vez realizada esta ecuación, la siguiente área a la que debemos pasar es calcular la ecuación de fuerza total. Esto se haría usando la siguiente ecuación.

Finalmente, la última fase de la ecuación consiste en utilizar los números proporcionados anteriormente.

Luego se utilizarían en la ecuación final, que debería adoptar una forma similar a la siguiente.

El cálculo real nos da una respuesta a la pregunta sobre la fuerza del actuador lineal, que es:

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Montaje recto versus montaje en ángulo

La dirección de la fuerza del actuador lineal determina el cálculo que debe utilizarse. El actuador se puede montar en posición vertical o en ángulo. A continuación, analizamos ambas configuraciones y cómo calcular la fuerza del actuador lineal en cada escenario.

Montado hacia arriba

Para calcular la fuerza de vaivén de un actuador si está montado hacia arriba, el actuador requerido debe tener la misma clasificación de fuerza que el peso requerido. Sin embargo, siempre se debe optar por un actuador con una fuerza mayor que la carga para estar seguro. Esto se debe a la fricción y otros factores que pueden aumentar la fuerza necesaria para mover la carga. Como en la imagen siguiente, por ejemplo, si la carga es de 50 lb, entonces la clasificación de fuerza (F) del actuador debe ser mayor que 50 lb.

Carga del actuador montada hacia arriba

Montado en ángulo

Cuando es necesario montar la carga y el actuador en ángulo, los medios para calcular la fuerza del actuador cambian de manera bastante significativa. Como el actuador empujará en ángulo, en la mayoría de los casos necesitará una fuerza mayor que la carga real para poder levantarlo.

Carga del actuador montado en ángulo

La figura anterior demuestra perfectamente los factores que se deben considerar al calcular la fuerza para un soporte en ángulo. Por ejemplo, si la carga es de 50 lbs y está montada en un ángulo de 45° (θ) con respecto al suelo, se debe asegurar que la fuerza perpendicular a la carga, F sinθ, en este caso, sea mayor o igual a 50 libras

Calculadora de fuerza para un actuador lineal de montaje en ángulo

Esto significa que si está empujando una carga de 50 libras en un ángulo de 45°, necesitará una fuerza de actuador lineal que pueda soportar empujar al menos 71 libras.

Alternativamente, si planea empujar la carga hacia los lados y desea empujarla en un ángulo de 60°, es la misma ecuación pero modificada para tener en cuenta la dirección en la que está empujando la carga de su aplicación. Esto se muestra en la imagen de abajo.

Carga del actuador montado en un ángulo de 60°

También utilizará el mismo método que se mostró anteriormente, según la siguiente ecuación.

Calculadora de fuerza para un actuador lineal de montaje en ángulo de 60°

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Conversión de la fuerza del actuador lineal de libras a fuerza a newtons

En caso de que necesites convertir el resultado del cálculo de libra fuerza (lbf) a Newton (N), recuerda que una libra fuerza equivale a 4,45 Newtons. Significa una lbf = 4,45 N. Del ejemplo anterior, por ejemplo, el resultado fue 171,73 lbf. Así, en newtons, será 764 N (171,73 * 4,45).

Palabra final

En resumen, las ecuaciones mencionadas en este artículo representan cada escenario en el que el montaje de su actuador lineal es perpendicular a la carga. Utilice estos cálculos para determinar la clasificación de fuerza requerida de su actuador, asegurándose de nunca subestimar la cantidad que necesitará. Es un paso sencillo pero puede ayudarle a ahorrar mucho tiempo a la hora de seleccionar la fuerza del actuador lineal adecuada. Progressive Automations proporciona múltiples guías y recursos para seleccionar el actuador lineal adecuado para su aplicación. Una vez que haya seleccionado la fuerza correcta, puede determinar la carrera, el voltaje y qué métodos de control le gustaría utilizar. Si necesita más ayuda sobre cómo elegir un actuador lineal para su aplicación, llámenos al 1-800-676-6123 o envíenos un correo electrónico a sales@progressiveautomations.com .

Guninder Malhi

PA Engineer
I immigrated to Canada in 2013 for my bachelor's in mechatronics. During my time at the university, I started my professional career by doing my initial co-ops at the university. It helped me learn more about programming and its use in medical and agricultural devices. I went on to do a few additional co-ops to gain a deeper understanding of embedded systems.