Linear Actuators - Calculating Stroke Length And Force

Actuadores lineales: cálculo de la longitud y la fuerza de la carrera

Anna Sapiga
Anna Sapiga
PA Engineer

El primer paso para determinar el tamaño de un actuador lineal necesario para mover una carga específica requiere que el usuario calcule la fuerza de traslación. Para calcular la fuerza de traslación, se deben considerar cuatro componentes: masa, fricción, gravedad y otras fuerzas contrarias dentro del sistema. Se debe resolver cada componente en la ecuación para obtener el actuador del tamaño adecuado. Se proporcionará un cálculo de muestra para ayudar a los usuarios a determinar el tamaño del actuador. También es necesaria una lista de términos relacionados con el cálculo a partir de una comprensión adecuada de las variables de las ecuaciones.

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Variables en la ecuación del actuador lineal

Los términos y variables relacionados con la determinación del tamaño de los actuadores lineales se explican a continuación para ayudarle a comprender la siguiente ecuación:

T = Fuerza lineal total (lbf)
Ff = Fuerza de fricción (lbf)
Fa = Fuerza de aceleración (lbf)
Fg = Fuerza debida a la gravedad (lbf)
Fp = Fuerza aplicada (lbf)
WL = Peso de la carga (lbf)
U = Ángulo de inclinación (lbf)
ta = tiempo de aceleración (seg)
v = velocidad final
µ = coeficiente de fricción por deslizamiento
g = aceleración de la gravedad = 386,4 pulg/seg.

Ejemplo de cálculo para la selección de actuadores

En el cálculo de muestra, los usuarios determinarán la fuerza o el empuje requerido para acelerar una masa de 200 libras ocho pulgadas. Esta masa debe moverse en dos segundos. En el ejemplo, los usuarios deben asumir que la carga está inclinada a 30 grados. El coeficiente de fricción por deslizamiento es 0,15. Para demostrar completamente cómo funciona esta ecuación, supongamos que hay una fuerza de resorte de 25 libras ubicada en la dirección opuesta del movimiento.

El primer paso para determinar el tamaño de los actuadores es calcular la fuerza total. Esto se puede lograr sumando todas las fuerzas. Estas fuerzas incluyen fricción, aceleración, gravedad y fuerza aplicada. La ecuación es la siguiente:

T = Ff + Fa + Fg + Fp

La siguiente fase es emplear realmente el uso de la ecuación de fuerza total. La forma abstracta de la ecuación es la siguiente:

T = WLµ cos (??) + (WL/386,4) * (v/ta) + WL sen (??) + Fp

La última y última fase es insertar los números del ejemplo. En este caso, las variables constan de lo siguiente:

WL = 200 libras
µ = 0,15
?? = 30°
porque (??) = 0,866
v = 8 pulgadas
ta = 0,2 (2 segundos)
pecado (??) = 0,5
Fp = 25 libras

Cuando los números se insertan correctamente en la ecuación, la ecuación final se ve así:

T = 200 * 0,15 * 0,866 + (200/386,4) * (8/0,2) + 200 * 0,5 + 25

El cálculo final arroja una fuerza igual a la siguiente:

= 26 + 20,73 + 100 + 25

= 171,73 libras

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Seleccione el dispositivo de automatización apropiado

Ahora que se ha calculado la fuerza requerida para esta aplicación, se puede seleccionar el actuador adecuado. En este caso, serían suficientes actuadores con una capacidad nominal de hasta 200 libras. Se necesitarían actuadores lineales estándar. Normalmente, los actuadores lineales estándar pueden soportar fuerzas entre 150 y 400 libras.