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气缸的选定方法

2013/5/9 16:24:14 访问量:95
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内容摘要:根据工作所需力的大小来确定活塞杆上的推力和拉力。由此来选择气缸时应使气缸的输出力稍有余量。若缸径选小了,输出力不够,气缸不能正常工作;但缸径过大,不仅使设备笨重、成本高,同时耗气量增大,造成能源浪费。在夹具设计时,应尽量采用增力机构,以减少气缸的尺寸。

(1)气缸作用力的大小:

根据工作所需力的大小来确定活塞杆上的推力和拉力。由此来选择气缸时应使气缸的输出力稍有余量。若缸径选小了,输出力不够,气缸不能正常工作;但缸径过大,不仅使设备笨重、成本高,同时耗气量增大,造成能源浪费。在夹具设计时,应尽量采用增力机构,以减少气缸的尺寸。

下面是气缸理论出力的计算公式:

  

F':效率为85%时的输出力(kgf)--(F'=F×85%)

D:气缸缸径(mm)

P:工作压力(kgf/cm2)

通常在工程中确定输出力的大小时,可直接查阅经验图1-1、图1-2。

图1-1

图1-2

例:直径340mm的气缸,工作压力为3kgf/cm2时,其理论输出力为多少?芽输出力是多少?

将P、D连接,找出F、F'上的点,得:

  F=2800kgf;F'=2300kgf

在工程设计时选择气缸缸径,可根据其使用压力和理论推力或拉力的大小,从经验表1-1中查出。

例:有一气缸其使用压力为5kgf/cm2,在气缸推出时其推力为132kgf,(气缸效率为85%)问:该选择多大的气缸缸径?

  ●由气缸的推力132kgf和气缸的效率85%,可计算出气缸的理论推力为F=F'/85%=155(kgf)

  ●由使用压力5kgf/cm2和气缸的理论推力,从经验表1-1中查出选择缸径为63的气缸便可满足使用要求。

(2)气缸行程的长短:

气缸的行程与使用场合和机构的行程比有关(图1-3)。由图1-3可看出,不同的安装形式其气缸的行程比不同。图中活塞杆最大计算长度(L)可由经验数据表3-2中查出。在工程设计中由作用力的大小选择出气缸缸径。再根据使用场合的实际行程来验算一下活塞杆的强度是否产生纵向弯曲。

例:有一气缸QGBQ125×4000,其负载为600kgf,由表1-2可查出活塞杆最大计算长度L=2300。

  ●气缸内径125,其活塞杆杆径为35,其负载为600kgf时,由表1-2可查出活塞杆最大计算长度L=2300。

  ●在固定--(a)图结构安装形式下,其气缸允许行程为2L=2×2300=4600。

  ●因为气缸实际行程为4000<4600。

  ●所以气缸不产生纵向弯曲。

理论推力、拉力表

表1-1 单位:kgf

1铰链-铰链 1铰链-铰链

3固定-铰链 4固定-固定

(3)活塞(或缸)的运动速度:

活塞运动速度与气源压力、负载、摩擦力、进排气管接头通径等有密切关系。其中,以排气速度影响最大。如果要求活塞杆高速运动时,应选用内径较大的进、排气口及导管、通常为了得到缓慢的、平稳的活塞杆运动速度,可选用带节流装置的或气-液阻尼装置的气缸。节流调速的方式有:当水平安装的气缸去推负载时,推荐用排气节流;如果用垂直安装的气缸举升重物时,则选用带缓冲装置的气缸。

从下列的图1-4,1-5“阀的有效截面积及气缸速度”的关系里,可以根据气缸的缸径和使用速度来选择用于控制气缸的控制元件--阀的有效截面积,并由此来判断阀的通径大小。

使用方法,纵轴上表示气缸的速度,由此引出水平线,找出与计划使用的气缸尺寸的交点,由此交点引垂直线,便可从横轴的交点上得知所需的有效截面积。根据有效载面积选择较适合的阀。

上述气缸速度为仅考虑了电磁阀的有效截面积而计算出的数值。请注意这里未考虑调速器、配管、管接头等回路因素和气缸的负荷率等。

活塞杆径与活塞杆最大计算长度(L)之间的关系

图1-4 图1-5

(4)安装形式的选择:

由安装位置、使用目的等因素决定。在一般场合下,多用固定式气缸。在需要随同工作机构连续回转时(如车床、磨床等)应选用回转气缸。在除要求活塞杆做直线运动外,又要求缸作较大的圆弧摆动时,则选用轴销式气缸。仅需要在360°或180°之内作往复摆动时,应选用单叶片或双叶片摆动气缸,另有特殊要求,应选用相适当的特种气缸和组合式气缸。

空气消耗量是操作费用的一部分,图1-6系根据以下公式计算的空气消耗。

D:活塞或活塞杆直径(mm)

S:气缸行程(此外为常数10mm)

P:操作压力(kgf/cm2)

利用此公式计算的空气消耗量为近似值,因为有时在气缸室内的供应空气,并不完全排放(特别是在高速状态下),实际所需消耗量可能稍低于图上所读出的数据。

例:气缸QGBQ50×500,活塞直径50mm,活塞杆径20mm,行程500mm,操作压力4.5bar。

求:空气消耗量。

解:选出所给活塞直径,定出该水平线与操作压力线之交点,空气消耗量随即可从横座标读出,读出之值再乘该气压缸之行程(cm)。上述步骤读出之值给为0.091/cm行程,则单行程之空气消耗量为4.51,对回程而言,活塞杆之体积必须扣除20mm直径为0.0141/cm行程×50cm行程=0.71)因此回程空气消耗量为3.8,来回行程之空气消耗量为8.3。

图1-6

二、气缸的使用要求

(1)气缸正常的工作条件:介质、环境温度一般为-20~80℃,工作压力一般为0.1~1.0MPa。具体条件见各类气缸技术参数表。

(2)安装前,应在1.5倍工作压力下进行试验,不应漏气。

(3)安装的气源进口处需设置油雾器,以利工作中润滑。气缸的合理润滑极为重要,往往因润滑不好而产生爬行,甚至不能正常工作。

(4)安装时,要注意动作方向,活塞杆不允许承受偏心负载或横向负载。

(5)负载在行程中有变化时,应使用有足够输出力的气缸,并要附加缓冲装置。

(6)不使用满行程,特别活塞杆伸出时,不要使活塞与缸盖相碰击。否则容易引起活塞和缸盖等零件损坏。