氣缸技術(shù)參數及計算方式

1)氣缸的輸出力 氣缸理論輸出力的設計計算與液壓缸類(lèi)似,可參見(jiàn)液壓缸的設計計 算.如雙作用單活塞桿氣缸推力計算如下: 理論推力(活塞桿伸出) Ft1=A1p (13-1) 理論拉力(活塞桿縮回) Ft2=A2p 式中 (13-2) Ft1,Ft2——氣缸理論輸出力(N) ; A1,A2——無(wú)桿腔,有桿腔活塞面積(m2) ; p — 氣缸工作壓力(Pa) . 實(shí)際中, 由于活塞等運動(dòng)部件的慣性力以及密封等部分的摩擦力, 活塞桿的實(shí)際輸出力 小于理論推力,稱(chēng)這個(gè)推力為氣缸的實(shí)際輸出力.

氣缸的效率 η 是氣缸的實(shí)際推力和理論推力的比值,即 F η= Ft (13-3) 所以 F = η ( A1 p ) (13-4) 氣缸的效率取決于密封的種類(lèi),氣缸內表面和活塞桿加工的狀態(tài)及潤滑狀態(tài).此外,氣 缸的運動(dòng)速度,排氣腔壓力,外載荷狀況及管道狀態(tài)等都會(huì )對效率產(chǎn)生一定的影響.

2) 負載率β 從對氣缸運行特性的研究可知, 要確定氣缸的實(shí)際輸出力是困難的. 于是在研究氣缸性能和確定氣缸的出力時(shí),常用到負載率的概念.氣缸的負載率β定義為 β= 氣缸的實(shí)際負載 F × 100 % 氣缸的理論輸出力 Ft (l3-5) 氣缸的實(shí)際負載是由實(shí)際工況所決定的,若確定了氣缸負載率 θ,則由定義就能確定氣 缸的理論輸出力,從而可以計算氣缸的缸徑. 對于阻性負載,如氣缸用作氣動(dòng)夾具,負載不產(chǎn)生慣性力,一般選取負載率β為 0.8; 對于慣性負載,如氣缸用來(lái)推送工件,負載將產(chǎn)生慣性力,負載率β的取值如下 β<0.65 當氣缸低速運動(dòng),v <100 mm/s 時(shí); β<0.5 當氣缸中速運動(dòng),v=100～500 mm/s 時(shí); β<0.35 當氣缸高速運動(dòng),v >500 mm/s 時(shí).

3)氣缸耗氣量 氣缸的耗氣量是活塞每分鐘移動(dòng)的容積,稱(chēng)這個(gè)容積為壓縮空氣耗氣 量,一般情況下,氣缸的耗氣量是指自由空氣耗氣量. 4)氣缸的特性 氣缸的特性分為靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性.氣缸的靜態(tài)特性是指與缸的輸 出力及耗氣量密切相關(guān)的zui低工作壓力,zui高工作壓力,摩擦阻力等參數.氣缸的動(dòng)態(tài)特性 是指在氣缸運動(dòng)過(guò)程中氣缸兩腔內空氣壓力,溫度,活塞速度,位移等參數隨時(shí)間的變化情 況.它能真實(shí)地反映氣缸的工作性能. 四,氣缸的選型及計算 1.氣缸的選型步驟 氣缸的選型應根據工作要求和條件, 正確選擇氣缸的類(lèi)型. 下面以單活塞桿雙作用缸為 例介紹氣缸的選型步驟. (1)氣缸缸徑.根據氣缸負載力的大小來(lái)確定氣缸的輸出力,由此計算出氣缸的缸徑. (2)氣缸的行程.氣缸的行程與使用的場(chǎng)合和機構的行程有關(guān),但一般不選用滿(mǎn)行程. (3)氣缸的強度和穩定性計算 (4)氣缸的安裝形式.氣缸的安裝形式根據安裝位置和使用目的等因素決定.一般情況 下,采用固定式氣缸.在需要隨工作機構連續回轉時(shí)(如車(chē)床,磨床等) ,應選用回轉氣缸. 在活塞桿除直線(xiàn)運動(dòng)外,還需作圓弧擺動(dòng)時(shí),則選用軸銷(xiāo)式氣缸.有特殊要求時(shí),應選用相 應的特種氣缸. (5)氣缸的緩沖裝置.根據活塞的速度決定是否應采用緩沖裝置. (6)磁性開(kāi)關(guān).當氣動(dòng)系統采用電氣控制方式時(shí),可選用帶磁性開(kāi)關(guān)的氣缸. (7)其它要求.如氣缸工作在有灰塵等惡劣環(huán)境下,需在活塞桿伸出端安裝防塵罩. 要求無(wú)污染時(shí)需選用無(wú)給油或無(wú)油潤滑氣缸. 2.氣缸直徑計算 氣缸直徑的設計計算需根據其負載大小,運行速度和系統工作壓力來(lái)決定.首先,根據 氣缸安裝及驅動(dòng)負載的實(shí)際工況,分析計算出氣缸軸向實(shí)際負載 F,再由氣缸平均運行速度 來(lái)選定氣缸的負載率 θ,初步選定氣缸工作壓力(一般為 0.4 MPa～0.6 MPa) ,再由 F/θ, 計算出氣缸理論出力 Ft, zui后計算出缸徑及桿徑, 并按標準圓整得到實(shí)際所需的缸徑和桿徑. 例題 氣缸推動(dòng)工件在水平導軌上運動(dòng).已知工件等運動(dòng)件質(zhì)量為 m=250 kg,工件與 導軌間的摩擦系數 =0.25,氣缸行程 s 為 400 mm,經(jīng) 1.5 s 時(shí)間工件運動(dòng)到位,系統 工作壓力 p = 0.4 MPa,試選定氣缸直徑. 解:氣缸實(shí)際軸向負載 F = mg =0.25 × 250 × 9.81=613.13 N 氣缸平均速度 s 400 v= = ≈ 267 mm/s t 1.5 選定負載率 θ =0.5 則氣缸理論輸出力 F1 = F 雙作用氣缸理論推力 θ = 613.13 = 1226.6 N 0.5 1 F1 = πD 2 p 4 氣缸直徑 按標準選定氣缸缸徑為 63 mm. D= 4 Ft 4 ×1226.3 = ≈ 62.48 mm πp 3.14 × 0.4