氣缸技術參數及計算方式

1)氣缸的輸出力 氣缸理論輸出力的設計計算與液壓缸類似,可參見液壓缸的設計計 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——無桿腔,有桿腔活塞面積(m2) ; p — 氣缸工作壓力(Pa) . 實際中, 由于活塞等運動部件的慣性力以及密封等部分的摩擦力, 活塞桿的實際輸出力 小于理論推力,稱這個推力為氣缸的實際輸出力.

氣缸的效率 η 是氣缸的實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,氣缸內表面和活塞桿加工的狀態及潤滑狀態.此外,氣 缸的運動速度,排氣腔壓力,外載荷狀況及管道狀態等都會對效率產生一定的影響.

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,常用到負載率的概念.氣缸的負載率β定義為 β= 氣缸的實際負載 F × 100 % 氣缸的理論輸出力 Ft (l3-5) 氣缸的實際負載是由實際工況所決定的,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,如氣缸用作氣動夾具,負載不產生慣性力,一般選取負載率β為 0.8; 對于慣性負載,如氣缸用來推送工件,負載將產生慣性力,負載率β的取值如下 β<0.65 當氣缸低速運動,v <100 mm/s 時; β<0.5 當氣缸中速運動,v=100～500 mm/s 時; β<0.35 當氣缸高速運動,v >500 mm/s 時.

3)氣缸耗氣量 氣缸的耗氣量是活塞每分鐘移動的容積,稱這個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特性和動態特性.氣缸的靜態特性是指與缸的輸 出力及耗氣量密切相關的zui低工作壓力,zui高工作壓力,摩擦阻力等參數.氣缸的動態特性 是指在氣缸運動過程中氣缸兩腔內空氣壓力,溫度,活塞速度,位移等參數隨時間的變化情 況.它能真實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合和機構的行程有關,但一般不選用滿行程. (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(如車床,磨床等) ,應選用回轉氣缸. 在活塞桿除直線運動外,還需作圓弧擺動時,則選用軸銷式氣缸.有特殊要求時,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)磁性開關.當氣動系統采用電氣控制方式時,可選用帶磁性開關的氣缸. (7)其它要求.如氣缸工作在有灰塵等惡劣環境下,需在活塞桿伸出端安裝防塵罩. 要求無污染時需選用無給油或無油潤滑氣缸. 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決定.首先,根據 氣缸安裝及驅動負載的實際工況,分析計算出氣缸軸向實際負載 F,再由氣缸平均運行速度 來選定氣缸的負載率 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際所需的缸徑和桿徑. 例題 氣缸推動工件在水平導軌上運動.已知工件等運動件質量為 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 1.5 s 時間工件運動到位,系統 工作壓力 p = 0.4 MPa,試選定氣缸直徑. 解:氣缸實際軸向負載 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