气缸选型-最终

气缸选型@陈欣然@项目经理之家•气缸定义•气缸：气压传动中将压缩气体的压力能转换为机械能的装置。•气缸分为做往复直线运动的和做往复摆动两种类型。做往复直线运动的气缸又可分为单作用气缸、双作用气缸、膜片式气缸和冲击气缸4种。•①单作用气缸：仅一端有活塞杆，从活塞一侧供气聚能产生气压，气压推动活塞产生推力伸出，靠弹簧或自重返回；•②双作用气缸：从活塞两侧交替供气，在一个或两个方向输出力；•③膜片式气缸：用膜片代替活塞，只在一个方向输出力，用弹簧复位。它的密封性能好，但行程短；•④冲击气缸：这是一种新型元件。它把压缩气体的压力能转换为活塞高速（10～20米/秒）运动的动能，借以做功；•⑤无杆气缸：没有活塞杆的气缸的总称。有磁性气缸，缆索气缸两大类。•做往复摆动的气缸称摆动气缸，由叶片将内腔分隔为二，向两腔交替供气，输出轴做摆动运动，摆动角小于280°。此外，还有回转气缸、气液阻尼缸和步进气缸等。@项目经理之家•气缸分类：•1.抱紧气缸：2.带阀气缸：•3.带锁气缸4.迷你气缸••@项目经理之家•5.笔型气缸6.薄型气缸•7.手指气缸8.三轴气缸•@项目经理之家气缸选型：•要求气缸到达行程终端无冲击现象和撞击噪声应选择缓冲气缸；•要求重量轻，应选轻型缸；•要求安装空间窄且行程短，可选薄型缸；•有横向负载，可选带导杆气缸；•要求制动精度高，应选锁紧气缸；•不允许活塞杆旋转，可选具有杆不回转功能气缸；•高温环境下需选用耐热缸；在有腐蚀环境下，需选用耐腐蚀气缸。•在有灰尘等恶劣环境下，需要活塞杆伸出端安装防尘罩；•要求无污染时需要选用无给油或无油润滑气缸等。@项目经理之家近期在项目中遇到一个气缸的选型设计问题。气缸需要在1.5s内将货物推出0.8m距离。已知条件：1.货物重量：G=mg=294N2.货物与接触面的摩擦系数：μ=0.13.现场无气源，需要另配气源，设备气源压力：0.6Mpa@项目经理之家选型步骤：1.确定气缸缸径（1）气缸的轴向负荷力F轴向负荷F=2*G=588N（2）气缸的负载率η气缸的负载率η取50%（3）气缸的使用压力P【P应小于减压阀进口压力的85%】P=0.6MPa*预设杆径与缸径之比：1/2（4）F=nPS，F为所需理论输出力，n为安全系数（也可理解为气缸效率），P为系统压力，S为活塞面积，S计算出来后再换算成活塞直径n=0.7，P=0.6MPa，F=588NS=F/n/P=1.4X10-3m2D=2=2=0.0422m=42.2mm圆整，取标准尺寸，D=50mmS3104.1X简易步骤：１.气缸安装方式２.负载实际情况３.由１和２算出气缸轴向实际负载F４.气缸平均运行速度５.气缸负载率β（0.8，0.65，0.5，0.35）6.初选气缸工作压力（一般为0.4Mpa-0.6Mpa）7.由F/β=Ft，得到气缸理论输出力8.计算出气缸的缸径及杆径9.圆整得到实际的缸径及杆径@项目经理之家•气缸负载力大小的确认•根据负载力的大小来确定气缸输出的推力和拉力。•一般均按外载荷理论平衡条件所需气缸作用力，根据不同速度选择不同的负载率，使气缸输出力稍有余量。•缸径过小，输出力不够，但缸径过大，使设备笨重，成本提高，又增加耗气量，浪费能源。•在夹具设计时，应尽量采用扩力机构，以减小气缸的外形尺寸。@项目经理之家活塞的运行速度•主要取决于气缸输入压缩空气流量、气缸进排气口大小及导管内径的大小。要求高速运动应取大值。气缸运动速度一般为50～800㎜/s。•对高速运动气缸，应选择大内径的进气管道；对于负载有变化的情况，为了得到缓慢而平稳的运动速度，可选用带节流装置或气—液阻尼缸，则较易实现速度控制。•选用节流阀控制气缸速度需注意：水平安装的气缸推动负载时，推荐用排气节流调速；垂直安装的气缸举升负载时，推荐用进气节流调速。@项目经理之家2.确定气缸行程根据气缸的操作距离和传动机械的行程比确认。一般不选满行程，防止活塞和缸盖相碰。如用于夹紧机构等，应按计算所需的行程增加10～20㎜的余量。皮带面宽：0.8m货物最大尺寸：0.6mX0.6mX0.6m气缸行程：L=0.8m行程超过推荐的最长行程了（800mm300mm），考虑到活塞杆的刚度，选择增加一组（两对）支撑导向杆。@项目经理之家选：双作用带导杆气缸（有横向负载）双作用气缸：从活塞两侧交替供气，在一个或两个方向输出力。气缸的推力小于拉力。3.确定气缸品种@项目经理之家4.确定安装形式前端法兰型安装1.在一般情况下，采用固定式气缸。2.在需要随工作机构连续回转时（如车床、磨床等），应选用回转气缸。3.在要求活塞杆除直线运动外，还需作圆弧摆动时，则选用轴销式气缸。4.有特殊要求时，应选择相应的特殊气缸。@项目经理之家•5.确定缓冲形式•橡胶缓冲垫•气缸的缓冲的大小是可调的,上下缓冲调整螺丝在进气孔的旁边.（有缓冲就是气缸动作时，快到快伸出完或回到底的时候会迅速慢下来,没有缓冲会直接工作到位,不过声音有点响,气缸的型号不同，缓冲有长短）。@项目经理之家•6.磁性开关确认•磁性开关是一种利用磁场信号来控制的线路开关器件，也叫磁控开关。常用的磁性开关有单触点和双触点两种。•在气缸方面，磁性开关的主要作用就是检查气缸活塞的运作情况。当气缸的磁环移动，慢慢靠近磁性感应开关的时候，磁性开关的磁簧片就会被感应，从而使得触点关闭，产生信号；当气缸的磁环离开感应开关的区域时候，磁簧片失去感应的磁性，从而使得触点断开，就不会产生信号，这样就可以进行检查气缸活塞的位置移动情况，从而控制相应的电磁阀动作。•磁性开关是用来检测气缸活塞位置的，即检测活塞的运动行程。使用磁性开关可以反馈气缸活塞杆伸出的位置，利用此反馈信号可以控制其它的元件的动作，也可以控制气缸的行程，例如气缸全行程为100，可以将行程调整为80；装多个磁性开关还可以实现气缸在多点停止，但停止精度不高。•气缸内置磁环，钢带/轨道/拉杆/直接安装磁性开关。@项目经理之家•7.气缸负载率β•β=气缸实际负载F/气缸理论输出力FtX100%•方法A：由β和F可得到Ft，进而可算出缸径；•方法B：反之，由β和Ft亦可得到F。•因气缸的运动特性，气缸的实际负载F一般很难直接算出，故可由方法B，由理论输出力Ft和负载率β算出F的实际值。•β一般的取值：0.8，0.65，0.5，0.35@项目经理之家•8.气缸选型案例•案例1：•用一个气缸竖直顶起1T重的货物，气缸工作压力为0.5MPa，气缸应如何选型•答：•1.F理=1X1000kgX9.8kg/s2=9800N•2.重物，视为阻性负载，β=80%，P=F/β=12250N•3.气缸推力P=π/4×D2×p，p=0.5MPa，得到D=177mm•4.缸径D系列：32mm、40mm、50mm、63mm、80mm、100mm、125mm、160mm、200mm，D留一些余量，选200mm；•5.气缸行程L：800mm（皮带面宽800mm，气缸行程取与皮带面宽相同数值）•6.行程系列：25mm、50mm、75mm、100mm、125mm、150mm、175mm、200mm、250mm、300mm......•7.安装方式：前端法兰型安装•8.磁性开关：不配置@项目经理之家•7.气缸选型案例•案例2：•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?•1.换算得5kgf/cm2=490000Pa=0.49MPa•2.由气缸的推力132kgf（1294N）和气缸的效率85%，可计算出气缸的理论推力为F=F′/85%=155(kgf)=1519N•3.由使用压力5kgf/cm2和气缸的理论推力，查出选择缸径为63的气缸便可满足使用要求。@项目经理之家案例2附表：@项目经理之家结束语•本文从我遇到的实际案例出发，引申出了一套初步的气缸选型方法和一些注意事项，气缸在工业中应用广泛，想要掌握透彻，还有很多方面的知识要学习和实践。•文中内容参考了百度文库中的一些内容，在此向原作者一并致谢；•若涉及到版权问题，请与我联系。•谢谢。@项目经理之家