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          多種桿式氣缸類型和尺寸選擇標準

          發布時間:2021-06-29 17:20:49點擊量:

          桿式氣缸

            桿式氣缸有多種設計:可拆卸的氣缸可以拆卸以更換密封件和其他內部組件。這延長了氣缸的使用壽命。這些耐用的氣缸通常用于堅固耐用的重型應用。


            終生密封或“一次性”氣瓶的端蓋以機械方式壓接到管子上。內部組件在組裝前已預先潤滑。盡管它們的制造成本低于類似的可維修氣缸,但在不破壞外殼的情況下無法拆開它們進行維修。這些氣缸通常用于輕型應用,當它們出現故障時必須更換。


            緊湊型氣缸適合只需要短行程的較小空間。由于桿在其上滑動的小軸承表面,它們用于輕型應用。它們主要有單作用型,但也有雙作用型。


            導向氣缸具有平行于活塞桿或雙活塞桿安裝的導向桿和導向塊。它們可防止活塞旋轉并提供精確、受控的線性運動——尤其是當裝置承受高側載荷時。在這種情況下,導軌可減少活塞桿和活塞的彎曲以及不均勻的密封磨損。它們推薦用于具有相當大的偏置負載或需要引導負載(例如,沿著傳送帶向下)的應用。


            齒輪齒條裝置將氣缸的線性運動轉換為可超過360°的角旋轉。旋轉執行器-機架安裝在桿上-通常用于加工工業以操作角行程閥門。


            除了桿式氣缸,其他設計包括:


            波紋管是耐用的單作用執行器,具有靈活的增強彈性壁和金屬端板。由于它們的大直徑,它們在膨脹時會伸展并且可以產生很大的力。圓柱形使它們可以向任何方向彎曲,這使得它們在負載方向可能彎曲的地方很有用。請注意,應使用外部約束來限制最大伸展和壓縮。無節制的伸展會吹掉端板,無節制的排氣會讓負載壓碎側壁。


            顧名思義,無桿氣缸沒有穿過端蓋的桿。相反,外部支架在管子上來回滑動。負載安裝在此托架上。在許多設計中,內部活塞通過氣缸壁中的密封縱向槽與滑架機械連接。缸筒內外的長密封條可防止漏氣和灰塵進入。其他變體包括纜索和滑輪布置以及磁耦合活塞和托架。


            無桿氣缸非常適合長行程或高力矩負載的應用。它們節省了空間,因為行程包含在氣缸的整體包絡內。大多數制造商提供多種滑架設計。三種最常見的是內部引導、外部引導和精密滾子引導。


            力輸出


            另一個關鍵的選擇標準是氣缸產生的力有多大。根據氣壓和缸徑尺寸(氣缸的ID)確定這一點。


            一般的經驗法則是,對于垂直和高摩擦應用,所需的力應該是要移動的負載的兩倍。在某些情況下,需要額外的力來補償摩擦。


            設計人員可以通過將有效活塞面積乘以工作壓力來計算氣缸力。推力的有效面積是氣缸孔。對于拉力,它是孔面積減去活塞桿的橫截面積。因此,理論推力為:


            F=π(D 2/4–d 2/4)P


            其中F=力,磅;D=氣缸孔,英寸;和P=壓力,psi。


            理論拉力為:


            F=π(D 2/4–d 2/4)P


            其中d=活塞桿直徑,in。


            在帶彈簧的單作用氣缸中,力計算變得更加復雜。隨著行程的進行,與推或拉相反的力會增加。在實踐中,制造商的目錄通常會列出雙作用和單作用氣缸的推拉值,從而簡化用戶的計算。


            在估算具有不同孔徑的氣缸的相對力時,請記住推力隨直徑的平方增加。換句話說,孔加倍將使推力增加四倍。


            速度


            速度影響生產力、壽命和可控性。由下式計算氣缸的行程速度:


            s=28.8 q/A


            其中s=速度,ips;q=以標準立方英尺/分鐘為單位的氣流;A=活塞面積,in.2


            其他可能影響速度的因素包括端口尺寸、通過控制閥的進氣和排氣流量以及軟管或管道尺寸——如果它們會產生限制進出氣缸的空氣流動的瓶頸。同樣,幾乎無法移動負載的氣壓會阻礙速度。


            對于閥門、氣缸、壓力和負載的任何固定組合,通常需要對氣缸速度進行可調控制。氣缸端口的流量控制讓用戶可以根據他們的應用調整速度。


            對于大多數應用,安裝單向流量調節器以限制流量流出氣缸并允許自由流動提供最佳結果。桿端端口中的調節器控制伸展速度,帽端端口上的調節器控制收縮。


            在快速循環設備上,通常需要計算氣缸的空氣消耗量,以確保有足夠的供應空氣可用。氣缸的空氣消耗量有兩個部分。一是活塞位移的體積。另一個是來自端蓋腔、氣缸端口、連接管和閥門的未掃體積。未掃過的部分可能只占總數的一小部分,并且會隨著安裝而變化。


            耗氣量


            最好確保壓縮機有足夠的能力在“最壞情況”條件下為氣動設備供電。否則,關鍵時刻的空氣不足會導致性能下降。


            其他注意事項


            在確定氣缸的力和行程大小后,工程師在調整氣缸時有很大的余地,使其最適合應用程序。這里有一些注意事項。


            端口尺寸和位置通常由孔尺寸決定,但可以在定制設計中進行調整。


            信封尺寸。在國家流體動力ASSN。和國際標準組織已經為許多氣缸尺寸制定了標準,讓工程師可以互換來自不同制造商的氣缸。許多模型還具有獨特的尺寸。


            安裝配置是指氣缸如何連接到相鄰設備。大量標準安裝(剛性和鉸接)通??纱_保氣缸可以執行應用程序所需的特定運動。


            氣缸材料。操作環境是決定材料選擇的主要因素。氣缸通常由鋼、鋁、不銹鋼、黃銅或工程塑料制成。有些型號結合了多種材料。


            密封材料。氣缸制造商使用多種方法來密封端蓋和桿。設計人員可以為在極高或極低環境溫度下運行或暴露于腐蝕性化學品的應用指定替代密封材料。


            位置反饋。磁性氣缸在活塞和非磁性氣缸筒周圍有一條磁性材料帶。當活塞桿進出時,磁場隨著活塞移動。將簧片開關安裝在槍管的外側——例如,每端一個——每次活塞完成一個沖程時都會產生一個信號。更高級的版本使用LVDT傳感器或LRT線性電位計來提供活塞位置的連續指示。


            靠墊。如果活塞與端蓋發生金屬對金屬的接觸,則會產生噪音和潛在的機械損壞。氣瓶中的墊子可防止這種接觸??烧{節的緩沖墊讓操作員可以控制氣缸在行程結束時的減速速度。


            一些氣缸具有一體式固定墊。它們具有預先設計的固定緩沖孔,可限制排氣氣流以在沖程結束時減慢活塞的速度。緩沖量是可重復的,但不能在現場更改。


            僅在低速時使用非緩沖氣缸。為了更快地操作非緩沖氣缸,請安裝帶有減震器的外部止動塊。放置這些以防止活塞和端蓋之間的接觸。


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