任务7.1.3　气缸的选用

一、预选气缸的直径

(1)根据气缸的负载状态,确定气缸的轴向负载力F。

负载力是选择气缸的主要因素。负载状况不同,作用在活塞杆轴向的负载力也不同。负载状态与负载力的关系如表7-1所示。

表7-1　负载状态与负载力的关系

(2)根据负载的运动状态,预选气缸的负载率η。

气缸的负载率η是指气缸活塞杆受到的轴向负载F与气缸的理论输出力F0之比。

气缸的负载率η跟负载运动状态有关,可参考表7-2选取。

表7-2　负载率与负载的运动状态

(3)根据气源供气条件,确定气缸的使用压力p。

p应小于减压阀进口压力85%。

(4)选定缸径D。

已知F、η和p,对单作用气缸,预设杆径与缸径之比d/D=0.5,根据气缸理论输出力的计算公式和负载率计算公式,选定缸径D;对双作用气缸预设杆径与缸径之比d/D=0.3～0.4,同样使用气缸理论输出力的计算公式和负载率计算公式,选定缸径D。缸径D的尺寸应标准化,如表7-3所示。

表7-3　缸径的圆整值　mm

气缸的理论输出力是指气缸处于静止状态时,空气压力作用在活塞有效面积上产生的推力或拉力,气缸的理论输出力如表7-4所示。

表7-4　气缸的理论输出力

(5)选定活塞杆直径。

对单作用气缸,预设杆径与缸径之比d/D=0.5;对双作用气缸,预设杆径与缸径之比d/D=0.3～0.4。活塞杆直径d应圆整,其圆整值如表7-5所示。

表7-5　活塞杆直径圆整值　mm

二、预选气缸行程

根据气缸的操作距离及传动机构的行程比来预选气缸的行程。为便于安装调试,对计算出的行程要留有适当余量,应尽量选为标准行程,降低成本。

三、选择气缸的品种

根据气缸承担任务的要求来选择类型。例如,要求气缸到达行程终端无冲击现象和撞击噪声,应选缓冲气缸;要求安装空间窄且行程短,可选薄型气缸;有横向负载,可选带导杆气缸;要求制动精度高,应选择锁紧气缸;除活塞杆做直线往复运动外,还需缸体做摆动,可选耳轴式或耳环式气缸等。

选好气缸类型和尺寸后,还要验算是否有横向负载超过活塞杆的承受能力,确定气缸的安装形式(图7-23),选择接头、配管以及元件等。

图7-23　气缸的安装形式

(a)底部脚架式;(b)螺纹式;(c)前法兰式;(d)后法兰式;(e)前摆动法兰式;(f)中位摆动法兰式;(g)耳环式

气缸的安装形式取决于其以何种方式固定在机器或固定物上。如果任何时候都不需要改变安装方式,气缸可以设计成带有永久固定装置的形式。气缸也可以装配可调节的固定装置,以备日后组成模块化元件时可以添加适当的附件,这使得存储,尤其是存放大量气缸时变得很简便,因为只需存放标准气缸以及不同的固定装置即可。气缸的安装与活塞杆的配合必须根据应用仔细地调校,因为气缸只能承受轴向负载。

例2　用双作用气缸水平推动台车,负载质量m=150kg,台车与床面间摩擦系数为0.3,气缸行程L=300mm,要求气缸的动作时间t=0.8s,工作压力p=0.5MPa,试选定缸径。

解:轴向负载力F=μmg=0.3×150×9.8≈450(N)

气缸的平均速度v==375(mm/s)

理论输出力F0==900(N)

双作用气缸D=≈47.9(mm)

故选取双作用气缸缸径为50mm。