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气缸的选定方法

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根据工作所需力的大小来确定活塞杆上的推力和拉力。由此来选择气缸时应使气缸的输出力稍有余量。若缸径选小了，输出力不够，气缸不能正常工作;但缸径过大，不仅使设备笨重、成本高，同时耗气量增大，造成能源浪费。在夹具设计时，应尽量采用增力机构，以减少气缸的尺寸。

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气缸

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    • 商品名称: 气缸的选定方法

    根据工作所需力的大小来确定活塞杆上的推力和拉力。由此来选择气缸时应使气缸的输出力稍有余量。若缸径选小了，输出力不够，气缸不能正常工作;但缸径过大，不仅使设备笨重、成本高，同时耗气量增大，造成能源浪费。在夹具设计时，应尽量采用增力机构，以减少气缸的尺寸。

    一、气缸作用力的大小

    根据工作所需力的大小来确定活塞杆上的推力和拉力。由此来选择气缸时应使气缸的输出力稍有余量。若缸径选小了，输出力不够，气缸不能正常工作;但缸径过大，不仅使设备笨重、成本高，同时耗气量增大，造成能源浪费。在夹具设计时，应尽量采用增力机构，以减少气缸的尺寸。

    下面是气缸理论出力的计算公式：

    xq

    F：气缸理论输出力(kgf)

    F′：效率为85%时的输出力(kgf)--(F′=F×85%)

    D：气缸缸径(mm)

    P：工作压力(kgf/cm2)

    例：直径340mm的气缸，工作压力为3kgf/cm2时，其理论输出力为多少?芽输出力是多少?

    将P、D连接，找出F、F′上的点，得：

    F=2800kgf;F′=2300kgf

    在工程设计时选择气缸缸径，可根据其使用压力和理论推力或拉力的大小，从经验表1-1中查出。

    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?

    ●由气缸的推力132kgf和气缸的效率85%，可计算出气缸的理论推力为F=F′/85%=155(kgf)

    ●由使用压力5kgf/cm2和气缸的理论推力，从经验表1-1中查出选择缸径为63的气缸便可满足使用要求。

    二、气缸行程的长短

    气缸的行程与使用场合和机构的行程比有关(图1-3)。由图1-3可看出，不同的安装形式其气缸的行程比不同。图中活塞杆最大计算长度(L)可由经验数据表3-2中查出。在工程设计中由作用力的大小选择出气缸缸径。再根据使用场合的实际行程来验算一下活塞杆的强度是否产生纵向弯曲。

    例：有一气缸QGBQ125×4000，其负载为600kgf?熏由表1-2可查出活塞杆最大计算长度L=2300。

    ●气缸内径125，其活塞杆杆径为35，其负载为600kgf时，由表1-2可查出活塞杆最大计算长度L=2300。

    ●在固定--(a)图结构安装形式下，其气缸允许行程为2L=2×2300=4600。

    ●因为气缸实际行程为4000<4600。

    ●所以气缸不产生纵向弯曲。

    理论推力、拉力表

    表1-1 单位：kgf

    使用压力（kgf/cm2)

    缸径

    (cm)

    		 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
    推力 拉力 推力 拉力 推力 拉力 推力 拉力 推力 拉力 推力 拉力 推力 拉力 推力 拉力 推力 拉力 推力 拉力
    6 0.28 0.21 0.56 0.42 0.84 0.63 1.13 0.84 1.41 1.06 1.69 1.27 1.97 1.48 - - - - - -
    10 0.78 0.58 1.57 1.17 2.35 1.76 3.14 2.35 3.92 2.94 4.71 3.53 5.49 4012 - - - - - -
    12 1.03 0.84 2.26 1.69 3.39 2.54 4.52 3.39 5.65 4.24 6.78 5.08 7.91 5.93 9.04 6.78 10.1 7.63 11.3 8.48
    16 2.01 1.72 4.02 3.45 6.03 5.18 8.04 6.91 10 2.63 12 10.3 14 12 16.0 13.8 18 15.5 20.1 17.2
    20 3.14 2.35 6.28 4.71 9.42 7.06 12.5 9.42 15.7 11.7 18.8 14.1 21.9 16.4 25.1 18.8 28 21.2 31.4 23.5
    25 4.90 4.12 9.81 8.24 14.7 12.3 19.6 16.4 24.5 20.6 29.4 24.7 34.3 28.8 39.2 32.9 44.1 37.1 49 41.2
    32 8.04 6.03 16 12 24.1 18 32.1 24.1 40.2 30.1 48.2 36.1 56.2 42.2 64.3 55.3 72.3 54.2 80.4 60.3
    40 12.5 10.5 25.1 21.1 37.6 31.6 50.2 42.2 62.8 52.7 57.3 63.3 87.9 73.8 100 84.4 113 95 125 105
    50 19.6 16.4 39.2 32.9 58.9 49.4 78.5 65.9 98.1 82.4 117 98.9 137 115 157 131 176 148 196 164
    63 31.1 28.0 62.3 56 93.5 84 124 112 155 140 187 168 218 196 249 224 280 250 311 280
    80 50.2 45.3 100 90.7 150 136 201 181 251 226 301 272 351 317 402 362 452 408 502 453
    100 78.5 73.6 157 147 235 220 314 294 392 368 471 441 549 515 628 589 706 662 785 736
    125 122 114 245 229 368 344 490 458 613 573 736 688 859 802 981 917 1104 1032 1227 1146
    140 153.9 141.3 307 282 461 424 615 565 769 706 923 848 1077 989 1231 1130 1385 1272 1539 1413
    160 201.0 188.4 402 376 603 565 804 753 1005 942 1206 1130 1407 1319 1608 1507 1809 1696 2010 1884
    180 254.4 214.8 508 483 763 725 1017 9567 1272 1209 1526 1451 1781 1693 2035 1935 2290 2177 2544 2418
    200 314.1 301.5 628 603 942 904 1256 1206 1570 1507 1884 1809 2199 2111 2513 2412 2827 2714 3141 3015
    250 490.8 474.9 981 949 1472 1424 1963 1809 2545 2374 2944 2849 3436 3324 3926 3799 4417 4274 4908 4749
    280 615.7 591.1 1231 1182 1847 1773 2463 2364 3078 2955 3694 3546 4310 4137 4926 4728 5541 5320 6157 5911
    320 804.2 779.6 1608 1559 2412 1338 3216 3118 4021 3898 4825 4677 5629 5457 6433 6236 7238 7016 8042 7796
    360 1017.8 978.2 2035 1956 3035 2934 4071 3913 2089 4891 6107 5869 7125 6847 8139 7826 9160 8804 10178 9782
    400 1256.6 1271 2513 2434 3769 3651 5026 4868 6283 6085 7539 7302 8796 8519 10053 9736 11309 10953 12566 12170

     

    三、活塞(或缸)的运动速度

    活塞运动速度与气源压力、负载、摩擦力、进排气管接头通径等有密切关系。其中，以排气速度影响最大。如果要求活塞杆高速运动时，应选用内径较大的进、排气口及导管、通常为了得到缓慢的、平稳的活塞杆运动速度，可选用带节流装置的或气-液阻尼装置的气缸。节流调速的方式有：当水平安装的气缸去推负载时，推荐用排气节流;如果用垂直安装的气缸举升重物时，则选用带缓冲装置的气缸。

    从下列的图1-4，1-5“阀的有效截面积及气缸速度”的关系里，可以根据气缸的缸径和使用速度来选择用于控制气缸的控制元件--阀的有效截面积，并由此来判断阀的通径大小。

    使用方法，纵轴上表示气缸的速度，由此引出水平线，找出与计划使用的气缸尺寸的交点，由此交点引垂直线，便可从横轴的交点上得知所需的有效截面积。根据有效载面积选择较适合的阀。

    上述气缸速度为仅考虑了电磁阀的有效截面积而计算出的数值。请注意这里未考虑调速器、配管、管接头等回路因素和气缸的负荷率等。

    活塞杆径与活塞杆最大计算长度(L)之间的关系

    缸径(mm) 20 32 40 40 50 63 80 100 125 140 160 180 200 250
    杆径(mm) 10 12 14 16 20 20 25 30 35 35 40 45 50 50

    负载

    		 5kgf 2020 - - - - - - - - - - - - -
    10 1440 2040 - - - - - - - - - - - -
    20 1000 1440 2000 2600 4100 - - - - - - - - -
    40 700 1000 1500 1800 2900 1900 - - - - - - - -
    60 - 820 1160 1500 2400 2400 3600 - - - - - - -
    80 - 700 980 1280 2000 2000 3140 4500 - - - - - -
    100 - - 880 1160 1820 1820 2800 4000 - - - - - -
    150 - - 720 920 1480 1480 2300 3300 4600 - - - - -
    200 - - - - 1260 1260 1980 2800 3900 3900 - - - -
    250 - - - - - - 1760 2560 3500 3500 4600 - - -
    300 - - - - - - 1600 2300 3200 3000 4100 5300 - -
    350 - - - - - - 1480 2140 3000 2800 3800 5000 5900 -
    400 - - - - - - 1400 2000 2800 2500 3600 4600 5600 -
    500 - - - - - - 1240 1800 2500 2300 3200 4100 5000 7400
    600 - - - - - - - 1640 2300 2100 2900 3800 4600 6800
    700 - - - - - - - 1520 2100 2000 2700 3500 4200 6200
    800 - - - - - - - 1400 2000 1880 2500 3300 3900 5800
    900 - - - - - - - - 1880 1760 2400 3100 3700 5500
    1000 - - - - - - - - 1760 1400 2300 2900 2500 5200
    1500 - - - - - - - - 1400 1180 1840 2400 2900 4200
    2000 - - - - - - - - - - 1600 2100 2200 3600
    2500 - - - - - - - - - - 1400 1840 2000 3300
    3000 - - - - - - - - - - - 1640 2000 3000
    3500 - - - - - - - - - - - - 1860 2700
    4000 - - - - - - - - - - - - - 2550
    4500 - - - - - - - - - - - - - 2400
    5000 - - - - - - - - - - - - - 2300

     

    四、安装形式的选择

    由安装位置、使用目的等因素决定。在一般场合下，多用固定式气缸。在需要随同工作机构连续回转时(如车床、磨床等)应选用回转气缸。在除要求活塞杆做直线运动外，又要求缸作较大的圆弧摆动时，则选用轴销式气缸。仅需要在360°或180°之内作往复摆动时，应选用单叶片或双叶片摆动气缸，另有特殊要求，应选用相适当的特种气缸和组合式气缸。

    分类

    简图

    说明
    基本型气缸 xq 通用气缸
    固定式气缸 脚架式 轴向脚架式 xq 脚架上承受力矩，气缸直径越大，力矩越大。
    侧面脚架式 xq 脚架上承受力矩，气缸直径越大，力矩越大。
    法兰式 前法兰式 前法兰紧固，安装螺钉受拉力较小。
    后法兰式 后法兰紧固，安装螺钉受拉力较小。

     

     

    		 单悬耳式 气缸可围绕尾部轴稍摆动
    双悬耳式 气缸可围绕尾部铰轴摆动

     

     

    		 前端铰轴式 气缸可围绕前端铰轴摆动
    中间铰轴式 气缸可围绕中间铰轴动

     

    五、气缸的空气消耗量

    空气消耗量是操作费用的一部分，图1-6系根据以下公式计算的空气消耗。

    xq

    Q：每厘米行程空气消耗量(L/cm)

    D：活塞或活塞杆直径(mm)

    S：气缸行程(此外为常数10mm)

    P：操作压力(kgf/cm2)

    利用此公式计算的空气消耗量为近似值，因为有时在气缸室内的供应空气，并不完全排放(特别是在高速状态下)，实际所需消耗量可能稍低于图上所读出的数据。

    例：气缸QGBQ50×500，活塞直径50mm，活塞杆径20mm，行程500mm，操作压力4.5bar。

    求：空气消耗量。

    解：选出所给活塞直径，定出该水平线与操作压力线之交点，空气消耗量随即可从横座标读出，读出之值再乘该气压缸之行程(cm)。上述步骤读出之值给为0.091/cm行程，则单行程之空气消耗量为4.51，对回程而言，活塞杆之体积必须扣除20mm直径为0.0141/cm行程×50cm行程=0.71)因此回程空气消耗量为3.8，来回行程之空气消耗量为8.3。

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