技術參數
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.如雙作用單活塞杆氣缸推力計算如下:理論推力(活塞杆伸出)Ft1=A1p(13-1)理論拉力(活塞杆縮回)Ft2=A2p式中(13-2)Ft1,Ft2——氣缸理論輸出力(N);A1,A2——無杆腔,有杆腔活塞面積(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,活塞杆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Fη=Ft(13-3)所以F=η(A1p)(13-4)氣缸的效率取決于密封的種類,氣缸内表面和活塞杆加工的狀态及潤滑狀态.此外,氣缸的運動速度,排氣腔壓力,外載荷狀況及管道狀态等都會對效率産生一定的影響.
2)負載率β從對氣缸運行特性的研究可知,要精确确定氣缸的實際輸出力是困難的.于是在研究氣缸性能和确定氣缸的出力時,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,若确定了氣缸負載率θ,則由定義就能确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,負載不産生慣性力,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,負載将産生慣性力,負載率β的取值如下β<0.65當氣缸低速運動,v<100mm/s時;β<0.5當氣缸中速運動,v=100～500mm/s時;β<0.35當氣缸高速運動,v>500mm/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态特性和動态特性.氣缸的靜态特性是指與缸的輸出力及耗氣量密切相關的最低工作壓力,最高工作壓力,摩擦阻力等參數.氣缸的動态特性是指在氣缸運動過程中氣缸兩腔内空氣壓力,溫度,活塞速度,位移等參數随時間的變化情況.它能真實地反映氣缸的工作性能.
選型及計算
- 氣缸的選型步驟氣缸的選型應根據工作要求和條件,正确選擇氣缸的類型.下面以單活塞杆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确定氣缸的輸出力,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.在需要随工作機構連續回轉時(如車床,磨床等),應選用回轉氣缸.在活塞杆除直線運動外,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。
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0.4MPa～0.6MPa),再由F/θ,計算出氣缸理論出力Ft,最後計算出缸徑及杆徑,并按标準圓整得到實際所需的缸徑和杆徑.
種類
氣缸整理氣缸整理氣缸主要作用是通過壓縮空氣的開關流向實現伸縮和擺動等動作
(一).公司所用到的氣缸主要有以下幾種類型:
一.無導向氣缸1.圓缸需傳感器安裝支架2.方缸3.緊湊型氣缸2010-6-21
二.有導向氣缸1.帶滑塊的氣缸:a.DGSL滑塊精确度高,封閉式滾珠導向,重複精度高,兩端采用彈性緩沖,并且不帶金屬擋塊b.SLF滑塊扁平結構帶高精度滾珠導軌和可調端位c.SLF,SLS,SLT滑塊窄型結構帶高精度滾珠導軌d.SLT滑台高精度,耐重載的滾珠導軌和可調剛性端位.e.滑動單元(雙活塞)SPZ雙活塞杆,2.帶導杆的氣缸a微型導向驅動器DFC帶滑動導軌.直徑4,6,10mm行程5…30mm輸出力7,5…47N2010-6-22b中型導向驅動器DFM導向氣缸,内置導軌C高精度導杆氣缸DFP導向氣缸,抗扭轉,雙活塞杆.
三.其它氣缸1.直線擺動夾緊缸CLR夾緊系統,具有直線及擺動動作,90度向右2010-6-232.擺動氣缸帶可調液壓緩沖器和能補償間隙的齒輪系統.擺動角度0...360用于搬運和裝配的系統産品.3.平行氣爪/旋轉氣爪自對中,内抓取或外抓取,182°擺角,位置感測4.夾緊模塊2010-6-245.氣囊式氣缸6.無杆氣缸7.膜片式氣缸8.多位置氣缸
問題原因
⒈汽缸是鑄造而成的，汽缸出廠後都要經過時效處理，使汽缸在住鑄造過程中所産生的内應力完全消除。如果時效時間短，那麼加工好的汽缸在以後的運行中還會變形。
⒉汽缸在運行時受力的情況很複雜，除了受汽缸内外氣體的壓力差和裝在其中的各零部件的重量等靜載荷外，還要承受蒸汽流出靜葉時對靜止部分的反作用力，以及各種連接管道冷熱狀态下對汽缸的作用力，在這些力的相互作用下，汽缸易發生塑性變形造成洩漏。
⒊汽缸的負荷增減過快，特别是快速的啟動、停機和工況變化時溫度變化大、暖缸的方式不正确、停機檢修時打開保溫層過早等，在汽缸中和法蘭上産生很大的熱應力和熱變形。
⒋汽缸在機械加工的過程中或經過補焊後産生了應力，但沒有對汽缸進行回火處理加以消除，緻使汽缸存在較大的殘餘應力，在運行中産生永久的變形。
⒌在安裝或檢修的過程中，由于檢修工藝和檢修技術的原因，使内缸、汽缸隔闆、隔闆套及汽封套的膨脹間隙不合适，或是挂耳壓闆的膨脹間隙不合适，運行後産生巨大的膨脹力使汽缸變形。
⒍使用的汽缸密封劑質量不好、雜質過多或是型号不對；汽缸密封劑内若有堅硬的雜質顆粒就會使密封面難以緊密的結合。
⒎汽缸螺栓的緊力不足或是螺栓的材質不合格。汽缸結合面的嚴密性主要靠螺栓的緊力來實現的。機組的起停或是增減負荷時産生的熱應力和高溫會造成螺栓的應力松弛，如果應力不足，螺栓的預緊力就會逐漸減小。如果汽缸的螺栓材質不好，螺栓在長時間的運行當中，在熱應力和汽缸膨脹力的作用下被拉長，發生塑性變形或斷裂，緊力就會不足，使汽缸發生洩漏的現象。
⒏汽缸螺栓緊固的順序不正确。一般的汽缸螺栓在緊固時是從中間向兩邊同時緊固，也就是從垂弧最大處或是受力變形最大的地方緊固，這樣就會把變形最大的處的間隙向汽缸前後的自由端轉移，最後間隙漸漸消失。如果是從兩邊向中間緊，間隙就會集中于中部，汽缸結合面形成弓型間隙，引起蒸汽洩漏。
氣缸出現内、外洩漏，一般是因活塞杆安裝偏心，潤滑油供應不足，密封圈和密封環磨損或損壞，氣缸内有雜質及活塞杆有傷痕等造成的。所以，當氣缸出現内、外洩漏時，應重新調整活塞杆的中心，以保證活塞杆與缸筒的同軸度；須經常檢查油霧器工作是否可靠，以保證執行元件潤滑良好；當密封圈和密封環出現磨損或損環時，須及時更換；若氣缸内存在雜質，應及時清除；活塞杆上有傷痕時，應換新。
氣缸的輸出力不足和動作不平穩，一般是因活塞或活塞杆被卡住、潤滑不良、供氣量不足，或缸内有冷凝水和雜質等原因造成的。對此，應調整活塞杆的中心；檢查油霧器的工作是否可靠；供氣管路是否被堵塞。當氣缸内存有冷凝水和雜質時，應及時清除。
氣缸的緩沖效果不良，一般是因緩沖密封圈磨損或調節螺釘損壞所緻。此時，應更換密封圈和調節螺釘。
氣缸的活塞杆和缸蓋損壞，一般是因活塞杆安裝偏心或緩沖機構不起作用而造成的。對此，應調整活塞杆的中心位置；更換緩沖密封圈或調節螺釘。
解決方案
⒈汽缸變形較大或漏汽嚴重的結合面，采用研刮結合面的方法
如果上缸結合面變形在0.05mm範圍内，以上缸結合面為基準面，在下缸結合面塗紅丹或是壓印藍紙，根據痕迹研刮下缸。如果上缸的結合面變形量大，在上缸塗紅丹，用大平尺研出痕迹，把上缸研平。或是采取機械加工的方法把上缸結合面找平，再以上缸為基準研刮下缸結合面。汽缸結合面的研刮一般有兩種方法：
⑴是不緊結合面的螺栓，用千斤頂微微推動上缸前後移動，根據下缸結合面紅丹的着色情況來研刮。這種方法适合結構剛性強的高壓缸。
⑵是緊結合面的螺栓，根據塞尺的檢查結合面的嚴密性，測出數值及壓出的痕迹，修刮結合面，這種方法可以排除汽缸垂弧對間隙的影響。
⒉采用适當的汽缸密封材料
因汽輪機汽缸密封劑還沒有統一的國家标準和行業标準，制作原料和配方也各不相同，産品質量參差不齊；在選擇汽輪機汽缸密封劑時，就要選在行業内有口碑，産品質量有保證的正規生産廠家，以保證檢修處理後汽缸的嚴密性。
⒊局部補焊的方法
由于汽缸結合面被蒸汽沖刷或腐蝕出溝痕，選用适當的焊條把溝痕添平，用平闆或平尺研出痕迹，研刮焊道和結合面在同一平面内。汽缸結合面變形較大或是漏汽嚴重時，在下缸的結合面補焊一條或兩條10—20mm寬的密消除間隙封帶，然後用平尺或是扣上缸測量，并塗紅丹研刮，直到消除間隙。此操作的工藝也很簡單，焊前預熱汽缸至150℃，然後在室溫下進行分段退焊或跳焊。選用奧氏體焊條，如A407、A412，焊後用石棉布複蓋保溫緩冷。待冷卻室溫後進行打磨修刮。
⒋汽缸結合面的塗鍍或噴塗
當汽缸結合面大面積漏汽，間隙在0.50mm左右時，為了減少研刮的工作量，可用塗鍍的工藝。用汽缸做陽極，塗具做陰極，在汽缸的結合面上反複塗刷電解溶液，塗層的厚度要根據汽缸結合面間隙的大小而定，塗層的種類要根據汽缸的材料和修刮的工藝而定。噴塗就是用專用的高溫火焰噴槍把金屬粉末加熱至熔化或達到塑性狀态後噴射于處理過的汽缸表面，形成一層具有所需性能的塗層方法。
其特點就是設備簡單，操作方便塗層牢固，噴塗後汽缸溫度僅為70℃—80℃不會使汽缸産生變形，而且可獲得耐熱，耐磨，抗腐蝕的塗層。注意的是在塗渡和噴塗前都要對缸面進行打磨、除油、拉毛，在塗渡和噴塗後要對塗層進行研刮，保證結合面的嚴密。
⒌結合面加墊的方法
如果結合面的局部間隙洩漏不是很大，可用80—100目的銅網經熱處理使其硬度降低，然後剪成适當的形狀，鋪在結合面的漏汽處，再配以汽缸密封劑。如果結合面的間隙較大，洩漏嚴重，可在上下結合面開寬50mm深5mm的槽，中間鑲嵌IGr18Ni9Ti的齒形墊，齒形墊的厚度一般比槽的深度大0.05—0.08mm左右，并可用同等形狀的不鏽鋼墊片做以調整。
⒍控制螺栓應力的方法
如果汽缸結合面的變形較小，而且很均勻，可在有間隙處更換新的螺栓，或是适當的加大螺栓的預緊力。按從中間向兩邊同時緊固，也就是從垂弧最大處或是受力變形最大的地方緊固螺栓。理論上來說，控制螺栓的預緊力可用公式d/L≤A來計算，但由于此計算的數據與測量的手段還在研究當中，沒有達到推廣，多在螺栓的允許的最大應力内根據經驗而定。
⒎新時期采用的高分子材料方法
随着技術的進一步發展，高分子複合材料逐漸在氣缸維護中取得了成功的應用。相對于傳統手段相比，高分子複合材料具有較為優異的耐溫性能，良好的耐壓性能，以及更為出色的密封性能，且具有良好的塑變性，受熱不會固化，密封膜不會被破壞，從而保證了機件密封面的密封；加之易于清除，使用過的密封面可以用無水乙醇或丙酮輕易的擦去，而不會附着于密封面；由于其優異的性能，逐漸受到越來越多氣缸企業的青睐。
