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气缸的输出力气缸理论输出力的设计计算与液压缸类似,可参见液压缸的设计计算.如双作用单活塞杆气缸推力计算如下:理论推力(活塞杆伸出)ft1=a1p(13-1)理论拉力(活塞杆缩回)ft2=a2p式中(13-2)ft1,ft2——气缸理论输出力(n);a1,a2——无杆腔,有杆腔活塞面积(m2);p—气缸工作压力(pa).实际中,由于活塞等运动部件的惯性力以及密封等部分的摩擦力,活塞杆的实际输出力小于理论推力,称这个推力为气缸的实际输出力.气缸的效率η是气缸的实际推力和理论推力的比值,即fη=ft(13-3)所以f=η(a1p)(13-4)气缸的效率取决于密封的种类,气缸内表面和活塞杆加工的状态及润滑状态.此外,气缸的运动速度,排气腔压力,外载荷状况及管道状态等都会对效率产生一定的影响.2)负载率β从对气缸运行特性的研究可知,要确定气缸的实际输出力是困难的.于是在研究气缸性能和确定气缸的出力时,常用到负载率的概念
气缸的负载率β定义为β=气缸的实际负载f×100%气缸的理论输出力ft(l3-5)气缸的实际负载是由实际工况所决定的,若确定了气缸负载率θ,则由定义就能确定气缸的理论输出力,从而可以计算气缸的缸径.对于阻性负载,如气缸用作气动夹具,负载不产生惯性力,一般选取负载率β为0.8;对于惯性负载,如气缸用来推送工件,负载将产生惯性力,负载率β的取值如下β<0.65当气缸低速运动,v<100mm/s时;β<0.5当气缸中速运动,v=100～500mm/s时;β<0.35当气缸高速运动,v>500mm/s时。气缸耗气量气缸的耗气量是活塞每分钟移动的容积,称这个容积为压缩空气耗气量,一般情况下,气缸的耗气量是指自由空气耗气量.4)气缸的特性气缸的特性分为静态特性和动态特性.气缸的静态特性是指与缸的输出力及耗气量密切相关的工作压力,工作压力,摩擦阻力等参数.气缸的动态特性是指在气缸运动过程中气缸两腔内空气压力,温度,活塞速度,位移等参数随时间的变化情况
它能真实地反映气缸的工作性能.四,气缸的选型及计算1.气缸的选型步骤气缸的选型应根据工作要求和条件,正确选择气缸的类型.下面以单活塞杆双作用缸为例介绍气缸的选型步骤.(1)气缸缸径.根据气缸负载力的大小来确定气缸的输出力,由此计算出气缸的缸径.(2)气缸的行程.气缸的行程与使用的场合和机构的行程有关,但一般不选用满行程.(3)气缸的强度和稳定性计算(4)气缸的安装形式.气缸的安装形式根据安装位置和使用目的等因素决定.一般情况下,采用固定式气缸.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.在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.有特殊要求时,应选用相应的特种气缸.(5)气缸的缓冲装置.根据活塞的速度决定是否应采用缓冲装置.(6)磁性开关.当气动系统采用电气控制方式时,可选用带磁性开关的气缸.(7)其它要求.如气缸工作在有灰尘等恶劣环境下,需在活塞杆伸出端安装防尘罩.要求无污染时需选用无给油或无油润滑气缸.
气缸直径计算气缸直径的设计计算需根据其负载大小,运行速度和系统工作压力来决定.首先,根据气缸安装及驱动负载的实际工况,分析计算出气缸轴向实际负载f,再由气缸平均运行速度来选定气缸的负载率θ,初步选定气缸工作压力(一般为0.4mpa～0.6mpa),再由f/θ,计算出气缸理论出力ft,后计算出缸径及杆径,并按标准圆整得到实际所需的缸径和杆径.例题气缸推动工件在水平导轨上运动.已知工件等运动件质量为m=250kg,工件与导轨间的摩擦系数=0.25,气缸行程s为400mm,经1.5s时间工件运动到位,系统工作压力p=0.4mpa,试选定气缸直径.解:气缸实际轴向负载f=mg=0.25×250×9.81=613.13n气缸平均速度s400v==≈267mm/st1.5选定负载率θ=0.5则气缸理论输出力f1=f双作用气缸理论推力θ=613.13=1226.6n0.51f1=πd2p4气缸直径按标准选定气缸缸径为63mm。                          
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