有数以千计的工业应用需要在他们的操作序列的线性运动。万博官网手机登陆实现这一目标的最简单和最经济有效的方法之一是使用气动执行器。气动执行器也非常清洁的操作,因为操作流体是一种气体,防止泄漏滴漏和污染环境。

本节将讨论气动执行器的基本结构和功能,与流体动力系统的关系和气动执行器或气缸的选择指南。

基本样式

气动执行器将压缩空气转换为旋转或直线运动。有许多类型的气动执行器:隔膜缸,无杆缸,伸缩缸和通杆缸。

气动执行器

最流行的气动执行器风格由活塞和杆在封闭的圆筒内移动。即便如此,有很多施工技术和材料,适合各种应用和用户偏好。万博官网手机登陆主体材料可以是铝,钢,不锈钢甚至某些聚合物。施工可以是不可修复或可修复的。这种执行器风格可以根据操作原理分为两种类型:单一作用和双重作用。

单作用滚筒具有单个端口,以允许压缩空气进入圆筒以将活塞移动到所需位置。它们使用内部弹簧或有时简单的重力将活塞返回到“家庭”位置,当移除空气压力时。单作用汽缸仅在一个方向上工作时是一种良好的选择,例如抬起物体或将物体按到另一个物体中。

双作用气缸两端各有一个端口,通过交替接收高压空气的端口,使活塞向前和向后移动。这比单作用气缸消耗大约两倍的能量,但当一个负载必须在两个方向上移动时,如开启和关闭闸门,这是必要的。

显示组成一个典型的双作用气动执行器的主要部件

在典型的应用中,执行机构与万博官网手机登陆支撑架连接,杆的末端与待移动的机器元件连接。控制阀用于将压缩空气引导到延伸口,同时将缩回口向大气打开。活塞两边的压力差产生的力等于压力差乘以活塞的面积。如果连接在杆上的载荷小于合力,活塞和杆就会延伸并移动机械元件。改变阀门将压缩空气引导到缩回口,同时打开延伸口到大气,将使气缸总成缩回到“home”位置。

气动执行器位于流体电力系统的工作端。这些单元的上游产生了移动负载的可见工作,有压缩机,过滤器,压力调节器,润滑器,控制阀和流量控制。将所有这些连接在一起是管道或管道的网络(刚性或柔性)和配件。

在选择这些上游系统组件以确保所需的性能时,必须考虑系统中执行器的压力和流量要求。尺寸的上游部件可能导致气动执行器表现不佳或甚至使其根本无法移动其负载。

一个典型的气动系统

上图显示了驱动和控制气动执行器的基本系统。当选择执行器时,重要的是要适当匹配气缸的工作。

典型的气动系统配置如图4c所示。致动器中可用的理论力是活塞区域乘以供应的空气压力。必须从该值中减去弹簧力用于单作用汽缸。由于系统的压力损失,致动器的实际力量将少3-20%。在施加执行器时使用的良好规则是选择一个致动器,该致动器比作业所需的力量有大约25%,并且以下公式可以帮助确定尺寸要求。看看我们的互动缸体钻孔计算器在这里

图4D气缸孔尺寸计算

速度

当汽缸力(F)是已知的时,上述公式可以发现孔径(D)。F是所需的力(LBS)和P是供应压力(PSI)。行程长度由由致动器驱动的机器元件的所需行程确定。气缸可以移动载荷的速度与压缩空气可以流过气动系统到活塞的速率直接相关,以使其移动。

这通常很难计算,因为随着流量的增加,系统阻力(基本上是空气通过管道和部件的摩擦)将以非线性的方式增加。结果是从供气(空气压缩机)到气缸的压降更大。当压降如此之大,以致于气缸处的可用压力不能移动负载时,气缸就会失速。当速度对机器的运行至关重要时,它可能需要测试两个或三个阀门、油管和气缸的组合,以获得所需的性能。让我们看一个实际的例子,您将如何找出您的需求。参见我们的“经验法则”快速汽缸行动与我们的互动理论速度表在这里

SmileyGuy例如:

它希望以每分钟20个循环的速度移动12英寸的200磅负载。使用一个2英寸内径的气缸,大约需要64psi来移动负载。

加入25%时,工作压力为80psi。在理想的循环速率下,使用1/4”外径(0.156”内径)的油管,油管的压力损失约为1.5 psi /英尺。

可以看出,油管下入(延伸和收缩管线)的总长度需要小于10英尺,否则由于摩擦造成的压力损失将使气缸的可用压力降至64psi以下,从而导致气缸失速。

然而,一旦钢瓶停止移动,摩擦损失就会消失,压力就会恢复到80psi。这种情况会导致气缸在移动负载时发生剧烈运动。

有几个因素可以克服这个问题:

  • 可以增加系统压力以克服摩擦损失
  • 可以使用更大的油管来减少摩擦损失
  • 可以尝试不同的圆柱体,这将减少流量

安装

最后一点基本的选择标准是气缸安装安排。有许多不同的配置可从不同的制造商。比较常见的有刚性头尾安装、耳轴安装、后枢轴安装和脚安装。对所需机器运动的研究通常会显示出哪种安装配置是最好的选择。

图4E汽缸安装附件通常是分开销售的,以允许一个汽缸在许多安装配置中使用

一旦基本执行机构的尺寸和配置已知,在做出最终选择时,应考虑其他选择,如冲程末缓冲、磁性活塞(用于位置检测开关)或特殊密封。

坐垫

靠垫做出了绝佳的工作,防止活塞在行程结束时将活塞撞入端盖。流量控制阀可以防止撞击,但以牺牲行驶速度为代价。靠垫只会减缓关于最后半英寸的行程的旅行。当设计需要更高的循环速率或速度并且也平滑起动和停止时,缓冲是非常有用的。

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磁性活塞

磁性活塞允许安装简单的磁性接近传感器,安装在气缸上,该气缸可以允许控制系统在圆柱体的位置获得反馈。由于大多数汽缸伸展或缩回,因此两个接近开关可以监控圆筒的操作。这对于需要一系列操作的机器来说非常有益。由于压缩空气系统的性质,由于机器控制系统的控制之外的许多因素,例如供应压力变化,空气中的水分含量,或环境温度的控制,气缸的精确速度可能略微变化。因此,一旦步骤1开始步骤1的控制序列被确认完整等等是更鲁棒的设计。

极端温度

在密封气动系统时,请记住,温度极端或腐蚀性材料的环境条件可能需要特殊的密封材料如viton。大多数制造商提供这些特殊密封作为一种选择。

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图4F案例包装操作示例说明位置传感器的重要性

由于气动执行器位于流体动力系统的工作端,因此在选择上游部件时,也必须考虑执行器的压力和流量要求。尺寸的上游部件可能导致气动执行器表现不佳或甚至使其根本无法移动其负载。

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