从换向阀切换到气缸起动需要一段时间Part36气缸的工作特性及.PPT

Part 3.6 气缸的工作特性及计算 Part 3.6 气缸的工作特性及计算 Part 3.6 气缸的工作特性及计算 Part 3.6 气缸的工作特性及计算 Part 3.6 气缸的工作特性及计算 Part 3.6 气缸的工作特性及计算 Part 3.6 气缸的工作特性及计算 Part 3.6 气缸的工作特性及计算 Part 3.6 气缸的工作特性及计算 Part 3.6 气缸的工作特性及计算 School of Mechanical Engineering 南京理工大学泰州科技学院 第三章 执行元件 液压与气压传动 1. 气缸的压力特性 气缸的压力特性是指气缸内压力随时间变化的关系，如图3-33所示 图3-33 气缸的压力特性曲线 第三章 执行元件 液压与气压传动 图示状态时，无杆腔内的气压p1为大气压，有杆腔内的气压p2为工作气压。当换向阀切换后，无杆腔与气源接通，因其容腔小，气体以高速向无杆腔充气，并很快升至气源压力；同时有杆腔开始向大气排气，但因其容腔大，故腔中气体压力下降的速度较缓慢。当两腔的压力差Δp=p1-p2超过起动压差后，活塞就开始向右运动。可见，从换向阀切换到气缸起动需要一段时间 。 1. 气缸的压力特性 图3-33 气缸的压力特性曲线 起动以后，活塞所受的摩擦阻力由静摩擦转为动摩擦而变小，使活塞加速运动，无杆腔的压力有所下降。若供气充分，活塞继续运动，无杆腔压力基本保持不变；而有杆腔容积的相对减少量越来越大，在排气过程中其压力继续下降。 若活塞杆上的负载保持恒定，会出现气缸进排气速度与活塞运动速度相平衡的情况，这时压力特性曲线趋于水平，活塞在两腔不变的压差推动下匀速前进 。 当活塞行至终端时，无杆腔压力再次急剧上升到气源压力；有杆腔压力却快速下降到大气压。这种较大的压力差往往会造成“撞缸”。如果气缸设有缓冲装置，活塞运动进入缓冲行程时，排气通路受阻，排气腔压力瞬时增大，随后降到大气压，可避免发生“撞缸”现象 第三章 执行元件 液压与气压传动 2. 气缸的速度 气缸活塞运动的速度在运动过程中是变化的。通常所说的气缸速度是指气缸活塞的平均速度。如普通气缸的速度范围为50~500mm/s，就是气缸活塞在全球程范围内的平均速度。目前，普通气缸的最低速度为5mm/s，高速达17m/s，已有产品供应 。 3. 气缸的理论输出力 气缸理论输出力的计算公式和液压缸的相同。 第三章 执行元件 液压与气压传动 4. 气缸的效率和负载率 图3-34 气缸效率曲线 气缸未加载时实际所能输出的力，受到气缸活塞和缸筒之间的摩擦力、活塞杆和前缸盖之间的摩擦力影响。摩擦力影响程度用气缸效率η表示。如图3-34所示为气缸效率η与气缸的缸径D和工作压力p的关系曲线，缸径增大，工作压力提高，则气缸效率η增加。 当气缸缸径增大时，在同样的气缸结构和加工条件下，摩擦力在气缸的理论输出力中所占的比例明显地减少，即效率提高了。一般气缸的效率在0.7~0.95之间 。 第三章 执行元件 液压与气压传动 从对气缸的特性研究知道，要精确确定气缸的实际输出力是困难的。于是，在研究气缸的性能和选择确定气缸缸径时，常用到负载率β的概念。 （3-44） 4. 气缸的效率和负载率 气缸负载率β 定义为： 第三章 执行元件 液压与气压传动 气缸的实际负载（轴向负载）是由工况所决定的，若确定了气缸负载率β，则由定义就能确定气缸的理论输出力F0，从而可以计算气缸的缸径。气缸负载率β的选取与气缸的负载性质及气缸的运动速度有关，见表3-6 。 4. 气缸的效率和负载率 ≤0.3 ≤0.5 ≤0.65 β＜0.8 ＞500mm/s 100~500mm/s ＜100mm/s 惯性负载的运动速度v 阻性负载（静负载） 表3-6 气缸的运动状态与负载率 由此就可以计算气缸的缸径，再依标准缸径进行圆整。 估算时可取活塞杆直径d=0.3 D 第三章 执行元件 液压与气压传动 4. 气缸的效率和负载率 例3-1 有一气缸推动工件在导轨上运动，已知工件等运动件的质量m=250kg，工件与导轨间的摩擦因数f=0.25，气缸行程300mm，动作时间1s，工作压力p=0.4MPa，试选定缸径D 。 气缸的轴向负载力 F=fmg=0.25×250×9.8N=612.5N 气缸的平均速度 按表3-6选负载率 β =0.5 气缸的理论输出力 F0=1225N 解 解 由此得双作用气缸缸径D 故选取双作用气缸的缸径为63mm 第三章 执行元件 液压与气压传动 5. 气缸的耗气量 气缸耗气量是指气缸往复运动时消耗的压缩空气量，耗气量大小与气缸的性能无关，但它是选择空压机排量的重要依据