AirTac气动元件计算与选型

负载的 运动状 态 负载率η
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普通气缸的设计计算

举例 用气缸水平推动台车，负载质量M=150kg，台车与床面间摩擦 系数0.3，气缸行程L=300mm，要求气缸的动作时间t=0.8s，工作压 力P=0.5Mpa。试选定缸径。
气缸的耗气量计算
耗气量是指气缸住复运动时所消耗的压缩空气量，它的大小与气缸的性能 无关，但它是选择空压机排量的重要参数。气缸的耗气量与气缸的活塞 直径D、活塞杆直径d、活塞的行程L以及单位时间往返次数N有关。 以单出杆双作用气缸为例，活塞杆伸出和退回行程的耗气量分别为

4
D2 p
F1
式中,d一活塞杆直径（mm）时,估算时可令d=0.3D。

4
(D 2 d 2 ) p
气缸的负载率

气缸的负载率：是指气缸的实际负载力F与理论输出力F0之比。
F 100% F0
负载力是选择气缸的重要因素。负载情况不同，作用在活塞轴上的实际负载 力也不同。

气缸的负载率
(3) 换向阀(电磁阀)
课件内容
利用电气信号对压缩空气进行开、关处理，或改变其流动方向。 (4) 消音器 安装于方向切换阀的排气口上，以减弱进行切换时的排气噪音。 (5) 油雾器 为了使元件平滑运行，改善元件的耐久性，利用流动的压缩空气，将润滑 油变成雾状后送入末端的元件。 (6) 减压阀 对空压机送来的压缩空气进行减压处理，将2次侧的空气压力设定、调整到 规定的压力。
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气动元件的安装与注意事项
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气动配管注意事项
(a)空压机进气口处需隔绝盐风、雨水、热、灰尘及有害 气体等，并请尽量置于低温、低湿的场所。
(b)空气配管的末端需向下倾斜约1/100的坡度，以避免冷凝 水滞留在配管中。
(c)从主管引出支管进行配管时，要使配管口朝上，然后 再引出。
(d)在配管途中如果有障碍物，必须使配管口朝下时，应 与管末端做相同处理，安装自动排出阀(排水器)。
500~1250
+5
ISO标准气缸公称行程允差：
项 目 标准
缸 径（mm） 8 10 12 16 20 25
公称行程（mm） 行程允差（mm）
ISO6432
最大500
+1.5
气缸安装：
气缸安装形式的决定方法：根据负荷运动方向决定气缸的安装形式。
负荷运动方向 安装形式 底座型 作业时负荷作 直线运动 法兰型 注 意 事 项 固定气缸本体，使负荷的运动方向和活塞的运动 方向在同一轴线上或平行。 行程过长，或负荷的运动方向和活塞的运动方向 不平行，而且不在同方向上，采用轴销型或耳环 型的安装形式。 但是，要注意不对活塞杆和轴承施加横向载荷。 使支撑气缸的耳环或轴销的摆动方向和负荷的摆 动方向一致。另外，活塞杆前端的金属零件的摆 动方向也要相同。 轴承上有横向载荷时，横向载荷值应在气缸输出 力的1/20以内。
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方向控制阀的选择
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方向控制阀的选择 选择阀的流通能力应满足系统工作要求，即应根 据气动系统对元件的瞬时最大流量的要求来计算阀的 通径。对于直接控制气动执行元件的主阀，必须根椐 执行元件的流量来选择阀的通径，且选用阀的流量应 大于所需要的流量。
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Cv值：阀门的流通能力即表示在阀门全开前后压差为0.098mpa 条件下，密度为1000kg/m3的清水，流过阀门的体积流 量数，单位为m3/h。（Cv=1.167Kv） 有效面积S值：在气动技术中，不论元件和管路内部结构如何复 杂，设想通过该元件或管路的实际流量就等于在相同压 力条件下通过一理想节流孔的流量，此理想节流孔的流 通面积就称为该实际元件或管理的有效流通面积。 S值与C值之关系：S=18.0*10-6Cv（m2）=18*Cv （mm2） Q标=984Cv （L/min）（进气压力0.7,出口压力0.6,温度20度
轴销型 耳环型
动作中负荷在 同一平面内摆 动
轴销型 耳环型
气缸各种不同的安装形式：
活塞杆的轴线与负载移动方向应保持一致（同轴）： 如果不一致，活塞杆和缸筒会产生别劲，缸筒内表面、导向套和活 塞杆的 表面以及密封件容易磨损
不正确
正确
避免活塞杆直接连接受垂直重力：——加滚轮支撑道轨 活塞杆和缸筒会产生别劲，活塞杆容易弯曲，缸筒内表面、导向套和活 塞 杆的表面以及密封件容易磨损
亚德客国际集团
前 言
气动控制技术以其独特的优势在现代工业中的应 用越来越广泛，并且随着气动技术的发展其应用领 域在迅速拓展。 了解与掌握气动产品的相关标准、结构特点、选 型与应用、安装使用及其维护知识对气动系统的设 计和保证气动系统优良性能有着至关重要的意义
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课件内容
V1

4
D L
2
V2
(D2 d 2 )
4
L
因此，活塞往复一次所耗压缩空气量为
V V1 V2

4
L(2 D 2 d 2 )
若活塞每分钟往返N次，则每分钟活塞运动的耗气量为
V VN
气缸的耗气量计算
未经压缩的自由空气的耗气量要比该值大，当实际消耗的压缩空气量为 VS时，其自由空气的耗气量为
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电磁阀的选型步骤:
选定选定电磁 阀系列 根据所需流量及驱动形式，选定电磁阀系列2/3、2/5
选定机能 根据不同的控制方式选择电控、气控、人力或机械控制 单控、双控、三位置 选定电气规格 选择使用电流及电压，选择接线形式（出线式、端子式）
选定配管形式 有两种配管形式：直接配管型和底板配管型
选定气缸行程
工件移动距离（尽量勿使用满行程工作）
选定气缸系列
根据各类气缸的特点（参考相关样本）
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选定安装型式
不同系列有不同安装方式，主要有基本型、脚座型 、法兰型、轴耳型、悬耳型等
选定缓冲形式
无缓冲、橡胶缓冲、气缓冲、油压缓冲器
选定磁感开关
主要是作位置检测用，要求气缸内置磁环
选定气缸配件

表9-6所示几个负载实例。
气缸的负载率 气缸的实际负载是由工况所决定的，若确定了负载率η也 就能确定气缸的理论出力，负载率η的选取与气缸的负载 性能及气缸的运动速度有关（见下表）
静负载 如夹紧、 低速压 铆 ≤80％ 动载荷 气缸速度＜ 100mm/s ≤65％ 气缸速度 100~500mm/s ≤50％ 气缸速度＞ 500mm/s ≤30％
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气缸、阀的选配及其通径和流量：
标准额定流量 （L/min） 80 200~500 500~1140 1140~2500 2500~3000 ＞6000
气缸缸径（φmm）阀的连接尺寸 公称通径（φmm） ≤12 ＞12~25 ＞25~50 ＞50~100 ＞150~200 ＞200~320 M3 M5、1/8 1/8、1/4 1/4、3/8 3/8、1/2 3/4、1 1.5 2.5~3.5 3.5~7 7~12 12~16 18.7~25
气缸的耗气量计算
例如：SC100X150的气缸，动作频率N为60周/min，使用压力为0.6Mpa
=0.00157*10*10*15*60*(0.6+0.102) =99.2 L/min
电磁阀的计算与选型
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方向控制阀的选择
正确地选用各种控制阀是设计气动控制系统的重要环节。选 择的合理，能使线路简化，减少阀的品种和数量，保证气动系统 准确可靠，降低压缩空气的消耗量，降低成本等。 选用阀的适用范围应与使用现场的条件相一致，如气源压力 范围，电源条件(交直流、电压大小及波动范围)，介质温度、湿 度，粉尘，振动等。 选用阀的功能及控制方式应符合系统工作要求，即应根据气 动系统对元件的位置数、通路数、记忆性、静止时通断状态和控 制方式等的要求选用符合所需功能及控制方式的阀。 选用阀的性能应满足系统工作要求，即应根据气动系统对最 低工作压力或最低控制压力、最高许用压力、动态性能、气密性 、寿命及可靠性等的要求选用符合所需性能指标的阀。
(10) 后冷却器
课件内容
将空压机生成的高温多水分的压缩空气冷却后除去冷 凝水。 (11) 空压机 利用旋转(螺杆式)或往复(往复式)等动作方式来生成 压缩空气。
气缸的计算与选型
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气缸的选型步骤:
选定气缸类型 气缸操作方式有双动,单动,双行程，双轴等
选定缸径大小
根据有关负载、使用空气压力及作用方向确定
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Fra Baidu bibliotek
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根据所需流量及驱动形式，选定电磁阀系列 气缸的必要流量（最大耗气量）:
根据气缸缸径、行程、运行速度及使用压力计算出所需的耗气量。
Q 0.0462 D 2 V
max
( P 0.102)
其中： Q：气缸的最大耗气量，L/min D：缸径，cm P：使用压力，Mpa Vmax：气缸的最大速度，mm/s Vmax＝1.4Vave
气动执行元件
ISO标准气缸公称行程允差：
项 目 标准
缸 径（mm） 32 40 50 63 80 100 125 160 200 250 320
公称行程（mm） 行程允差（mm） 最大500 500~1250 最大500 500~1250 最大500 +2 +3.2 +2.5 +4 +4
ISO6431
选定配管口径 每个电磁阀都有它指定的配管口径，有些会有一 个以上的口径尺寸可供选择；螺纹连接。
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方向控制阀的选择
⑴、方向控制阀系列的选择 应根据所配套的不同的执行元件选择不同功能系列的阀。
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方向控制阀的选择
⑶、控制方式的选择 应根椐工作要求及气缸的动作方式选择合适的换向阀控制方 式。换向阀控制方式的选择。
p 0.1013 Vsz Vs 0.1013
式中 p为工作压力（Mpa）。
气缸的耗气量计算
实际可简化计算公式为（计算出大概值）：
Q：气缸的平均耗气量，L/min(ANR)； N：气缸的工作频率，即每分钟内气缸的往复周数，一个往复为一周，周/min； D：气缸的直径（cm）； L：气缸的行程（cm）； p：工作压力（MPa）；
不正确
正确
避免活塞杆受扭矩力：——应该加导向杆 活塞杆和缸筒会产生别劲，缸筒内表面、活塞杆容易弯曲，导向套和活 塞 杆的表面以及密封件容易磨损
包括相关接头
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方形气缸选择
SI
SU
SE
SC
JSI
SG
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薄型气缸选择
ACQ
SDA
ACP
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双轴气缸选择
TN
TR
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回轉夾緊气缸选择
QCK
ACK
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气缸的理论输出力
普通双作用气缸的理论推力（N）为：
F0
式中, D一缸径(mm)，p一气缸的工作压力(MPa)。 理论拉力(N)为：
气动元件和系统的概要 气缸的计算与选型 电磁阀的计算与选型 气动元件的安装与注意事项
气动元件和系统的概要
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气动系统，是指汇总了以气压为动力的装置元件的设 课件内容 备。构成该系统的元件有气缸、速度控制阀、换向 阀、减压阀、过滤器、干燥器、空压机等。 (1) 气缸 将气压的能量转换为有效的力和动能(推动或搬运物 体)。 (2) 速度控制阀 调整压缩空气的流量、调节气缸的速度。
(7) 空气过滤器 课件内容 清除压缩空气中或配管内产生的灰尘、锈迹、冷凝水等，保护 气动元件、防止故障的发生。 (8) 冷冻式空气干燥器 对压缩空气进行强制性冷却处理，将压缩空气中的水蒸气转化 为水滴后除去，使其干燥。 (9) 主管路过滤器 为了去除空压机压缩过的空气中所含的灰尘、水和油等而在主 管路的配管部位设置的过滤器。
给气动元件配管时的几项注意点
(a)过滤器后的配管材料应选用镀锌钢管、尼龙管、橡胶软 管等不易腐蚀的管材。(过滤器前的配管材料也要选用镀锌 钢管等不易腐蚀的管子。) (b)为了去除管内生的锈、杂质及冷凝水，过滤器要尽可能 安装在气动元件附近。
(c)配管连接前，为了彻底清除管内的杂质、切屑等，要以 超过0.3MPa{3kgf/cm2}的气压对管内进行吹扫。
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举例 SE63×300 使用气压0.5MPa需要在1S内动作完成(推出),需要配怎么样的 阀? 气缸最大耗气量:
Q 0.0462 D 2 V max ( P 0.102)
Q=0.0462×6.3×6.3×(300/1) ×1.4×(0.5+0.102) =464L/min Q标=984Cv （L/min） CV=0.47 只需选择比0.47大的阀即可…