气缸用气量计算

 

2020-05-15 04:57

  For personal use only in study and research; not for commercial use 袇 怎样计算气缸的耗气量,谢谢! ! ! 薇 Qmax=0.047D*D*s(P+0.1)/0.1*1/t Qmax---最大耗气量 L/min D--------缸经,cm t---------气缸一次往返所需的时间,s P-------工作压力,MPa 袅 羁 t---------气缸一次往返所需的时间,s 若是电磁阀控制,这个 t 怎么确定呀? 袀 蚆 羂可以计算平均耗气量 Q=0.00157ND*D*s(P+0.1)/0.1 Q---平均耗气量 L/min D--------缸经,cm N--------气缸每分钟的往返次数 P-------工作压力,MPa 蚃 虿是不是还应该与实际行程或活塞的平均速度有关系呀。 螆 莃 膁 气动系统的设计 莈 袆 一. 工作方式设计 螄 1.运动一的工作顺序图(单个工作周期为 19 秒) 袃 蒁 1 羆 2 膅 3 芁 4 芀 5 羆 6 薆 7 肂 上升 羈 伸出 肆 夹紧 蚂 缩回 蒀 手腕正转 90° 螇 手臂正摆 180° 膆 手腕反转 90° 肃 8 膂 9 螀 10 芆 11 蒄 12 蚀 13 蕿 莅 下降 羅 二次伸出 莂 松开 莈 二次缩回 蒅 手臂反摆 180° 莆 延时 袀 莁 2.运动二的工作顺序图(单个工作周期为 42 秒) 薅 蒃 1 薂 2 膀 3 薅 4 袄 5 芄 反摆 135° 衿 伸出 500mm 蚅 夹紧 芅 缩回 500mm 蚁 正摆 45° 蚇 6 螅 7 蚅 8 蒃 9 蚀 10 袅 伸出 125mm 螂 松开 袁 缩回 125mm 葿 正摆 45° 羅 伸出 500mm 膃 11 薃 12 芈 13 芈 14 薄 15 肁 夹紧 芁 缩回 500mm 莈 上升 100mm 18 羅 反摆 45° 螃 伸出 125mm 肀 16 蒈 17 莆 芁 19 蝿 20 薈 松开 薃 缩回 125mm 22 腿 伸出 125mm 23 螄 夹紧 袄 缩回 125mm 膀 21 薇 袇 羄 24 薁 25 荿 下降 100mm 薆 正摆 45° 肄 伸出 500mm 羂 松开 螆 缩回 500mm 莄 26 膄 27 肈 28 蒈 29 膃 30 膄 反摆 45° 葿 伸出 125mm 32 羆 夹紧 膆 缩回 125mm 34 芄 反摆 45° 袀 31 蚈 羅 33 莃 芁 35 膆 缩回 500mm 螄 松开 蒃 缩回 500mm 蚂 正摆 135° 袈 延时 1 秒 螇 薃 3.运动三的工作顺序图(单个工作周期为 53.5 秒) 衿 薀 1 薆 2 蚃 3 芀 4 肈 5 芅 上升 螃 伸出 500mm 蚁 夹紧 蝿 缩回 500mm 肃 手腕正转 90° 螃 6 肁 7 膇 8 肆 9 袃 10 膈 手臂正摆 衿 180° 手腕反转 90° 袅 下降 羃 二次伸出 蕿 478.5mm 松开 莇 11 蚄 12 肂 13 羀 14 聿 15 蚇 二次缩回 膂 手臂反摆 莁 478.5mm 180° 上升 薇 伸出 500mm 蒆 夹紧 节 16 螂 17 艿 18 膅 19 莂 20 罿 缩回 500mm 蚆 手腕正转 羄 90° 手臂正摆 171° 莂 手腕反转 90° 莀 下降 蒈 21 羇 22 蒂 23 螀 24 袆 25 螅 二次伸出 500mm 薂 松开 膁 二次缩回 500mm 薈 手臂反摆 薄 171° 上升 蚂 26 薂 27 肆 28 薇 29 螁 30 虿 伸出 500mm 螈 夹紧 莆 缩回 500 米 袁 手腕正转 90° 肀 手臂正摆 180° 蒀 31 膅 32 袁 33 蒁 34 羈 35 袄 手腕反转 90° 羁 下降 袂 二次伸出 蚀 337.5mm 松开 羇 二次缩回 337.5mm 肁 36 聿 37 肇 蚅 膁 葿 手臂反摆 衿 180° 延时 1 秒 蒄 薅 袀 芇 〈下一页〉 蒇 二. 执行元件选择 薅 1、执行元件耗气量计算: 芁 查《机械设计手册》第 5 分册,可知伸缩型气缸的耗气量: 罿 有活塞杆腔时, 芆 无活塞杆腔时, 蚄 式中:qv1——缸前进时(杆伸出)无杆腔(包括柱塞缸)压缩空气消耗量(m /s); 3 蚂 qv2——缸后退时(杆缩回)有杆腔压缩空气消耗量(m3/s); 蒇 D——气缸内径(柱塞缸的柱塞直径)(m) 肅 d——活塞杆直径 (m) 螄 t1——气缸前进(杆伸出)时完成全行程所需时间 (s) 蝿 t2——气缸后退(杆缩回)时完成全行程所需时间 (s) 腿 s——缸的行程 (m) 螄 查 SMC 培训教材《现代实用气动技术》,可知摆动气缸的耗气量: 袄 膀 式中:qrH——摆动气缸的最大耗气量;(L/min) 薇 V——摆动气缸的内部容积;(cm3) 袇 P——使用压力,(MPa) 羄 t——摆动时间,(s) 薁 ① 夹紧气缸: 荿 已知气缸内径 D=0.040(m),行程 s=0.04(m),全行程所需的时间 t1=0.5(s) 薆 那么该气缸的耗气量: 肄 羂 螆 ② 伸缩气缸: 莄 已知气缸内径 D=0.032(m),活塞杆直径 d=0.012(m),行程 s=0.5(m),全行程所需的时间 t2=2(s) 膄 那么该气缸的耗气量: 肈 蒈 膃 膄 ③ 手腕回转气缸: 葿 已知气缸体积 V=94.25(cm ),使用压力 P=0.5(MPa),摆动时间 t=0.5(s) 3 羆 那么该气缸的耗气量: 膆 芄 ④ 手臂升降气缸: 袀 已知气缸内径 D=0.05(m),活塞杆直径 d=0.02(m),行程 s=0.3(m),全行程所需的时间 t2=1.5(s) 蚈 那么该气缸的耗气量: 羅 莃 芁 膆 ⑤ 摆动气缸: 螄 已知气缸体积 V=1300(cm ),使用压力 p=0.5(MPa),摆动时间 t=2(s) 3 蒃 那么该气缸的耗气量: 蚂 袈 则,各执行元件的类型与主要尺寸参数如下表 3-1 螇 表 3-1 各执行元件类型及尺寸参数 薃 部件 衿 气缸 薀 标号 薆 内 芀 活塞杆 蚁 全行程 径 直径 芅 行程 所需时间 肃 耗气量 蚃 mm 肈 mm 螃 mm 蝿 s 螃 cm3/s 膇 夹紧 CDQ2B40-40DC 40 / 35 0.5 100.48 肁 手指 部分 肆 气缸 CDRB1BW50-180S 50 / 90° 1 113.48 手腕 部分 腕部 气缸 伸缩 MDBB32-500 气缸 升降 MDBB50-300 气缸 摆动 QGK-1RSD80T180-E2 气缸 〈上一页〉 〈下一页〉 80 / 0°~ 180° 2 391.3 50 20 300 1.5 392.5 32 12 500 2 200.96 手臂 部分 三.控制元件选择 1. 类型初定 根据气动回路系统对控制元件的流量要求、工作压力、工作环境及工作可靠性,结合气 动回路原理图,初选各控制阀如下: 主控电磁换向阀:全部选用 SMC 的 VFS 系列,通径待定; 单向节流阀:全部选用 SMC 的 AS 系列,通径待定。 2、选择主控电磁换向阀及气缸限流器 查 《新编机械设计师手册》 下册, 当耗气量低于 194 cm3/s 时,电磁换向阀的通径可选取 3mm, 当耗气量低于 696 cm3/s 时,电磁换向阀的通径可选取 6mm。在上述五种,除升降气缸和摆动气 缸最大的耗气量在 194cm3/s 以上外,其余气缸的耗气量均在 194cm3/s 以下,为了尽量使元件型 号统一,便于安装及维修时的更换,故电磁换向阀的通径选取 3 mm 和 4.5mm 两种。查 SMC 公 司的《五通先导式电磁阀 VFS 系列金属密封闭元件手册》及《产品样本》第 4 版等资料,选得 各气缸的电磁换向阀及气缸限流器,如下表 3-2。 3、选择气源三大件 在气动系统中,将过滤器、减压阀及油雾分离器组合在一起统称为气源三大件。其作用是清 除压缩空气中的油污、 水分各粉尘等; 将较高的入口压力调节并降低到符合使用要求的出口压力, 并保证调节后出口压力的稳定;分离掉压缩空气中的 0.3~5μm,气状溶液油粒子及大于 0.3μm 的锈末、碳类微粒。 该原件的选择是根据气动系统的工作压力及流量要求,工作可靠性有关。因为各执行元件 因联锁关系不会同时工作特点, 故选取该系统中压力、 流量最大的执行元件——摆动气缸来选择。 工作压力:0.5MPa,最大流量:391.3 cm3/s,查 SMC 公司《产品样本》第 4 版,选择 AC2000-02 空气过滤组合元件。 表 3-1 各执行元件类型及尺寸参数 活塞杆直 内径 部件 气缸 标号 mm mm 手指部 分 夹紧 CDQ2B40-40DC 气缸 腕部 CDRB1BW50-180S 分 气缸 伸缩 MDBB32-500 气缸 手臂部 分 升降 MDBB50-300 气缸 摆动 QGK-1RSD80T180-E2 气缸 80 / 0° ~180° 2 391.3 50 20 300 1.5 392.5 32 12 500 2 200.96 50 / 90° 1 113.48 40 16 35 0.5 100.48 径 mm s 行程 时间 cm3/s 全行程所需 耗气量 手腕部 表 3-2 电磁换向阀与气缸限流器型号表 电磁换向阀 气缸限流器 气缸 型号 夹紧 VFS-1220-5E-01 气缸 腕部 VFS-1220-5E-01 气缸 伸缩 VFS-1220-5E-01 气缸 升降 VFS-2220-5E-01 气缸 摆动 VFS-2220-5E-01 气缸 Ф8/6 1个 AS4000-01 1个 Ф8/6 1个 AS4000-01 1个 Ф4/3 1个 AS2000-01 1个 Ф4/3 1个 AS2000-01 1个 Ф4/3 1个 AS2000-01 1个 配合管道 (O/I) 数量 型号 数量 4.确定管道直径、验算压力损失 ⑴选管道直径 根据管道内应遵循与电磁换向阀、气缸通径等相一致的原则,查《新编机械设计师手册》 可知,管道内径 d: 式中:Q——压缩空气流量 v——管内压缩空气流速 通常,一般管道应在 25m/s 以下 在该气压系统中最大的压缩空气流量为 4× 10-4× 3600 m3/h。 那么, 为了使管道与电磁换向阀相匹配,取管道内径为 6mm,外径为 8mm。 ⑵验算压力损失 预设供气压力为 0.7 MPa,压力损失为[ΔP]=50Kpa 查《机械设计手册》第 5 分册得知,对于管道长度不是特别长时(小于 100m) 、气流流速 v 不特别在的气动系统中, 系统压力损失主要部分在于气流通过各个元件、 辅件时的压力损失 Δpr2。对于不要求精确计算的系统,其压降验算可按下式进行, 式中, ——压缩空气流经气动元件的压降总和; ——系统容许的压降,取[ΔP]=50Kpa ——压降简化修正系数,KΔp=1.1 在所设计的系统中,减压阀及电磁换向阀的损失比较少,其主要的损失主要体现在气 缸限流器及油雾器中。查《机械设计手册》第 5 分册,得知: 气缸限流器的 ΔPr2:24.5KPa 油雾器的 ΔPr2:14.7 KPa 那么, 说明所选的阀及管道通径均合格。 〈上一页〉 〈下一页〉 四.各执行元件用气量的计算及空压机的确定 1. 各执行元件的压缩空气用气量: 执行元件的压缩空气用气量计算公式: 式中:Q——元件的耗气量,(cm ) 2 P——使用压力,(Pa) P0——大气压力,(Pa) 那么,夹紧气缸压缩空气用气量: 伸缩气缸压缩空气用气量: 升降气缸压缩空气用气量: 腕部气缸压缩空气用气量: 手臂摆动气缸压缩空气用气量: 则,各执行元件的压缩空气用气量如下表 3-3 表 3-3 部件 手指部分 手腕部分 手臂部分 气缸 夹紧气缸 腕部气缸 伸缩气缸 升降气缸 摆动气缸 2. 气缸的理论用气量: 查《机械设计手册》第五分册,气缸平均用气量计算公式: 3 各执行元件压缩空气相应参数 压缩空气用气量 cm /s 596.44 673.6 1192.86 2329.81 2322.69 3 耗气量 cm /s 100.48 113.48 200.96 392.87 391.3 全行程所需时间 s 0.5 1 2 1.5 2 式中:a——气缸每一次往复的作用次数:单作用缸 a=1,双作用缸 a=2 T——气动系统的一次工作循环的时间,这里 T=20(s) t——单个气缸一个行程所需的时间,(s) 那么, 查《机械设计手册》第五册,空压机供气量计算公式: 考虑到系统的泄漏,通常泄漏量为用气量的 20%左右,那么 3. 选择空压机: 查《机械设计手册》第五册,初选长春空气压缩机厂的 VD2.2 型号滑片式风冷压缩机。其 参数如下: 额定排气量:0.28m /min 电动机功率:2.2kW 总重量:160kg 额定排气压力:0.7MPa 压气机储气缺罐容积:0.12m L×W×H:1255×510×860mm 〈上一页〉 〈下一页〉 3 3 五、气动元件清单(表 3-4) 表 3-4 气动元件物料清单 部件名称 夹紧气缸 手指部分 电磁换向阀 气缸限流阀 腕部气缸 手腕部分 电磁换向阀 气缸限流阀 伸缩气缸 电磁换向阀 气缸限流阀 升降气缸 手臂部分 电磁换向阀 气缸限流阀 摆动气缸 电磁换向阀 气缸限流阀 空压机 气源三大件 型号 CDQ2B40-40DC VFS-1320-5E-01 AS2000-01 CDRB1BW50-180S VFS-1320-5E-01 AS2000-01 MDBB32-500 VFS-1320-5E-01 AS2000-01 MDBB50-300 VFS-1320-5E-01 AS4000-01 QGK-1RSD80T180-E2 VFS-1320-5E-01 AS4000-01 AC2000-02 VD2.2 配合管道 ф 4/3 ф 4/3 ф 4/3 ф 4/3 ф 4/3 ф 4/3 ф 4/3 ф 4/3 ф 4/3 ф 8/6 ф 8/6 ф 8/6 ф 8/6 ф 8/6 ф 8/6 ф 8/6 ф 8/6 数量 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 〈上一页〉 1、耗气量: 气缸往复一个行程的情况下,气缸以及缸与换向阀之间 的配管内所消耗的空气量(标准大气压状态下) 2、最大耗气率: 气缸活塞以最大速度运动时,单位时间内所消耗的 空气量(标准大气压状态下) 气缸的最大耗气量:Q=活塞面积 x 活塞的速度 x 绝对压力 通常用的公式是: Q=0.046D?v(p+0.1) Q------标准状态下的气缸最大耗气量(L/min) D------气缸的缸径(cm) v------气缸的最大速度(mm/s) p------使用压力(MPa) 一个气动马达的缸径是 500,里面剩余空间是 280 升,它的转速是 150 0/min、扭矩力是 1.57Nm,请问每分钟的耗气量是多少?是以什么 根椐来推算的? 可用伯努利方程推导得出。 G=4.44*R^2*((P1-P2)/空气密度)^0.5 如果是 6 楼的,管道直径为 38mm,压力为 0.1MPa,求耗气量 G=4.44*(0.019)^2*(0.1/1.29)^0.5*60 =26.77m3/min 用气量的计算和确定 确定一个新厂的压缩空气要求的传统方法是将所有用气设备的用气量(m3/min)加起来, 再考虑增加一个安全、泄露和发展系数 在一个现有工厂里,你只要作一些简单的测试便可知道压缩空气供给量是否足够。如不 能,则可估算出还需增加多少。 一般工业上空气压缩机的输出压力为 0.69MPa(G),而送到设备使用点的压力至少 0.62 MPa。这说明我们所用的典型空气压缩机有 0.69 MPa(G)的卸载压力和 0.62 MPa(G)的筒体 加载压力或叫系统压力。有了这些数字(或某一系统的卸载和加载值)我们便可确定。 如果筒体压力抵于名义加载点(0.62 MPa(G))或没有逐渐上升到卸载压力(0.69 MPa (G)),就可能需要更多的空气。当然始终要检查,确信没有大的泄露,并且压缩机的卸载和 控制系统都运行正常。 如果压缩机/a必须以高于 0.69 MPa(G)的压力工作才能提供 0.62 MPa(G)的系统压 力,就要检查分配系统管道尺寸也许太小,或是阻塞点对于用气量还需增加多少气量,系统漏气 产生什么影响以及如何确定储气罐的尺寸以满足间歇的用气量峰值要求。 一、测试法——检查现有空气压缩机气量定时泵气试验是一种比较容易精确的检查现有空气 压缩机气量或输出的方法,这将有助于判断压缩空气的短缺不是由于机器的磨损或故障所造成 的。下面是进行定时泵气试验的程序: A.储气罐容积,立方米 B.压缩机储气罐之间管道的容积立方米 C.(A 和 B)总容积,立方米压缩机 D.全载运行 E.关闭储气罐与工厂空气系统之间的气阀 F.储气罐放弃,将压力降至 0.48 MPa(G) G.很快关闭放气阀 H.储气罐泵气至 0.69 MPa(G)所需要的时间,秒 现在你已有了确定现有压缩机实际气量所需要的数据,公式是: C=V(P2-P1)60/(T)PA C=压缩机气量,m3/min V=储气罐和管道容积,m3(C 项) P2=最终挟载压力,MPa(A)(H 项+PA) P1=最初压力,MPa(A)(F 项+PA) PA=大气压力,MPa(A)(海平面上为 0.1 MPa) T=时间,s 如果试验数据的计算结果与你工厂空气压缩机的额定气量接近,你可以较为肯定,你厂空气 系统的负荷太高,从而需要增加供气量。 二、估算法 V=V 现有设备用气量+V 后处理设备用气量+V 泄露量+V 储备量 三、确定所需的增加压缩空气 根据将系统压力提高到所需要压力的空气量,就能确定需要增加的压缩空气供气量。 需要的 m3/min=现有的 m3/min P1 式中,需要的 m3/min=需要的压缩空气供气量 现有的 m3/min=现有的压缩空气供气量 P2=需要的系统压力,MPa(A) P1=现有的系统压力,MPa(A) 需增加的 m3/min=需要的 m3/min-现有的 m3/min 结果就告诉你为满足现有的用气需求所要增加多少气量。建议增加足够的气量以便不仅满足 目前的用气要求,还把奖励的需求和泄露因素考虑进去。 四、系统漏气的影响 供气量不足经常是由于或肯定是由于系统的泄漏,空气系统漏气损失动力的一个连续根源, 所以最好应当使其尽量少一些。几个相当于 1/4 英寸小孔的小漏点,在 0.69 MPa 压力下可能漏 掉多至 2.8 M3 的压缩空气,这等于你损失一台 18.75Kw 的空气压缩机的气量,以电力每度 0.4 元,每年运行 8000 小时(三班制)计算,这些漏掉的空气使你白白损失 60000 元。 P2 大多数工厂都会提供维护人员和零件来筑漏。损坏的工具。阀、填料、接头、滴管和软管应 及时检查和修理。 工厂整个系统的泄漏可通过在不供气情况下测定系统压力 (在储气筒体上侧) 从 0.69 MPa (G ) 降到 0.62 MPa(G)所需要的时间来诊断。利用泵气试验我们就可以算出整个系统的泄漏量: V(P2-P1)60 泄漏量 m3/min= 90(PA) 如漏气绿超过整个系统气量的百分之五,就必须筑漏。 五、选择压缩机的规格 你一旦确定工厂用气的气量(m3/min)和压力(MPa(G))要求,便可选择空气压缩机的规 格。 在选择时你可能要考虑的因素包括: --目前的用气量是多少?工厂扩建后的用气量是多少?一般来说,用气量的年增长率为 10%。 是否考虑将来要用特殊的制造工艺和工具? ---理想的做法是回转螺杆式压缩机和离心式压缩机所定的规格应保证在调制和调节控制范围 正常工作。 ---单作用风冷往复式空气压缩机所确定的规格因保证在恒速控制系统的基础上有 30~40%的 卸载时间。 ---水冷往复式空气压缩机可以连续工作,但选规格是最好考虑有 20~25%缓冲或卸载时间。 研究各种型号的空气压缩机性能特点以估算动力成本,从而确定哪一种是满足你厂目前和将 来要求要求的最佳选择。 ---工厂漏气严重吗?是否要筑漏计划以便最终能减轻压缩空气系统的负荷? ---你对所选空气压缩机的运行、维护、安装和性能特点感到满意吗? ---在选择空气压缩机及其附加设备(如干燥机和过滤器)你是否已考虑到压缩空气的质量要 求? ---附加设备对你选择空气压缩机有何影响? ---你是否考虑过万一主空气压缩机故障时的备用气量? ---各个班次是否需要用同样气量的压缩空气? ---所选用的空气压缩机在用气量较低时运转情况怎样? ---可能要考虑用一台较小的空气压缩机以便节约能源, 避免主空气压缩机过多的循环和磨损。 ---工厂是否有需加一考虑的不寻常间歇峰值要求载荷。 以下无正文 仅供个人用于学习、研究;不得用于商业用途。 только для людей, которые используются для обучения, исследований и не должны использоваться в коммерческих целях. For personal use only in study and research; not for commercial use. Nur für den pers?nlichen für Studien, Forschung, zu kommerziellen Zwecken verwendet werden. Pour l étude et la recherche uniquement à des fins personnelles; pas à des fins commerciales. For personal use only in study and research; not for commercial use

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