氣缸利用流體壓力和流量來產(chǎn)生線性運(yùn)動和力，它們在工業(yè)機(jī)器（如壓力機(jī)和塑料成型機(jī)）以及移動設(shè)備（如挖掘機(jī)和礦用卡車）中都能很好地工作。與氣動、機(jī)械或電動直線運(yùn)動系統(tǒng)相比，液壓系統(tǒng)更簡單、更耐用，并提供顯著更高的功率密度。
氣缸有多種類型和尺寸可供選擇，以滿足廣泛的應(yīng)用需求。選擇正確的氣缸對于獲得最佳性能和可靠性至關(guān)重要。這里有12個實用技巧，可幫助您選擇、確定和操作最適合某項工作的設(shè)備。
1.選擇合適的氣缸類型。
用于工業(yè)應(yīng)用的兩種基本氣缸設(shè)計是拉桿和焊接缸。拉桿氣缸在氣缸外殼外部使用高強(qiáng)度螺紋鋼拉桿，以增加強(qiáng)度和穩(wěn)定性。在美國，這是最常見的氣缸類型。它們用于大多數(shù)通用工業(yè)應(yīng)用，例如塑料機(jī)械和機(jī)床，盡管它們往往被限制在3,000 psi的最大工作壓力。這些氣瓶是按照NFPA標(biāo)準(zhǔn)制造的，這使得它們的尺寸和壓力等級可以與任何其他符合該標(biāo)準(zhǔn)的氣瓶互換。
焊接式或軋制式氣缸有一個重型外殼，帶有焊接或螺栓直接連接到端蓋的桶，不需要拉桿。專為5,000 psi或更高的更高壓力而設(shè)計，它們通常更適合更堅固的應(yīng)用，例如壓力機(jī)、鋼廠和具有惡劣環(huán)境和寬溫度波動的海上環(huán)境。
2.選擇合適的安裝。
安裝方法在氣缸性能中也起著重要作用。缸體安裝方式首先取決于缸體是靜止的還是樞軸轉(zhuǎn)動的。對于固定氣缸，氣缸中心線上的固定安裝座通常最適合直線力傳遞和最小磨損。在不同的變體中，法蘭安裝通常是優(yōu)選的。負(fù)載集中在圓柱體上，反作用力在矩形或圓形法蘭上均等地平衡。它們堅固而堅硬，但對錯位幾乎沒有容忍度。專家建議推力載荷采用端蓋安裝，拉力載荷采用桿端安裝。
3.缸體移動時選擇正確的樞軸安裝。
樞軸支架吸收氣缸中心線上的力，并讓氣缸在一個平面上改變對齊方式。常見的類型包括U形夾、耳軸和球面軸承安裝座。
U形夾安裝座可用于任何方向，通常推薦用于短行程和中小型缸徑氣缸。與滑動軸承相比，氣缸工程師更喜歡帶球面軸承的U形夾安裝座，因為它們允許更多的不對中，因此更寬容。但是，如果在后U形夾上使用球面軸承，他們還建議使用可旋轉(zhuǎn)的桿端附件，例如球形桿眼。這種組合有助于補(bǔ)償任何側(cè)向負(fù)載或潛在的不對中。
耳軸安裝有頭部、中部和后部安裝版本。中耳軸設(shè)計可能是最常見的，因為它為設(shè)計師提供了更多的靈活性。根據(jù)應(yīng)用需要，它們可以精確地指定在氣缸中部或幾乎任何朝向前部或后部的位置。但是，一旦指定，安裝座便不可調(diào)節(jié)。
對于所有類型的氣缸，重要參數(shù)包括沖程、孔徑、桿直徑和壓力等級。
4.活塞桿直徑很關(guān)鍵。
液壓設(shè)計中最常見的錯誤可能是活塞桿規(guī)格不足，使氣缸更容易受到壓力、磨損和故障?；钊麠U直徑的范圍可以從0.5英寸到超過20英寸，但它們的尺寸必須適合可用負(fù)載。在推動應(yīng)用中，根據(jù)歐拉計算正確確定桿直徑的大小非常重要，以避免桿屈曲或彎曲。
在設(shè)計氣缸以產(chǎn)生所需的力時，桿的尺寸始終是首要考慮因素。從那里，向后工作并確定可用壓力的孔徑，等等。
5.防止桿彎曲。
在長沖程的氣缸中，完全伸展的桿可以在其自身重量下彎曲。過度彎曲會導(dǎo)致密封件和軸承磨損和損壞。它甚至可能使活塞在孔內(nèi)翹起，從而劃傷并損壞氣缸的內(nèi)表面。桿撓度不得超過1至2毫米。
有彎曲或錯位風(fēng)險的氣缸桿需要額外的支撐。根據(jù)沖程長度，可能需要一個止動管這會增加氣缸的軸承面積以防止過度磨損和千斤頂。工程師也可能會考慮使用更大直徑的桿，以增加強(qiáng)度。但這也會增加體重并且可能會弄巧成拙，所以請仔細(xì)計算。在極端情況下，用戶可能還需要為桿添加外部機(jī)械支撐，例如鞍形軸承。
6.注意沖擊載荷。
行程長度，即推動或拉動負(fù)載所需的距離，可以從不到一英寸到幾英尺或更多。但當(dāng)氣缸伸出或縮回時，確?；钊粫|底并在沖程結(jié)束時產(chǎn)生沖擊載荷。工程師有多種選擇：添加內(nèi)部緩沖墊以在接近行程末端時減速負(fù)載；添加一個外部機(jī)械止動裝置，防止氣缸觸底；或使用比例閥技術(shù)精確計量流量并安全減速負(fù)載。
7.權(quán)衡孔徑與工作壓力的關(guān)系。
為了產(chǎn)生給定的力，工程師可以指定在低壓下運(yùn)行的大口徑氣缸，反之亦然。通常，在較高壓力下運(yùn)行但具有較小氣缸的系統(tǒng)更具成本效益。還有級聯(lián)的好處。較小的氣缸需要較少的流量，進(jìn)而需要較小的泵、管路、閥門等。許多裝置通過轉(zhuǎn)向更高的壓力來降低總體成本。
也就是說，鋼瓶的額定（標(biāo)準(zhǔn)）壓力和測試壓力都可以考慮變化。系統(tǒng)不得超過氣缸的標(biāo)稱額定設(shè)計壓力。
8.增加安全系數(shù)。
雖然設(shè)計計算是必不可少的，但實際操作與理論結(jié)果不同。始終假設(shè)峰值負(fù)載將需要額外的力。經(jīng)驗法則是選擇額定噸位比負(fù)載所需多20%的氣缸。這可以補(bǔ)償負(fù)載摩擦、液壓系統(tǒng)中的效率損失、低于額定系統(tǒng)壓力的實際壓力、氣缸密封件和軸承上的滑動等損失。
操作注意事項
氣缸參數(shù)（如行程和力）必須符合機(jī)器要求，但這只是挑戰(zhàn)的一半。環(huán)境和操作要求在決定氣瓶的最終成功方面也起著重要作用。
行程和力等氣缸參數(shù)必須符合機(jī)器要求，但這只是挑戰(zhàn)的一半。環(huán)境和操作要求在決定氣瓶的最終成功方面也起著重要作用。
9.使密封件與工作相匹配。
密封件可能是液壓系統(tǒng)中最脆弱的部分。正確的密封件可以減少摩擦和磨損并延長使用壽命，而錯誤的密封件會導(dǎo)致停機(jī)和維護(hù)難題。這可能不言而喻，但要確保密封材料與流體兼容。大多數(shù)液壓系統(tǒng)使用一種礦物油，而標(biāo)準(zhǔn)的Buna-N密封件往往工作良好。但是涉及合成流體（例如磷酸酯）的應(yīng)用需要氟橡膠密封件。聚氨酯也與水乙二醇等高水基流體不相容。
不管是哪種液體，都要保持清潔。流體中的污染物和污垢會損壞密封件。它還可以在槍管內(nèi)部劃傷并最終破壞氣缸。
如果工作溫度超過300F，標(biāo)準(zhǔn)Buna-N丁腈橡膠密封件可能會失效。Viton合成橡膠密封件通常可承受400F的溫度，而碳氟化合物密封件的溫度更高。如有疑問，假設(shè)情況會比最初出現(xiàn)的情況更糟。
10.添加一個壓蓋排水管。
可能90%的氣缸故障是由于密封造成的。即使工程師為流體、壓力、環(huán)境和應(yīng)用指定了適當(dāng)?shù)拿芊饧?，因為它們會隨著時間的推移而磨損并需要更換。大多數(shù)專家建議應(yīng)定期維護(hù)密封，而不是在通常不合時宜的時間等待失效。
如果鋼瓶位于難以接近的位置，導(dǎo)致維護(hù)困難，或者如果泄漏會損壞產(chǎn)品或?qū)е麓鷥r高昂的停機(jī)時間，請訂購帶有壓蓋排水管的鋼瓶。這是在主密封件和輔助密封件之間加工到氣缸蓋中的特殊端口；或在初級和桿刮水器之間。然后，如果主桿密封開始失效并泄漏，油會繞過密封并從壓蓋排放口流出通常通過管道流向收集瓶。如果油收集在通常為空的瓶子中，它會給出一個視覺指示，表明密封件正在磨損并且很快需要更換。氣缸通常具有輔助桿密封件或雙唇桿刮油器，可暫時防止油從桿端泄漏，從而使維護(hù)人員有時間安排維修。
11.看材料。
用于氣缸蓋、底座和軸承的金屬類型會產(chǎn)生顯著差異。大多數(shù)氣缸使用SAE 660青銅作為桿軸承，使用中級碳鋼作為缸蓋和底座，這對于許多應(yīng)用來說已經(jīng)足夠了。但更堅固的材料，例如用于桿軸承的65-45-12球墨鑄鐵，可以為艱巨的工業(yè)任務(wù)提供相當(dāng)大的性能優(yōu)勢。
還要考慮極端溫度。氣缸部件中使用的典型碳鋼通常適用于5到200F左右。例如，在遠(yuǎn)低于0F的北極條件下，標(biāo)準(zhǔn)鋼會變脆，可能需要替代材料。
12.保護(hù)桿。
由于活塞桿與外界環(huán)境相接觸，它必須抵抗水、鹽空氣、腐蝕物和其他有害物質(zhì)的侵蝕。在一般工業(yè)應(yīng)用中，鍍鉻碳鋼是常態(tài)。但在潮濕或高濕度環(huán)境中，例如船用液壓系統(tǒng)，大多數(shù)活塞桿使用鍍鉻的17-4PH不銹鋼。一些氣缸制造商提供特殊的保護(hù)涂層。例如，博世力士樂提供Enduroq，這是一種專有的熱噴涂涂層或等離子焊接覆蓋層，應(yīng)用于棒材，具有極強(qiáng)的腐蝕保護(hù)和高耐磨性。它用于惡劣環(huán)境，通常用于特種大口徑、長沖程氣缸。
對于骯臟、磨損的條件，工程師們對保護(hù)桿靴愛恨交織。在桿上安裝一個護(hù)套可防止灰塵、金屬屑和其他外部污染物進(jìn)入，否則會損壞桿并最終損壞密封件。但是，如果靴子刺破或撕裂，污垢會被吸入并且可能無法排出，這比沒有靴子更糟糕。維護(hù)人員必須定期檢查可能加速氣缸損壞的磨損或撕裂的靴子。
