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有关如何设计无杆气缸的详细信息

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导读无杆气缸是一种气动元件,能够用压缩空气沿直线路径移动负载。传统的气缸使用杆来推动或拉动活塞上的负载,但无杆气缸将负载沿活塞移动。这

无杆气缸是一种气动元件,能够用压缩空气沿直线路径移动负载。传统的气缸使用杆来推动或拉动活塞上的负载,但无杆气缸将负载沿活塞移动。这提供了以下优点:在更小的空间内具有相同的行程长度,在高负载或长行程时无需担心杆屈曲,并且它在两个方向上提供相同的力。无杆气缸通常用于物料搬运、装载、提升、卷材切割等应用。

我们求助于 Tolomatic 工程总监 Gary Rosengren,以获取有关如何构建有效气缸的说明。

设计新闻:气缸的用途是什么?

Gary Rosengren : 气动缸在工业市场中已经使用了很长时间。提升、推动、按压和平衡等应用都是气缸的常见用例。虽然杆式气缸在数量上更常见,但无杆气缸填补了一个有趣且有价值的领域。无杆气缸可节省空间,在某些情况下还能引导和支撑负载。无杆气缸的特点是在其总长度内包含它们的行程或行程。因此,这种类型的气缸适用于空间受限或使用气缸承载负载的能力有利的应用,从而消除了对内置于机器结构中的引导系统的需要。

密封条必须能够密封无杆气缸上的槽,而且还必须足够灵活以允许它穿过活塞。

DN:它的设计过程是怎样的?

Gary Rosengren:设计无杆气缸首先要针对用例或功能,然后深入了解尺寸、力,有时还包括承载能力。力是孔径和有效面积的函数。承载能力是缸筒结构和轴承元件的函数。

无杆气缸的设计始于操作概念。三种主要的操作概念是电缆式、磁耦合式和开槽式。这三种中最常见的是开槽型。在这种配置中,工程师将考虑如何生产气缸筒或管作为过程的第一部分。在开槽式无杆气缸中,气缸筒或管形成有贯穿气缸整个长度的槽。

该槽最终被柔性密封元件密封,例如形成压力容器的聚氨酯或钢带或带。该密封条必须能够密封狭槽,而且还必须足够柔韧以允许其穿过活塞。密封条还需要与缸筒精确相互作用,以实现有效的密封和长期性能。大多数这种类型的无杆气缸还将在槽的外表面上包括一个密封条,以帮助防止环境污染物进入气缸内部,这可能会加速磨损并导致过度泄漏。

客户的安装点通过支架直接连接到汽缸活塞,支架穿过汽缸筒中的槽。由于形成缸筒的常用方法是铝挤压,因此工程师必须对挤压工艺及其能力有很好的工作理解。表面处理和表面涂层会影响气缸的性能和寿命,需要适当地设计和指定。

DN:涉及什么类型的工程?

Gary Rosengren:确定气缸内的结构和各种接口需要机械设计工程学科。工程师将负责确定各个部件的强度,以防止结构故障和防止漏气。如果需要承载载荷,工程师将根据目标用例或应用的要求选择合适尺寸的轴承元件。由于气动无杆气缸经常用于高占空比应用,设计工程师需要了解并正确选择耐磨元件的材料,例如活塞密封件和相关材料,以确保使用寿命。

如果用例或应用表明极端或不寻常的环境条件,例如非常温暖或非常寒冷的环境条件,润滑(摩擦学)的研究也可能变得有价值。部署制造工程学科以确保工厂能够可靠地重复生产设计。性能和寿命测试是工程过程的重要组成部分,可确保达到规范并纠正潜在或不可预见的问题。

DN:制造步骤是什么?

Gary Rosengren:无杆气缸的核心是气缸筒或气缸管。很多时候,这个主要部件是使用铝挤压工艺形成的。挤压过程会产生一个很长的零件,然后对其进行电镀或阳极氧化以提高耐腐蚀性和耐磨性。电镀或阳极氧化后,需要根据每个特定行程将零件切割成一定长度。对于无杆气缸,行程长度仅受挤压缸筒长度的限制。密封条由可挤压的塑料制成。如果密封条是金属的,则使用切割和/或研磨工艺由合适的材料制造。

密封条和包含活塞密封件的气缸活塞与指定的润滑剂一起安装到机筒中。端盖密封每一端并提供进气口和排气口,这意味着固定密封条,有时安装表面会固定在气缸筒上。端盖可由坯料铸造或机加工而成。大多数无杆气缸使用铝制端盖。如果气缸配置需要整体轴承元件,这些元件通常直接安装在气缸筒上并连接或连接到活塞。最终测试可确保气缸按照规格制造并在应用压缩空气时正确运行。

DN:一路上有哪些质量保证?

Gary Rosengren:为了确保符合规范,每个主要组件或过程都必须使用 FMEA 和/或 6 西格玛方法等工具进行多个分析阶段。这些工具有助于识别关键的质量特征和过程能力。使用这些工具和方法的数据与主要组件的供应商共享,帮助他们监控和改进他们的流程。

对于主缸筒部件,将对每批材料进行表面光洁度和涂层厚度等关键特征的检查。根据制造环境,其他组件可能会在生产时接受关键参数的检查。最终组装测试评估任何附加或可选附件的整体一致性、一般性能和功能。最终组装测试通常包括验证每个气缸的泄漏、行程的平稳性和附件的功能,以确保整体符合规格。