【文章內(nèi)容簡介】 就避免了這種現(xiàn)象的發(fā)生。3) 活塞桿的連接活塞桿與工件之間的連接宜采用柔性連接，用來補償軸向或徑向偏差一級與氣缸在一個平面上實現(xiàn)擺動連接?？刹捎肶形帶銷接頭、關節(jié)軸承接頭、自對中球鉸接頭。4) 氣缸安裝方式氣缸的安裝方式多種多樣，以方便于不同的應用場合選用。按連接方式，氣缸安裝方式可分為固定式和非固定式兩種。采用腳架式、法蘭式安裝時，應盡量避免安裝螺栓本身直接受推力或拉力負載；同時，要使安裝底座有足夠的剛性，以避免安裝底座因剛性不足受推力而發(fā)生的變形。采用尾部懸掛中間擺動式安裝時，活塞桿頂端連接銷位置與安裝件軸的位置處于同一方向。采用中間軸銷擺動式安裝時，除注意活塞桿頂端連接的位置外，還應注意氣缸軸心線與軸支架的垂直度。氣缸的中心應盡量靠近銷軸的支點，以減小彎矩，使氣缸活塞桿的導向套不致承受過大的徑向載荷。缸體的中心高度比較大時，可將安裝螺栓加粗或?qū)⒙菟ǖ拈g距加大。5) 工作環(huán)境通常規(guī)定氣缸的工作環(huán)境溫度5～60。氣缸在5以下場合使用，有時會因壓縮空氣中所含的水分凝結(jié)給氣缸動動作帶來不利影響。此時，要求空氣的露點溫度低于環(huán)境溫度5以下防止空氣中的水蒸氣凝結(jié)。同時要考慮在低溫下使用的密封件潤滑油。另外，在低溫環(huán)境中的空氣會在活塞桿上凍結(jié)。若氣缸的工作頻率度較低時，可在活塞桿上涂潤滑脂，這樣活塞桿上就不會結(jié)冰。在高溫使用時可選用耐熱氣缸。同時注意，高溫空氣對行程開關、管件及換向閥的影響。6) 氣缸的使用注意事項（a）正常工作條件 ～，環(huán)境溫度在5～范圍。（b）輸出力的大小 氣缸的輸出力（推力或拉力）應根據(jù)外部負載的性質(zhì)（阻抗負載、慣性負載）、大小、活塞運動速度統(tǒng)一考慮。（c）行程一般不使用滿行程，特別是在活塞桿伸出時，應避免活塞撞擊缸蓋。氣缸的行程應當精確地符合設計工況的要求。當需要對重負載緩沖時，這點是非常重要的。（d）安裝形式的選擇 由安裝位置、使用目的等因素決定。在一般場合下，多用固定式氣缸。在需要隨同工作機構連續(xù)回轉(zhuǎn)時（如車床、磨床等）應選用回轉(zhuǎn)氣缸。在既要求活塞桿做直線運動，又要求缸體本身做較大圓弧擺動時，則選用軸銷式氣缸。有特殊要求時，可選用相適應的特種氣缸。（e）活塞桿的運動速度 其影響因素很多，但氣缸進氣管內(nèi)徑的大小影響較大。由于空氣介質(zhì)的壓縮性，氣缸速度一般控制在50～500mm/s之間。如果要求高速運動，應選用大內(nèi)徑的進氣管道。對于行程中途有變動的情況，為使氣缸速度平穩(wěn)，可選用氣—液阻尼缸。當要求行程終端無沖擊時，則應選用緩沖氣缸。（f）壓縮空氣必須經(jīng)過凈化處理，在氣缸進氣口前應安裝油霧器（不供油氣缸例外），以利氣缸工作時相對運動部件的潤滑。在灰塵大的場合，運動件應設防塵罩。氣缸的計算1) 理論輸出力結(jié)合本次設計的需要，在這里只分析普通雙作用氣缸的計算方法，其它的氣缸理論輸出力的計算公式見表34。雙作用氣缸的理論推力為 （N） (33)式中 D——缸徑 （m）； P——氣缸工作壓力（Pa）。其理論拉力為 （N） (34)式中 d——活塞桿直徑,估算時可令的d=。表34 理論輸出力的計算公式形式雙作用氣缸單作用氣缸預縮型預伸型推力拉力2）實際輸出力氣缸加載時實際所能輸出的軸向力，受到氣缸活塞和活塞桿本身的摩擦力影響，用氣缸效率表示，氣缸的效率與氣缸的缸徑D和工作壓力p有關。缸徑增大，工作壓力提高，則氣缸效率增加。若氣缸動態(tài)參數(shù)要求較高，且工作頻率高，其載荷率一般取=～，速度高時取小值，速度小時取大值。若氣缸動態(tài)參數(shù)要求一般，且工作頻率低，基本是勻速運動，可只考慮其總阻力，其載荷可取=～，當活塞運動速度時取大值，時取小值。普通雙作用氣缸的實際輸出推力 （35）實際輸出拉力為 （36）3）負載率從對氣缸特性研究知道，要精確確定氣缸的實際輸出力是困難的，于是在研究氣缸的性能和選擇確定氣缸缸徑時，常用到負載率的概念。氣缸負載率的定義是： （37）氣缸的實際負載是由工況所決定的。若確定了氣缸負載率，則由定義就能確定氣缸的理論輸出力，從而可以計算出氣缸的缸徑。氣缸負載率的選擇與氣缸的氣缸負載性能及氣缸的運動速度有關，參見表35。阻性負載是指不產(chǎn)生慣性力的靜負載，如氣缸用作氣動夾具夾持的負載就是阻性負載。而慣性負載是指產(chǎn)生慣性力的動負載，如氣缸用來推送工件，負載將產(chǎn)生慣性力。表35 氣缸的運動狀態(tài)和負載率阻行負載（靜負載）慣性負載的運動速度100mm/s100～500mm/s500mm/s4）氣缸系列的選擇根據(jù)MAL系列鋁合金迷你氣缸的特性與規(guī)格，符合設計使用要求。如圖33。圖33 MAL系列鋁合金迷你氣缸MAL系列鋁合金迷你氣缸產(chǎn)品特性：1. 免潤滑：采用含油粉末治銅作軸心軸承，使活塞桿無需加油潤滑；2. 耐久性：氣缸本體、前后蓋經(jīng)過彩色EP涂裝氧化處理，不僅具有耐磨性、耐腐蝕性，而且更顯外觀小巧、精美；3. 耐高溫性：氣缸采用高溫密封材料，使氣缸在150oC高溫下正常工作。規(guī)格如表3表37所示：表36 MAL系列鋁合金迷你氣缸規(guī)格內(nèi)徑(mm)20253240動作型式復動型工作介質(zhì)空氣固定型式基本型 LB型 FA型 SDB型使用壓力范圍1～9Kgf/cm2保證耐壓力 Kgf/cm2使用溫度范圍5～70使用速度范圍30～800接管口徑G1/8n G1/4n表37 MAL系列鋁合金迷你氣缸行程內(nèi)徑(mm)標準行程最大行程容許行程2025 50 75 80 100 125 1250 160 175 200 250 3005008002525 50 75 80 100 125 1250 160 175 200 250 300 350 400 450 50080012003225 50 75 80 100 125 1250 160 175 200 250 300 350 400 450 50080012004025 50 75 80 100 125 1250 160 175 200 250 300 350 400 450 50012001500u 供料系統(tǒng)氣缸計算與選擇由于這兩個氣缸主要承受物料的重量和來自本身的自重，所以氣缸所承受的力大約為200N（物料的重量15kg和自重5kg）。結(jié)合實際情況由表35選擇負載率=，取工作壓力P=，由公式（37）知：經(jīng)查表3表37可選擇D=40的普通標準氣缸。再考慮到此氣缸的活動行程范圍，所以最終選擇氣缸的型號為：MAL4075u 稱重系統(tǒng)氣缸的計算與選擇由于這兩個氣缸主要承受物料的重量和來自本身的自重，所以氣缸所承受的力大約為150N（物料的重量10kg和自重5kg）。結(jié)合實際情況由表35選擇負載率=，取工作壓力P=，由公式（37）知：經(jīng)查表3表37可選擇D=32mm的普通標準氣缸,即可滿足要求。再考慮到此氣缸的活動行程范圍所以最終選擇氣缸的型號為：MAL3250u 夾袋系統(tǒng)氣缸的計算與選擇夾袋系統(tǒng)因只需加緊袋子即可，經(jīng)估算大約需要100N的力。經(jīng)查表3表37這里選擇標準氣缸D=25mm，故選擇D=25mm的普通標準氣缸就滿足了。再考慮到氣缸的活動行程范圍所以選擇氣缸的型號為：MAL2550 電磁閥的選型電磁閥可以作為氣動、液動回路自動切換或順序控制的執(zhí)行元件，這方面的應用較普遍。電磁閥的結(jié)構并不復雜，它由兩個基本功能單元組成，一是電磁線圈(電磁鐵)和磁芯，另一個是滑閥，即包含數(shù)個孔的閥體。電磁線圈帶電或失電時，磁芯的運動導致流體通過閥體或被切斷。 電磁閥的選擇方法:1. 首先，選出閥門的接管口徑與工作的氣缸相吻合的電磁閥系列。根據(jù)所選的工作氣缸的參數(shù)選擇電磁閥系列，根據(jù)VCA系列參數(shù)如表39所示，可選擇VCA系列，特點：適合空氣用，體積小、輕；耐久性提高；耐塵、防噴流；配線方式多；可以集裝，最多集裝10位。2. 按照控制氣缸的動作，選出電磁閥的功能。根據(jù)工作原理只需驅(qū)動氣缸讓電磁閥門打開、關閉即可，所以電磁閥只需開、關兩個位置，控制精度要求不高。選擇二位二通的VCA系列，直動式常閉型電磁閥。3. 電氣規(guī)格的選擇：1）選擇使用的電流及電壓如表38所示：表38 電流及電壓使用表電流種類電壓標準其它AC（交流）110V 220V24V 48V 100V 200V等DC（直流）24V6V 12V 48V等根據(jù)需要選擇DC24V。2）選擇導線引出方式一般情況下，小型電磁閥的導線引出方式是直接出線式及L或M型插座式，大型的電磁閥是直接出線式及DIN型插座式。這里的電磁閥采用直接出線式。4. 配管形式的選擇有兩種配管形式：直接配管型和底板配管型1）直接配管型：將連接管直接接到閥體上，價格較低。2）底板配管型：由閥體和底板組成，配管只接在地板上。該型號優(yōu)點是維修簡單，只需更換閥體，不需要拆除配管。因此可減少配管誤接的情況。在本設計中選擇直接配管型，經(jīng)濟、方便。5. 選定配管口徑每個電磁閥都有它指定的，有時會有一個級以上口徑尺寸可供選擇。如表39所示：表39 VCA系列參數(shù)系列尺寸等級接管口徑孔口直徑(mm)最高工作壓力差（MPa）有效截面積mm2（CV值）最高使用壓力（MPa）VCA21/4(8A)36（）515（）31/4(8A)3/8(10A)410（）727（）43/8(10A)1/2(15A)3/4(20A)515（）727（）1038（）根據(jù)以上條件設計中的四個電磁閥可選型號：VCA215G502A表示空氣用；2表示尺寸等級；1表示閥機能：二位二通；5表示DC24V；G表示導線引出方式：直線出線式；5表示孔口直徑Φ5；02表示接管口徑1/4(8A) 控制系統(tǒng)電氣圖設計 電氣原理圖的設計工廠提供的三相AC380V電源經(jīng)過空氣開關QF0保護后引兩相AC380V電源，經(jīng)過空氣開關QF1，接入接觸器KM1主觸點，控制啟動按鈕SB1和停止按鈕SB2。變壓器把兩相AC380V 變壓為AC220V，為AD440PLC提供電源。兩相AC220V經(jīng)過空氣開關QF2到開關電源，把AC220V電源轉(zhuǎn)化為DC24V,為傳感器、電磁閥提供電源。其中傳感器電源可由PLC提供24V輸出，也可由開關電源提供。另外，給系統(tǒng)連接地線加以保護。如圖34所示。圖34 電氣原理圖 控制關系圖的設計圖35 AD4401與傳感器接線圖如圖35所示，在AD4401儀表后面板，1～8端子為傳感線端子，用屏蔽信號電纜連接。EXC+和EXC是給稱重傳感器供電的，SIG+和SIG是傳感器信號線，SENS+和SENS實際上是稱重模塊內(nèi)的一個高阻抗回路。AD4401儀表后面板的上方有一個輸入輸出控制信號插座與PLC相連，AD4401可以接收 PLC發(fā)出的信號。傳感器信號為PLC提供輸入信號，PLC輸出直流電源24V給電磁閥、傳感器供電。圖36 電子器件相互控制關系示意圖系統(tǒng)中電子器件相互控制關系示意圖如圖36所示。根據(jù)系統(tǒng)控制圖22的設計，在電氣控制中在稱料斗上安裝稱重傳感器，傳感器信號作為PLC的輸入部分，給PLC信號，PLC輸出信號控制電磁閥的通、閉，進而驅(qū)動氣缸工作，來控制粗喂料閥門、細喂料閥門和排料閥門的打開和關閉，進行喂料、稱重、排料等。另外AD4401稱重儀表接收到運行信號后開始工作，發(fā)出喂料信號（粗細喂料倉同時給料）后喂料系統(tǒng)開始工作。當重量值達到設定的目標重量后，系統(tǒng)完成該次稱重任務后，AD4401發(fā)出稱重完成信號。如果夾袋信號已經(jīng)給出，系統(tǒng)已經(jīng)夾住袋子，PLC接收到來自傳感器的信號后，給AD4401稱重儀表信號請求開始排料，AD4401接收到該信號后，即可發(fā)出排料信號，系統(tǒng)進行排料。系統(tǒng)排料完成以后，AD4401發(fā)出排料完成信號給PLC,PLC接收到該信號后，系統(tǒng)發(fā)出夾袋放開信號，同時發(fā)出下一袋稱重運行信號給AD4401，開始下一袋的自動稱重過程。 整體控制系統(tǒng)工作原理 系統(tǒng)控制對象及信號1. 系統(tǒng)控制對象；粗喂料電磁閥；細喂料電磁閥；排料電磁閥；夾袋電磁閥2. 輸入操作按鈕：啟動按鈕；停止按鈕；夾袋按鈕；手動排料按鈕3. 系統(tǒng)采用的電子器件：稱重儀表AD4401；稱重傳感器；PLC；電磁閥4. 輸入信號：AD4401: 電源、運行啟動按鈕信號、停止信號、排料啟動信號、重量信號PLC: 粗喂料信號、細喂料信號、稱重完成信號、排料信號、夾袋信號、停止運行信號、手動排料信號、料位信號5. 輸出信號AD4401: 粗喂料信號、細喂料信號、稱重完成信號、排料信號（開始和完成）PLC: 粗喂料閥信號、細喂料閥信號、排料請求信號（給AD4401）、排料信號（開始和完成）、夾袋閥斷開信號、運行信號（給AD4401，下一循環(huán)開始）、停止信號（給AD4401）