12个更好的汽缸选择技巧

液压气缸控制流体压力流动产生直线运动和力，它们在工业机器，如印刷机和塑料成型机，和移动设备，如挖掘机和采矿卡车上都很好用。与气动、机械或电动线性运动系统相比，液压系统更简单、更耐用，并能提供更大的功率密度。

液压气瓶的种类和尺寸令人印象深刻，以满足广泛的应用需求。选择正确的汽缸对于最大的性能和可靠性至关重要。这里有12个实用的建议，可以帮助你选择、调整和操作最适合一份工作的衣服。

选择注意事项

1.选择合适的气缸类型。工业应用的两种基本液压缸设计是拉杆和焊接缸。

连接杆气缸使用高强度螺纹钢拉杆外部的气缸外壳额外的强度和稳定性。在美国，这是最常见的气缸类型。它们被用于大多数一般的工业应用，如塑料机械和机床，尽管它们往往被限制在3000psi的最大工作压力。钢瓶是按照NFPA标准制造的，这使得它们的尺寸和额定压力可以与按照该标准制造的任何其他钢瓶互换。

焊接或磨坊式气缸有一个重型外壳与桶焊接或螺栓直接连接到端盖，不需要拉杆。它们适用于更高的压力，可达5000 psi或更大的压力，通常适用于更坚固的应用，如压力机、钢铁厂和环境恶劣、温度波动较大的海上环境。

与美国原始设备制造商不同，欧洲制造商通常在几乎所有的一般工业应用中使用磨铣式钢瓶。(他们也使用拉杆汽缸，但通常用于160bar (2350 psi)以下的低压任务。)然而，由于设计的原因，拉杆式油缸比磨坊式油缸更便宜，这是在美国广泛使用的另一个原因

还要记住，气缸通常是定制的。NFPA钢瓶标准规定了尺寸、压力额定值、安装类型等等——它们是标准目录产品。然而，设计定制机械的工程师经常需要偏离标准，使用特殊的安装、端口大小或配置来适应特定的应用。在美国销售的钢瓶中，约60%是目录产品，而40%是具有独特要求的改良产品。

2.选择合适的底座。安装方法对气缸性能也有重要影响。汽缸安装方法首先取决于汽缸体是静止的还是旋转的。

对于固定的气缸，在气缸中心线上的固定支架通常是最好的直线力传递和最小的磨损。在不同的变型中，法兰安装通常是首选。负载以圆柱体为中心，相反的力在矩形或圆形凸缘上均匀平衡。它们坚固而坚硬，但对错位几乎没有容忍度。专家推荐顶端安装用于推力负载和杆端安装用于拉力负载。

中心线凸耳底座也吸收中心线上的力，但需要销钉来固定凸耳，以防止在高压或冲击条件下移动。

侧装式或脚装式钢瓶相对容易安装和维修，但它们产生偏移负载。当气缸对负载施加力时，支架会经历一个弯矩，可能会增加磨损。重载容易使长冲程、小口径汽缸不稳定。

侧和脚安装需要很好地对齐和在同一平面上，负载支持和引导。否则，由于不对中引起的侧向载荷会导致气缸磨损和密封泄漏。工程师还必须关注螺栓上的剪切力。在支脚后面加一个销钉或剪切销和键槽，以防止可能剪切安装螺栓的力。如果需要额外的支持，添加另一套脚安装在气缸中部，除了那些在头和帽两端。

3.选择正确的枢轴安装当筒体移动时。枢轴安装吸收力在气缸中心线和让气缸改变对齐在一个平面。常见的类型包括楔形、耳轴和球轴承安装座。

Clevis安装可以在任何方向上使用，通常推荐用于短冲程和小到中孔气缸。气缸工程师更喜欢clevis安装与球面轴承比那些与滑动轴承，因为他们允许一点更多的不对中，因此，一点更宽容。然而，如果在后锁骨上使用球形轴承，他们也建议使用杆端附件，如球形杆眼。这种组合有助于补偿任何侧负荷或潜在的错位。

耳轴安装有头部，中部和后部安装版本。中耳轴设计可能是最常见的，因为它为设计师提供了更多的灵活性。根据应用需要，它们可以精确地指定在气缸中段或朝向前方或后方的任何地方。然而，一旦指定，安装是不可调节的。

分级考虑

对于所有类型的气缸，重要参数包括行程、内径、杆径和额定压力。

4.活塞杆直径是至关重要的。也许在液压设计中最常见的错误是没有指定活塞杆，使缸更容易受到压力，磨损和故障。活塞杆的直径可以从0.5到大于20。，但它们必须根据可用负载进行大小调整。在推压应用中，根据欧拉计算，适当调整杆的直径是非常重要的，以避免杆屈曲或弯曲。

当设计一个圆柱体以产生所需的力时，杆的尺寸总是首先要考虑的。在此基础上，反向计算，确定可用压力的孔径，以此类推。

5.防止杆弯曲。在长冲程圆柱体中，完全伸展的杆可以在自身重量的作用下弯曲。过度弯曲会导致密封件和轴承的磨损和损坏。它甚至可能在孔内点燃活塞，从而划伤和损坏汽缸的内表面。杆的挠度不应超过1至2毫米。

有弯曲或错位风险的油缸杆需要额外的支撑。根据行程长度，可能需要一个停止管——增加气缸的轴承面积——以防止过度磨损和插刀。工程师可能也会考虑更大直径的杆，以增加强度。但这也会增加体重，可能会弄巧成拙，所以要仔细计算。在极端情况下，用户可能还需要为杆添加外部机械支撑，如马鞍型轴承。

6.注意冲击载荷。冲程长度，即推或拉负载所需的距离，可以从不到一英寸到几英尺或更多不等。但当气缸伸展或缩回时，要确保活塞不会触底，在行程结束时不会产生冲击载荷。工程师们有几种选择:增加内部缓冲垫以在行程结束时减速;增加一个外部机械停止，以防止气缸底部出来;或者使用比例阀技术来精确测量流量和安全减速负载。

7.权衡内径与操作压力的关系。为了产生一定的力，工程师可以指定在低压下工作的大口径气缸，反之亦然。一般来说，在较高的压力下运行但气缸较小的系统更具成本效益。而且好处也会层次化。更小的汽缸需要更少的流量，反过来，更小的泵，管道，阀门等等。许多装置通过转向更高的压力降低了总体成本。

也就是说，钢瓶的额定压力为标称(标准)压力和测试压力，以考虑变化。系统不应超过气缸的额定设计压力。

8.增加安全因素。虽然设计计算是必不可少的，但实际操作与理论结果是不同的。总是假设峰值负载需要额外的力。经验法则是选择吨位额定值比负载要求高20%的钢瓶。这就弥补了负载带来的摩擦、液压系统的效率损失、实际压力低于系统额定压力、气缸密封和轴承上的滑粘等损失。

操作注意事项

冲程和力等气缸参数必须符合机器的要求，但这只是挑战的一半。环境和操作要求也是决定钢瓶最终成功与否的重要因素。

9.将密封件与作业相匹配。密封可能是液压系统中最脆弱的部分。正确的密封可以减少摩擦和磨损，增加使用寿命，而错误的密封则会导致停机和维护问题。这可能是不言自明的，但要确保密封材料与流体兼容。大多数液压使用矿物油的形式，和标准的丁腈橡胶密封件往往工作良好。但是涉及合成流体的应用，如磷酸盐酯，需要Viton密封。聚氨酯也不兼容高水基流体，如水乙二醇。

不管液体是什么，保持清洁。流体中的污染和污垢会损坏密封。它还会划伤枪管内部，最终毁掉圆筒。

如果工作温度超过300°F，标准丁腈橡胶密封件可能失效。Viton合成橡胶密封通常可以处理400°F的温度，氟碳密封甚至更高。如果有疑问，就假设情况会比最初出现的更糟。

10.增加一个腺排水管。大约90%的汽缸故障都是密封件造成的。即使工程师根据流体、压力、环境和应用场合指定了合适的密封件，这种情况也不会改变，因为随着时间的推移，密封件会磨损，需要更换。大多数专家建议密封应定期维护，而不是在通常不合适的时间等待故障。

如果钢瓶位于难以接近的位置，使维护变得困难，或者泄漏会损坏产品或导致昂贵的停机时间，订购带“压盖排水”的钢瓶。这是一个特殊的端口加工成缸盖之间的一级和二级密封;或在主刮和杆刮之间。然后，如果主杆密封开始失效并发生泄漏，油就会绕过密封，从压盖排出口流出——通常是通过油管流入一个收集瓶。如果油聚集在通常是空的瓶子里，这就表明密封正在磨损，很快就需要更换了。

油缸通常有一个二次杆密封或一个双唇杆刮水器，可以暂时防止油从杆端泄漏，给维护人员安排维修时间。

11.看材料。用于气缸盖、底座和轴承的金属类型会产生显著差异。大多数汽缸使用SAE 660青铜杆轴承和中级碳钢头和基地，这是足够的许多应用。但更坚固的材料，如用于杆轴承的65-45-12球墨铸铁，可以在艰难的工业任务中提供相当大的性能优势。

还要考虑极端温度。用于汽缸组件的典型碳钢通常适用于零下5至200°F左右的温度。例如，在远低于0°F的北极条件下，标准钢可能会变脆，可能需要替代材料。

12.保护杆。由于活塞杆与外界环境接触，必须抵抗水、盐空气、腐蚀性物质和其他有害物质的攻击。在一般工业应用中，镀铬碳钢是标准。但在潮湿或高湿度的环境，如海洋液压，17-4PH不锈钢镀铬用于大多数活塞杆。一些钢瓶制造商提供特殊的保护涂层。例如，博世力士乐提供了endroq，这是一种专有的热喷涂涂层或等离子焊接覆盖层，用于棒的极端防腐和高耐磨性。它适用于恶劣的环境，通常用于专业的大口径，长冲程气缸。

对于肮脏、磨蚀的环境，工程师们对保护杆靴是又爱又恨。在棒上安装一个引导装置可以防止污垢、金属屑和其他外部污染，否则这些污染会损坏棒，最终损坏密封。然而，如果靴子扎破了，灰尘就会被吸进去，可能排不出来，这比没有靴子还要糟糕。维修人员必须定期检查靴子是否磨损或撕裂，以免加速气缸的损坏。

博世力士乐
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