AirTac气动元件计算与选型

≤12 ＞12~25 ＞25~50 ＞50~100 ＞150~200 ＞200~320
M3 M5、1/8 1/8、1/4 1/4、3/8 3/8、1/2 3/4、1
公称通径（φmm）
标准额定流量 （L/min）
1.5
80
2.5~3.5
200~500
3.5~7
500~1140
7~12
1140~2500
负荷运动方向
作业时负荷作 直线运动
动作中负荷在 同一平面内摆 动
安装形式 底座型 法兰型
轴销型
注意事项
固定气缸本体，使负荷的运动方向和活塞的运动 方向在同一轴线上或平行。
行程过长，或负荷的运动方向和活塞的运动方向 不平行，而且不在同方向上，采用轴销型或耳环 型的安装形式。
耳环型 轴销型
但是，要注意不对活塞杆和轴承施加横向载荷。
运动状 态
静负载 如夹紧、 低速压
铆
负载率η ≤80％
气缸速度＜ 100mm/s
≤65％
动载荷 气缸速度 100~500mm/s
≤50％
气缸速度＞ 500mm/s
≤30％
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20
普通气缸的设计计算
举例 用气缸水平推动台车，负载质量M=150kg，台车与床面间摩擦 系数0.3，气缸行程L=300mm，要求气缸的动作时间t=0.8s，工作压 力P=0.5Mpa。试选定缸径。
F F0
100%
负载力是选择气缸的重要因素。负载情况不同，作用在活塞轴上的实际负载 力也不同。
气缸的负载率 表9-6所示几个负载实例。
气缸的负载率 气缸的实际负载是由工况所决定的，若确定了负载率η也 就能确定气缸的理论出力，负载率η的选取与气缸的负载 性能及气缸的运动速度有关（见下表）
负载的
使支撑气缸的耳环或轴销的摆动方向和负荷的摆 动方向一致。另外，活塞杆前端的金属零件的摆 动方向也要相同。
耳环型 轴承上有横向载荷时，横向载荷值应在气缸输出 力的1/20以内。
气缸各种不同的安装形式：
活塞杆的轴线与负载移动方向应保持一致（同轴）： 如果不一致，活塞杆和缸筒会产生别劲，缸筒内表面、导向套和活 塞杆的 表面以及密封件容易磨损
气缸的耗气量计算
耗气量是指气缸住复运动时所消耗的压缩空气量，它的大小与气缸的性能 无关，但它是选择空压机排量的重要参数。气缸的耗气量与气缸的活塞 直径D、活塞杆直径d、活塞的行程L以及单位时间往返次数N有关。
以单出杆双作用气缸为例，活塞杆伸出和退回行程的耗气量分别为
V1
4
D2L
V2
(D2 4
d2)
选定缓冲形式 无缓冲、橡胶缓冲、气缓冲、油压缓冲器
选定磁感开关 主要是作位置检测用，要求气缸内置磁环
选定气缸配件 包括相关接头
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12
方形气缸选择
SI
SU
SC
JSI
SE
SG
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薄型气缸选择
ACQ
SDA
ACP
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双轴气缸选择
TN
TR
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回轉夾緊气缸选择
L
因此，活塞往复一次所耗压缩空气量为
V
V1
V2
4
L(2D2
d2)
V VN 若活塞每分钟往返N次，则每分钟活塞运动的耗气量为
气缸的耗气量计算
未经压缩的自由空气的耗气量要比该值大，当实际消耗的压缩空气量为 VS时，其自由空气的耗气量为
Vsz
Vs
p 0.1013 0.1013
式中 p为工作压力（Mpa）。
亚德客国际集团
前言
气动控制技术以其独特的优势在现代工业中的应 用越来越广泛，并且随着气动技术的发展其应用领 域在迅速拓展。
了解与掌握气动产品的相关标准、结构特点、选 型与应用、安装使用及其维护知识对气动系统的设 计和保证气动系统优良性能有着至关重要的意义
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2
课气动件元内件容和系统的概要
(6) 减压阀
对空压机送来的压缩空气进行减压处理，将2次侧的空气压力设定、调整到 规定的压力。
(7) 空气过滤器 课件内容
清除压缩空气中或配管内产生的灰尘、锈迹、冷凝水等，保护 气动元件、防止故障的发生。
(8) 冷冻式空气干燥器
对压缩空气进行强制性冷却处理，将压缩空气中的水蒸气转化 为水滴后除去，使其干燥。
12~16
2500~3000
18.7~25
＞6000
36
气动元件的安装与注意事项
37
气动配管注意事项
(a)空压机进气口处需隔绝盐风、雨水、热、灰尘及有害 气体等，并请尽量置于低温、低湿的场所。
(b)空气配管的末端需向下倾斜约1/100的坡度，以避免冷凝 水滞留在配管中。
(c)从主管引出支管进行配管时，要使配管口朝上，然后 再引出。
(9) 主管路过滤器
为了去除空压机压缩过的空气中所含的灰尘、水和油等而在主 管路的配管部位设置的过滤器。
(1课0)件后内冷容却器 将空压机生成的高温多水分的压缩空气冷却后除去冷
凝水。
(11) 空压机
利用旋转(螺杆式)或往复(往复式)等动作方式来生成 压缩空气。
气缸的计算与选型
10
气缸的选型步骤:
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电磁阀的选型步骤:
选定选定电磁 阀系列 根据所需流量及驱动形式，选定电磁阀系列2/3、2/5
选定机能 根据不同的控制方式选择电控、气控、人力或机械控制 单控、双控、三位置
选定电气规格 选择使用电流及电压，选择接线形式（出线式、端子式）
选定配管形式 有两种配管形式：直接配管型和底板配管型
正确
防止后活动饺接离出力点过长会导致活塞杆受扭矩力——改用中间 活动支撑缩短支撑点与出力点过长的距离
不正确
正确
长行程气缸上应设置中间导向支撑，避免活塞杆自然下垂——以克服 活塞杆的下垂、缸筒的下弯以及振动和外负载给活塞杆带来的伤害
Q 0.0462 D2 V max (P 0.102)
Q=0.0462×6.3×6.3×(300/1) ×1.4×(0.5+0.102) =464L/min
Q标=984Cv （L/min） CV=0.47 只需选择比0.47大的阀即可…
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气缸、阀的选配及其通径和流量：
气缸缸径（φmm）阀的连接尺寸
选定气缸类型 气缸操作方式有双动,单动,双行程，双轴等
选定缸径大小 根据有关负载、使用空气压力及作用方向确定
选定气缸行程 工件移动距离（尽量勿使用满行程工作）
选定气缸系列 根据各类气缸的特点（参考相关样本）
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选定安装型式 不同系列有不同安装方式，主要有基本型、脚座型 、法兰型、轴耳型、悬耳型等
S值与C值之关系：S=18.0*10-6Cv（m2）=18*Cv （mm2） Q标=984Cv （L/min）（进气压力0.7,出口压力0.6,温度20度
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根据所需流量及驱动形式，选定电磁阀系列 气缸的必要流量（最大耗气量）:
根据气缸缸径、行程、运行速度及使用压力计算出所需的耗气量。
(d)在配管途中如果有障碍物，必须使配管口朝下时，应 与管末端做相同处理，安装自动排出阀(排水器)。
给气动元件配管时的几项注意点
(a)过滤器后的配管材料应选用镀锌钢管、尼龙管、橡胶软 管等不易腐蚀的管材。(过滤器前的配管材料也要选用镀锌 钢管等不易腐蚀的管子。)
(b)为了去除管内生的锈、杂质及冷凝水，过滤器要尽可能 安装在气动元件附近。
不正确
正确
避免活塞杆直接连接受垂直重力：——加滚轮支撑道轨 活塞杆和缸筒会产生别劲，活塞杆容易弯曲，缸筒内表面、导向套和活 塞
杆的表面以及密封件容易磨损
不正确
正确
避免活塞杆受扭矩力：——应该加导向杆 活塞杆和缸筒会产生别劲，缸筒内表面、活塞杆容易弯曲，导向套和活 塞
杆的表面以及密封件容易磨损
不正确
选定配管口径 每个电磁阀都有它指定的配管口径，有些会有一 个以上的口径尺寸可供选择；螺纹连接。
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方向控制阀的选择
⑴、方向控制阀系列的选择 应根据所配套的不同的执行元件选择不同功能系列的阀。
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方向控制阀的选择
⑶、控制方式的选择 应根椐工作要求及气缸的动作方式选择合适的换向阀控制方
选用阀的功能及控制方式应符合系统工作要求，即应根据气 动系统对元件的位置数、通路数、记忆性、静止时通断状态和控 制方式等的要求选用符合所需功能及控制方式的阀。
选用阀的性能应满足系统工作要求，即应根据气动系统对最 低工作压力或最低控制压力、最高许用压力、动态性能、气密性 、寿命及可靠性等的要求选用符合所需性能指标的阀。
(2) 速度控制阀
调整压缩空气的流量、调节气缸的速度。
(3) 换向阀(电磁阀)
课件内容
利用电气信号对压缩空气进行开、关处理，或改变其流动方向。
(4) 消音器
安装于方向切换阀的排气口上，以减弱进行切换时的排气噪音。
(5) 油雾器
为了使元件平滑运行，改善元件的耐久性，利用流动的压缩空气，将润滑 油变成雾状后送入末端的元件。
QCK
ACK
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气缸的理论输出力
普通双作用气缸的理论推力（N）为：
F0
4
D2
p
式中, D一缸径(mm)，p一气缸的工作压力(MPa)。
理论拉力(N)为：
F1
4
(D2
d
2)p
式中,d一活塞杆直径（mm）时,估算时可令d=0.3D。
气缸的负载率
气缸的负载率：是指气缸的实际负载力F与理论输出力F0之比。
(c)配管连接前，为了彻底清除管内的杂质、切屑等，要以 超过0.3MPa{3kgf/cm2}的气压对管内进行吹扫。
气动执行元件
ISO标准气缸公称行程允差：
项目 标准
ISO6431
缸 径（mm）
32 40 50 63 80 100 125 160 200 250 320
公称行程（mm） 行程允差（mm）
最大500
+2
500~1250
+3.2
最大500
+2.5
500~1250
+4
最大500
+4
500~1250
+5
ISO标准气缸公称行程允差：
项目 标准
ISO6432
缸 径（mm）
8 10 12 16 20 25
公称行程（mm） 行程允差（mm）
最大500
+1.5
气缸安装：
气缸安装形式的决定方法：根据负荷运动方向决定气缸的安装形式。
式。换向阀控制方式的选择。
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方向控制阀的选择
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方向控制阀的选择 选择阀的流通能力应满足系统工作要求，即应根
据气动系统对元件的瞬时最大流量的要求来计算阀的 通径。对于直接控制气动执行元件的主阀，必须根椐 执行元件的流量来选择阀的通径，且选用阀的流量应 大于所需要的流量。
=0.00157*10*10*15*60*(0.6+0.102) =99.2 L/min
Hale Waihona Puke Baidu
电磁阀的计算与选型
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方向控制阀的选择
正确地选用各种控制阀是设计气动控制系统的重要环节。选 择的合理，能使线路简化，减少阀的品种和数量，保证气动系统 准确可靠，降低压缩空气的消耗量，降低成本等。
选用阀的适用范围应与使用现场的条件相一致，如气源压力 范围，电源条件(交直流、电压大小及波动范围)，介质温度、湿 度，粉尘，振动等。
Q 0.0462 D2 V max (P 0.102)
其中： Q：气缸的最大耗气量，L/min D：缸径，cm P：使用压力，Mpa
Vmax：气缸的最大速度，mm/s Vmax＝1.4Vave
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举例 SE63×300 使用气压0.5MPa需要在1S内动作完成(推出),需要配怎么样的 阀? 气缸最大耗气量:
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Cv值：阀门的流通能力即表示在阀门全开前后压差为0.098mpa 条件下，密度为1000kg/m3的清水，流过阀门的体积流 量数，单位为m3/h。（Cv=1.167Kv）
有效面积S值：在气动技术中，不论元件和管路内部结构如何复 杂，设想通过该元件或管路的实际流量就等于在相同压 力条件下通过一理想节流孔的流量，此理想节流孔的流 通面积就称为该实际元件或管理的有效流通面积。
气缸的耗气量计算
实际可简化计算公式为（计算出大概值）：
Q：气缸的平均耗气量，L/min(ANR)； N：气缸的工作频率，即每分钟内气缸的往复周数，一个往复为一周，周/min； D：气缸的直径（cm）； L：气缸的行程（cm）； p：工作压力（MPa）；
气缸的耗气量计算
例如：SC100X150的气缸，动作频率N为60周/min，使用压力为0.6Mpa
气缸的计算与选型 电磁阀的计算与选型 气动元件的安装与注意事项
气动元件和系统的概要
4
气课备动件。系内构统容成，该是系指统汇的总元了件以有气气压缸为、动速力度的控装制置阀元、件换的向设 阀、减压阀、过滤器、干燥器、空压机等。
(1) 气缸
将气压的能量转换为有效的力和动能(推动或搬运物 体)。