气缸利用流体压力和流量来产生线性运动和力，它们在工业机器（如压力机和塑料成型机）以及移动设备（如挖掘机和矿用卡车）中都能很好地工作。与气动、机械或电动直线运动系统相比，液压系统更简单、更耐用，并提供显着更高的功率密度。
气缸有多种类型和尺寸可供选择，以满足广泛的应用需求。选择正确的气缸对于获得最佳性能和可靠性至关重要。这里有12个实用技巧，可帮助您选择、确定和操作最适合某项工作的设备。
1.选择合适的气缸类型。
用于工业应用的两种基本气缸设计是拉杆和焊接缸。拉杆气缸在气缸外壳外部使用高强度螺纹钢拉杆，以增加强度和稳定性。在美国，这是最常见的气缸类型。它们用于大多数通用工业应用，例如塑料机械和机床，尽管它们往往被限制在3,000 psi的最大工作压力。这些气瓶是按照NFPA标准制造的，这使得它们的尺寸和压力等级可以与任何其他符合该标准的气瓶互换。
焊接式或轧制式气缸有一个重型外壳，带有焊接或螺栓直接连接到端盖的桶，不需要拉杆。专为5,000 psi或更高的更高压力而设计，它们通常更适合更坚固的应用，例如压力机、钢厂和具有恶劣环境和宽温度波动的海上环境。
2.选择合适的安装。
安装方法在气缸性能中也起着重要作用。缸体安装方式首先取决于缸体是静止的还是枢轴转动的。对于固定气缸，气缸中心线上的固定安装座通常最适合直线力传递和最小磨损。在不同的变体中，法兰安装通常是优选的。负载集中在圆柱体上，反作用力在矩形或圆形法兰上均等地平衡。它们坚固而坚硬，但对错位几乎没有容忍度。专家建议推力载荷采用端盖安装，拉力载荷采用杆端安装。
3.缸体移动时选择正确的枢轴安装。
枢轴支架吸收气缸中心线上的力，并让气缸在一个平面上改变对齐方式。常见的类型包括U形夹、耳轴和球面轴承安装座。
U形夹安装座可用于任何方向，通常推荐用于短行程和中小型缸径气缸。与滑动轴承相比，气缸工程师更喜欢带球面轴承的U形夹安装座，因为它们允许更多的不对中，因此更宽容。但是，如果在后U形夹上使用球面轴承，他们还建议使用可旋转的杆端附件，例如球形杆眼。这种组合有助于补偿任何侧向负载或潜在的不对中。
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部或几乎任何朝向前部或后部的位置。但是，一旦指定，安装座便不可调节。
对于所有类型的气缸，重要参数包括冲程、孔径、杆直径和压力等级。
4.活塞杆直径很关键。
液压设计中最常见的错误可能是活塞杆规格不足，使气缸更容易受到压力、磨损和故障。活塞杆直径的范围可以从0.5英寸到超过20英寸，但它们的尺寸必须适合可用负载。在推动应用中，根据欧拉计算正确确定杆直径的大小非常重要，以避免杆屈曲或弯曲。
在设计气缸以产生所需的力时，杆的尺寸始终是首要考虑因素。从那里，向后工作并确定可用压力的孔径，等等。
5.防止杆弯曲。
在长冲程的气缸中，完全伸展的杆可以在其自身重量下弯曲。过度弯曲会导致密封件和轴承磨损和损坏。它甚至可能使活塞在孔内翘起，从而划伤并损坏气缸的内表面。杆挠度不得超过1至2毫米。
有弯曲或错位风险的气缸杆需要额外的支撑。根据冲程长度，可能需要一个止动管——这会增加气缸的轴承面积——以防止过度磨损和千斤顶。工程师也可能会考虑使用更大直径的杆，以增加强度。但这也会增加体重并且可能会弄巧成拙，所以请仔细计算。在极端情况下，用户可能还需要为杆添加外部机械支撑，例如鞍形轴承。
6.注意冲击载荷。
行程长度，即推动或拉动负载所需的距离，可以从不到一英寸到几英尺或更多。但当气缸伸出或缩回时，确保活塞不会触底并在冲程结束时产生冲击载荷。工程师有多种选择：添加内部缓冲垫以在接近行程末端时减速负载；添加一个外部机械止动装置，防止气缸触底；或使用比例阀技术精确计量流量并安全减速负载。
7.权衡孔径与工作压力的关系。
为了产生给定的力，工程师可以指定在低压下运行的大口径气缸，反之亦然。通常，在较高压力下运行但具有较小气缸的系统更具成本效益。还有级联的好处。较小的气缸需要较少的流量，进而需要较小的泵、管路、阀门等。许多装置通过转向更高的压力来降低总体成本。
也就是说，钢瓶的额定（标准）压力和测试压力都可以考虑变化。系统不得超过气缸的标称额定设计压力。
8.增加安全系数。
虽然设计计算是必不可少的，但实际操作与理论结果不同。始终假设峰值负载将需要额外的力。经验法则是选择额定吨位比负载所需多20%的气缸。这可以补偿负载摩擦、液压系统中的效率损失、低于额定系统压力的实际压力、气缸密封件和轴承上的滑动等损失。
操作注意事项
气缸参数（如行程和力）必须符合机器要求，但这只是挑战的一半。环境和操作要求在决定气瓶的最终成功方面也起着重要作用。
行程和力等气缸参数必须符合机器要求，但这只是挑战的一半。环境和操作要求在决定气瓶的最终成功方面也起着重要作用。
9.使密封件与工作相匹配。
密封件可能是液压系统中最脆弱的部分。正确的密封件可以减少摩擦和磨损并延长使用寿命，而错误的密封件会导致停机和维护难题。这可能不言而喻，但要确保密封材料与流体兼容。大多数液压系统使用一种矿物油，而标准的Buna-N密封件往往工作良好。但是涉及合成流体（例如磷酸酯）的应用需要氟橡胶密封件。聚氨酯也与水乙二醇等高水基流体不相容。
不管是哪种液体，都要保持清洁。流体中的污染物和污垢会损坏密封件。它还可以在枪管内部划伤并最终破坏气缸。
如果工作温度超过300°F，标准Buna-N丁腈橡胶密封件可能会失效。Viton合成橡胶密封件通常可承受400°F的温度，而碳氟化合物密封件的温度更高。如有疑问，假设情况会比最初出现的情况更糟。
10.添加一个压盖排水管。
可能90%的气缸故障是由于密封造成的。即使工程师为流体、压力、环境和应用指定了适当的密封件，因为它们会随着时间的推移而磨损并需要更换。大多数专家建议应定期维护密封，而不是在通常不合时宜的时间等待失效。
如果钢瓶位于难以接近的位置，导致维护困难，或者如果泄漏会损坏产品或导致代价高昂的停机时间，请订购带有“压盖排水管”的钢瓶。这是在主密封件和辅助密封件之间加工到气缸盖中的特殊端口；或在初级和杆刮水器之间。然后，如果主杆密封开始失效并泄漏，油会绕过密封并从压盖排放口流出——通常通过管道流向收集瓶。如果油收集在通常为空的瓶子中，它会给出一个视觉指示，表明密封件正在磨损并且很快需要更换。气缸通常具有辅助杆密封件或双唇杆刮油器，可暂时防止油从杆端泄漏，从而使维护人员有时间安排维修。
11.看材料。
用于气缸盖、底座和轴承的金属类型会产生显着差异。大多数气缸使用SAE 660青铜作为杆轴承，使用中级碳钢作为缸盖和底座，这对于许多应用来说已经足够了。但更坚固的材料，例如用于杆轴承的65-45-12球墨铸铁，可以为艰巨的工业任务提供相当大的性能优势。
还要考虑极端温度。气缸部件中使用的典型碳钢通常适用于–5到200°F左右。例如，在远低于0°F的北极条件下，标准钢会变脆，可能需要替代材料。
12.保护杆。
由于活塞杆与外界环境相接触，它必须抵抗水、盐空气、腐蚀物和其他有害物质的侵蚀。在一般工业应用中，镀铬碳钢是常态。但在潮湿或高湿度环境中，例如船用液压系统，大多数活塞杆使用镀铬的17-4PH不锈钢。一些气缸制造商提供特殊的保护涂层。例如，博世力士乐提供Enduroq，这是一种专有的热喷涂涂层或等离子焊接覆盖层，应用于棒材，具有极强的腐蚀保护和高耐磨性。它用于恶劣环境，通常用于特种大口径、长冲程气缸。
对于肮脏、磨损的条件，工程师们对保护杆靴爱恨交织。在杆上安装一个护套可防止灰尘、金属屑和其他外部污染物进入，否则会损坏杆并最终损坏密封件。但是，如果靴子刺破或撕裂，污垢会被吸入并且可能无法排出，这比没有靴子更糟糕。维护人员必须定期检查可能加速气缸损坏的磨损或撕裂的靴子。
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