【整整600集】這絕對是講的最全的非標設備標準件選型教程，從入門到精通，少走99%的彎路！這還學不會，我退出機械圈！ P33 - 氣動篇——7、氣動執行元件-旋轉氣缸、無杆氣缸介紹與選型

大家好，我是講師雲飛 今天繼續來講解氣動的執行元件 上節課介紹完了常用氣缸 本節課開始介紹旋轉氣缸 有兩種 第一種齒輪齒條式的 又叫它擺臺 第二種葉片式的 這是兩者的實物圖 具體的應該怎麼選型？拿一臺設備爲例 在設備中有一個平臺，上方有兩個料倉 帶動平臺旋轉所使用的就是齒輪齒條式的旋轉氣缸 旁邊有一個絲模機構 帶動手指旋轉所使用的就是葉片式的旋轉氣缸 先說齒輪齒條式的怎麼選型呢 首先要分析氣缸所受的負荷是哪種負荷 來看樣冊 這是亞德客的旋轉氣缸樣冊 在樣冊中 你能夠找到這樣一個表格 就是最大容許負荷的表格 那負載的類別有三類 徑向負載 軸向負載 還有彎矩負載 你首先分析氣缸所受的負載是哪種負載 很明顯嘛，是第二種 對吧 再根據負載的大小 來初定旋轉氣缸的型號 比如說啊，這裏平臺加料倉加物料 總重給他一個15000克 也就是150牛嘛 那應該初定哪個型號啊 HRQ30 HRQ30這個型號的旋轉氣缸 它的最大容許軸向負載是200牛 能夠滿足使用需求 對吧，好 再看右側找到HRQ30 在這裏，對吧 再找到它對應的直線 來畫一下也就是它 好，那看圖像的橫軸是什麼 氣缸所使用的壓值，單位是兆帕對吧 豎軸呢氣缸它能夠輸出的有效的扭矩 單位是牛米 好那假設呢氣缸所使用的掐指 0.7兆帕 來看對應的HRQ30 旋轉氣缸所能夠輸出的有效扭矩多少 4牛米的樣子 好，找到這個數值之後就要去計算了 計算氣缸在帶動機構時 所需要氣缸輸出的扭矩大小是多少 算出數值之後 跟這裏我們找到的數值4牛米對比 如果說我們算出的數值是偏小的 那氣缸就能用 但如果算出的數值偏大 HRQ30的就不行了 要選擇HRQ50甚至是更大的 對不對 好具體的怎麼計算 這裏也來講一下 主要就是要計算扭矩 主要就是要計算扭矩 公式我先寫一下 就是扭矩T 它等於 這個慣量 再乘以角加速度 再乘以這個安全係數K 像這種齒輪齒條似的 安全係數一般給四倍 因爲負載比較重 負載輕一點的話 可以給小一點 這裏我就給四倍了 好那麼角加速度 注意它等於旋轉角度的二倍 再除以旋轉一次所用時間的平方 時間是根據要求來的 我要求你必須在多長時間之內 旋轉一定的角度 這個時間是一個已知量 那角度呢跟結構設計有關 對吧我需要這個結構旋轉多少度 這也是一個已知量 但是呢注意啊要換算成弧度制的 比如說180度那就是π 對吧好這就是角加速度啊 那慣量呢要分析機構是怎麼運動 肯定是旋轉嘛對吧 那旋轉的同時啊機構相對於旋轉中心來說 是對稱的呢還是說有邊重有邊輕啊 這裡是對稱的 那我們用的公式就是 二分之一的mr方 m 旋轉物體的質量 就是平臺呀加料倉加物料 總共多少千克 這是一個已知量對不對 好那r呢 就是旋轉半徑了 直接給最大的數值 你看旋轉中心 到這個就是對角的這麼一個距離 算作旋轉的半徑 好吧 好那就能夠算出 慣量的具體數值 乘以這個角加速度 再乘以安全係數 就是帶動機構旋轉 所需要氣缸輸出的扭矩 然後呢 跟樣冊中所提供的這個數值 4牛米來對比 如果說算出的數值偏小 氣缸能用 偏大的話呢 選大一規格的 再去驗證 對吧 然後還有一個量 就是能量 看一下 最大容許這個運動能量及迴轉時間範圍 那這裡的話呢 咱們也可以算一下 但是安全係數給的夠大 絕對是可以用的 來往這看 能量的計算公式在這裏 二分之一 慣量再乘以角速度的平方 這裏是角速度了 同學們不是角加速度 是角速度 那你看剛剛我有提到 這個時間角度都是已知量 對不對 角度要換算成弧度制的慣量也算出來了 就能夠算出能量 然後呢跟它樣冊中所提供的數值對比 只要說我們算出的結果偏小 那就沒問題 好吧算出的數據偏小就是沒有問題的 它這裏會有能量這個具體大小 就是最大容許的運動能量 還有呢迴轉時間範圍 只要說在它的範圍之內就可以 好吧這是齒輪齒條式的 旋轉氣缸它的一個選型 那麼葉片式的也一樣 對，還有一點要說一下 齒輪齒條式的像這種 它的旋轉角度是0到190度 當然這個角度可以調節 好，那麼像這種葉片式的 範圍就要大些 範圍就要大些，我們看 往上看 他這裡有90度的 有180度的 當然也有這種270度的 他有這種單片 還有雙片的 雙片式的話旋轉角度會小一些 都是90度100度左右 但是如果說是單片的 旋轉角度能夠達到180、270 然後具體的 他的選型 其實跟剛剛所講到的選型 也差不了太多 也是先去計算這個慣量 再去計算就是帶動機構旋轉所需要的扭矩大小 然後也是要算這個能量 還有擺動時間的確定 只不過它這裡就是範圍會小一些 因爲畢竟葉片式的旋轉氣缸 它本身體積小一些 所以說可能帶不動那麼重的物體 同學們在使用時也要注意好吧 那旋轉氣缸就不多講了 接下來我們來看這個無杆氣缸 無杆氣缸也是有兩種 一種是磁偶式的 分爲帶導杆 還有這種標準型的 另外一種是機械式的 首先你要知道 爲什麼會使用到這種無杆氣缸 還是拿一臺設備爲例 來看一下 這是之前給大家展示過的一臺設備 是這臺 好在這裏有一個移料機構 是想把物料從輸送機構上方移動到轉盤的載具上 對吧好用到的就是一個帶導杆的無杆氣缸 其實你不用管什麼帶導杆不重要 重要的是它用的是一個無杆氣缸 那這裏使用到了無杆氣缸 是利用到了無杆氣缸的什麼優勢 省空間的優勢節省空間 什麼意思呢 假設在設計這個機構時 我就是不想用無杆氣缸 我想用這種有杆缸 就是有這個有杆缸 有這個五感槍的這種氣缸 能不能用呢 如果說你擔心力不夠 我用大缸徑的這種有杆氣缸 如果說你擔心導向問題 不用擔心 我給它加導軌滑塊 進行導向 能不能用 肯定是能用的 能帶動這個物料左右運動 對吧 但是爲什麼不用呢 太佔空間了呀 你要給缸體空間，要給活塞桿空間 它所佔用的空間是無杆氣缸的兩倍還要多一些 哪有那麼大的空間讓你安裝有杆缸沒有 所以說我們用的是能夠更加節省空間的無杆氣缸 這點大家可以記一下，無杆氣缸的優勢就在於它能夠節省空間 那麼磁偶式的我們來看一下示意圖或者直接給大家畫一下 它是這個樣子的 中間有一個活塞，外部就是一個滑塊 滑塊把這個缸體給包裹住了 然後中間的活塞它外面是有磁環的 滑塊的內部同樣有磁環 它是靠磁力吸附的 也就是說，我通過氣體推動中間的活塞運動 能夠靠着磁力帶動外部的滑塊一起運動 這就是磁偶式無杆氣缸它工作的一個原理 那這種帶導杆的，相比這種普通式的標準型的 它的優勢就是不需要再設計這種導向零部件 對不對，但是成本會高一些 那如果你使用的是標準式的也可以 就是你要搭配導向零部件來使用 那像這種機械式的話 其實這裏有它的一個實物 大家可以看一下 把它放大一點 機械式的很明顯，外部的滑塊 和中間的活塞是機械相連 那如何保證在氣缸運動時不漏氣呢 它這裏其實是有這種帶磁性的鋼條的 那能夠在 兩側的位置，現在沒有運動的兩側嘛，對不對 在這裏吸附住，起到一個防止漏氣的效果 中間呢，是能夠允許你這裏滑塊帶着活塞運動的 這就是機械式無杆氣缸 機械式無杆氣缸的話呢，剛剛一開始給大家看的設備裏面也有 就在這個位置，絲膜機構它用的就是機械式無杆氣缸 成本要比這種伺服式的高很多 像這臺這麼長，我看一下這個缸徑 缸徑的話應該是25的 那成本應該在1000塊錢左右 那如果用的是磁偶式的 成本可能就是500左右的樣子 所以說機械式的成本要高很多 但是機械式的優勢就是 不用擔心出現這種脫磁的問題 磁偶式的在這種衝擊過大 速度過快的場合 可能會出現脫磁 所以說同學們在使用時 也需要注意到 具體的應該如何來選型 其實跟我們平時所講的這種單軸缸選型也差不多 那這裏來講一下 還是拿剛剛的那臺設備爲例 首先你要分析氣缸在工作時需要克服的力是什麼力 這裏主要是摩擦力嘛對不對 主要是摩擦力 那回到這個樣子中來 來看這是無杆氣缸它的一個樣冊 這是氣缸理論輸出力它的一個表格 理論輸出力的表格 在不同氣壓之下 不同缸徑的無杆氣缸 所能夠輸出的推力是不一樣的 根據你所需要的推力 根據你所使用的氣壓值 再給它一定的安全係數 就能夠確定氣缸它的一個缸徑了 行程比你所需要的力稍微大點 可以利用限位機構限制氣缸它運動的範圍 這個缸徑行程很難確定 但是有點，比如說氣缸是這樣擺放的 水平擺放，然後上方有一個物料有一定重量 那麼氣缸它能否承受這個重量呢 不是咱們說了算的，是跟缸徑行程有關的 你看它這邊有一個圖像 橫軸氣缸行程，豎軸呢 是氣缸所能夠承受的最大負載 這裏的曲線就是不同缸徑的氣缸 拿缸徑爲四十的無杆氣缸爲例 你看當缸徑爲四十時 行程在多少呢 在600以內 行程在600以內 這點是600 那此時氣缸所能夠承受的負載多少千克 40千克 還是比較大的 是吧 但是隨着氣缸行程的增大 氣缸所能夠承受負載慢慢降低 你看當行程 增大到1500毫米的時候 此時缸徑爲40的無杆氣缸 所能夠承受負載多重 來看一下三點幾千克 那三點幾千克和40千克 這個跨度還是很大的 所以說氣缸它能否承受這個重力 不是我們說了算的 跟缸徑跟行程是有關係的 然後我們可以通過圖像 找到對應的數值 你在設計這個機構時 機構的重力就不能大於你找到的數值 否則的話氣缸工作一段時間會壞掉的 然後還有 這只是水平擺放 這只是水平擺放 如果說是其他的擺放狀態比如說圖中 我們看到的 它就是豎直擺放 那下方會有相對應的 比如說你是垂直安裝 比如說你是另外一種狀態 看這裏 那具體的能夠承受多大負載 都可以按照 對應的公式求得 好那今天呢 關於這個氣缸咱們講這麼多 如果說你想了解更多的非標設計相關知識 可以在評論區留言 老師會錄製更多專題給大家進行學習的 好吧今天講到這 我是雲飛老師 咱們下期再見