气缸在沥青拌合站中发挥着至关重要的作用,振筛分料气缸、热仓气缸、骨称气缸、拌锅气缸、成品仓放料气缸等的选择是否合理,直接影响着整套设备的运行。若缸径选择小,输出力不够,气缸不能正常工作;但缸径过大,不仅使设备笨重、成本高,同时耗气量增大,造成能源浪费。一般情况下,沥青拌合站基本上处于全天不间断的工作状态,如果某一个气缸出现故障,直接影响整台沥青拌合站的生产,造成成本损失。通过对成品仓气缸的选型,提供对气缸选择的一些参考。
气缸的理论输出力是在最理想状态下的实际输出力,是在完全没有泄露、完全没有阻力及损耗得到的,但实际中会有摩擦损失、气压损失等。所以实际输出力要小于理论输出力。一般设计选型时都按照理论输出力的50%-70%来选型。
气缸最主要的数据是缸径和行程,气缸的输出力主要和活塞的受力面积有关,而气缸的受力面积则取决于气缸的缸径,一般来说,气缸的缸径和行程是成一定比例的,行程越长,缸径也要随之变大。对于气缸的选型,首先要根据需要的输出力换算出气缸的活塞面积,由可得:
式中:F0气缸所需要的输出力,N;P系统压力,Pa;S活塞面积,㎡;N安全系数,一般气缸水平使用取0.7,垂直使用取0.5。计算出气缸的活塞面积,再根据
计算出气缸的缸径D。为了安全考虑,一般情况在计算出缸径后,都会选择比计算值大一级别的缸径值。气缸的行程可根据料仓门完全打开所需要的行程来预选,为了安装调试,对预选的行程要留有适当的余量,沥青拌合站的气缸由气压控制,所以气缸一般使用满行程或者根据实际情况选择合适的行程,这样可保证供货速度,降低成本。
实例计算验证
计算的关键在于分析出气缸的负载,受力分析应考虑沥青混合料的物理特性—物料颗粒的内部的摩擦力和粘着力,为了简化计算便于验证,以水平开门的CPG120成品仓为例来计算。
沥青混合料的密度ρ=1800-2200Kg/m³,在计算时取最大值ρ=2200 Kg/m³;经过多篇文献的相互验证,普通钢板与混凝土的摩擦系数大致可取0.6,因此取沥青混合料与仓们的摩擦系数μ0=0.6。作用于水平放料门上的平均压强可用下式近似计算p=5.6k0RHρg,式中:RH放料口的水力半径,m;ρ物料的容积密度,kg/m³;g重力加速度,m/s²;k0考虑料仓操作特点的系数,对于整个工作中皆非全部卸空的料仓,取k0=1;对于每开启一次并非都是全部卸空的料仓,取k0=1.5;对于每开启一次便全部卸空的料仓,取k0=2。CPG120成品仓的仓门为水平仓门,仓口为长方形,尺寸为400mm×850mm,卸料过程中成品仓并非都是全部卸空,所以k0=1.5;计算过程如下:=24630.14Pa仓门打开受到的摩擦力为:
=5024.55N则气缸打开料仓门所需要的力最大为F0=f=5024.55NCPG120成品仓的仓门为水平仓门,取n=0.7,系统压力为0.8MPa和1MPa时,分别计算得:
=
㎡
=
㎡由
可得:D₁=107mm,D₂=96mm从气缸列表中选出标准缸径的气缸为125mm。一般情况下活塞与推杆直径之比d/D=0.2~0.3,则气缸推杆的直径选取范围为25~40mm。CPG120成品仓的仓门完全打开至少需要移动400mm,所以选择气缸的行程应大于400mm,所以选取标准行程L=500mm。
上述计算和分析时,混合料的密度ρ,安全系数n,摩擦系数μ,k0的取值均会有一定的偏差,不同形式的仓门受力情况不同,不同的取值导致计算结果存在一定的偏差,但可以为我们的气缸选型提供一定的理论依据和参考。
根据气缸在沥青混合料搅拌站中的实际应用情况,总结出几条注意事项如下:
01
气缸正常工作的介质、环境温度一般为-20~80℃,工作压力一般为0.1~1.0MPa。
02
气缸在安装前应该在1.5倍的工作压力下检测是否漏气。
03
气源进口处应有调压阀、过滤器、油雾器,以利于气缸工作中的润滑,如果选用气缸是免润滑的,可只考虑调压阀和过滤器即可。
04
安装气缸时,注意气缸运动方向,不应使活塞杆受到偏心负载和横向负载。
05
行程中有负载变化时,应使用有足够输出力的气缸,并附带缓冲装置。06
气缸的行程要根据实际情况选取,特别是活塞杆伸出时,不要使活塞与缸盖撞击。