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成品倉放料門氣缸選型的理論分析

文檔作者：朱冰偉文檔來源：廊坊德基機(jī)械科技股份有限公司		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年07月25日
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EQUIPMENT MANAGEMENT AND MAINTENANCE I嗵圍圍圇圍圈
文章編號(hào)：1000 033X(2015)01-0091-04
成品倉放料門氣缸選型的理論分析
朱冰偉
(廊坊德基機(jī)械科技股份有限公司，河北廊坊065600)
摘 要：針對(duì)瀝青拌和站的成品料倉門氣缸選型的問題，以某瀝青混合料生產(chǎn)設(shè)備的成品料倉為
例，從倉門形狀、受力關(guān)系、氣缸運(yùn)行速度與開合時(shí)間之間的關(guān)系等方面對(duì)成品料倉放料門進(jìn)行了
理論分析和計(jì)算，得出了倉門的合理形狀與氣缸選型的依據(jù)，可為同類設(shè)計(jì)提供參考。
關(guān)鍵詞：成品料倉門；氣缸選型；開合時(shí)間；理論計(jì)算
中圖分類號(hào)：U415．52 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B
Theoretical Analysis on Selection of Cylinder for Emptying
Door of Finished Product Silo
ZHU Bing—wei
(1．a(chǎn)ngfang D&amp;amp;G Machinery Technology Co．I td．，Langfang 065600，Hebei，China)
Abstract：Aimed at the selection of cylinder for emptying door of finished product silo of asphalt
mixing plant，the finished product silo of a certain brand was taken as an example to carry out the
theoretical analysis and calculation． The shape of em ptying door， stress relationship， the
relationship between the cylinder speed and opening and closing time were studied， and the
rational shape of em ptying door and the basis of the selection of cylinder were obtained，which
provides reference for sim ilar design．
Key words： emptying door of finished product silo； selection of cylinder； opening and closing
tim e；theory and calculation
0 引 言
氣缸在瀝青拌和站中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，
其選擇是否合理，直接影響著整套設(shè)備的運(yùn)行。若
選擇缸徑過小，則輸出力不夠，氣缸不能正常工作；
若缸徑過大，不僅使設(shè)備笨重、成本高，同時(shí)耗氣量
會(huì)增大，造成能源浪費(fèi)。一般情況下，瀝青混合料拌
和站常處于全天不間斷的工作狀態(tài)_] ]，如果某一個(gè)
氣缸出現(xiàn)故障，將直接影響整臺(tái)瀝青拌和站的生產(chǎn)，
造成經(jīng)濟(jì)損失。因此，本文通過對(duì)成品倉氣缸選型
的分析，提出選擇氣缸的理論依據(jù)。
l 成品倉放料門受力分析
1．1 受力分析
選則氣缸時(shí)，首先要計(jì)算出需要的作用力。開
收稿日期：2O14—08—16
關(guān)放料門的力與其本身結(jié)構(gòu)和所受外力有關(guān)，后者
屬于局部壓力，并取決于物料的物理特性、料倉形狀
的尺寸、剛度以及料倉的操作方式等因素。對(duì)于水
平的放料門，考慮到物料顆粒內(nèi)部的摩擦力和粘
著力產(chǎn)生的剪應(yīng)力r會(huì)抵消部分物料重力G，使其
上的壓力要比流體靜壓力小得多，尤其是對(duì)未全
部卸空的料倉。成品倉水平料倉門的受力模型如
圖1所示。
作用于水平放料門上的平均壓強(qiáng)可用下式近似
計(jì)算
P 一5．6k。RHPg (1)
式中：R 為放料口的水力半徑(m)；p為物料的容積
密度(kg·m )；g為重力加速度(m ·s )；k。為考
慮料倉操作特點(diǎn)的系數(shù)，對(duì)于整個(gè)工作中全部卸空
的料倉，取走。一1；對(duì)于每開啟一次并非都是全部卸
91
EQUIPMENT MANAGEMENT AND MAINTENANCE
圖1 成品倉水平料倉門受力模型
空的料倉，取k。一1．5；對(duì)于每開啟一次便全部卸空
的料倉，取k。一2。
作用于傾斜和垂直閘門上的壓強(qiáng)，可近似按下
式計(jì)算
一5．6是oRHPg( sin +COS 盧) (2)
式中： 為倉門對(duì)水平面的傾斜角； 為側(cè)壓系數(shù)，
一0．18／tl， 為物料的內(nèi)摩擦系數(shù)。
則作用于放料門的壓力為
F 一 (3)
式中：A為料倉卸料口的面積(m。)。
CPG120成品倉的放料門為水平方向，則瀝青
混合料與倉門間的摩擦力為
f一 。F (4)
式中： 。為瀝青混合料與成品倉倉門間的摩擦
系數(shù)。
1．2 倉門形狀的選取
由計(jì)算可知，摩擦力．廠越小就越有利于倉門的
開合。想使廠減小，則要求壓強(qiáng)P或者卸料口面積
A 減小，但由于在卸料時(shí)，需要保證規(guī)定時(shí)間內(nèi)的卸
料量，因此卸料口面積A 不能變，所以需要減小壓
強(qiáng)P。由式(1)可知，在k。、10和g不變的情況下，只
能減小R ，由R =A／L(L為卸料口的周長)可知，
由于卸料口面積A 不變，只能增大卸料口的周長
L。
CPG120成品倉放料門的形狀為長方形，邊長
取A 1，由式5可得周長L的變化規(guī)律如圖2所示。
由圖2可知，n值越大或者越小，周長L會(huì)越
大，因此CPG120成品長方形倉放料門的一邊長盡
可能取較大的值。在保證放料門面積的情況下，一
92
2 L變化規(guī)1偉
邊長n越大，R 會(huì)越小，壓強(qiáng)P也會(huì)越小，則打開
放料門所需要的力也就越小，也就越有利于氣缸的
選型。
2 成品倉放料門氣缸的選型
氣缸的理論輸出力是在最理想狀態(tài)下的輸出
力，但實(shí)際中會(huì)因?yàn)槟Σ?、氣壓等有損失。所以實(shí)際
輸出力要小于理論輸出力。一般設(shè)計(jì)時(shí)都按照理論
輸出力的5O ～70 來選型。
氣缸最主要的數(shù)據(jù)是缸徑和行程，氣缸的輸出
力主要與活塞的受力面積有關(guān)，而氣缸的受力面積
則取決于氣缸的缸徑。一般來說，氣缸的缸徑和行
程成一定比例，行程越長，缸徑也會(huì)隨之變大。
根據(jù)需要的輸出力換算出氣缸的活塞面積s，
由F。一 pS可得
S === Fo (6)
式中：F。為氣缸所需要的輸出力(N)；P 為系統(tǒng)
力(Pa)；S為活塞面積(m。)； 為安全系數(shù)，一般氣
缸水平使用取0．7，垂直使用取0．5。
計(jì)算出氣缸的活塞面積后，再根據(jù)S—rrD ／4
計(jì)算出氣缸的缸徑D。為了安全考慮，在計(jì)算出缸
徑后，都會(huì)選擇比計(jì)算值大一級(jí)別的缸徑。
氣缸的行程可根據(jù)料倉門完全打開所需要的行
程來預(yù)選，為了安裝調(diào)試，對(duì)預(yù)選的行程要留有余
量，一般使用滿行程或者根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的
行程，這樣可保證供貨速度，降低成本。
3 實(shí)例計(jì)算
3．1 氣缸選型的計(jì)算
以德基CPG120成品倉為實(shí)例進(jìn)行計(jì)算，過程
如下。
CPG120成品倉的倉門為水平倉門，倉口為長
方形，尺寸為400 mitt×850 mm，卸料時(shí)成品倉并非
l O 9 8 7 6 5 4 3 2 l O
S山／_，半匝LJ親
EQUIPMENT MANAGEMENT AND MAINTENANCE
全部卸空，所以是。一1．5；一般情況下，瀝青混合料
的密度J0為1 80O～2 200 kg·iTI_。，在計(jì)算時(shí)取最
大值2 200 kg，In_。；經(jīng)過多篇文獻(xiàn)的相互驗(yàn)證，普通
鋼板與混凝土的摩擦系數(shù)大致為0．6，因此取瀝青混
合料與倉們的摩擦系數(shù) 。一0．6。由式(1)可得
P一5．6是 RHPg一24 630．14 Pa
由式(3)、(4)得
廠一 。pS=5 024．55 N
則打開料倉門所需要的力最大為F。一f一
5 024．55 N
CPG120成品倉的倉門為水平倉門，故取”===
0．7，系統(tǒng)壓力為0．8 MPa和1 MPa時(shí)，分別由
式(5)得
s1一 —． =一== 8·． 97× 10 m
sz— 一7·18× 10 m
由s一 可得
D1— 107 mm ，D2— 96 m m
從氣缸列表中選出標(biāo)準(zhǔn)缸徑的氣缸為125
mm。一般情況下活塞與推桿的直徑之比 ／D 為
0．2～0．3 E ，則氣缸推桿的直徑選取范圍為25～4O
m m 。
CPG12O成品倉的倉門完全打開至少需要移動(dòng)
400 mm，而選擇氣缸的行程應(yīng)大于400 mm，所以選
取標(biāo)準(zhǔn)行程L一500 mm。
在上述計(jì)算中，各系數(shù)選取均偏向安全，因此計(jì)
算出的缸徑能完全滿足要求。
3．2 氣缸的運(yùn)行速度分析
對(duì)選出的氣缸需要進(jìn)一步進(jìn)行運(yùn)行速度分析，
以此來驗(yàn)證成品倉開合門是否能達(dá)到工作狀態(tài)下所
要求的時(shí)間。
由于空氣具有可壓縮性，而且氣缸運(yùn)動(dòng)受很多
因素影響，導(dǎo)致氣缸的運(yùn)動(dòng)特性很復(fù)雜，是一個(gè)復(fù)雜
的非線性運(yùn)動(dòng)，因此難以建立準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型，并進(jìn)
行理論分析。為了便于分析計(jì)算，作以下假設(shè)。
(1)設(shè)定工作時(shí)的氣源為理想氣體，符合理想
氣體特性。
(2)假設(shè)氣源的供氣能保證氣缸進(jìn)氣腔的壓力
恒定。
(3)假設(shè)氣缸的進(jìn)氣和排氣是一個(gè)等熵過程，
即氣體與外界熱交換可以忽略。
CPG12O成品倉倉門開合是直線運(yùn)動(dòng)，則成品
倉倉門的氣動(dòng)工作模型如圖3所示。
氣缸
3 氣缸工作系統(tǒng)模型
當(dāng)電磁閥換向后，壓縮氣體進(jìn)入A腔，A腔壓
力上升，同時(shí)B腔氣體排出，B腔壓力下降，當(dāng)活塞
兩側(cè)的壓力差大于負(fù)載時(shí)，氣缸活塞桿推動(dòng)負(fù)載動(dòng)
作。在實(shí)際工作中，受各種因素影響，氣缸中壓縮空
氣產(chǎn)生的壓力能不可能完全轉(zhuǎn)化成負(fù)載的動(dòng)能。一
般情況下氣缸的效率值在0．7～0．95之間E 73。氣缸
動(dòng)作速度和成品倉倉門的開合時(shí)間計(jì)算過程如下。
在成品倉倉門完全打開過程中A腔氣體推動(dòng)
活塞所做的功為
W 1一聲l SlL 一4 908．7 J (7)
B腔氣體阻礙活塞運(yùn)功所做的功為
W 2一 。S2L 一589．1 J (8)
式中： 為氣缸A 腔內(nèi)氣體壓力即氣源供給力
(Pa)；聲。為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓(Pa)；L為氣缸行程(Il1)；
S 、S。分別為氣缸活塞兩側(cè)的面積(m。)。
在成品倉倉門開合的過程中，倉門所受的壓力
是不斷變化的，準(zhǔn)確計(jì)算很困難。為了便于分析計(jì)
算，把打開倉門時(shí)所受的摩擦力轉(zhuǎn)換為恒定的質(zhì)量
塊，即設(shè)倉門受到的摩擦力F—mg，再由公式(4)可
得，廠一mgft．即得出
一 一854．5 kg
gf 一
根據(jù)功能守恒定律得
qW1一W2 q-÷ (9)
式中：77為氣缸的工作效率； 為氣缸運(yùn)行的最大速
度(ITI·S )。
由式(7)可得氣缸的最大速度為
一
4 908．7 X 0．7- 589．1
。 — 1．8 m ．S 1
～ 854．5 ‘ ?
則氣缸的平均速度為
一 一 一 0 ． 9m ．S
93
EQUIPMENT MANAGEMENT AND MAINTENANCE
則成品倉倉門完全打開需要的時(shí)間為
r n
￡一 一 ≈ 0．6 S
U ．
同理可以計(jì)算出成品倉倉門完全閉合的過程大
約為0．6 S。
根據(jù)在工地實(shí)測(cè)的瀝青混合料拌和站CPG120
成品倉倉門打開的時(shí)間在o．5～1 S之間，因此可以
看出選出的氣缸型號(hào)完全符合實(shí)際需要，也驗(yàn)證了
上述方法的合理性，可以為其他成品倉倉門氣缸的
選型提供實(shí)際參考。
4 結(jié) 語
本文以德基公司的CPG12O成品倉放料門為基
礎(chǔ)，對(duì)放料門的氣缸選型進(jìn)行了理論分析，得出如下
結(jié)論。
(1)傳統(tǒng)的倉門受力分析只考慮了瀝青混合料
自身的重力，本文考慮了瀝青混合料的物理特性，即
物料顆粒內(nèi)部的摩擦力和粘著力，使受力分析更為
合理，計(jì)算結(jié)果更加準(zhǔn)確。
(2)對(duì)成品倉長方形倉門的選取進(jìn)行了分析。
在保證放料口面積的情況下，長方形倉門的一邊越
長，放料門的受力越小，越有利于氣缸的選型。
(3)通過實(shí)例計(jì)算選取的氣缸缸徑與德基公司
在實(shí)際應(yīng)用的成品倉放料門氣缸的型號(hào)相符合，并
進(jìn)一步對(duì)氣缸運(yùn)行速度進(jìn)行了合理分析與計(jì)算，得
出氣缸的運(yùn)行速度和倉門的開合時(shí)間與成品倉放料
門在實(shí)際工作下的狀態(tài)相符合，以此為其他型號(hào)的
成品倉放料門氣缸的選型提供了理論依據(jù)和參考。
參考文獻(xiàn)：
[1] 沈禪，路波，惠偉安．氣動(dòng)技術(shù)的發(fā)展與創(chuàng)新[J]．流體傳
動(dòng)與控制，2011(4)：7-10．
[2] 李小寧．氣動(dòng)技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)[J]．機(jī)械制造與自動(dòng)化．2003
(2)：l一4．
[3] 程森林，王輝甫，盧婉冰．基于景綱分析的氣缸動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)建
模與仿真EJ]．液壓與傳動(dòng)，2008(7)：l0 13．
[4] 張春錚．瀝青混合料攪拌設(shè)備的安裝與調(diào)試[J]．筑路機(jī)械與
施工機(jī)械化，201 2，29(7)：89—92．
[5] 朱昆泉，許林發(fā)．建材機(jī)械工程手冊(cè)[M]．武漢：武漢 業(yè)大學(xué)
出版社，2000．
[6] 王文深，王保銘．液壓與氣動(dòng)[M]．北京：高等教育f}{版社，
2009．
[7] 吳國良．氣缸綜合性能測(cè)試系統(tǒng)的研究[D]．杭卅l：浙江大學(xué)，
2007．
[責(zé)任編輯：杜衛(wèi)華]
文后參考文獻(xiàn)著錄規(guī)則
；
! 《筑路機(jī)械與施工機(jī)械化》雜志已于2006年開始實(shí)行文后參考文獻(xiàn)新規(guī)范，請(qǐng)作者在投稿時(shí)提供的
參考文獻(xiàn)著錄項(xiàng)目要更加齊全。專著必須注明所有作者、題名、其他題名信息、出版地、出版者、出版年
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