氣動(dòng)焊接夾具壓縮空氣耗量計(jì)算方法研究

氣動(dòng)焊接夾具壓縮空氣耗量計(jì)算方法研究

摘要：主要針對(duì)汽車工廠設(shè)計(jì)中壓縮空氣耗量確定問題提出了一種便捷實(shí)用的設(shè)計(jì)思路。從而達(dá)到了優(yōu)化設(shè)計(jì)的目的。

關(guān)鍵詞：壓縮空氣；優(yōu)化；計(jì)算

1探討氣動(dòng)焊接夾具壓縮空氣耗量的問題的必要性

焊接夾具是在現(xiàn)代化大規(guī)模的汽車生產(chǎn)過程中，進(jìn)行裝配——焊接工作時(shí)必不可少的工藝裝備，它不僅保證了工件裝焊的相對(duì)位置，而且提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率、減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度，更為重要的是保證了產(chǎn)品質(zhì)量。在像天津一汽這樣大規(guī)模的汽車流水生產(chǎn)線上，往往要求采用大量高效的、快速的氣動(dòng)焊接夾具以滿足汽車生產(chǎn)的要求。由于這些焊接夾具數(shù)量大，要求高，直接影響產(chǎn)品質(zhì)量，在設(shè)計(jì)初期確定這些夾具所消耗的壓縮空氣的量顯得尤為重要。因?yàn)檫@些數(shù)值一經(jīng)確定則其精度直接影響動(dòng)力設(shè)施及輸送管道的選取，若其數(shù)值偏大或偏小會(huì)造成壓力損失大或資源的不必要浪費(fèi)，還可能出現(xiàn)震動(dòng)或噪音等不良影響。因此依照設(shè)計(jì)工作中的實(shí)際情況，即具體的已知條件，如何迅速準(zhǔn)確的算出氣動(dòng)焊接夾具壓縮空氣耗量則成為解決問題的關(guān)鍵之所在。

2氣動(dòng)焊接夾具壓縮空氣耗量計(jì)算方法的比較

（1）計(jì)算法求小時(shí)最大耗氣量及小時(shí)平均耗氣量：

裝焊夾具的用氣為不帶儲(chǔ)氣筒的輪次用氣設(shè)備。輪次用氣設(shè)備主要是指依靠氣缸完成動(dòng)作的設(shè)備。氣缸的結(jié)構(gòu)形式較多，其中以活塞式氣缸最為常見，故以活塞式單向作用氣缸為例，計(jì)算裝焊夾具的耗氣量。

小時(shí)最大耗氣量：

①小時(shí)最大耗氣量：為氣缸一次充氣的耗氣量除以每次充氣所需的時(shí)間。

bmax=V/T(m3/h)（1）

式中：V-一次的充氣量(m3)。對(duì)于雙作用氣缸是指工作行程的耗氣量。

T-相應(yīng)的充氣時(shí)間(h)。

②當(dāng)已知?dú)飧坠ぷ餍谐痰幕钊骄俣葧r(shí)，設(shè)備小時(shí)最大耗氣量qsmax可按下式計(jì)算：qsmax=60KAv(1+Pb/100)（2）

K——修正系數(shù)。綜合考慮氣缸的充氣壓力不足，氣缸行程利用不足，漏損等因素的氣量修正系數(shù)；

A——工作行程時(shí)承受壓縮空氣壓力的活塞面積,m2，

Pb——供給氣缸的壓縮空氣工作壓力，以表壓力計(jì),kPa；

v——工作行程時(shí)活塞平均速度，m/min。一般氣缸活塞的平均速度為12～30m/min，最大為60m/min。

小時(shí)平均耗氣量：

小時(shí)平均耗氣量：等于設(shè)備每工作循環(huán)耗氣量與小時(shí)平均工作循環(huán)次數(shù)之乘積。

=V*（3）

式中：V-一個(gè)工作循環(huán)的耗氣量(m3/次)。

-小時(shí)平均用氣工作循環(huán)次數(shù)(次/h)（應(yīng)考慮誤動(dòng)作次數(shù)）。

注：式中未考慮連續(xù)漏氣量。當(dāng)氣缸動(dòng)作完成后仍需通氣保持氣缸內(nèi)氣體壓力時(shí)，在保壓期間將發(fā)生連續(xù)漏氣，漏氣量視氣缸大小、結(jié)構(gòu)和工作環(huán)境而定。那么式1-1、1-3中氣缸一次的充氣量（一個(gè)工作循環(huán)耗氣量）如何確定呢？可用下式表示

qg=K〔V0Pb/100+AL(1+Pb/100)〕（4）

或qg=K′AL(1+Pb/100)（5）

K——修正系數(shù)。綜合考慮氣缸的充氣壓力不足，氣缸行程利用不足，漏損等因素的氣量修正系數(shù)；

K′——損耗系數(shù)，計(jì)入余隙容積、氣缸內(nèi)充氣壓力不足、行程利用不足、漏損等因素的氣量修正系數(shù)。當(dāng)活塞速度高、行程長(zhǎng)或加工精度高時(shí)，該系數(shù)的數(shù)值越小，反之越大。

V0——余隙容積，包括氣缸余隙容積和從換氣閥到氣缸的壓縮空氣管道的容積,m3；

Pb——供給氣缸的壓縮空氣工作壓力，以表壓力計(jì),kPa；

A——工作行程時(shí)承受壓縮空氣壓力的活塞面積,m2，

L——?dú)飧坠ぷ餍谐叹嚯x，m。

（2）還有一種直觀簡(jiǎn)便的同時(shí)樂于被設(shè)計(jì)者采用的方法是查表法：估計(jì)一下氣缸直徑及行程長(zhǎng)度，依表一查得氣動(dòng)夾具的小時(shí)最大及小時(shí)平均耗氣量。

注：⑴壓縮空氣工作壓力600kPa；

⑵每一往復(fù)行程耗氣量中已考慮了氣動(dòng)夾具的余隙部分及閥與夾具之間的管路容積的損耗；

⑶小時(shí)平均耗氣量已考慮使用過程中的連續(xù)漏損；

⑷氣缸直徑應(yīng)根據(jù)所需加緊力等因素決定，

⑸當(dāng)每小時(shí)夾緊次數(shù)大于本表數(shù)據(jù)時(shí)，應(yīng)適當(dāng)增加小時(shí)平均耗氣量。

（3）通過多年的實(shí)際設(shè)計(jì)工作感覺計(jì)算法還是比較準(zhǔn)確的，但是依照前面所講的方法確定耗氣量的工作比較繁瑣。而且筆者發(fā)現(xiàn)由于實(shí)際設(shè)計(jì)過程中的原始數(shù)據(jù)有時(shí)候不能滿足要求，因此有時(shí)會(huì)給上述方法的應(yīng)用帶來一定困難。因此我認(rèn)為在設(shè)計(jì)工作中應(yīng)該爭(zhēng)取進(jìn)一步簡(jiǎn)化和優(yōu)化計(jì)算的過程。比如筆者在剛剛完成的天津一汽的一個(gè)轎車白車身裝焊車間的項(xiàng)目設(shè)計(jì)中，由于在施工圖設(shè)計(jì)階段設(shè)備廠家已經(jīng)確定，因此這時(shí)就可以要求設(shè)備廠家提供詳細(xì)的各個(gè)焊接夾具的氣缸數(shù)目、往復(fù)行程耗氣量。同時(shí)可以根據(jù)產(chǎn)品的生產(chǎn)綱領(lǐng)確定出設(shè)備小時(shí)平均工作的次數(shù)，這時(shí)直接應(yīng)用計(jì)算法中小時(shí)平均耗氣量的計(jì)算方法就可以快速準(zhǔn)確的確定壓縮空氣的小時(shí)平均耗氣量了。再根據(jù)輪次用氣設(shè)備小時(shí)平均耗氣量=設(shè)備小時(shí)最大耗氣量XKL(設(shè)備利用系數(shù)：表示設(shè)備實(shí)際利用公用介質(zhì)的程度)這樣的關(guān)系,從而進(jìn)一步快速確定小時(shí)最大耗氣量，為后續(xù)專業(yè)準(zhǔn)確確定壓縮空氣的輸送管徑提供設(shè)計(jì)依據(jù)，避免了計(jì)算法中小時(shí)最大耗量每次充氣所需的時(shí)間難以確定的難題。

3結(jié)論及總結(jié)