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活塞式气体流量装置的建立
来源:  作者:本站

装置的机械结构主要由缸体、活塞、行程测量系统、减速和丝杠系统、密封系统、底座和加强杆、进出气管路和阀门等组成。

1. 整体结构的平稳与合理
根据类似装置的结构和运行工作过程,活塞缸应垂直安放,这样有以下特点:

a 缸筒受力均匀,不易变形。
b 缸内密封用油如渗出发生积存现象,不会影响标准体积值。
c 活塞自重对缸内压力有一定的加强。
d 有利于活塞的平稳运行,不易产生低速下的爬行现象。
由于电机和传动系统位于活塞缸上面,为增加稳定性和系统刚性另加三根支杆,支杆上与托盘、下与底座连接。

2. 活塞缸
由设计流量进行缸内总体积计算,考虑活塞缸直径-高度比,将活塞缸的尺寸定为:Ф200mm× 800mm,其中缸筒上下100mm内为非工作区,加工时主要保证缸筒中间600mm内缸筒内园的不园柱度的形位公差。

① 缸体壁厚的确定
缸体的壁厚应能满足在正常工作条件下对缸体强度和刚性的要求。由缸体的径向和周向许用应力及应变来计算缸体的壁厚。得到缸体壁厚δ=8.6mm。因此,选择缸体壁厚为10mm。
② 缸体容积变形量计算
通过计算可以得到在最大工作压力0.2MPa下,缸体内容积变形量为0.0019%。因此最大压力下缸体容积变形的影响可以忽略。
③ 加工要求
为保证缸筒内表面与密封环间密封的可靠性并有效减小摩擦,对活塞缸筒内表面的不圆柱度和表面光洁度应有较高的要求。

3. 活塞与密封系统
① 活塞尺寸的确定
装置的工作过程是由活塞在活塞缸筒内沿轴向匀速运动完成的。在这个过程中需活塞运行平稳,即活塞在缸筒中运行时其相对于缸体轴线应始终保持垂直,不应有扭曲或晃动的现象发生。
活塞在缸体中的晃动不但会引起运行的不平稳,严重时还会发生活塞卡死的现象。
密封圈的压缩量为0.2mm,要保证活塞与活塞缸轴线的相对位置,在运动过程中变化小,应增加活塞厚度B,但如活塞厚度增加过多,又会增加装置的整体高度,在此选取B=120mm。
② 密封结构
在装置工作过程中缸内气体应只能通过出气口排除,因活塞与缸体存在着相对运动,因此必须有良好的密封结构使得活塞与活塞缸之间无泄漏。活塞上有三个密封环,在上两个密封环之间是密封油槽,油槽内的油通过定位导向杆连接到装置外面的油面指示器。指示器上装有光电测油位的报警器,当密封油泄漏时油面降低,当缸内气体进入到油槽内时油面升高或有气泡排出,油面变化超过警戒位置时或有气泡排出时报警器报警。

4. 伺服电机、减速机构、丝杠和导向杆
伺服电机、减速机构、滚珠丝杠使用一体化的成品。滚珠丝杠能提供良好的定位及运行平稳性,为保证活塞运行速度的平稳,需要电机、传动系统和滚珠丝杠有良好的稳定性,电机使用伺服电机,减速器为涡轮涡杆。
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