Numatics氣缸根據(jù)工作所需力的大小來確定活塞桿上的推力和拉力。由此來選擇Numatics氣缸時(shí)應(yīng)使Numatics氣缸的輸出力稍有余量。若缸徑選小了，輸出力不夠，Numatics氣缸不能正常工作；但缸徑過大，不僅使設(shè)備笨重、成本高，同時(shí)耗氣量增大，造成能源浪費(fèi)。在夾具設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡量采用增力機(jī)構(gòu)，以減少Numatics氣缸的尺寸。
美國阿斯卡，Numatics氣缸
Numatics氣缸
下面是Numatics氣缸理論出力的計(jì)算公式：
F：Numatics氣缸理論輸出力（kgf)
F′：效率為85%時(shí)的輸出力（kgf）--（F′=F×85%）
D：Numatics氣缸缸徑（mm)
P：工作壓力（kgf/C㎡）
例：直徑340mm的Numatics氣缸，工作壓力為3kgf/cm2時(shí)，其理論輸出力為多少?芽輸出力是多少?
將P、D連接，找出F、F′上的點(diǎn)，得：
F=2800kgf；F′=2300kgf
在工程設(shè)計(jì)時(shí)選擇Numatics氣缸缸徑，可根據(jù)其使用壓力和理論推力或拉力的大小，從經(jīng)驗(yàn)表1－1中查出。
例：有一Numatics氣缸其使用壓力為5kgf/cm2，在Numatics氣缸推出時(shí)其推力為132kgf，（Numatics氣缸效率為85%）問：該選擇多大的Numatics氣缸缸徑?
●由Numatics氣缸的推力132kgf和Numatics氣缸的效率85%，可計(jì)算出Numatics氣缸的理論推力為F=F′/85%=155(kgf)
●由使用壓力5kgf/cm2和Numatics氣缸的理論推力，查出選擇缸徑為?63的Numatics氣缸便可滿足使用要求。
常見故障
問題及原因
⒈Numatics氣缸是鑄造而成的，Numatics氣缸出廠后都要經(jīng)過時(shí)效處理，使Numatics氣缸在住鑄造過程中所產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力*消除。如果時(shí)效時(shí)間短，那么加工好的Numatics氣缸在以后的運(yùn)行中還會(huì)變形。
⒉Numatics氣缸在運(yùn)行時(shí)受力的情況很復(fù)雜，除了受Numatics氣缸內(nèi)外氣體的壓力差和裝在其中的各零部件的重量等靜載荷外，還要承受蒸汽流出靜葉時(shí)對(duì)靜止部分的反作用力，以及各種連接管道冷熱狀態(tài)下對(duì)Numatics氣缸的作用力，在這些力的相互作用下，Numatics氣缸易發(fā)生塑性變形造成泄漏。
⒊Numatics氣缸的負(fù)荷增減過快，特別是快速的啟動(dòng)、停機(jī)和工況變化時(shí)溫度變化大、暖缸的方式不正確、停機(jī)檢修時(shí)打開保溫層過早等，在Numatics氣缸中和法蘭上產(chǎn)生很大的熱應(yīng)力和熱變形。
⒋Numatics氣缸在機(jī)械加工的過程中或經(jīng)過補(bǔ)焊后產(chǎn)生了應(yīng)力，但沒有對(duì)Numatics氣缸進(jìn)行回火處理加以消除，致使Numatics氣缸存在較大的殘余應(yīng)力，在運(yùn)行中產(chǎn)生*的變形。
⒌在安裝或檢修的過程中，由于檢修工藝和檢修技術(shù)的原因，使內(nèi)缸、Numatics氣缸隔板、隔板套及汽封套的膨脹間隙不合適，或是掛耳壓板的膨脹間隙不合適，運(yùn)行后產(chǎn)生巨大的膨脹力使Numatics氣缸變形。
⒍使用的Numatics氣缸密封劑質(zhì)量不好、雜質(zhì)過多或是型號(hào)不對(duì)；Numatics氣缸密封劑內(nèi)若有堅(jiān)硬的雜質(zhì)顆粒就會(huì)使密封面難以緊密的結(jié)合。
⒎Numatics氣缸螺栓的緊力不足或是螺栓的材質(zhì)不合格。Numatics氣缸結(jié)合面的嚴(yán)密性主要靠螺栓的緊力來實(shí)現(xiàn)的。機(jī)組的起?；蚴窃鰷p負(fù)荷時(shí)產(chǎn)生的熱應(yīng)力和高溫會(huì)造成螺栓的應(yīng)力松弛，如果應(yīng)力不足，螺栓的預(yù)緊力就會(huì)逐漸減小。如果Numatics氣缸的螺栓材質(zhì)不好，螺栓在長時(shí)間的運(yùn)行當(dāng)中，在熱應(yīng)力和Numatics氣缸膨脹力的作用下被拉長，發(fā)生塑性變形或斷裂，緊力就會(huì)不足，使Numatics氣缸發(fā)生泄漏的現(xiàn)象。
⒏Numatics氣缸螺栓緊固的順序不正確。一般的Numatics氣缸螺栓在緊固時(shí)是從中間向兩邊同時(shí)緊固，也就是從垂弧zui大處或是受力變形zui大的地方緊固，這樣就會(huì)把變形zui大的處的間隙向Numatics氣缸前后的自由端轉(zhuǎn)移，zui后間隙漸漸消失。如果是從兩邊向中間緊，間隙就會(huì)集中于中部，Numatics氣缸結(jié)合面形成弓型間隙，引起蒸汽泄漏。
Numatics氣缸出現(xiàn)內(nèi)、外泄漏，一般是因活塞桿安裝偏心，潤滑油供應(yīng)不足，密封圈和密封環(huán)磨損或損壞，Numatics氣缸內(nèi)有雜質(zhì)及活塞桿有傷痕等造成的。所以，當(dāng)Numatics氣缸出現(xiàn)內(nèi)、外泄漏時(shí)，應(yīng)重新調(diào)整活塞桿的中心，以保證活塞桿與缸筒的同軸度；須經(jīng)常檢查油霧器工作是否可靠，以保證執(zhí)行元件潤滑良好；當(dāng)密封圈和密封環(huán)出現(xiàn)磨損或損環(huán)時(shí)，須及時(shí)更換；若Numatics氣缸內(nèi)存在雜質(zhì)，應(yīng)及時(shí)清除；活塞桿上有傷痕時(shí)，應(yīng)換新。
Numatics氣缸的輸出力不足和動(dòng)作不平穩(wěn)，一般是因活塞或活塞桿被卡住、潤滑不良、供氣量不足，或缸內(nèi)有冷凝水和雜質(zhì)等原因造成的。對(duì)此，應(yīng)調(diào)整活塞桿的中心；檢查油霧器的工作是否可靠；供氣管路是否被堵塞。當(dāng)Numatics氣缸內(nèi)存有冷凝水和雜質(zhì)時(shí)，應(yīng)及時(shí)清除。
Numatics氣缸的緩沖效果不良，一般是因緩沖密封圈磨損或調(diào)節(jié)螺釘損壞所致。此時(shí)，應(yīng)更換密封圈和調(diào)節(jié)螺釘。
Numatics氣缸的活塞桿和缸蓋損壞，一般是因活塞桿安裝偏心或緩沖機(jī)構(gòu)不起作用而造成的。對(duì)此，應(yīng)調(diào)整活塞桿的中心位置；更換緩沖密封圈或調(diào)節(jié)螺釘。
美國阿斯卡，Numatics氣缸
解決方案
⒈Numatics氣缸變形較大或漏汽嚴(yán)重的結(jié)合面，采用研刮結(jié)合面的方法
如果上缸結(jié)合面變形在0.05mm范圍內(nèi)，以上缸結(jié)合面為基準(zhǔn)面，在下缸結(jié)合面涂紅丹或是壓印藍(lán)紙，根據(jù)痕跡研刮下缸。如果上缸的結(jié)合面變形量大，在上缸涂紅丹，用大平尺研出痕跡，把上缸研平?；蚴遣扇C(jī)械加工的方法把上缸結(jié)合面找平，再以上缸為基準(zhǔn)研刮下缸結(jié)合面。Numatics氣缸結(jié)合面的研刮一般有兩種方法：
⑴是不緊結(jié)合面的螺栓，用千斤頂微微推動(dòng)上缸前后移動(dòng)，根據(jù)下缸結(jié)合面紅丹的情況來研刮。這種方法適合結(jié)構(gòu)剛性強(qiáng)的高壓缸。
⑵是緊結(jié)合面的螺栓，根據(jù)塞尺的檢查結(jié)合面的嚴(yán)密性，測(cè)出數(shù)值及壓出的痕跡，修刮結(jié)合面，這種方法可以排除Numatics氣缸垂弧對(duì)間隙的影響。
⒉采用適當(dāng)?shù)腘umatics氣缸密封材料
因汽輪機(jī)Numatics氣缸密封劑還沒有統(tǒng)一的國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，制作原料和配方也各不相同，產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊；在選擇汽輪機(jī)Numatics氣缸密封劑時(shí)，就要選在行業(yè)內(nèi)有口碑，產(chǎn)品質(zhì)量有保證的正規(guī)生產(chǎn)廠家，以保證檢修處理后Numatics氣缸的嚴(yán)密性。
⒊局部補(bǔ)焊的方法
由于Numatics氣缸結(jié)合面被蒸汽沖刷或腐蝕出溝痕，選用適當(dāng)?shù)暮笚l把溝痕添平，用平板或平尺研出痕跡，研刮焊道和結(jié)合面在同一平面內(nèi)。Numatics氣缸結(jié)合面變形較大或是漏汽嚴(yán)重時(shí)，在下缸的結(jié)合面補(bǔ)焊一條或兩條10—20mm寬的密消除間隙封帶，然后用平尺或是扣上缸測(cè)量，并涂紅丹研刮，直到消除間隙。此操作的工藝也很簡單，焊前預(yù)熱Numatics氣缸至150℃，然后在室溫下進(jìn)行分段退焊或跳焊。選用奧氏體焊條，如A407、A412，焊后用石棉布覆蓋保溫緩冷。待冷卻室溫后進(jìn)行打磨修刮。
⒋Numatics氣缸結(jié)合面的涂鍍或噴涂
當(dāng)Numatics氣缸結(jié)合面大面積漏汽，間隙在0.50mm左右時(shí)，為了減少研刮的工作量，可用涂鍍的工藝。用Numatics氣缸做陽極，涂具做陰極，在Numatics氣缸的結(jié)合面上反復(fù)涂刷電解溶液，涂層的厚度要根據(jù)Numatics氣缸結(jié)合面間隙的大小而定，涂層的種類要根據(jù)Numatics氣缸的材料和修刮的工藝而定。噴涂就是用的高溫火焰噴槍把金屬粉末加熱至熔化或達(dá)到塑性狀態(tài)后噴射于處理過的Numatics氣缸表面，形成一層具有所需性能的涂層方法。其特點(diǎn)就是設(shè)備簡單，操作方便涂層牢固，噴涂后Numatics氣缸溫度僅為70℃—80℃不會(huì)使Numatics氣缸產(chǎn)生變形，而且可獲得耐熱，耐磨，抗腐蝕的涂層。注意的是在涂渡和噴涂前都要對(duì)缸面進(jìn)行打磨、除油、拉毛，在涂渡和噴涂后要對(duì)涂層進(jìn)行研刮，保證結(jié)合面的嚴(yán)密。
⒌結(jié)合面加墊的方法
如果結(jié)合面的局部間隙泄漏不是很大，可用80—100目的銅網(wǎng)經(jīng)熱處理使其硬度降低，然后剪成適當(dāng)?shù)男螤睿佋诮Y(jié)合面的漏汽處，再配以Numatics氣缸密封劑。如果結(jié)合面的間隙較大，泄漏嚴(yán)重，可在上下結(jié)合面開寬50mm深5mm的槽，中間鑲嵌IGr18Ni9Ti的齒形墊，齒形墊的厚度一般比槽的深度大0.05—0.08mm左右，并可用同等形狀的不銹鋼墊片做以調(diào)整。
⒍控制螺栓應(yīng)力的方法
如果Numatics氣缸結(jié)合面的變形較小，而且很均勻，可在有間隙處更換新的螺栓，或是適當(dāng)?shù)募哟舐菟ǖ念A(yù)緊力。按從中間向兩邊同時(shí)緊固，也就是從垂弧zui大處或是受力變形zui大的地方緊固螺栓。理論上來說，控制螺栓的預(yù)緊力可用公式d/L≤A來計(jì)算，但由于此計(jì)算的數(shù)據(jù)與測(cè)量的手段還在研究當(dāng)中，沒有達(dá)到推廣，多在螺栓的允許的zui大應(yīng)力內(nèi)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)而定。
⒎新時(shí)期采用的高分子材料方法
隨著技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，高分子復(fù)合材料逐漸在Numatics氣缸維護(hù)中取得了成功的應(yīng)用。相對(duì)于傳統(tǒng)手段相比，高分子復(fù)合材料具有較為優(yōu)異的耐溫性能，良好的耐壓性能，以及更為出色的密封性能，且具有良好的塑變性，受熱不會(huì)固化，密封膜不會(huì)被破壞，從而保證了機(jī)件密封面的密封；加之易于清除，使用過的密封面可以用無水乙醇或丙酮輕易的擦去，而不會(huì)附著于密封面；由于其優(yōu)異的性能，逐漸受到越來越多Numatics氣缸企業(yè)的青睞。