一、定义
氮气弹簧是一种以高压氮气为工作介质的新型弹性组件,通过在密闭的气缸内充入高压气体(氮气:不燃性,无毒无味),并将氮气的反作用力持续用作弹簧使用。它体积小、弹力大、行程长、工作平稳,制造精密,弹力曲线平缓,能够完成金属弹簧、橡胶和气垫等常规弹性组件难以完成的工作,简化模具设计和制造,方便模具安装和调整,延长模具的使用寿命,确保产品质量的稳定,也可以设计成一种氮气弹簧系统,作为模具的一部分参加工作,可以在系统中很方便实现压力恒定和延时动作,是一种具有柔性性能的新一代的最理想的弹性部件。
二、生产工序
1.开料
2.倒角
3.清洗
4.扩口
5.焊接
6.旋铆
7.装配
8.封口压筋
9.充气测试
10.喷漆
11.烤漆
12.包装
三、使用场合
●医疗设备 ●半导体设备 ●汽车行业 ●仪表工业 ●电子行业
四、特点
1.体积小(节省装配空间)
2.弹力大(节省安装数量)
3.寿命长(减少维修次数)
4.整个行程中,力值相对较恒定。(节约更换成本)
5.多功能设计,轻柔停、随意停、可控型、压缩型、拉伸型等多种功能。
五、选型
1.计算反作用力
(图1)
(图2)
(图3)
(1)如有多个(n)氮气弹簧支撑,计算结果,请除以n;
(2)计算后,建议预留10%左右弹力空间,即计算结果乘以1.1;
(3)计算单位,门板重量取N,F值即为N,门板重量取kg,F值即为kg;
(4)F值因门的角度和氮气弹簧的安装位置变化而变化,请以设计的结构为基础,若有调整,需重新计算力值;
(5)支点安装位置,是氮气弹簧能否正常进行工作的保证,当关闭时,门板受力点移过结构中心(图3),否则氮气弹簧可能会经常自动将门推开。
2.确定氮气弹簧最大长度:运动过程中,氮气弹簧两端安装点间最远距离,选择氮气弹簧时,可选择Lmax大于此长度产品。
3.确定氮气弹簧行程:运动过程中,氮气弹簧两端安装点最远距离,减去最近距离,即为行程,选择氮气弹簧时,可选择行程大于此差值产品,且最小长度小于需求长度的型号,注意保留5~10mm行程空间。
4.确定氮气弹簧接头固定方式。
5.根据初始反作用力、最大长度、行程、接头固定方式然后在目录选择合适规格型号。
六、安装
1.温度:正常的工作温度为-20℃~+60℃,温度过高或过低可能会导致氮气弹簧失效、漏气。另外,环境温度对氮气弹簧反作用力大小存在影响, 温度越高,反作用力越大。
2.使用环境禁忌:
① 粉尘——活塞杆运动时易粘连而损伤到密封结构,导致漏气,如需粉尘环境使用,建议增加防尘套。
② 腐蚀——活塞杆收到腐蚀,与内部密封结构密封性受到影响,导致漏气失效。
③ 喷涂——请勿对活塞杆进行喷涂,或沾染油漆等粘连物质,活塞杆伸缩过程中,喷涂物质经过密封结构,破坏密封性,引起漏气失效。
3.避免缸体、活塞杆的碰划伤:氮气弹簧通过内部密封结构和活塞杆表面配合,来达到密封效果,在安装使用过程中应避免活塞杆受到碰撞、挤压、划伤或擦伤、胶黏剂、缠绕、生锈等 活塞杆表面异常,否则将导致密封性破坏,造成漏气、失效等。
4.氮气弹簧不可横向受力:说明:氮气弹簧横向受力,可能引起活塞杆的弯曲和内部密封结构的变形,从而引起卡死、卡顿、漏气等失效异常。
5.氮气弹簧不可超行程使用:选择氮气弹簧时,建议预留5-10毫米行程(如需要70mm行程,建议选择80mm及以上行程规格),因氮气弹簧接头位置,有焊接位置油漆保护或者接头结构,伸缩过程中对密封结构的碰撞、接触,可能引起漏气失效。
6.氮气弹簧两端接头与固定支架不可锁紧,需保持可相对转动状态:氮气弹簧使用过程中,接头部位与设备固定点间,会有相对转动,如果安装时未实现相对转动效果,可能导致接头断裂。
7.氮气安装时固定头避免偏转:安装时要保证氮气弹簧运动面与两端安装点在同一平面,并且接头可相对转动平面与氮气弹簧实际运动平面为同一平面。避免倾斜偏转,否则将造成氮气弹簧受横向力(具体请看第4点),出现氮气泄漏,或者接头断裂。
8.氮气弹簧活塞杆朝下安装:活塞杆朝下安装,这样可以保证内部油液的润滑、保护密封圈密封、缓冲效果,如果长时间向上安装使用,密封圈与活塞杆长时间干摩擦,易出现漏气失效。
9.安装方向错误引起门自动打开或关门速度过快无缓冲:安装设计时,应注意考虑关门过程中氮气弹簧反作用力方向,关门后无开门方向分力,且关门过程中,反作用力一直对门有支撑力,否则,易引起关门后,门又被弹开情况或者关门过程中,关门速度突然过快。
10.氮气弹簧长度或行程选择不当:设计安装过程中,应考虑由于行程过短,或者长度过长,导致门无法完全关闭的情况。
七、保养
1.首先是对于独立式氮气弹簧,我们需要定期地对其进行检查,检查的内容包括氮气弹簧的柱塞运动是否正常,有无划伤等;在使用的过程中,我们需要对氮气弹簧表面的杂物和铁屑进行定期的清理,保持氮气弹簧柱塞部分的清洁。
2.需要明确的一点是,氮气弹簧在工作过程中,是不需要添加润滑剂的,润滑剂的添加反而可能会影响使用效果,导致柱塞在运动过程中将外部的润滑油吸入缸内,造成对缸内增压比的破坏,导致压力的增高,使氮气弹簧发生变形,这种情况是非常危险的,需要马上采取相应的解决措施。
3.定期检查缸体,氮气缸的缸体是无法承载的,在对其进行维护保养时,我们要检查氮气缸是否完好,是否有过意外过载承压,如果出现这种情况,需要及时更换氮气弹簧,确保安全。
4.对于氮气弹簧的安装板进行定期的检查,查看连接的地方是否有松动,如果出现了松动的情况需要及时地处理解决,另外还要保持周围工作环境的清洁,及时对柱塞周围的杂物进行清理。
八、常见问题及分析
1.问题:氮气弹簧接头螺纹容易滑牙,导致装配出问题;问题分析:因我司接头和氮气弹簧出厂前都会装配好的,检测没问题后才发货,所以接头的牙本身是没问题,更多的是客户使用时接头和氮气弹簧没有拧紧使用,所以后续装配一定要注意接头要顺时针拧紧使用。
2.问题:氮气弹簧有耐高温的么?问题分析:氮气弹簧建议使用温度范围为-20~60℃,暂时没有耐更高温度的系列,如有相关耐高温材料,可以接受定制。
3.样册上的最大长度-10mm和最大长度-Smm分别是什么意思?问题分析:最大长度-10mm指的是最大长度压缩10mm,最大长度-S也是对应最大长度压缩的行程。
九、应用案例
设备名称:装载式推车
设计目的:方便货物的装卸
零件应用说明:当货物装上去后,依靠货物重力把夹板闭合;当货物取走后,氮气弹簧把夹板撑起来,方便下一层夹板的货物的拨叉,在此过程,氮气弹簧起到缓冲回弹的效果,保证小车夹板的正常开闭。