气动升降杆产品详细分析介绍

常用型升降杆系我司自主研发的以气缸为核心的多节伸缩杆。该产品以其多节同步伸缩、高负载、高适应性、低故障率、低晃动率等特点，可替代液压、丝杆等伸缩装置，在升降、举升、起竖领域有非常广阔的应用前景。

广泛应用于军事通信、导弹、雷达天线起竖装置；公安安防升降监控；消防夜间抢险应急照明灯；移动式升降避雷针；起重、举升设备等。

【技术说明】

1. 气缸材质——铝合金6063-T5

型号：6063铝合金

主要合金元素为镁与硅，具有加工性能极佳、优良的可焊接性、挤出性及电镀性、良好的抗腐蚀性、韧性，易于抛光、上色膜，阳极氧化效果优良，是典型的挤压合金。6063铝合金型材以其良好的塑性、适中的热处理强度、良好的焊接性能以及阳极氧化处理后表面华丽的色泽等诸多优点而被广泛应用于建筑型材、灌溉管材、供车辆、台架、家具、升降机、栅栏等用的管、棒、型材。

6063的密度为2.69g/cm3

6063化学成分：铁(Fe)0.35

锰(Mn)0.1

镁(Mg)0.45～0.9

硅(Si)0.2～0.3

锌(Zn)0.1

钛(Ti)0.1

铬(Cr)0.1

铜(Cu)0.1

铝(Al)余量 热处理代号–（名称）

T1–人工时效

T2–退火

T4–固溶处理加自然时效

T5–固溶处理加不完全人工时效

T6–固溶处理加完全人工时效

T7–固溶处理加稳定化处理

固溶处理：指将合金加热到高温单相区恒温保持，使过剩相充分溶解到固溶体中后快速冷却（水冷），以得到过饱和固溶体的热处理工艺。

不完全人工时效：采用比较低的时效温度或较短的保温时间，获得优良的综合力学性能，即获得比较高的强度，良好的塑性和韧性，但耐腐蚀性能可能比较低。

完全人工时效：采用较高的时效温度和较长的保温时间 , 获得最大的硬度和最高的抗拉强度 , 但伸长率较低。

稳定化处理：为使工件在长期服役的条件下形状和尺寸变化能够保持在规定范围内的热处理。

2. 密封材料——丁腈橡胶

名称：丁腈橡胶;acrylonitrile-butadiene rubber

性质：丁二烯和丙烯腈经乳液聚合制得的一类合成橡胶。外观为浅黄色固体，相对密度0.91～0.986。丙烯腈在分子链中呈无规分布，属非结晶性橡胶。

丁腈橡胶是一类耐油性能和耐热性能优异的橡胶，由于其结构中有极性腈基存在，因此对非极性或弱极性的矿物油、动植物油、燃料油和溶剂都有较高的稳定性。丁腈橡胶有较宽的使用温度范围，可在空气中120℃下长期使用。丁腈橡胶的耐油性能和耐热性能随其丙烯腈含量的增大而提高，但橡胶的耐寒性、耐磨性和弹性却随丙烯腈含量的增大而降低。丁腈橡胶品种牌号有320多个，按结合丙烯腈含量可分：42％～46％为极高腈、36％～41％为高腈、31％～35％为中高腈、25％～30％为中腈和25％以下为低腈5个品级。根据聚合温度有：高温聚合丁腈橡胶，以过硫酸钾为引发剂，30～500℃聚合温度，也称硬丁腈橡胶；低温聚合丁腈橡胶，以过氧化氢异丙苯-乙二胺四乙酸钠-硫酸亚铁-雕白粉为引发剂，5～100℃聚合温度，也称软丁腈橡胶。软丁腈橡胶质量、加工性能都优于硬丁腈橡胶。还有根据门尼值大小、物理状态和防老剂等进行分类的方法。丁腈橡胶主要用于制造耐油橡胶制品，广泛用于模制品、压出制品、海绵制品、石棉制品、工业胶辊、耐油胶鞋、电线电缆、胶黏剂、增塑剂和建筑材料。

3. 防腐性能——硬质阳极氧化

铝和铝合金硬质阳极氧化

铝及其合金在相应的电解液中，在特定的工作条件下，在外加电流的作用下，在阳极上形成氧化膜的过程，称做阳极氧化。

铝及铝合金经硬质氧化后表面有较高的硬度、膜厚度、耐磨性和抗腐蚀性。

铝和铝合金硬质阳极氧化与普通阳极氧化表面氧化膜主要有以下区别：

硬质阳极氧化普通阳极氧化(以6061为例)氧化膜硬度HV≥400HV<300氧化膜厚度>30um-200um10um着色特性最适宜着茶色、黑色易着各种颜色

针对不同铝制品的表面要求，选用不同的氧化工艺。如果只有表面装饰性要求，选择普通阳极氧化；如果强调产品表面硬度和耐磨性要求时，选择硬质阳极氧化。铝合金与铜合金比较只有1/3重，有些经硬质氧化的铝制品取代铜可大大节约材料成本，同时又有较长的寿命。

4. 抗风性能——桅杆抗风性能与计算方法

1) 关于桅杆抗风性能的认识

桅杆抗风性能是桅杆类产品的重要技术指标之一。每个客户都想知道自己所用的桅杆在安装了负载物后，能够承受多大的风力，但目前，几乎没有人能准确回答这个问题。这是因为桅杆的抗风性能决定于以下三个因素：

A桅杆的材质和结构

B桅杆的使用高度

C负载物的重量、体积和外形

在上述三个条件都明确的情况下，要得出具体抗风性能的指数，可通过以下三种方式：

（1） 理论计算 即使用有限元分析等方法。

（2） 模拟实验 即将不同等级的风力折算成风压，再使用物理方法（拉力计）进行测试。

（3） 风洞实验 即将桅杆与负载物置于风洞中，模拟风速进行测试。

以上三种方法中，第三种方法可以提供较为接近实际的数值。但是，风洞实验的代价和条件要求非常高。例如，18米高带负载物的桅杆做风洞实验，有没有这么大的风洞？能否做？要花多少钱？都是个难题。所以，对于桅杆制造商来说，有关桅杆的抗风性能指标只能通过上述前两种方法来提供。

2）桅杆抗风性能的计算方法

（本计算方法是我司聘请有关方面的专家，根据我司桅杆的材质、结构、高度，给出的在桅杆无负载时的理论计算公式，仅供参考。）

例如：A4-270-2300-7600升降杆抗风性能计算，按基准风速为100km/h进行。

1、技术条件 1.1、升降杆设计的基准风速▽=100km/h≈28m/s

1.2、在▽=28m/s时，估算出升降杆可受到的风阻力D。

1.3、升降杆共4节，具体尺寸见表。

管材外径284242229202长度1700170017001700风级 风速风压对照表 （机构与结构设计参考）Wind scale and Wind speed，Wind force list (for designed)风级名称

Wind name风速 wind speed风压W0=V2/16（kg/m2)，10N/m2陆地地面物体征象海面状态km/h（m/s）8Fresh gale大风62-7417.2-20.718.49-26.78微枝折毁，人向前行阻力甚大狂浪9Strong gale烈风75-8820.8-24.427.04-37.21建筑物有小损狂涛10Whole gale狂风89-10224.5-28.437.52-50.41可拔起树来，损坏建筑物狂涛11Storm 暴风103-11728.5-32.650.77-66.42陆上少见，有则必有广泛破坏狂涛12Hurricane飓风>11732.7-36.966.42-85.1陆上极少见,摧毁力极大海浪滔天

2.抗风计算

2.1 抗弯截面系数

由于顶端管材底部是桅杆最薄弱的地方，承受弯矩也较大，只要202mm外径的管材可以保证正常使用，整个桅杆就可以保证使用。

202mm外径抗弯截面系数w=πd2／32 ﹛1-﹙do/d ﹚4﹜=3.14×2022/32 ﹛1－﹙190/202 ﹚4﹜=181332mm22.2 阵风系数

所谓阵风系数Kg就是在观察时间内的最大瞬时风速V2与平均风速V2的比值，它随观察时间，平均风速，地形，地面粗糙度，基准风速所取重现期等因素有关。一般Kg在1.2－1.5之间，在这里取Kg＝1.3。

V2=▽Kg=28×1.3=36.4m/s

2.3 升降杆不同直径段的雷诺数

2.3.1雷诺数

R2=V2d/V= 36.4×0.202/0.15×10﹣4=4.9×103

V－空气运动粘性系数，为0.15×10﹣4m2／s

d－管径

2.3.2

由升降杆各段的雷诺数的变化范围来确定升降杆的阻力系数CD 。

由于升降杆的长细比较大，且外表很光滑，因此我们可以视升降杆为光滑二维杆，下图给出了光滑二维圆柱体的阻力系数CD 与雷诺数Re 的关系曲线。

由曲线可以看出，升降杆的Re范围正好处于CD =1.2的区域内。

2.4 升降杆顶节顶端风阻力

D=CD·2/2PV22dlKg2

=1.2×２/20×36.42×0.202×1.7×1.32

=57.67kg

2.5 强度校核

σmax=Mmax/W=37.4×20×27×2000／20222=5.4Mpa

6063-T6下σ=205Mpa，为确保安全，取σ=160Mpa

因为σmax＜σ ，所以桅杆可以承受100km/h的风速，在有机械自锁结构的情况下，桅杆承受的风力可以成倍增加，可以承受11级风速。

3）提高桅杆抗风性能的方法

在使用现有规格的桅杆的情况下，要提高桅杆的抗风能力，可以采取下面几种方法：

1） 根据天气条件，升降桅杆。风大时，把桅杆降下来。风小时，把桅杆升起来。

2） 使用抗风纤绳。正确及时的使用纤绳，可以极大的提高桅杆的抗风性能。纤绳使用方法如图所示。

设定负载物迎风面积0.85m2，在顶节桅杆设置纤绳，不同纤绳角度对应的抗风强度如表所示。

纤绳角度0°5°10°15°20°25°30°35°40°45°抗风强度(m/s)17.018.520.021.623.224.926.828.931.3323）选用我司其他规格的桅杆v:shapes=”