氣缸使用原理

1、氣 缸1 概述1.1氣缸的分類普通氣缸的結(jié)構(gòu)組成見圖42.2-1。主要由前蓋、后蓋9、活塞6、活塞桿4、缸筒5其他一些零件組成。氣缸的種類很多。一般按壓縮空氣作用在活塞面上的方向、結(jié)構(gòu)特征和安裝方式來分類。氣缸的類型及安裝形式見表42.2-1、2。 圖42.2-1普通氣缸1組合防塵圈；前端蓋；3軸用YX密封圈；4活塞桿；5缸筒；6活塞；7孔用YX密封圈；8緩沖調(diào)節(jié)閥；9后端蓋表42.2-1氣缸的類型類別名稱簡圖特點單作用氣缸柱塞式氣缸 壓縮空氣只能使柱塞向一個方向運動；借助外力或重力復(fù)位活塞式氣缸 壓縮空氣只能使活塞向一個方向運動；借助外力或重力復(fù)位 壓縮空氣只能使活塞向一個方向運動；借助彈簧

2、力復(fù)位；用于行程較小場合薄膜式氣缸 以膜片代替活塞的氣缸。單向作用；借助彈簧力復(fù)位；行程短；結(jié)構(gòu)簡單，缸體內(nèi)壁不須加工；須按行程比例增大直徑。若無彈簧，用壓縮空氣復(fù)位，即為雙向作用薄膜式氣缸。行程較長的薄膜式氣缸膜片受到滾壓，常稱滾壓（風(fēng)箱）式氣缸。雙作用氣缸普通氣缸 利用壓縮空氣使活塞向兩個方向運動，活塞行程可根據(jù)實際需要選定，雙向作用的力和速度不同雙活塞桿氣缸 壓縮空氣可使活塞向兩個方向運動，且其速度和行程都相等不可調(diào)緩沖氣缸 設(shè)有緩沖裝置以使活塞臨近行程終點時減速，防止沖擊，緩沖效果不可調(diào)整可調(diào)緩沖氣缸 緩沖裝置的減速和緩沖效果可根據(jù)需要調(diào)整特殊氣缸差動氣缸 氣缸活塞兩端有效面積差較大，

3、利用壓力差原理使活塞往復(fù)運動，工作時活塞桿側(cè)始終通以壓縮空氣雙活塞氣缸 兩個活塞同時向相反方向運動多位氣缸 活塞桿沿行程長度方向可在多個位置停留，圖示結(jié)構(gòu)有四個位置串聯(lián)氣缸 在一根活塞桿上串聯(lián)多個活塞，可獲得和各活塞有效面積總和成正比的輸出力沖擊氣缸 利用突然大量供氣和快速排氣相結(jié)合的方法得到活塞桿的快速沖擊運動，用于切斷、沖孔、打入工件等數(shù)字氣缸 將若干個活塞沿軸向依次裝在一起，每個活塞的行程由小到大，按幾何級數(shù)增加回轉(zhuǎn)氣缸 進排氣導(dǎo)管和導(dǎo)氣頭固定而氣缸本體可相對轉(zhuǎn)動。用于機床夾具和線材卷曲裝置上伺服氣缸將輸入的氣壓信號成比例地轉(zhuǎn)換為活塞桿的機械位移。用于自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)中。撓性氣缸 缸筒由撓性

4、材料制成，由夾住缸筒的滾子代替活塞。用于輸出力小，占地空間小，行程較長的場合，缸筒可適當(dāng)彎曲鋼索式氣缸 以鋼絲繩代替剛性活塞桿的一種氣缸，用于小直徑，特長行程的場合組合氣缸增壓氣缸 活塞桿面積不相等，根據(jù)力平衡原理，可由小活塞端輸出高壓氣體氣-液增壓缸 液體是不可壓縮的，根據(jù)力的平衡原理，利用兩兩相連活塞面積的不等，壓縮空氣驅(qū)動大活塞，小活塞便可輸出相應(yīng)比例的高壓液體氣-液阻尼缸 利用液體不可壓縮的性能及液體流量易于控制的優(yōu)點，獲得活塞桿的穩(wěn)速運動1.2氣缸的工作原理1.2.1 單作用氣缸單作用氣缸只有一腔可輸入壓縮空氣，實現(xiàn)一個方向運動。其活塞桿只能借助外力將其推回；通常借助于彈簧力，膜片張

5、力，重力等。其原理及結(jié)構(gòu)見圖42.2-2。 圖42.2-2 單作用氣缸1缸體；2活塞；3彈簧；4活塞桿；單作用氣缸的特點是：1）僅一端進（排）氣，結(jié)構(gòu)簡單，耗氣量小。2）用彈簧力或膜片力等復(fù)位，壓縮空氣能量的一部分用于克服彈簧力或膜片張力，因而減小了活塞桿的輸出力。3）缸內(nèi)安裝彈簧、膜片等，一般行程較短；與相同體積的雙作用氣缸相比，有效行程小一些。4）氣缸復(fù)位彈簧、膜片的張力均隨變形大小變化，因而活塞桿的輸出力在行進過程中是變化的。由于以上特點，單作用活塞氣缸多用于短行程。其推力及運動速度均要求不高場合，如氣吊、定位和夾緊等裝置上。單作用柱塞缸則不然，可用在長行程、高載荷的場合。1.2.2 雙

6、作用氣缸雙作用氣缸指兩腔可以分別輸入壓縮空氣，實現(xiàn)雙向運動的氣缸。其結(jié)構(gòu)可分為雙活塞桿式、單活塞桿式、雙活塞式、緩沖式和非緩沖式等。此類氣缸使用最為廣泛。1）雙活塞桿雙作用氣缸雙活塞桿氣缸有缸體固定和活塞桿固定兩種。其工作原理見圖42.2-3。缸體固定時，其所帶載荷（如工作臺）與氣缸兩活塞桿連成一體，壓縮空氣依次進入氣缸兩腔（一腔進氣另一腔排氣），活塞桿帶動工作臺左右運動，工作臺運動范圍等于其有效行程s的3倍。安裝所占空間大，一般用于小型設(shè)備上?；钊麠U固定時，為管路連接方便，活塞桿制成空心，缸體與載荷（工作臺）連成一體，壓縮空氣從空心活塞桿的左端或右端進入氣缸兩腔，使缸體帶動工作臺向左或向左運

7、動，工作臺的運動范圍為其有效行程s的2倍。適用于中、大型設(shè)備。 圖42.2-3 雙活塞桿雙作用氣缸a）缸體固定；b）活塞桿固定1缸體；2工作臺；3活塞；4活塞桿；5機架雙活塞桿氣缸因兩端活塞桿直徑相等，故活塞兩側(cè)受力面積相等。當(dāng)輸入壓力、流量相同時，其往返運動輸出力及速度均相等。2）緩沖氣缸對于接近行程末端時速度較高的氣缸，不采取必要措施，活塞就會以很大的力（能量）撞擊端蓋，引起振動和損壞機件。為了使活塞在行程末端運動平穩(wěn)，不產(chǎn)生沖擊現(xiàn)象。在氣缸兩端加設(shè)緩沖裝置，一般稱為緩沖氣缸。緩沖氣缸見圖42.2-4，主要由活塞桿1、活塞2、緩沖柱塞3、單向閥5、節(jié)流閥6、端蓋7等組成。其工作原理是：當(dāng)活

8、塞在壓縮空氣推動下向右運動時，缸右腔的氣體經(jīng)柱塞孔4及缸蓋上的氣孔8排出。在活塞運動接近行程末端時，活塞右側(cè)的緩沖柱塞3將柱塞孔4堵死、活塞繼續(xù)向右運動時，封在氣缸右腔內(nèi)的剩余氣體被壓縮，緩慢地通過節(jié)流閥6及氣孔8排出，被壓縮的氣體所產(chǎn)生的壓力能如果與活塞運動所具有的全部能量相平衡，即會取得緩沖效果，使活塞在行程末端運動平穩(wěn)，不產(chǎn)生沖擊。調(diào)節(jié)節(jié)流閥6閥口開度的大小，即可控制排氣量的多少，從而決定了被壓縮容積（稱緩沖室）內(nèi)壓力的大小，以調(diào)節(jié)緩沖效果。若令活塞反向運動時，從氣孔8輸入壓縮空氣，可直接頂開單向閥5，推動活塞向左運動。如節(jié)流閥6閥口開度固定，不可調(diào)節(jié)，即稱為不可調(diào)緩沖氣缸。 圖42.2

9、-4 緩沖氣缸1活塞桿；2活塞；3緩沖柱塞；4柱塞孔；5單向閥6節(jié)流閥；7端蓋；8氣孔氣缸所設(shè)緩沖裝置種類很多，上述只是其中之一，當(dāng)然也可以在氣動回路上采取措施，達到緩沖目的。1.3氣缸的選擇1.31、類型的選擇 根據(jù)工作要求和條件，正確選擇氣缸的類型。要求氣缸到達行程終端無沖擊現(xiàn)象和撞擊噪聲應(yīng)選擇緩沖氣缸；要求重量輕，應(yīng)選輕型缸；要求安裝空間窄且行程短，可選薄型缸；有橫向負(fù)載，可選帶導(dǎo)桿氣缸；要求制動精度高，應(yīng)選鎖緊氣缸；不允許活塞桿旋轉(zhuǎn)，可選具有桿不回轉(zhuǎn)功能氣缸；高溫環(huán)境下需選用耐熱缸；在有腐蝕環(huán)境下，需選用耐腐蝕氣缸。在有灰塵等惡劣環(huán)境下，需要活塞桿伸出端安裝防塵罩。要求無污染時需要選用

10、無給油或無油潤滑氣缸等。1.32、安裝形式 根據(jù)安裝位置、使用目的等因素決定。在一般情況下，采用固定式氣缸。在需要隨工作機構(gòu)連續(xù)回轉(zhuǎn)時（如車床、磨床等），應(yīng)選用回轉(zhuǎn)氣缸。在要求活塞桿除直線運動外，還需作圓弧擺動時，則選用軸銷式氣缸。有特殊要求時，應(yīng)選擇相應(yīng)的特殊氣缸。1.33、作用力的大小即缸徑的選擇。根據(jù)負(fù)載力的大小來確定氣缸輸出的推力和拉力。一般均按外載荷理論平衡條件所需氣缸作用力，根據(jù)不同速度選擇不同的負(fù)載率，使氣缸輸出力稍有余量。缸徑過小，輸出力不夠，但缸徑過大，使設(shè)備笨重，成本提高，又增加耗氣量，浪費能源。在夾具設(shè)計時，應(yīng)盡量采用擴力機構(gòu)，以減小氣缸的外形尺寸。1.34、活塞行程與使

11、用的場合和機構(gòu)的行程有關(guān)，但一般不選滿行程，防止活塞和缸蓋相碰。如用于夾緊機構(gòu)等，應(yīng)按計算所需的行程增加1020的余量。1.35、活塞的運動速度主要取決于氣缸輸入壓縮空氣流量、氣缸進排氣口大小及導(dǎo)管內(nèi)徑的大小。要求高速運動應(yīng)取大值。氣缸運動速度一般為50800/s。對高速運動氣缸，應(yīng)選擇大內(nèi)徑的進氣管道；對于負(fù)載有變化的情況，為了得到緩慢而平穩(wěn)的運動速度，可選用帶節(jié)流裝置或氣液阻尼缸，則較易實現(xiàn)速度控制。選用節(jié)流閥控制氣缸速度需注意：水平安裝的氣缸推動負(fù)載時，推薦用排氣節(jié)流調(diào)速；垂直安裝的氣缸舉升負(fù)載時，推薦用進氣節(jié)流調(diào)速；要求行程末端運動平穩(wěn)避免沖擊時，應(yīng)選用帶緩沖裝置的氣缸。1.36氣缸的選型程序1：根據(jù)操作形式選定氣缸類型：氣缸操作方式有雙動，單動彈簧壓入及單動彈簧壓出等三種方式程序