一、氣缸-氣缸種類

 

氣壓傳(chuan) 動中將壓縮氣體(ti) 的壓力能轉換為(wei) 機械能的氣動執行元件。氣缸有作往複直線運動的和作往複擺動的兩(liang) 類。作往複直線運動的氣缸又可分為(wei) 單作用、雙作用、膜片式和衝(chong) 擊氣缸 4種。

①單作用氣缸：僅(jin) 一端有活塞杆，從(cong) 活塞一側(ce) 供氣聚能產(chan) 生氣壓，氣壓推動活塞產(chan) 生推力伸出，靠彈簧或自重返回。

②雙作用氣缸：從(cong) 活塞兩(liang) 側(ce) 交替供氣，在一個(ge) 或兩(liang) 個(ge) 方向輸出力。

③膜片式氣缸：用膜片代替活塞，隻在一個(ge) 方向輸出力，用彈簧複位。它的密封性能好，但行程短。

④衝(chong) 擊氣缸：這是一種新型元件。它把壓縮氣體(ti) 的壓力能轉換為(wei) 活塞高速(10～20米／秒)運動的動能，借以作功。衝(chong) 擊氣缸增加了帶有噴口和泄流口的中蓋。中蓋和活塞把氣缸分成儲(chu) 氣腔、頭腔和尾腔三室。它廣泛用於(yu) 下料、衝(chong) 孔、破碎和成型等多種作業(ye) 。作往複擺動的氣缸稱擺動氣缸，由葉片將內(nei) 腔分隔為(wei) 二，向兩(liang) 腔交替供氣，輸出軸作擺動運動，擺動角小於(yu) 280°。此外，還有回轉氣缸、氣液阻尼缸和步進氣缸等。

二、氣缸的作用：

將壓縮空氣的壓力能轉換為(wei) 機械能，驅動機構作直線往複運動、擺動和旋轉運動。

三、氣缸的分類：

直線運動往複運動的氣缸、擺動運動的擺動氣缸、氣爪等。

四、氣缸的結構：

 

氣缸是由缸筒、端蓋、活塞、活塞杆和密封件組成，其內(nei) 部結構如圖所示：

五 氣缸的緩衝(chong) 裝置

氣缸也有一個(ge) 問題，如果不使用緩衝(chong) 裝置，當活塞運動到終端時，特別是行程長、速度快的氣缸，活塞撞擊端蓋的動能就會(hui) 很大，很容易損壞零件，縮短氣缸的壽命。

更何況，衝(chong) 擊造成的噪音也相當要命。如果一台沒有緩衝(chong) 裝置的氣缸噪音是70dB，那整個(ge) 工廠的噪音會(hui) 高達140dB，就像長期處在噴氣式飛機的跑道上。這已經達到了人類無法忍受並痛苦難耐的極限。

如何解決(jue) 這些問題呢？

我們(men) 的設計人員為(wei) 氣缸做了緩衝(chong) 設計。

液壓緩衝(chong) ：

第一種，也是最簡單氣缸緩衝(chong) 的方法：在氣缸前端安裝液壓緩衝(chong) 器。

 

玩笑歸玩笑，我們(men) 還是要說點正經話，如下是液壓緩衝(chong) 的工作原理圖：

 

通過獨特的阻尼孔設計，使用礦物油作為(wei) 介質，來平穩實現從(cong) 高速輕載到低速重載的轉變。

特點：從(cong) 小能量到大能力量的廣泛範圍都無需調節，可以實現最佳的能量吸收。

橡膠緩衝(chong) ：

為(wei) 了在工廠更緊湊的安裝，設計師們(men) 又想了方法，第二種方法：橡膠緩衝(chong) 。（活塞杆的兩(liang) 端設置了緩衝(chong) 墊）

 

注意事項：

1）緩衝(chong) 能力固定不可變，緩衝(chong) 能力小，多用於(yu) 小型氣缸，防止作動噪音。

2）需要注意橡膠老化而導致變形、剝落等現象。

氣緩衝(chong) ：

第三種方法：氣緩衝(chong) 。（通過活塞運動時，緩衝(chong) 套及密封圈共同作用在一側(ce) 形成一個(ge) 封閉的氣室/緩衝(chong) 腔，來實現緩衝(chong) 。）

 

緩衝(chong) 腔內(nei) 的氣體(ti) 隻能通過緩衝(chong) 閥排出。當緩衝(chong) 閥的開度很小時，腔內(nei) 壓力快速上升，該壓力對於(yu) 活塞產(chan) 生反作用力，從(cong) 而使活塞減速，直至停止。

注意事項：

1）通過調節緩衝(chong) 閥的開度，緩衝(chong) 能力可調。開度越小，緩衝(chong) 力越大。

2）利用氣缸動作時的背壓而實現緩衝(chong) 。氣缸背壓小。緩衝(chong) 能力也將變小。在使用時，須注意負載率和氣缸速度的控製方法。

六 氣缸的電氣裝置

我們(men) 知道氣缸是如何自如的運動了。但是萬(wan) 事萬(wan) 物都有規矩，氣缸的運動也是，他們(men) 是否都跑到了位了呢？有沒有越界啊？這個(ge) 又該由誰來監督呢？

磁性開關(guan) ——它是判斷氣缸是否運行到位的反饋信號，控製相應的電磁閥完成切換動作。

原理：隨活塞移動的磁環靠近或離開開關(guan) ，開關(guan) 中的簧片被磁化相互吸引或斷開，發出電信號。

 

特點：於(yu) 不需要在氣缸行程兩(liang) 端設置機控閥及其安裝架，不需要在活塞杆端設置撞塊，所以使用方便，結構緊湊，可靠性高，壽命長，成本低，開關(guan) 反應時間快，獲得了廣泛的應用。

七、SMC氣缸原理圖

（1）缸筒

缸筒的內(nei) 徑大小代表了氣缸輸出力的大小。活塞要在缸筒內(nei) 做平穩的往複滑動，缸筒內(nei) 表麵的表麵粗糙度應達到Ra0.8um。對鋼管缸筒，內(nei) 表麵還應鍍硬鉻，以減小摩擦阻力和磨損，並能防止鏽蝕。缸筒材質除使用高碳鋼管外，還是用高強度鋁合金和黃銅。小型氣缸有使用不鏽鋼管的。帶磁性開關(guan) 的氣缸或在耐腐蝕環境中使用的氣缸，缸筒應使用不鏽鋼、鋁合金或黃銅等材質。

SMC CM2氣缸活塞上采用組合密封圈實現雙向密封，活塞與(yu) 活塞杆用壓鉚鏈接，不用螺母。

（2）端蓋

端蓋上設有進排氣通口，有的還在端蓋內(nei) 設有緩衝(chong) 機構。杆側(ce) 端蓋上設有密封圈和防塵圈，以防止從(cong) 活塞杆處向外漏氣和防止外部灰塵混入缸內(nei) 。杆側(ce) 端蓋上設有導向套，以提高氣缸的導向精度，承受活塞杆上少量的橫向負載，減小活塞杆伸出時的下彎量，延長氣缸使用壽命。導向套通常使用燒結含油合金、前傾(qing) 銅鑄件。端蓋過去常用可鍛鑄鐵，現在為(wei) 減輕重量並防鏽，常使用鋁合金壓鑄，微型缸有使用黃銅材料的。

（3）活塞

活塞是氣缸中的受壓力零件。為(wei) 防止活塞左右兩(liang) 腔相互竄氣，設有活塞密封圈。活塞上的耐磨環可提高氣缸的導向性，減少活塞密封圈的磨耗，減少摩擦阻力。耐磨環長使用聚氨酯、聚四氟乙烯、夾布合成樹脂等材料。活塞的寬度由密封圈尺寸和必要的滑動部分長度來決(jue) 定。滑動部分太短，易引起早期磨損和卡死。活塞的材質常用鋁合金和鑄鐵，小型缸的活塞有黃銅製成的。

（4）活塞杆

活塞杆是氣缸中最重要的受力零件。通常使用高碳鋼，表麵經鍍硬鉻處理，或使用不鏽鋼，以防腐蝕，並提高密封圈的耐磨性。

（5）密封圈

回轉或往複運動處的部件密封稱為(wei) 動密封，靜止件部分的密封稱為(wei) 靜密封。

缸筒與(yu) 端蓋的連接方法主要有以下幾種：

整體(ti) 型、鉚接型、螺紋聯接型、法蘭(lan) 型、拉杆型。

（6）氣缸工作時要靠壓縮空氣中的油霧對活塞進行潤滑。也有小部分免潤滑氣缸。

八、氣缸-工作原理

根據工作所需力的大小來確定活塞杆上的推力和拉力。由此來選擇氣缸時應使氣缸的輸出力稍有餘(yu) 量。若缸徑選小了，輸出力不夠，氣缸不能正常工作；但缸徑過大，不僅(jin) 使設備笨重、成本高，同時耗氣量增大，造成能源浪費。在夾具設計時，應盡量采用增力機構，以減少氣缸的尺寸。

九、故障判斷和原因分析

在氣缸運行過程中，氣缸滲漏和氣缸變形是最為(wei) 常見的設備問題，氣缸結合麵的嚴(yan) 密性直接影響機組的安全經濟運行，檢修研刮氣缸的結合麵，使其達到嚴(yan) 密，是氣缸檢修的重要工作，在處理結合麵漏氣的過程中，要仔細分析形成的原因，根據變形的程度和間隙的大小，可以綜合的運用 各種方法，以達到結合麵嚴(yan) 密的要求。原因如下：

1．氣缸是鑄造而成的，氣缸出廠後都要經過時效處理，就是要存放一些時間，使氣缸在住鑄造過程中所產(chan) 生的內(nei) 應力完全消除。如果時效時間短，那麽(me) 加工好的氣缸在以後的運行中還會(hui) 變形，這就是為(wei) 什麽(me) 有的氣缸在第一次泄漏處理後還會(hui) 在以後的運行中還有漏氣發生。因為(wei) 氣缸還在不斷的變形。

2．氣缸在運行時受力的情況很複雜，除了受氣缸內(nei) 外氣體(ti) 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對靜止部分的反作用力，以及各種連接管道冷熱狀態下對氣缸的作用力，在這些力的相互作用下，氣缸發生塑性變形造成泄漏。

3．氣缸的負荷增減過快，特別是快速的啟動、停機和工況變化時溫度變化大、暖缸的方式不正確、停機檢修時打開保溫層過早等，在氣缸中和發蘭(lan) 上產(chan) 生很大的熱應力和熱變形。

4．氣缸在機械加工的過程中或經過補焊後產(chan) 生了應力，但沒有對氣缸進行回火處理加以消除，致使氣缸存在較大的殘餘(yu) 應力，在運行中產(chan) 生永久的變形。

5．在安裝或檢修的過程中，由於(yu) 檢修工藝和檢修技術的原因，使內(nei) 缸、氣缸隔板、隔板套及氣封套的膨脹間隙不合適，或是掛耳壓板的膨脹間隙不合適，運行後產(chan) 生巨大的膨脹力使氣缸變形。

6．使用的氣缸密封劑質量不好、雜質過多或是型號不對；氣缸密封劑內(nei) 若有堅硬的雜質顆粒就會(hui) 使密封麵難以緊密的結合。VIF900高溫氣缸密封劑是最新汽輪機氣缸密封材料，高、中、低壓缸可通用，避免了型號選擇不當而造成的氣缸泄漏。

7．氣缸螺栓的緊力不足或是螺栓的材質不合格。氣缸結合麵的嚴(yan) 密性主要靠螺栓的緊力來實現的。機組的起停或是增減負荷時產(chan) 生的熱應力和高溫會(hui) 造成螺栓的應力鬆弛，如果應力不足，螺栓的預緊力就會(hui) 逐漸減小。如果氣缸的螺栓材質不好，螺栓在長時間的運行當中，在熱應力和氣缸膨脹力的作用下被拉長，發生塑性變形或斷裂，緊力就會(hui) 不足，使氣缸發生泄漏的現象。

8．氣缸螺栓緊固的順序不正確。一般的氣缸螺栓在緊固時是從(cong) 中間向兩(liang) 邊同時緊固，也就是從(cong) 垂弧最大處或是受力變形最大的地方緊固，這樣就會(hui) 把變形最大的處的間隙向汽缸前後的自由端轉移，最後間隙漸漸消失。如果是從(cong) 兩(liang) 邊向中間緊，間隙就會(hui) 集中於(yu) 中部，汽缸結合麵形成弓型間隙，引起蒸汽泄漏。