一、氣缸-氣缸種類

氣壓傳動(dòng)中將壓縮氣體的壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的氣動(dòng)執(zhí)行元件。氣缸有作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)的和作往復(fù)擺動(dòng)的兩類。作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)的氣缸又可分為單作用、雙作用、膜片式和沖擊氣缸 4種。

①單作用氣缸：僅一端有活塞桿，從活塞一側(cè)供氣聚能產(chǎn)生氣壓，氣壓推動(dòng)活塞產(chǎn)生推力伸出，靠彈簧或自重返回。

②雙作用氣缸：從活塞兩側(cè)交替供氣，在一個(gè)或兩個(gè)方向輸出力。

③膜片式氣缸：用膜片代替活塞，只在一個(gè)方向輸出力，用彈簧復(fù)位。它的密封性能好，但行程短。

④沖擊氣缸：這是一種新型元件。它把壓縮氣體的壓力能轉(zhuǎn)換為活塞高速(10～20米／秒)運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能，借以作功。沖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(chǔ)氣腔、頭腔和尾腔三室。它廣泛用于下料、沖孔、破碎和成型等多種作業(yè)。作往復(fù)擺動(dòng)的氣缸稱擺動(dòng)氣缸，由葉片將內(nèi)腔分隔為二，向兩腔交替供氣，輸出軸作擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)，擺動(dòng)角小于 280°。此外，還有回轉(zhuǎn)氣缸、氣液阻尼缸和步進(jìn)氣缸等。

二、氣缸的作用：

將壓縮空氣的壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)作直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)、擺動(dòng)和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。

三、氣缸的分類：

直線運(yùn)動(dòng)往復(fù)運(yùn)動(dòng)的氣缸、擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)的擺動(dòng)氣缸、氣爪等。

四、氣缸的結(jié)構(gòu)：

氣缸是由缸筒、端蓋、活塞、活塞桿和密封件組成，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖所示：

五 氣缸的緩沖裝置

氣缸也有一個(gè)問題，如果不使用緩沖裝置，當(dāng)活塞運(yùn)動(dòng)到終端時(shí)，特別是行程長(zhǎng)、速度快的氣缸，活塞撞擊端蓋的動(dòng)能就會(huì)很大，很容易損壞零件，縮短氣缸的壽命。

更何況，沖擊造成的噪音也相當(dāng)要命。如果一臺(tái)沒有緩沖裝置的氣缸噪音是70dB，那整個(gè)工廠的噪音會(huì)高達(dá)140dB，就像長(zhǎng)期處在噴氣式飛機(jī)的跑道上。這已經(jīng)達(dá)到了人類無法忍受并痛苦難耐的極限。

如何解決這些問題呢？

我們的設(shè)計(jì)人員為氣缸做了緩沖設(shè)計(jì)。

液壓緩沖：

第一種，也是最簡(jiǎn)單氣缸緩沖的方法：在氣缸前端安裝液壓緩沖器。

玩笑歸玩笑，我們還是要說點(diǎn)正經(jīng)話，如下是液壓緩沖的工作原理圖：

通過獨(dú)特的阻尼孔設(shè)計(jì)，使用礦物油作為介質(zhì)，來平穩(wěn)實(shí)現(xiàn)從高速輕載到低速重載的轉(zhuǎn)變。

特點(diǎn)：從小能量到大能力量的廣泛范圍都無需調(diào)節(jié)，可以實(shí)現(xiàn)最佳的能量吸收。

橡膠緩沖：

為了在工廠更緊湊的安裝，設(shè)計(jì)師們又想了方法，第二種方法：橡膠緩沖。（活塞桿的兩端設(shè)置了緩沖墊）

注意事項(xiàng)：

1）緩沖能力固定不可變，緩沖能力小，多用于小型氣缸，防止作動(dòng)噪音。

2）需要注意橡膠老化而導(dǎo)致變形、剝落等現(xiàn)象。

氣緩沖：

第三種方法：氣緩沖。（通過活塞運(yùn)動(dòng)時(shí)，緩沖套及密封圈共同作用在一側(cè)形成一個(gè)封閉的氣室/緩沖腔，來實(shí)現(xiàn)緩沖。）

緩沖腔內(nèi)的氣體只能通過緩沖閥排出。當(dāng)緩沖閥的開度很小時(shí)，腔內(nèi)壓力快速上升，該壓力對(duì)于活塞產(chǎn)生反作用力，從而使活塞減速，直至停止。

注意事項(xiàng)：

1）通過調(diào)節(jié)緩沖閥的開度，緩沖能力可調(diào)。開度越小，緩沖力越大。

2）利用氣缸動(dòng)作時(shí)的背壓而實(shí)現(xiàn)緩沖。氣缸背壓小。緩沖能力也將變小。在使用時(shí)，須注意負(fù)載率和氣缸速度的控制方法。

六 氣缸的電氣裝置

我們知道氣缸是如何自如的運(yùn)動(dòng)了。但是萬事萬物都有規(guī)矩，氣缸的運(yùn)動(dòng)也是，他們是否都跑到了位了呢？有沒有越界啊？這個(gè)又該由誰(shuí)來監(jiān)督呢？

磁性開關(guān)——它是判斷氣缸是否運(yùn)行到位的反饋信號(hào)，控制相應(yīng)的電磁閥完成切換動(dòng)作。

原理：隨活塞移動(dòng)的磁環(huán)靠近或離開開關(guān)，開關(guān)中的簧片被磁化相互吸引或斷開，發(fā)出電信號(hào)。

特點(diǎn)：于不需要在氣缸行程兩端設(shè)置機(jī)控閥及其安裝架，不需要在活塞桿端設(shè)置撞塊，所以使用方便，結(jié)構(gòu)緊湊，可靠性高，壽命長(zhǎng)，成本低，開關(guān)反應(yīng)時(shí)間快，獲得了廣泛的應(yīng)用。

七、SMC氣缸原理圖

（1）缸筒

缸筒的內(nèi)徑大小代表了氣缸輸出力的大小。活塞要在缸筒內(nèi)做平穩(wěn)的往復(fù)滑動(dòng)，缸筒內(nèi)表面的表面粗糙度應(yīng)達(dá)到Ra0.8um。對(duì)鋼管缸筒，內(nèi)表面還應(yīng)鍍硬鉻，以減小摩擦阻力和磨損，并能防止銹蝕。缸筒材質(zhì)除使用高碳鋼管外，還是用高強(qiáng)度鋁合金和黃銅。小型氣缸有使用不銹鋼管的。帶磁性開關(guān)的氣缸或在耐腐蝕環(huán)境中使用的氣缸，缸筒應(yīng)使用不銹鋼、鋁合金或黃銅等材質(zhì)。

SMC CM2氣缸活塞上采用組合密封圈實(shí)現(xiàn)雙向密封，活塞與活塞桿用壓鉚鏈接，不用螺母。

（2）端蓋

端蓋上設(shè)有進(jìn)排氣通口，有的還在端蓋內(nèi)設(shè)有緩沖機(jī)構(gòu)。桿側(cè)端蓋上設(shè)有密封圈和防塵圈，以防止從活塞桿處向外漏氣和防止外部灰塵混入缸內(nèi)。桿側(cè)端蓋上設(shè)有導(dǎo)向套，以提高氣缸的導(dǎo)向精度，承受活塞桿上少量的橫向負(fù)載，減小活塞桿伸出時(shí)的下彎量，延長(zhǎng)氣缸使用壽命。導(dǎo)向套通常使用燒結(jié)含油合金、前傾銅鑄件。端蓋過去常用可鍛鑄鐵，現(xiàn)在為減輕重量并防銹，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。為防止活塞左右兩腔相互竄氣，設(shè)有活塞密封圈。活塞上的耐磨環(huán)可提高氣缸的導(dǎo)向性，減少活塞密封圈的磨耗，減少摩擦阻力。耐磨環(huán)長(zhǎng)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(dòng)部分長(zhǎng)度來決定。滑動(dòng)部分太短，易引起早期磨損和卡死。活塞的材質(zhì)常用鋁合金和鑄鐵，小型缸的活塞有黃銅制成的。

（4）活塞桿

活塞桿是氣缸中最重要的受力零件。通常使用高碳鋼，表面經(jīng)鍍硬鉻處理，或使用不銹鋼，以防腐蝕，并提高密封圈的耐磨性。

（5）密封圈

回轉(zhuǎn)或往復(fù)運(yùn)動(dòng)處的部件密封稱為動(dòng)密封，靜止件部分的密封稱為靜密封。

缸筒與端蓋的連接方法主要有以下幾種：

整體型、鉚接型、螺紋聯(lián)接型、法蘭型、拉桿型。

（6）氣缸工作時(shí)要靠壓縮空氣中的油霧對(duì)活塞進(jìn)行潤(rùn)滑。也有小部分免潤(rùn)滑氣缸。

八、氣缸-工作原理

根據(jù)工作所需力的大小來確定活塞桿上的推力和拉力。由此來選擇氣缸時(shí)應(yīng)使氣缸的輸出力稍有余量。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)，以減少氣缸的尺寸。

九、故障判斷和原因分析

在氣缸運(yùn)行過程中，氣缸滲漏和氣缸變形是最為常見的設(shè)備問題，氣缸結(jié)合面的嚴(yán)密性直接影響機(jī)組的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，檢修研刮氣缸的結(jié)合面，使其達(dá)到嚴(yán)密，是氣缸檢修的重要工作，在處理結(jié)合面漏氣的過程中，要仔細(xì)分析形成的原因，根據(jù)變形的程度和間隙的大小，可以綜合的運(yùn)用 各種方法，以達(dá)到結(jié)合面嚴(yán)密的要求。原因如下：

1．氣缸是鑄造而成的，氣缸出廠后都要經(jīng)過時(shí)效處理，就是要存放一些時(shí)間，使氣缸在住鑄造過程中所產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力完全消除。如果時(shí)效時(shí)間短，那么加工好的氣缸在以后的運(yùn)行中還會(huì)變形，這就是為什么有的氣缸在第一次泄漏處理后還會(huì)在以后的運(yùn)行中還有漏氣發(fā)生。因?yàn)闅飧走�在不斷的變形。

2．氣缸在運(yùn)行時(shí)受力的情況很復(fù)雜，除了受氣缸內(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)氣缸的作用力，在這些力的相互作用下，氣缸發(fā)生塑性變形造成泄漏。

3．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，在氣缸中和發(fā)蘭上產(chǎn)生很大的熱應(yīng)力和熱變形。

4．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)氣缸進(jìn)行回火處理加以消除，致使氣缸存在較大的殘余應(yīng)力，在運(yùn)行中產(chǎn)生永久的變形。

5．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、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(yùn)行后產(chǎn)生巨大的膨脹力使氣缸變形。

6．使用的氣缸密封劑質(zhì)量不好、雜質(zhì)過多或是型號(hào)不對(duì)；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。VIF900高溫氣缸密封劑是最新汽輪機(jī)氣缸密封材料，高、中、低壓缸可通用，避免了型號(hào)選擇不當(dāng)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(zhì)不合格。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)組的起停或是增減負(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。如果氣缸的螺栓材質(zhì)不好，螺栓在長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行當(dāng)中，在熱應(yīng)力和氣缸膨脹力的作用下被拉長(zhǎng)，發(fā)生塑性變形或斷裂，緊力就會(huì)不足，使氣缸發(fā)生泄漏的現(xiàn)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(shí)是從中間向兩邊同時(shí)緊固，也就是從垂弧最大處或是受力變形最大的地方緊固，這樣就會(huì)把變形最大的處的間隙向汽缸前后的自由端轉(zhuǎn)移，最后間隙漸漸消失。如果是從兩邊向中間緊，間隙就會(huì)集中于中部，汽缸結(jié)合面形成弓型間隙，引起蒸汽泄漏。