氣壓傳動中將壓縮氣體的壓力能轉換為機械能的氣動執行元件。氣缸有作往復直線運動的和作往復擺動的兩類。作往復直線運動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，從活塞一側供氣聚能產生氣壓，氣壓推動活塞產生推力伸出，靠彈簧或自重返回。
②雙作用氣缸：從活塞兩側交替供氣，在一個或兩個方向輸出力。
③膜片式氣缸：用膜片代替活塞，只在一個方向輸出力，用彈簧復位。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換為活塞高速(10～20米/秒)運動的動能，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。作往復擺動的氣缸稱擺動氣缸，由葉片將內腔分隔為二，向兩腔交替供氣，輸出軸作擺動運動，擺動角小于 280°。此外，還有回轉氣缸、氣液阻尼缸和步進氣缸等。
氣缸作用：將壓縮空氣的壓力能轉換為機械能，驅動機構作直線往復運動、擺動和旋轉運動。
氣缸分類：直線運動往復運動的氣缸、擺動運動的擺動氣缸、氣爪等。
氣缸結構：氣缸是由缸筒、端蓋、活塞、活塞桿和密封件組成，其內部結構如圖所示： SMC氣缸原理圖
1）缸筒 缸筒的內徑大小代表了氣缸輸出力的大小。活塞要在缸筒內做平穩的往復滑動，缸筒內表面的表面粗糙度應達到Ra0.8um。對鋼管缸筒，內表面還應鍍硬鉻，以減小摩擦阻力和磨損，并能防止銹蝕。缸筒材質除使用高碳鋼管外，還是用高強度鋁合金和黃銅。小型氣缸有使用不銹鋼管的。帶磁性開關的氣缸或在耐腐蝕環境中使用的氣缸，缸筒應使用不銹鋼、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，活塞與活塞桿用壓鉚鏈接，不用螺母。 2）端蓋 端蓋上設有進排氣通口，有的還在端蓋內設有緩沖機構。桿側端蓋上設有密封圈和防塵圈，以防止從活塞桿處向外漏氣和防止外部灰塵混入缸內。桿側端蓋上設有導向套，以提高氣缸的導向精度，承受活塞桿上少量的橫向負載，減小活塞桿伸出時的下彎量，延長氣缸使用壽命。導向套通常使用燒結含油合金、前傾銅鑄件。端蓋過去常用可鍛鑄鐵，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。
SMC 氣缸所設緩沖裝置種類很多，上述只是其中之一，當然也可以在氣動回路上采取措施，達到緩沖目的。 組合組合氣缸一般指氣缸與液壓缸相組合形成的氣-液阻尼缸、氣-液增壓缸等。*，通常氣缸采用的工作介質是壓縮空氣，其特點是動作快，但速度不易控制，當載荷變化較大時，容易產生“爬行”或“自走”現象；而液壓缸采用的工作介質是通常認為不可壓縮的液壓油，其特點是動作不如氣缸快，但速度易于控制，當載荷變化較大時，采用措施得當，一般不會產生“爬行”和“自走”現象。把氣缸與液壓缸巧妙組合起來，取長補短，即成為氣動系統中普遍采用的氣-液阻尼缸。氣-液阻尼缸工作原理見圖42.2-5。實際是氣缸與液壓缸串聯而成，兩活塞固定在同一活塞桿上。液壓缸不用泵供油，只要充滿油即可，其進出口間裝有液壓單向閥、節流閥及補油杯。當氣缸右端供氣時，氣缸克服載荷帶動液壓缸活塞向左運動（氣缸左端排氣），此時液壓缸左端排油，單向閥關閉，油只能通過節流閥流入液壓缸右腔及油杯內，這時若將節流閥閥口開大，則液壓缸左腔排油通暢，兩活塞運動速度就快，反之，若將節流閥閥口關小，液壓缸左腔排油受阻，兩活塞運動速度會減慢。這樣，調節節流閥開口大小，就能控制活塞的運動速度?？梢钥闯觯瑲庖鹤枘岣椎妮敵隽菤飧字袎嚎s空氣產生的力（推力或拉力）與液壓缸中油的阻尼力之差。
工作原理
根據工作所需力的大小來確定活塞桿上的推力和拉力。由此來選擇氣缸時應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。 氣缸 下面是氣缸理論出力的計算公式： F：氣缸理論輸出力(kgf) F′：效率為85%時的輸出力(kgf)--(F′=F×85%） D：氣缸缸徑(mm) P：工作壓力(kgf/cm2) 例：直徑340mm的氣缸，工作壓力為3kgf/cm2時，其理論輸出力為多少?芽輸出力是多少? 將P、D連接，找出F、F′上的點，得： F=2800kgf；F′=2300kgf 在工程設計時選擇氣缸缸徑，可根據其使用壓力和理論推力或拉力的大小，從經驗表1－1中查出。 例：有一氣缸其使用壓力為5kgf/cm2，在氣缸推出時其推力為132kgf，(氣缸效率為85%)問：該選擇多大的氣缸缸徑? 由氣缸的推力132kgf和氣缸的效率85%，可計算出氣缸的理論推力為F=F′/85%=155(kgf) 由使用壓力5kgf/cm2和氣缸的理論推力，查出選擇缸徑為?63的氣缸便可滿足使用要求。
SMC氣缸選型的資料，下面為大家分享下個人經驗：
1、預選SMC氣缸的缸徑
依據SMC氣缸的負載狀況，斷定SMC氣缸的軸向負載力F。
依據負載的運動狀況，預選SMC氣缸的負載率η。
依據氣源供氣條件，斷定SMC氣缸的使用壓力P。P應小于減壓閥進口壓力的85%。
已知F，η和P，對單效果SMC氣缸，預設桿徑與缸徑之比d/D=0.5，依據前面所述SMC氣缸理論力的計算公式和負載率計算公式，便可選定缸徑D；對雙效果SMC氣缸，相同使用前面所述SMC氣缸理論力的計算公式和負載率計算公式，便可選定缸徑D。缸徑D的尺度應規范化。
2、預選SMC氣缸行程
依據SMC氣缸的操作間隔及傳動機構的行程比來預選SMC氣缸的行程。為便于裝置調試，對計算出的行程要留有恰當余量。應盡量選為規范行程，可確保供貨速度，本錢下降。
3、挑選SMC氣缸的種類
依據SMC氣缸承當使命的請求來挑選SMC氣缸的種類。例如請求SMC氣缸抵達行程終端無沖擊現象和碰擊噪聲，應選緩沖SMC氣缸；如請求分量輕，應選輕型缸；請求裝置空間窄且行程短，可選薄型缸；有橫向負載，可選帶導桿SMC氣缸；請求制動精度高，應選鎖緊SMC氣缸；不允許活塞桿旋轉，可選具有桿不反轉功用的SMC氣缸；除活塞桿作直線往復運動外，還需缸體做搖擺，可選耳軸式或耳環式裝置方法的SMC氣缸等。下圖是SMCSMC氣缸主要特征表，選型時能夠參照。
系列 驅動方法 緩沖方法 結構特征
CJ1 繃簧牙壓回 無 極為細巧，裝置空間很小
單桿雙效果
CJP 繃簧牙壓回 無 軸向短，裝置空間小
單桿雙效果 墊緩沖
CJ2 單效果 墊緩沖 缸筒與缸蓋為壓鉚銜接。缸蓋銑成四個平面，便于裝置。結構緊湊、輕。活塞桿與導向套的空隙小，密封圈的耐磨性進步，壽數是CJ1系列的1.5倍以上。SMC氣缸驅動速度高。
單桿雙效果
雙桿雙效果 墊緩沖
氣緩沖
C85
C95 單效果 墊緩沖 由于耳環上的軸承及活塞桿的導向精度高、耐磨性好，故活塞桿下垂小，SMC氣缸壽數長，能高速驅動，防塵效果好，防塵圈替換便利。外形輕巧，裝置簡單、缸身耐沖擊
單桿雙效果
雙桿雙效果
CM2 單效果 墊緩沖 缸筒為不銹鋼，耐外部沖擊。缸蓋與活塞用鋁合金，缸筒與端蓋為壓鉚銜接，端蓋外外表銑成四個平面，裝置空間小，裝置便利，分量輕。采用特別防塵圈，防塵好。導向套與活塞桿，缸筒與耐磨環空隙小，缸體與裝置腳座的裝置精度高，密封圈耐磨性好，壽數長，能高速驅動
單桿雙效果
雙桿雙效果 墊緩沖
氣緩沖
CG1 單效果 墊緩沖 缸筒與無桿側缸蓋壓成一體，缸筒與缸蓋為螺紋銜接，缸筒、缸蓋和活塞都采用鋁合金，軸向尺度短，分量比其它系列SMC氣缸輕10%~50%。裝置用附件的精度高。能高速驅動 氣缸常見問題
⒈汽缸是鑄造而成的，汽缸出廠后都要經過時效處理，使汽缸在鑄造過程中所產生的內應力*消除。如果時效時間短，那么加工好的汽缸在以后的運行中還會變形。
⒉汽缸在運行時受力的情況很復雜，除了受汽缸內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對靜止部分的反作用力，以及各種連接管道冷熱狀態下對汽缸的作用力，在這些力的相互作用下，汽缸易發生塑性變形造成泄漏。
⒊汽缸的負荷增減過快，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，在汽缸中和法蘭上產生很大的熱應力和熱變形。
⒋汽缸在機械加工的過程中或經過補焊后產生了應力，但沒有對汽缸進行回火處理加以消除，致使汽缸存在較大的殘余應力，在運行中產生久的變形。
⒌在安裝或檢修的過程中，由于檢修工藝和檢修技術的原因，使內缸、汽缸隔板、隔板套及汽封套的膨脹間隙不合適，或是掛耳壓板的膨脹間隙不合適，運行后產生巨大的膨脹力使汽缸變形。
⒍使用的汽缸密封劑質量不好、雜質過多或是型號不對；汽缸密封劑內若有堅硬的雜質顆粒就會使密封面難以緊密的結合。
⒎汽缸螺栓的緊力不足或是螺栓的材質不合格。汽缸結合面的嚴密性主要靠螺栓的緊力來實現的。機組的起?；蚴窃鰷p負荷時產生的熱應力和高溫會造成螺栓的應力松弛，如果應力不足，螺栓的預緊力就會逐漸減小。如果汽缸的螺栓材質不好，螺栓在長時間的運行當中，在熱應力和汽缸膨脹力的作用下被拉長，發生塑性變形或斷裂，緊力就會不足，使汽缸發生泄漏的現象。
⒏汽缸螺栓緊固的順序不正確。一般的汽缸螺栓在緊固時是從中間向兩邊同時緊固，也就是從垂弧大處或是受力變形大的地方緊固，這樣就會把變形大的處的間隙向汽缸前后的自由端轉移，后間隙漸漸消失。如果是從兩邊向中間緊，間隙就會集中于中部，汽缸結合面形成弓型間隙，引起蒸汽泄漏。
氣缸出現內、外泄漏，一般是因活塞桿安裝偏心，潤滑油供應不足，密封圈和密封環磨損或損壞，氣缸內有雜質及活塞桿有傷痕等造成的。所以，當氣缸出現內、外泄漏時，應重新調整活塞桿的中心，以保證活塞桿與缸筒的同軸度；須經常檢查油霧器工作是否可靠，以保證執行元件潤滑良好；當密封圈和密封環出現磨損或損環時，須及時更換；若氣缸內存在雜質，應及時清除；活塞桿上有傷痕時，應換新。
氣缸的輸出力不足和動作不平穩，一般是因活塞或活塞桿被卡住、潤滑不良、供氣量不足，或缸內有冷凝水和雜質等原因造成的。對此，應調整活塞桿的中心；檢查油霧器的工作是否可靠；供氣管路是否被堵塞。當氣缸內存有冷凝水和雜質時，應及時清除。
氣缸的緩沖效果不良，一般是因緩沖密封圈磨損或調節螺釘損壞所致。此時，應更換密封圈和調節螺釘。
氣缸的活塞桿和缸蓋損壞，一般是因活塞桿安裝偏心或緩沖機構不起作用而造成的。對此，應調整活塞桿的中心位置；更換緩沖密封圈或調節螺釘。
解決方案
⒈汽缸變形較大或漏汽嚴重的結合面，采用研刮結合面的方法
如果上缸結合面變形在0.05mm范圍內，以上缸結合面為基準面，在下缸結合面涂紅丹或是壓印藍紙，根據痕跡研刮下缸。如果上缸的結合面變形量大，在上缸涂紅丹，用大平尺研出痕跡，把上缸研平。或是采取機械加工的方法把上缸結合面找平，再以上缸為基準研刮下缸結合面。汽缸結合面的研刮一般有兩種方法：
⑴是不緊結合面的螺栓，用千斤頂微微推動上缸前后移動，根據下缸結合面紅丹的著色況來研刮。這種方法適合結構剛性強的高壓缸。
⑵是緊結合面的螺栓，根據塞尺的檢查結合面的嚴密性，測出數值及壓出的痕跡，修刮結合面，這種方法可以排除汽缸垂弧對間隙的影響。
⒉采用適當的汽缸密封材料
因汽輪機汽缸密封劑還沒有統一的國家標準和行業標準，制作原料和配方也各不相同，產品質量參差不齊；在選擇汽輪機汽缸密封劑時，就要選在行業內有口碑，產品質量有保證的正規生產廠家，以保證檢修處理后汽缸的嚴密性。
⒊局部補焊的方法
由于汽缸結合面被蒸汽沖刷或腐蝕出溝痕，選用適當的焊條把溝痕添平，用平板或平尺研出痕跡，研刮焊道和結合面在同一平面內。汽缸結合面變形較大或是漏汽嚴重時，在下缸的結合面補焊一條或兩條10—20mm寬的密消除間隙封帶，然后用平尺或是扣上缸測量，并涂紅丹研刮，直到消除間隙。此操作的工藝也很簡單，焊前預熱汽缸至150℃，然后在室溫下進行分段退焊或跳焊。選用奧氏體焊條，如A407、A412，焊后用石棉布覆蓋保溫緩冷。待冷卻室溫后進行打磨修刮。
⒋汽缸結合面的涂鍍或噴涂
當汽缸結合面大面積漏汽，間隙在0.50mm左右時，為了減少研刮的工作量，可用涂鍍的工藝。用汽缸做陽極，涂具做陰極，在汽缸的結合面上反復涂刷電解溶液，涂層的厚度要根據汽缸結合面間隙的大小而定，涂層的種類要根據汽缸的材料和修刮的工藝而定。噴涂就是用的高溫火焰噴槍把金屬粉末加熱至熔化或達到塑性狀態后噴射于處理過的汽缸表面，形成一層具有所需性能的涂層方法。其特點就是設備簡單，操作方便涂層牢固，噴涂后汽缸溫度僅為70℃—80℃不會使汽缸產生變形，而且可獲得耐熱，耐磨，抗腐蝕的涂層。注意的是在涂渡和噴涂前都要對缸面進行打磨、除油、拉毛，在涂渡和噴涂后要對涂層進行研刮，保證結合面的嚴密。
⒌結合面加墊的方法
如果結合面的局部間隙泄漏不是很大，可用80—100目的銅網經熱處理使其硬度降低，然后剪成適當的形狀，鋪在結合面的漏汽處，再配以汽缸密封劑。如果結合面的間隙較大，泄漏嚴重，可在上下結合面開寬50mm深5mm的槽，中間鑲嵌IGr18Ni9Ti的齒形墊，齒形墊的厚度一般比槽的深度大0.05—0.08mm左右，并可用同等形狀的不銹鋼墊片做以調整。
⒍控制螺栓應力的方法
如果汽缸結合面的變形較小，而且很均勻，可在有間隙處更換新的螺栓，或是適當的加大螺栓的預緊力。按從中間向兩邊同時緊固，也就是從垂弧大處或是受力變形大的地方緊固螺栓。理論上來說，控制螺栓的預緊力可用公式d/L≤A來計算，但由于此計算的數據與測量的手段還在研究當中，沒有達到推廣，多在螺栓的允許的大應力內根據經驗而定。
⒎新時期采用的高分子材料方法
隨著技術的進一步發展，高分子復合材料逐漸在氣缸維護中取得了成功的應用。相對于傳統手段相比，高分子復合材料具有較為優異的耐溫性能，良好的耐壓性能，以及更為出色的密封性能，且具有良好的塑變性，受熱不會固化，密封膜不會被破壞，從而保證了機件密封面的密封；加之易于清除，使用過的密封面可以用無水乙醇或丙酮輕易的擦去，而不會附著于密封面；由于其優異的性能，逐漸受到越來越多氣缸企業的青睞。
上一篇：UWT水平檢測/液位測量的測量原理 下一篇：美國FAIRCHILD仙童繼電器應用
|
