气缸结构原理简介_经验分享

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典型氣缸的結構和工作原理
磁性無桿氣缸
活塞通過磁力帶動缸體外部的移動體做同步移動，其結構如圖所示。它的工作原理是：在活塞上安裝 一組高強磁性的永久磁環，磁力線通過薄壁缸筒與套在外面的另一組磁環作用，由於兩磁環磁性相反，具 有很強的吸力。當活塞在缸筒內被氣壓推動時，則在磁力作用下，帶動缸筒外的磁環套一起移動。氣缸活 塞的推力必須與磁環的吸力相適應。
活塞杆、缸體和密封圈座變形的，不能維修。
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氣缸的維護
氣動元件維修注意事項
氣缸在運動過程中，不能將身體任何部分置於其行程 範圍內，以免受傷。 在維修設備上的氣缸時，必須先切除氣源，保證缸體 內氣體排空，直至設備處於靜止狀態方可作業。 在維修氣缸結束后，應先檢查身體任何部分未置於其 行程範圍內，方可接通氣源試運行。接通氣源時，應先 緩慢沖入部份氣體，使氣缸充氣至原始位置，再插入接 頭。
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氣缸的結構和原理
气缸是由缸筒、端盖、活塞、活塞杆和密封件等组成 ，其内部结构如图所示：
缸体
密封圈 端蓋
活塞杆
磁环
Leabharlann Baidu活塞
密封圈
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氣缸的結構和原理
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Ra0.8μm。 2）端蓋 端蓋上設有進排氣通口，有的還在端蓋內設有緩衝機構。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， 較少活塞桿伸出時的下彎量，延長氣缸使用壽命。 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串氣，設有活塞密封圈 。活塞上的耐磨環可提高氣缸的導向性，減少活塞密封圈的摩擦損耗，減少摩 擦阻力。活塞的寬度由密封圈尺寸和必要的滑動部份長度來決定。滑動部份太 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、表面經鍍硬鉻處理 、或使用不鏽鋼、以防腐蝕，并提高密封圈的耐磨性。 5）密封圈 回轉或往復運動處的部件密封稱為動密封，靜止件部份的密封稱為靜密封 。 IAC Confidential
例題：氣缸推動工件在水平導軌上運動。已知工件等運動件質量為 m=250kg ，工件與導軌間摩擦係數 μ=0.25，氣缸行程 s=400mm，徑1.5 s時間工件 運動到位，系統工作壓力 P=0.4MPa，試選定氣缸直徑。
解：氣缸實際軸向負載
F ＝ mg ＝0.25 x 250 x 9.81＝613.13 N
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氣缸的選型及計算
1、氣缸的選型步驟
氣缸的選型應根據工作要求和條件，正確選擇氣缸的類型。下面以單活塞 雙作用缸為例介紹氣缸的選型步驟。
（1）氣缸缸徑：根據氣缸負載力的大小來確定氣缸的輸出力，由此計算出氣 缸的缸徑。 （2）氣缸的行程：氣缸的行程與使用的場合和機構的行程有關，但一般不選 用滿行程。 （3）氣缸的強度和穩定性計算 （4）氣缸的安裝形式：氣缸的安裝形式更具安裝位置和使用目的等因素決定 。一般情況下，採用固定式氣缸。在需要隨工作機構連續回轉時（如車床、磨 床等），應選用回轉氣缸。在活塞桿除直線運動外，還需做圓弧擺動時，則選 用軸銷式氣缸。有特殊要求時，應選用相應的特種氣缸。 （5）氣缸的緩衝裝置：根據活塞的速度決定是否應採用緩衝裝置。 （6）磁性開關：當氣動系統採用電氣控制方式時，可選用帶磁性開關的氣缸 。 （7）其它要求：如氣缸工作在有灰塵等惡劣環境下，需在活塞桿伸出端安裝 防塵罩。要求無污染時需選用無給油或無油潤滑氣缸。
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氣缸的技術參數
3）氣缸的耗氣量
氣缸的耗氣量是活塞每分鐘移動的容積，稱這個容積為壓縮空氣耗氣量。
4）氣缸的特性 氣缸的特性分為靜態特性和動態特性。氣缸的靜態特性是指與氣缸的輸出 力及耗氣量密切相關的最低工作壓力、最高工作壓力、摩擦阻力等參數。氣缸 的動態特性是指在氣缸運動過程中氣缸兩腔內空氣壓力、溫度、活塞速度、位 移等參數隨時間的變化情況。它能真實地反映氣缸的工作性能。
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氣缸的選型及計算
2、氣缸的直徑計算
氣缸直徑的設計計算需根據其負載大小、運行速度和系統工作壓力來決定 。首先，根據氣缸安裝及驅動負載的實際工況，分析計算出氣缸軸向實際負載 F，再由氣缸平均運行速度來選定氣缸的負載率θ，初步選定氣缸工作壓力（一 般為0.4MPa～0.6MPa)，再由F/θ,計算出氣缸理論出力Ft，最後計算出缸徑 及桿徑，并按標準圓整得到實際所需的缸徑和桿徑。
常用維修技巧
氣缸的維護
如果有起槽的部件，用砂紙磨光滑，防止漏氣和保證不會增加密封圈的磨損。
將新的密封圈按正確的方向安裝好，并在表面涂上潤滑油。
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常用維修技巧
氣缸的維護
按拆的步驟反過來裝好氣缸
檢查氣缸的密封性
注意事項：
在拆開氣缸后，需要評估部件的維修價值：
起槽
如果活塞杆或缸體磨損的很厲害，換了新的密 封圈也用不了很長的時間，不宜維修。
做往復直線運動的氣缸又可分為： 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、衝擊氣缸：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，借以做功。 5、無桿氣缸：沒有活塞桿的氣缸的總稱。有磁性氣缸，纜索氣缸 兩大類。
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普通雙作用氣缸
1、3－緩衝柱塞 2－活塞 4－缸筒 5－導向套 6－防塵圈 7－前端蓋 8－氣口 9－傳感器 10－活塞桿 11－耐磨環 12－密封圈 13－后端蓋 14－緩衝節流閥
13 12 11 10 9 8 7
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典型氣缸的結構和工作原理
典型氣缸的結構和工作原理
典型雙作用氣缸
以氣動系統中最常使用的單活塞杆雙作用氣缸為例來說明，氣缸典型結構如下圖所示。它由活塞、活 塞桿、前端蓋、后端蓋及密封件等組成。雙作用氣缸內部被活塞分成兩個腔。有活塞桿腔稱為有桿腔，無 活塞桿腔稱為無桿腔。 當從無桿腔輸入壓縮空氣時，有桿腔排氣，氣缸兩腔的壓力差作用在活塞上形成的力克服阻力負載推 動活塞運動，使活塞杆伸出；當有桿腔進氣，無桿腔排氣時，使活塞杆縮回。若有桿腔和無桿腔交替進氣 和排氣，活塞實現往復直線運動。
機械接觸式無桿氣缸
在氣缸缸管軸向開有一條槽，活塞與滑塊在槽上部移動。為了防止洩露及防塵需要，在開口部採用聚 氨酯密封帶和防塵不鏽鋼帶固定在兩端缸蓋上，活塞架穿過槽，把活塞與滑塊連成一體。活塞與滑塊連接 在一起，帶動固定在滑塊上的執行機構實現往復運動。
機械接觸式無桿缸
1－節流閥 2－緩衝柱塞 3－密封帶 4－防塵不鏽鋼帶 5－活塞 6－壞塊 7－活塞架
氣缸結構原理簡介
谷令鵬
2015/06/16
氣缸簡介
一、氣動系統概述 二、氣缸的種類 三、氣缸的結構和原理 四、氣缸的參數和選型 五、氣缸的維護
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氣動系統概述
气 动 系 统 构 成
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氣動系統概述
气动系统由下面几种元件及装置组成
一、氣源裝置 壓縮空氣的發生裝置以及壓縮空氣的存貯、淨化 的輔助裝置。它為系統提供合乎質量要求的壓縮空氣。
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氣缸的技術參數
1）氣缸的輸出力 雙作用單活塞杆氣缸推力計算如下： 理論推力（活塞杆伸出） Ft1＝A1p （1-1）
理論拉力（活塞杆縮回）
Ft2＝A2p （1-2)
式中 Ft1、Ft2——氣缸理論輸出力（N）； A1、A2——無桿腔、有桿腔活塞面積（m2）； p —— 氣缸工作壓力（Pa）。 實際中，由於活塞等運動部件的慣性力以及密封等部份的摩擦力，活塞杆 的實際輸出力小於理論推力，稱這個推力為氣缸的實際輸出力。
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氣缸的維護
常用維修工具
卡簧鉗 1500#砂紙 氣缸潤滑油 新氣缸密封圈 清潔布
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氣缸的維護
常用維修技巧
1、找到與氣缸配 套的密封圈
2、拆下端蓋
3、拆下卡簧
4、取出活塞杆
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5、拆下密封圈
6、清潔所有部件，檢 查磨損程度
磁性無桿缸
1－套筒 2－外磁環 3－外磁導板 4－內磁環 5－內磁導板 6－壓蓋 7－卡環 8－活塞 9－活塞軸 10－緩衝柱塞 11－氣缸筒 12－端蓋 13－進、排氣口
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兩種無桿缸的區別
機械接觸式： •機械連接，動作穩定 •可使用氣緩衝 •機構不完全密封，有微漏
磁性無桿缸： •可以製作小口徑 •密封簡單，動作穩定 •無洩漏，可用於潔淨環境
氣缸直徑
按標準選定氣缸缸徑為63mm。
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氣缸的維護
氣缸常見故障判斷
氣孔
好的氣缸：
用手緊緊堵住氣孔，然後用手拉活塞杆，拉的時候有很大的反向力，放的 時候活塞會自動彈回原位；拉出活塞杆再堵住氣孔，用手壓活塞杆時也有很大 的反向力，放的時候活塞會自動彈回原位。
壞的氣缸：
拉的時候無阻力或阻力很小，放的時候活塞無動作或動作無力緩慢，拉出 的時候有反向力但連續拉的時候慢慢減小；壓的時候沒有壓力或壓力很小，有 壓力但越壓壓力越小。
氣缸的平均速度
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v
s 400 267 mm/s t 1.5
氣缸的選型及計算
2、氣缸的直徑計算 θ=0.5
F1 F 613 .13 1226 .6 N 0.5
選定負載率
則氣缸理論輸出力

雙作用氣缸理論推力
D
1 F1 D 2 p 4
4Ft 4 1226 .3 62.48 mm p 3.14 0.4
二、執行元件 將氣體壓力能轉換成機械能并完成做功動作的元 件，如氣缸、氣動馬達等。 三、控制元件 控制氣體壓力、流量及運動方向的元件，如各種 閥類（電磁閥、速度控制閥）。 四、氣動輔件 等。 氣動系統中的輔助元件，如消聲器、管道、接頭
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氣缸的種類
氣缸：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。 氣缸按運動形式可分為以下幾種類型：做往復直線運動的氣缸、 做往復擺動的氣缸、回轉氣缸、氣液阻尼氣缸和步進氣缸。
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氣缸的技術參數
2）負載率β（θ）
從對氣缸運行特性的研究可知，要精確確定氣缸的實際輸出力是困難的。 於是在研究氣缸性能和確定氣缸的出力時，常用到負載率的概念。氣缸的負載 率β定義為：
＝
气缸的实际负载 F 100% 气缸的理论输出力 Ft
氣缸的實際負載是由實際工況所決定的，若確定了氣缸的負載率，則定義 就能確定氣缸的理論輸出力，從而可以計算氣缸的缸徑。 對於阻性負載，如氣缸用做氣動夾具，負載不產生慣性力，一般選取負載 率β為0.8；對於慣性負載，如氣缸用來推送工件，負載將產生慣性力，負載率 β的取值如下： β＜0.65 当气缸低速运动，v ＜100 mm/s时； β＜0.5 当气缸中速运动，v＝100～500 mm/s时； β＜0.35 当气缸高速运动，v ＞500 mm/s时。