气缸的结构与工作原理【详解】

气缸的结构与工作原理

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气缸定义

气压传动中将压缩气体的压力能转换为机械能的气动执行元件。

气缸构造

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:

气缸分类

气缸有做往复直线运动的和做往复摆动两种类型。做往复直线运动的气缸又可分为单作用气缸、双作用气缸、薄膜式气缸和冲击气缸4种。

①单作用气缸:仅一端有活塞杆，从活塞一侧供气聚能产生气压，气压推动活塞产生推力伸出，靠弹簧或自重返回。

单作用气缸结构简单，耗气量少。缸体内安装了弹簧，缩短了气缸的有效行程。弹簧的反作用力随压缩行程的增大而增大，故活塞杆的输出力随运动行程的增大而减小。弹簧具有吸收动能的能力，可减小行程中断的撞击作用。一般用于行程短、对输出力和运动速度要求不高的场合。

②双作用气缸:从活塞两侧交替供气，在一个或两个方向输出力。

双作用气缸的活塞前进或后退都能输出力（推力或拉力）。结构简单，行程可根据需要选择。为了吸收行程终端气缸运动件的撞击能，在活塞两端设有缓冲垫，以保护气缸不受损伤。

双作用气缸还可以分为单活塞杆型和双活塞杆型，双活塞杆型气缸的活塞两侧受压面积相等，两侧运动行程和输出力是相等的。双作用气缸常用于长行程的工作台的装置上。

③薄膜式气缸:是引导活塞在其中进行直线往复运动的圆筒形金属机件。是一种利用压缩空气通过薄膜推动活塞杆作往复直线运动并在次过程中将空气压力能转换为机械能的气缸。

膜式气缸有单作用式薄膜式气缸和双作用式薄膜式气缸两种。较于活塞式气缸，薄膜式气缸的结构紧凑简单、制造容易、成本低、寿命长、泄露小、效率高;但是膜片的变形量有限，行程短。主要用在印刷(张力控制)、半导体(点焊机、芯片研磨)、自动化控制、机器人等领域。

④冲击气缸:这是一种新型元件。它把压缩气体的压力能转换为活塞高速(10~20米/秒)运动的动能，借以做功。

冲击气缸是一种专门为了满足对冲击力有较高要求的场合而开发的一种特殊功能气缸。例如钢铁材质工件的打标、部件冲孔、下料等操作，都需要较高的冲击力才可以完成该类操作。

⑤无杆气缸:没有活塞杆的气缸的总称。有磁性气缸，缆索气缸两大类。

以磁耦合无杆气缸为例：它的工作原理是:在活塞上安装一组高强磁性的永久磁环，磁力线通过薄壁缸筒与套在外面的另一组磁环作用，由于两组磁环磁性相反，具有很强的吸力。当活塞在缸筒内被气压推动时，则在磁力作用下，带动缸筒外的磁环套一起移动。气缸活塞的推力必须与磁环的吸力相适应。可用于汽车、地铁及数控机床的开闭门，机械手坐标的移动

定位，无心磨床的零件传送、组合机床进给装置以及自动线送料、布匹纸张切割和静电喷漆等。

做往复摆动的气缸称摆动气缸，由叶片将内腔分隔为二，向两腔交替供气，输出轴做摆动运动，摆动角小于280°，常用于用于阀门的开闭以及机器人的手臂动作等。此外，还有回转气缸、气液阻尼缸和步进气缸等。