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1、气缸的工作原理及应用入门培训Cylinder work principle and application Induction TrainingCylinder Training Manual1课 程 目 标- 通过学习,我们将： 了解常用气缸的基本组成部分及工作原理； 了解常见SMC气缸型号的表示方法; 掌握气缸常见故障的判断及基本维修技巧; 了解气缸的常见技术参数及选型要求2磁环活塞密封圈活塞杆密封圈缸体组成 : 缸体，活塞，密封圈，磁环（有sensor的气缸） 原理 : 压力空气使活塞移动，通过改变进气方向，改变活塞杆的移动方向。 失效形式 : 活塞卡死，不动作；气缸无力，密封圈磨损，漏
2、气。 普通气缸的基本组成和原理:3 典型气缸的结构和工作原理 普通双作用气缸 1、3缓冲柱塞 2活塞 4缸筒 5导向套 6防尘圈 7前端盖 8气口 9传感器 10活塞杆 11耐磨环 12密封圈 13后端盖 14缓冲节流阀以气动系统中最常使用的单活塞杆双作用气缸为例来说明，气缸典型结构如下图1所示。它由缸筒、活塞、活塞杆、前 端盖、后端盖及密封件等组成。双作用气缸内部被活塞分成两个腔。有活塞杆腔称为有杆腔，无活塞杆腔称为无杆腔。当从无杆腔输入压缩空气时，有杆腔排气，气缸两腔的压力差作用在活塞上所形成的力克服阻力负载推动活塞运动 ，使活塞杆伸出；当有杆腔进气，无杆腔排气时，使活塞杆缩回。若有杆腔和
3、无杆腔交替进气和排气，活塞实现往复直 线运动。图1气缸的基本组成部分及工作原理4 机械接触式无杆气缸l节流阀 2缓冲柱塞 3密封带 4防尘不锈钢带 5活塞 6滑块 7活塞架机械接触式无杆气缸，其结构如下图3所示。在气缸缸管轴向开有一条槽，活塞与滑块在槽上部移动。为了防 止泄漏及防尘需要，在开口部采用聚氨脂密封带和防尘不锈钢带固定在两端缸盖上，活塞架穿过槽，把活塞与滑 块连成一体。活塞与滑块连接在一起，带动固定在滑块上的执行机构实现往复运动。这种气缸的特点是：1) 与普通气缸相比，在同样行程下可缩小1/2安装位置；2) 不需设置防转机构；3) 适用于 缸径1080mm，最大行程在缸径40mm时可
4、达7m；4) 速度高，标准型可达0.10.5m/s；高速型可达到0.3 3.0m/s。其缺点是：1) 密封性能差，容易产生外 泄漏。在使用三位阀时必须选用中压式；2) 受负载力小，为了增 加负载能力，必须增加导向机构。 机械接触式无杆气缸的结构和工作原理 气缸的基本组成部分及工作原理图35气缸的基本组成部分及工作原理 磁性无杆气缸1套筒 2外磁环 3外磁导板 4内磁环 5内磁导板 6压盖 7卡环 8活塞 9活塞轴 10缓冲柱塞 11气缸筒 12端盖 13进、排气口活塞通过磁力带动缸体外部的移动体做同步移动，其结构如图4所示。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
5、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。 磁性无杆气缸的结构和工作原理 图46 齿轮齿条式摆动气缸1齿条组件 2弹簧柱销 3滑块 4端盖 5缸体 6轴承 7轴 8活塞 9齿轮齿轮齿条式摆动气缸是通过连接在活塞上的齿条使齿轮回转的一种摆动气缸，其结构原理如下图7所示。活 塞仅作往复直线运动，摩擦损失少，齿轮传动的效率较高，此摆动气缸效率可达到95%左右。 齿轮齿条式摆动气缸的结构和工作原理 气缸的基本组成部分及工作原理图7单齿条式双齿条式7单叶片式摆动气缸
6、的结构原理如图1313所示。它是由叶片轴转子（即输出轴）、定子、缸体和前 后端盖等部分组成。定子和缸体固定在一起，叶片和转子联在一起。在定子上有两条气路，当左路进气时， 右路排气，压缩空气推动叶片带动转子顺时针摆动。反之，作逆时针摆动。叶片式摆动气缸体积小，重量最轻，但制造精度要求高，密封困难，泄漏是较大，而且动密封接触 面积大，密封件的摩擦阻力损失较大，输出效率较低，小于80%。因此，在应用上受到限制，一般只用在安 装位置受到限制的场合，如夹具的回转，阀门开闭及工作台转位等。 叶片式摆动气缸和工作原理 单叶片式摆动气缸1叶片 2转子 3定子 4缸体 气缸的基本组成部分及工作原理8气缸的基本组
7、成部分及工作原理气动手爪 气动手爪这种执行元件是一种变型气缸。它可以用来抓取物体，实现机械手各种动作。在自动化系统 中，气动手爪常应用在搬运、传送工件机构中抓取、拾放物体。气动手爪有平行开合手指（如图1311所示）、肘节摆动开合手爪、有两爪、三爪和四爪等类 型，其中两爪中有平开式和支点开闭式驱动方式有直线式和旋转式。气动手爪的开闭一般是通过由气缸活塞产生的往复直线运动带动与手爪相连的曲柄连杆、滚轮 或齿轮等机构，驱动各个手爪同步做开、闭运动。 气动手爪 9 薄膜气缸的结构和工作原理 薄膜气缸1缸体 2膜片 3膜盘 4活塞杆下图2为膜片气缸的工作原理图。膜片有平膜片和盘形膜片两种 一般用夹织物橡
8、胶、钢片或磷青铜片 制成，厚度为 56mm （有用 12mm 厚膜片的）。下图2所示的膜片气缸的功能类似于弹簧复位的活塞式单作用气缸，工作时，膜片在压缩空气作用下推 动活塞杆运动。它的优点是：结构简单、紧凑、体积小、重量轻、密封性好、不易漏气、加工简单、成本低、 无磨损件、维修方便等，适用于行程短的场合。缺点是行程短，一般不趁过50mm。平膜片的行程更短，约为 其直径的1/10。图2气缸的基本组成部分及工作原理10 带阀组合气缸1管接头 2气缸 3气管 4电磁换向阀 5换向阀底板 6单向节流阀组合件 7密封圈。 图6 带阀组合气缸的结构和工作原理 带阀气缸是由气缸、换向阀和速度控制阀等组成的一
9、种组合式气动执行元件。如下图6所示,它省去了连 接管道和管接头，减少了能量损耗，具有结构紧凑，安装方便等优点。带阀气缸的阀有电控、气控、机控和 手控等各种控制方式。阀的安装形式有安装在气缸尾部、上部等几种。如下图4所示，电磁换向阀安装在气缸 的上部，当有电信号时，则电磁阀被切换，输出气压可直接控制气缸动作 气缸的基本组成部分及工作原理11 磁性开关气缸1动作指示灯 2保护电路 3开关外壳 4导线 5活塞 6磁环 7缸筒 8舌簧开关 磁性开关气缸的结构和工作原理 磁性开关气缸是指在气缸的活塞上安装有磁环，在缸筒上直接安装磁性开关，磁性开关用来检测气缸行 程的位置，控制气缸往复运动。因此，就不需要
10、在缸筒上安装行程阀或行程开关来检测气缸活塞位置，也不需要 在活塞杆上设置挡块。其工作原理如下图5所示。它是在气缸活塞上安装永久磁环，在缸筒外壳上装有舌簧开关。开关内装有舌 簧片、保护电路和动作指示灯等，均用树脂塑封在一个盒子内。当装有永久磁铁的活塞运动到舌簧片附近，磁力 线通过舌簧片使其磁化，两个簧片被吸引接触，则开关接通。当永久磁铁返回离开时，磁场减弱，两簧片弹开， 则开关断开。由于开关的接通或断开，使电磁阀换向，从而实现气缸的往复运动。图5气缸的基本组成部分及工作原理12 SMC气缸型号表示的一般方法内置磁环无记号无内置磁环D内置磁环C Q2 - - D C - DA32200A73安装形
11、式记号安装形式A两端螺孔 F杆侧法兰型 G无杆侧法兰型 L脚座型D双耳环型缸径3232mm4040mm5050mm6363mm 8080mm100100m m配管方式无记号螺纹配管F*内置快换接头行程双作用橡胶缓冲磁性开关的型号无记号无磁性开关可选项无记号标准(杆端内螺纹 )M杆端外螺纹磁性开关个数 无记号2个S1个N2个 SMC薄型气缸CQ2系列(32 100)SMC常见气缸型号的表示方法13轴承的种类M滑动轴承L球轴承M20100 Y59A行程磁性开关的型号无记号无磁性开关磁性开关个数 无记号2个S1个N2个 SMC双联气缸CXS系列(6 32)SMC常见气缸型号的表示方法CXS缸径 SM
12、C机械接合式无杆气缸MY1B系列(10 100)集中配管型G标准型无记号接管形式25G300 Z73行程无磁性开关无记号磁性开关的型号2个N1个S2个无记号磁性开关个数MY1 B缸径LS基本型行程调节方式单侧S*两侧无记号行程调节装置数14卡簧钳,1500#砂纸,SMC气缸润滑油,清洁布, 新的气缸密封圈.注意:因为气缸有专用的润滑油,用其他的润滑油的话,可能会缩短密封 圈的寿命,且不能正常工作.1500号砂纸卡簧钳密封圈SMC润滑油气缸常见故障的判断及基本维修技巧 常用维修工具 15好的气缸: 用手紧紧堵住气孔，然后用手拉活塞轴,拉的时候有很大的反向力，放的时候活塞 会自动弹回原位；拉出推杆
13、再堵住气孔，用手压推杆时也有很大的反向力，放的时 候活塞会自动弹回原位。坏的气缸: 拉的时候无阻力或力很小，放的时候活塞无动作或动作无力缓慢,拉出的时候有反 向力但连续拉的时候慢慢减小；压的时候没有压力或压力很小，有压力但越压力越 小。气孔气缸常见故障的判断及基本维修技巧 常见故障的判断161.找到与气缸配套的密封圈2.拆下外盖3.拆下卡簧4.取出推杆5.拆下密封圈6.清洁所有的部件，检查磨损程度气缸常见故障的判断及基本维修技巧 常见故障维修步骤1 17如果有起槽的部件，用砂纸磨光 滑，防止漏气和保证不会增加密封圈的磨损。将新的密封圈按正确的方向安装好，并在表面涂上润滑油。气缸常见故障的判断及
14、基本维修技巧 常见故障维修步骤2 18按拆的步骤反过来装好气缸检查气缸的密封性注意事项: 在拆开气缸后，需要评估部件的维修价值： 如果推杆或缸体起槽的太深，磨损的很厉害,换 了新的密封圈也用不了很长的时间 推杆，缸体和密封圈座变形的,不能维修。起槽气缸常见故障的判断及基本维修技巧 常见故障维修步骤3 19 气缸在动作过程中，不能将身体任何部分置于其行程范 围内，以免受伤 在维修设备上的气缸时，必须先切除气源，保证缸体内 气体放空，直至设备处于静止状态方可作业 在维修气缸结束后，应先检查身体任何部分未置于其行 程范围内，方可接通气源试运行接通气源时，应先缓 慢冲入部分气体，使气缸冲气至原始位置，
15、再插入接头 气缸常见故障的判断及基本维修技巧 气动执行元件维修的注意事项 20由于我们公司使用的气缸种类较多，品牌也不一样，有些型号仓库没有密 封圈备件，但同品牌的有些是可以通用的，可参考以下参数：缸体直径活塞直径推杆直径气缸常见故障的判断及基本维修技巧 SMC密封圈的识别要领21 气缸的常见技术参数11）气缸的输出力 气缸理论输出力的设计计算与液压缸类似，可参见液压缸的设计计算。如双作用 单活塞杆 气缸推力计算如下：理论推力（活塞杆伸出） Ft1A1p 理论拉力（活塞杆缩回） Ft2A2p 式中 Ft1、Ft2气缸理论输出力（N）； A1、A2无杆腔、有杆腔活塞面积（m2）；p 气缸工作压力（Pa）。实际中，由于活塞等运动部件的惯性力以及密封等部分的摩擦力，活塞杆的实际输出力小于理论推 力，称这个推力为气缸的实际输出力。气缸的效率 是气缸的实际推力和理论推力的比值，即所以
