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文档气缸的结构及基本工作原理

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文档气缸的结构及基本工作原理_第1页
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中文名称 气缸 英文名称 cylinder 定义 与活塞构成工作容积的部件 应用学科 机械工程一级学科传动二级学科气压传动三级学科 引导活塞在其中进行直线往复运动的圆筒形金属机件工质在发动机气缸中通过膨胀将热能转化为机械能气体在压缩机气缸中接受活塞压缩而提高压力涡轮机、旋转活塞式发动机等的壳体通常也称“气缸” 气缸的应用领域印刷张力控制、半导体点焊机、芯片研磨、自动化控制、机器人等等 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有作往复直线运动的和作往复摆动的两类见图作往复直线运动的气缸又可分为单作用、双作用、膜片式和冲击气缸 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 ③膜片式气缸用膜片代替活塞只在一个方向输出力用弹簧复位它的密封性能好但行程短 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 1020 米/秒运动的动能借以作功冲击气缸增加了带有喷口和泄流口的中盖中盖和活塞把气缸分成储气腔、头腔和尾腔三室它广泛用于下料、冲孔、破碎和成型等多种作业作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作摆动运动摆动角小于 280°。

此外还有回转气缸、气液阻尼缸和步进气缸等 气缸作用 将压缩空气的压力能转换为机械能驱动机构作直线往复运动、摆动和旋转运动 气缸分类 直线运动往复运动的气缸、摆动运动的摆动气缸、气爪等 气缸结构 气缸是由缸筒、端盖、活塞、活塞杆和密封件组成其内部结构如图所示 1 缸筒 缸筒的内径大小代表了气缸输出力的大小活塞要在缸筒内做平稳的往复滑动缸筒内表面的表面粗糙度应达到 Ra0.8um对钢管缸筒内表面还应镀硬铬以减小摩擦阻力和磨损并能防止锈蚀缸筒材质除使用高碳钢管外还是用高强度铝合金和黄铜小型气缸有使用不锈钢管的带磁性开关的气缸或在耐腐蚀环境中使用的气缸缸筒应使用不锈钢、铝合金或黄铜等材质 SMC CM2 气缸活塞上采用组合密封圈实现双向密封活塞与活塞杆用压铆链接不用螺母 2 端盖 端盖上设有进排气通口有的还在端盖内设有缓冲机构杆侧端盖上设有密封圈和防尘圈以防止从活塞杆处向外漏气和防止外部灰尘混入缸内杆侧端盖上设有导向套以提高气缸的导向精度承受活塞杆上少量的横向负载减小活塞杆伸出时的下弯量延长气缸使用寿命导向套通常使用烧结含油合金、前倾铜铸件端盖过去常用可锻铸铁现在为减轻重量并防锈常使用铝合金压铸微型缸有使用黄铜材料的。

3 活塞 活塞是气缸中的受压力零件为防止活塞左右两腔相互窜气设有活塞密封圈活塞上的耐磨环可提高气缸的导向性减少活塞密封圈的磨耗减少摩擦阻力耐磨环长使用聚氨酯、聚四氟乙烯、夹布合成树脂等材料活塞的宽度由密封圈尺寸和必要的滑动部分长度来决定滑动部分太短易引起早期磨损和卡死活塞的材质常用铝合金和铸铁小型缸的活塞有黄铜制成的 4 活塞杆 活塞杆是气缸中最重要的受力零件通常使用高碳钢表面经镀硬铬处理或使用不锈钢以防腐蚀并提高密封圈的耐磨性 5 密封圈 回转或往复运动处的部件密封称为动密封静止件部分的密封称为静密封 缸筒与端盖的连接方法主要有以下几种 整体型、铆接型、螺纹联接型、法兰型、拉杆型 6 气缸工作时要靠压缩空气中的油雾对活塞进行润滑也有小部分免润滑气缸 工作原理 根据工作所需力的大小来确定活塞杆上的推力和拉力由此来选择气缸时应使气缸的输出力稍有余量若缸径选小了输出力不够气缸不能正常工作但缸径过大不仅使设备笨重、成本高同时耗气量增大造成能源浪费在夹具设计时应尽量采用增力机构以减少气缸的尺寸 气缸 下面是气缸理论出力的计算公式 F 气缸理论输出力 kgf F′效率为 85 时的输出力 kgfF′F×85 D 气缸缸径 mm P 工作压力 kgf/cm2 例直径 340mm 的气缸工作压力为 3kgf/cm2 时其理论输出力为多少芽输出力是多少 将 P、D 连接找出 F、F′上的点得 F2800kgfF′2300kgf 在工程设计时选择气缸缸径可根据其使用压力和理论推力或拉力的大小从经验表 11 中查出。

例有一气缸其使用压力为 5kgf/cm2 在气缸推出时其推力为132kgf 气缸效率为 85 问该选择多大的气缸缸径 ●由气缸的推力 132kgf 和气缸的效率 85 可计算出气缸的理论推力为 FF′/85155kgf ●由使用压力 5kgf/cm2 和气缸的理论推力查出选择缸径为 63 的气缸便可满足使用要求 日本 SMC 标准气缸 端盖上设有进排气通口有的还在端盖内设有缓冲机构杆侧端盖上设有密封圈和防尘圈以防止从活塞杆处向外漏气和防止外部灰尘混入缸内杆侧端盖上设有导向套以提高气缸的导向精度承受活塞杆上少量的横向负载减小活塞杆伸出时的下弯量延长气缸使用寿命导向套通常使用烧结含油合金、前倾铜铸件端盖过去常用可锻铸铁现在为减轻重量并防锈常使用铝合金压铸微型缸有使用黄铜材料的 缸筒的内径大小代表了气缸输出力的大小活塞要在缸筒内做平稳的往复滑动缸筒内表面的表面粗糙度应达到 Ra0.8um对钢管缸筒内表面还应镀硬铬以减小摩擦阻力和磨损并能防止锈蚀缸筒材质除使用高碳钢管外还是用高强度铝合金和黄铜小型气缸有使用不锈钢管的带磁性开关的气缸或在耐腐蚀环境中使用的气缸缸筒应使用不锈钢、铝合金或黄铜等材质。

SMC 气缸所设缓冲装置种类很多上述只是其中之一当然也可以在气动回路上采取措施达到缓冲目的 组合组合气缸一般指气缸与液压缸相组合形成的气-液阻尼缸、气-液增压缸等众所周知通常气缸采用的工作介质是压缩空气其特点是动作快但速度不易控制当载荷变化较大时容易产生“爬行”或“自走”现象而液压缸采用的工作介质是通常认为不可压缩的液压油其特点是动作不如气缸快但速度易于控制当载荷变化较大时采用措施得当一般不会产生“爬行”和“自走”现象把气缸与液压缸巧妙组合起来取长补短即成为气动系统中普遍采用的气-液阻尼缸气-液阻尼缸工作原理见图 42.2-5实际是气缸与液压缸串联而成两活塞固定在同一活塞杆上液压缸不用泵供油 只要充满油即可其进出口间装有液压单向阀、节流阀及补油杯当气缸右端供气时气缸克服载荷带动液压缸活塞向左运动气缸左端排气此时液压缸左端排油单向阀关闭油只能通过节流阀流入液压缸右腔及油杯内这时若将节流阀阀口开大则液压缸左腔排油通畅两活塞运动速度就快反之若将节流阀阀口关小液压缸左腔排油受阻两活塞运动速度会减慢这样调节节流阀开口大小就能控制活塞的运动速度可以看出气液阻尼缸的输出力应是气缸中压缩空气产生的力推力或拉力与液压缸中油的阻尼力之差。

气缸 CE2 行程可读出气缸带制动型 CEP1 高精度行程可读出气缸 CG1/CG1W„ 气缸 CJ2/CJ2W„ 气缸 CJ2X/CUX/CQSX„ 低速气缸 CJP/CJPB/CJPS 针型气缸 CLQ/CLQ 薄型锁紧气缸 CLS/CLS 带锁气缸 CNA/CNAW 带锁气缸 CNG 带锁气缸 CNS/CNS 带锁气缸 CQM 薄型气缸 CQM/CQM 薄型气缸 CRA1 摆动气缸 CRB1 摆动气缸 CRB2 摆动气缸 CRBU2 自由安装型摆动气缸 CRJ 微型摆动气缸 CRQ2 薄型摆动气缸 CS1/CS1W/CS1 Q 气缸。

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