流体传动与控制教案-气缸的分类和工作原理.docVIP

气缸的分类和工作原理 气缸的种类很多，分类的方法也不同，一般可按压缩空气作用在活塞端面上的方向、结构特征和安装形式来分类。 按压缩空气作用在活塞端面上的方向，可分为单作用气缸和双作用气缸。 按气缸的结构特征，主要分为活塞式气缸和薄膜式气缸两种。 按运动方式分为直线运动气缸和摆动气缸两类。直线运动气缸是把液压能转化为直线往复运动的机械能，输出的是力和速度；摆动气缸是一种在小于360°角度范围内做往复摆动的气缸，它是将压缩空气的压力能转换成机械能，输出力矩使机构实现往复摆动。 按气缸的功能不同，可分为缓冲式气缸、气液阻尼缸和冲击气缸等。 1．单作用式气缸 单作用气缸只有一腔可输入压缩空气，实现一个方向运动。常见的有柱塞式气缸、活塞式气缸和薄膜式气缸等。这里以单活塞式气缸为例讲解单作用气缸和双作用气缸。 2．双作用气缸 双作用气缸指两腔可以分别输入压缩空气，实现双向运动的气缸。按其结构可分为双活塞杆式、单活塞杆式、双活塞式、缓冲式和非缓冲式等。此类气缸使用最为广泛。 3．薄膜式气缸 1—缸体2—膜片3—膜盘4—活塞杆 图11-2薄膜式单作用气缸图 薄膜式气缸具有结构紧凑、简单，成本低，维修方便，寿命长和效率高等优点。但因膜片的变形量有限，其行程较短，一般不超过50mm，且气缸活塞上的输出力随行程的加大而减小，因此它的应用范围受到一定限制，适用于气动夹具、自动调节阀及短行程工作场合。 4．缓冲式气缸 1—活塞杆；2—活塞；3—缓冲柱塞；4—柱塞孔；5—单向密封圈；6—节流阀；7—端盖；8—气孔 图11-3缓冲气缸结构图 缓冲气压缸如图11-3所示，其工作原理是：在气缸前后端盖板上具有缓冲机构，此缓冲机构包含一止回阀和一节流阀。此缓冲原理乃是活塞到达终点前，正常排气被安装于活塞杆上的「缓冲柱塞」所切断，在气压缸内尚未排出的剩余气体形成一道气障而将动能转变成压力能（气阻），与活塞的动能抗衡，使活塞在行程末端运动平稳，即会取得缓冲效果。缓冲气压缸根据设计的不同有单侧缓冲、双侧缓冲。 符号： 5．气液阻尼缸 为了使活塞运动平稳，工程中普遍采用了气—液阻尼缸。气液阻尼缸为液压缸和气缸串联成一个整体，两个活塞固定在一根活塞杆上，如图11-4所示。气液阻尼缸具有传动平稳，停位精确、噪声小，不需要液压源，油的污染小、经济性好等特点。 图11-4气液阻尼缸实物图 6．冲击气缸 冲击气缸可以把压缩空气的能量转化为活塞高速运动能量。主要由缸体、带喷嘴口的中盖、活塞和活塞杆等零件组成，如图11-5所示。 图11-5冲击气缸实物图 冲击气缸的工作过程如图11-6所示，由供气蓄能、膨胀冲击、活塞退回三个阶段组成： 供气蓄能：气源由孔B进气，孔A排气。由于上腔气压作用在喷嘴上面积较小，而下腔作用面积较大，可使上腔贮存很高的能量； 膨胀冲击：上腔压力增大，下腔压力继续降低，上下腔压力比大于活塞与喷嘴面积比时，活塞离开喷嘴，上腔的气体迅速充入到活塞与中盖间的空间。活塞将以极大的加速度向下运动，在很短的时间内，以极高的速度向下冲击，从而获得很大的动能； 活塞退回：气源改由孔A供气，孔B排气，活塞上升并用密封垫封住喷嘴，气缸上腔成为密封的储气腔。 （a）供气蓄能（b）膨胀冲击（c）活塞退回 图11-6 冲击气缸工作原理图