FESTO氣缸原理，F(xiàn)ESTO氣缸結(jié)構(gòu)原理，F(xiàn)ESTO氣缸，F(xiàn)ESTO

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FESTO氣缸的工作原理 1.2.1 單作用氣缸 單作用氣缸只有腔可輸入壓縮空氣,實(shí)現(xiàn)個(gè)方向運(yùn)動(dòng).其活塞桿只能借助外力將其推回;通常借助 于彈簧力,膜片張力,重力等. 其原理及結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖 42.2-2. 圖 42.2-2 單作用氣缸 1—缸體;2—活塞;3—彈簧;4—活塞桿; 單作用氣缸的特點(diǎn)是: 1）僅端進(jìn)（排）氣,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,耗氣量小. 2）用彈簧力或膜片力等復(fù)位,壓縮空氣能量的部分用于克服彈簧力或膜片張力,因而減小了活塞桿的 輸出力. 3）缸內(nèi)安裝彈簧,膜片等,般行程較短;與相同體積的雙作用氣缸相比,行程小些. 4）氣缸復(fù)位彈簧,膜片的張力均隨變形大小變化,因而活塞桿的輸出力在行進(jìn)過(guò)程中是變化的. 由于以上特點(diǎn),單作用活塞氣缸多用于短行程.其推力及運(yùn)動(dòng)速度均要求不高場(chǎng)合,如氣吊,定位和夾 緊等裝置上.單作用柱塞缸則不然,可用在長(zhǎng)行程,高載荷的場(chǎng)合. FESTO氣缸原理，F(xiàn)ESTO氣缸結(jié)構(gòu)原理，F(xiàn)ESTO氣缸，F(xiàn)ESTO、39529829、39529839
1.2.2 雙作用氣缸 雙作用氣缸指兩腔可以分別輸入壓縮空氣,實(shí)現(xiàn)雙向運(yùn)動(dòng)的氣缸.其結(jié)構(gòu)可分為雙活塞桿式,單活塞桿 式,雙活塞式,緩沖式和非緩沖式等.此類氣缸使用. 1）雙活塞桿雙作用氣缸雙活塞桿氣缸有缸體固定和活塞桿固定兩種.其工作原理見(jiàn)圖 42.2-3. 缸體固定時(shí),其所帶載荷（如工作臺(tái)）與氣缸兩活塞桿連成體,壓縮空氣依次進(jìn)入氣缸兩腔（腔進(jìn) 氣另腔排氣）,活塞桿帶動(dòng)工作臺(tái)左右運(yùn)動(dòng),工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)范圍等于其行程 s 的 3 倍.安裝所占空間 大,般用于小型設(shè)備上. 活塞桿固定時(shí),為管路連接方便,活塞桿制成空心,缸體與載荷（工作臺(tái)）連成體,壓縮空氣從空心 活塞桿的左端或右端進(jìn)入氣缸兩腔,使缸體帶動(dòng)工作臺(tái)向左或向左運(yùn)動(dòng),工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng)范圍為其行程 s 的 2 倍.適用于中,大型設(shè)備. 圖 42.2-3 雙活塞桿雙作用氣缸 a）缸體固定;b）活塞桿固定 1—缸體;2—工作臺(tái);3—活塞;4—活塞桿;5—機(jī)架 雙活塞桿氣缸因兩端活塞桿直徑相等,故活塞兩側(cè)受力面積相等.當(dāng)輸入壓力,流量相同時(shí),其往返運(yùn) 動(dòng)輸出力及速度均相等. 2）緩沖氣缸對(duì)于接近行程末端時(shí)速度較高的氣缸,不采取必要措施,活塞就會(huì)以很大的力（能量）撞擊 端蓋,引起振動(dòng)和損壞機(jī)件.為了使活塞在行程末端運(yùn)動(dòng)平穩(wěn),不產(chǎn)生沖擊現(xiàn)象.在氣缸兩端加設(shè)緩沖裝 FESTO氣缸原理，F(xiàn)ESTO氣缸結(jié)構(gòu)原理，F(xiàn)ESTO氣缸，F(xiàn)ESTO、39529829、39529839
置,般稱為緩沖氣缸.緩沖氣缸見(jiàn)圖 42.2-4,主要由活塞桿 1,活塞 2,緩沖柱塞 3,單向閥 5,節(jié)流閥 6,端蓋 7 等組成.其工作原理是:當(dāng)活塞在壓縮空氣推動(dòng)下向右運(yùn)動(dòng)時(shí),缸右腔的氣體經(jīng)柱塞孔 4 及缸蓋 上的氣孔 8 排出.在活塞運(yùn)動(dòng)接近行程末端時(shí),活塞右側(cè)的緩沖柱塞 3 將柱塞孔 4 堵死,活塞繼續(xù)向右運(yùn) 動(dòng)時(shí),封在氣缸右腔內(nèi)的剩余氣體被壓縮,緩慢地通過(guò)節(jié)流閥 6 及氣孔 8 排出,被壓縮的氣體所產(chǎn)生的壓 力能如果與活塞運(yùn)動(dòng)所具有的全部能量相平衡,即會(huì)取得緩沖效果,使活塞在行程末端運(yùn)動(dòng)平穩(wěn),不產(chǎn)生 沖擊.調(diào)節(jié)節(jié)流閥 6 閥口開(kāi)度的大小,即可控制排氣量的多少,從而決定了被壓縮容積（稱緩沖室）內(nèi)壓 力的大小,以調(diào)節(jié)緩沖效果.若令活塞反向運(yùn)動(dòng)時(shí),從氣孔 8 輸入壓縮空氣,可直接頂開(kāi)單向閥 5,推動(dòng)活 塞向左運(yùn)動(dòng).如節(jié)流閥 6 閥口開(kāi)度固定,不可調(diào)節(jié),即稱為不可調(diào)緩沖氣缸. 圖 42.2-4 緩沖氣缸 1—活塞桿;2—活塞;3—緩沖柱塞;4—柱塞孔;5—單向閥 6—節(jié)流閥;7—端蓋;8—氣孔 氣缸所設(shè)緩沖裝置種類很多,上述只是其中之,當(dāng)然也可以在氣動(dòng)回路上采取措施,達(dá)到緩沖目的. 1.2.3 組合氣缸 組合氣缸般指氣缸與液壓缸相組合形成的氣-液阻尼缸,氣-液增壓缸等.*,通常氣缸采用的工 作介質(zhì)是壓縮空氣,其特點(diǎn)是動(dòng)作快,但速度不易控制,當(dāng)載荷變化較大時(shí),容易產(chǎn)生"爬行"或"自 走"現(xiàn)象;而液壓缸采用的工作介質(zhì)是通常認(rèn)為不可壓縮的液壓油,其特點(diǎn)是動(dòng)作不如氣缸快,但速度易 于控制,當(dāng)載荷變化較大時(shí),采用措施得當(dāng)、39529829、39529839
,般不會(huì)產(chǎn)生"爬行"和"自走"現(xiàn)象.把氣缸與液壓缸巧 妙組合起來(lái),取長(zhǎng)補(bǔ)短,即成為氣動(dòng)系統(tǒng)中普遍采用的氣-液阻尼缸. 氣-液阻尼缸工作原理見(jiàn)圖 42.2-5.實(shí)際是氣缸與液壓缸串聯(lián)而成,兩活塞固定在同活塞桿上.液壓缸 不用泵供油,只要充滿油即可,其進(jìn)出口間裝有液壓?jiǎn)蜗蜷y,節(jié)流閥及補(bǔ)油杯.當(dāng)氣缸右端供氣時(shí),氣缸 克服載荷帶動(dòng)液壓缸活塞向左運(yùn)動(dòng)（氣缸左端排氣）,此時(shí)液壓缸左端排油,單向閥關(guān)閉,油只能通過(guò)節(jié) 流閥流入液壓缸右腔及油杯內(nèi),這時(shí)若將節(jié)流閥閥口開(kāi)大,則液壓缸左腔排油通暢,兩活塞運(yùn)動(dòng)速度就 快,反之,若將節(jié)流閥閥口關(guān)小,液壓缸左腔排油受阻,兩活塞運(yùn)動(dòng)速度會(huì)減慢.這樣,調(diào)節(jié)節(jié)流閥開(kāi)口 大小,就能控制活塞的運(yùn)動(dòng)速度.可以看出,氣液阻尼缸的輸出力應(yīng)是氣缸中壓縮空氣產(chǎn)生的力（推力或 拉力）與液壓缸中油的阻尼力之差. 圖 42.2-5 氣-液阻尼缸 1—節(jié)流閥;2—油杯;3—單向閥;4—液壓缸;5—氣缸;6—外載荷 氣-液阻尼缸的類型有多種. 按氣缸與液壓缸的連接形式,可分為串聯(lián)型與并聯(lián)型兩種.前面所述為串聯(lián)型,圖 42.2-6 為并聯(lián)型氣-液 阻尼缸.串聯(lián)型缸體較長(zhǎng);加工與安裝時(shí)對(duì)同軸度要求較高;有時(shí)兩缸間會(huì)產(chǎn)生竄氣竄油現(xiàn)象.并聯(lián)型缸 體較短,結(jié)構(gòu)緊湊;氣,液缸分置,不會(huì)產(chǎn)生竄氣竄油現(xiàn)象;因液壓缸工作壓力可以相當(dāng)高,液壓缸可制 成相當(dāng)小的直徑（不必與氣缸等直徑）;但因氣,液兩缸安裝在不同軸線上,會(huì)產(chǎn)生附加力矩,會(huì)增加導(dǎo) 軌裝置磨損,也可能產(chǎn)生"爬行"現(xiàn)象.串聯(lián)型氣-液阻尼缸還有液壓缸在前或在后之分,液壓缸在后參見(jiàn) 圖 42.2-5,液壓缸活塞兩端作用面積不等,工作過(guò)程中需要儲(chǔ)油或補(bǔ)油,油杯較大.如將液壓缸放在前面 、39529829、39529839
（氣缸在后面）,則液壓缸兩端都有活塞桿,兩端作用面積相等,除補(bǔ)充泄漏之外就不存在儲(chǔ)油,補(bǔ)油問(wèn) 題,油杯可以很小. 圖 42.2-6 并聯(lián)型氣-液阻尼缸 1—液壓缸;2—氣缸 按調(diào)速特性可分為: 1）慢進(jìn)慢退式; 2）慢進(jìn)快退式; 3）快進(jìn)慢進(jìn)快退式. 其調(diào)速特性及應(yīng)用見(jiàn)表 42.2-3. 就氣-液阻尼缸的結(jié)構(gòu)而言,尚可分為多種形式:節(jié)流閥,單向閥單獨(dú)設(shè)置或裝于缸蓋上;單向閥裝在活 塞上（如擋板式單向閥）;缸壁上開(kāi)孔,開(kāi)溝槽,缸內(nèi)滑柱式,機(jī)械浮動(dòng)聯(lián)結(jié)式,行程閥控制快速趨近式 等.活塞上有擋板式單向閥的氣-液阻尼缸見(jiàn)圖 42.2-7.活塞上帶有擋板式單向閥,活塞向右運(yùn)動(dòng)時(shí),擋板 離開(kāi)活塞,單向閥打開(kāi),液壓缸右腔的油通過(guò)活塞上的孔（即擋板單向閥孔）流左腔,實(shí)現(xiàn)快退,用活 塞上孔的多少和大小來(lái)控制快退時(shí)的速度.活塞向左運(yùn)動(dòng)時(shí),擋板擋住活塞上的孔,單向閥關(guān)閉,液壓缸 左腔的油經(jīng)節(jié)流閥流右腔（經(jīng)缸外管路）.調(diào)節(jié)節(jié)流閥的開(kāi)度即可調(diào)節(jié)活塞慢進(jìn)的速度.其結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn) 單,制造加工較方便. 圖 42.2-8 為采用機(jī)械浮動(dòng)聯(lián)接的快速趨近式氣-液阻尼缸原理圖.靠液壓缸活塞桿端部的 T 形頂塊與氣缸 活塞桿端部的拉鉤間有空行程 s1,實(shí)現(xiàn)空程快速趨近,然后再帶動(dòng)液壓缸活塞,通過(guò)節(jié)流阻尼,實(shí)現(xiàn)慢 進(jìn).返程時(shí)也是走空行程 s1,再與液壓活塞起運(yùn)動(dòng),通過(guò)單向閥,實(shí)現(xiàn)快退. 表 42.2-3 氣-液阻尼缸調(diào)速特性及應(yīng)用調(diào)速方式 結(jié)構(gòu)示意圖 特性曲線 作用原理 應(yīng)用 在氣-液阻尼缸的回油管路裝 適用于空行程及工 雙向節(jié)流調(diào)速 設(shè)可調(diào)式節(jié)流閥,使活塞往復(fù) 作行程都較短的場(chǎng)合 運(yùn)動(dòng)的速度可調(diào)并相同 （s<20mm） 將單向閥和節(jié)流閥并聯(lián) 在調(diào)速油路中.活塞向右運(yùn)動(dòng) 適用于空行程較短 單向節(jié)流調(diào)速 時(shí),單向閥關(guān)閉,節(jié)流慢進(jìn); 而工作行程較長(zhǎng)的場(chǎng) 活塞向左運(yùn)動(dòng)時(shí),單向閥打 開(kāi),不經(jīng)節(jié)流快退. 將液壓缸的點(diǎn)與α點(diǎn)用管路 相通,活塞開(kāi)始向右運(yùn)動(dòng)時(shí), 右腔油經(jīng)由 fgea 回路直接流入 快速趨近單 向節(jié)流調(diào)速 α 端實(shí)現(xiàn)快速趨近,當(dāng)活塞移 過(guò)點(diǎn),油只能經(jīng)節(jié)流閥流入 α端,實(shí)現(xiàn)慢進(jìn),活塞向左運(yùn) 動(dòng)時(shí),單向閥打開(kāi),實(shí)現(xiàn)快 退. 由于快速趨近,節(jié) 省了空程時(shí)間,提高 了勞動(dòng)率.是各 種機(jī)床,設(shè)備zui常用 的方式 合 圖 42.2-7 活塞上有擋板式單向閥的氣-液阻尼缸 圖 42.2-8 浮動(dòng)聯(lián)接氣-液阻尼缸原理圖 1—氣缸;2—頂絲;3—T 形頂塊;4—拉鉤;5—液壓缸 圖 42.2-9 是又種浮動(dòng)聯(lián)接氣-液阻尼缸.與前者的區(qū)別在于:T 形頂塊和拉鉤裝設(shè)位置不同,前者設(shè)置 在缸外部.后者設(shè)置在氣缸活塞桿內(nèi),結(jié)構(gòu)緊湊但不易調(diào)整空行程 s1（前者調(diào)節(jié)頂絲即可方便調(diào)節(jié) s1 的大 小）. 1.2.4 特殊氣缸 （1）沖擊氣缸 圖 42.2-9 浮動(dòng)聯(lián)接氣-液阻尼缸 沖擊氣缸是把壓縮空氣的能量轉(zhuǎn)化為活塞,活塞桿高速運(yùn)動(dòng)的能量,利用此動(dòng)能去做功. 沖擊氣缸分普通型和快排型兩種. 1）普通型沖擊氣缸普通型沖擊氣缸的結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖 42.2-10.與普通氣缸相比,此種沖擊氣缸增設(shè)了蓄氣缸 1 和帶流線型噴氣口 4 及具有排氣孔 、39529829、39529839
3 的中蓋 2.其工作原理及工作過(guò)程可簡(jiǎn)述為如下五個(gè)階段（見(jiàn)圖 42.211）: *階段:復(fù)位段.見(jiàn)圖 42.2-10 和圖 42.2-11a,接通氣源,換向閥處復(fù)位狀態(tài),孔 A 進(jìn)氣,孔 B 排氣, 活塞 5 在壓差的作用下,克服密封阻力及運(yùn)動(dòng)部件重量而上移,借助活塞上的密封膠墊封住中蓋上的噴氣 口 4.中蓋和活塞之間的環(huán)形空間 C 經(jīng)過(guò)排氣小孔 3 與大氣相通.zui后,活塞有桿腔壓力升高氣源壓 力,蓄氣缸內(nèi)壓力降大氣壓力. 二階段:儲(chǔ)能段.見(jiàn)圖 42.2-10 和圖 42.2-11b,換向閥換向,B 孔進(jìn)氣充入蓄氣缸腔內(nèi),A 孔排氣.由 于蓄氣缸腔內(nèi)壓力作用在活塞上的面積只是噴氣口 4 的面積,它比有桿腔壓力作用在活塞上的面積要小得 多,故只有待蓄氣缸內(nèi)壓力上升,有桿腔壓力下降,直到下列力平衡方程成立時(shí),活塞才開(kāi)始移動(dòng). 式中 d——中蓋噴氣口直徑（m）; p30——活塞開(kāi)始移動(dòng)瞬時(shí)蓄氣缸腔內(nèi)壓力（壓力）（Pa）; p20——活塞開(kāi)始移動(dòng)瞬時(shí)有桿腔內(nèi)壓力（壓力）（Pa）; G——運(yùn)動(dòng)部件（活塞,活塞桿及錘*模具等）所受的重力（N）; D——活塞直徑（m）; d1——活塞桿直徑（m）; F0——活塞開(kāi)始移動(dòng)瞬時(shí)的密封摩擦力（N）. 若不計(jì)式（42.2-1）中 G 和 F0 項(xiàng),且令 d=d1, ,則當(dāng) 時(shí),活塞才開(kāi)始移動(dòng).這里的 p20,p30 均為壓力.可見(jiàn)活塞開(kāi)始移動(dòng)瞬時(shí),蓄氣缸腔與有桿腔的壓力差 很大.這點(diǎn)很明顯地與普通氣缸不同. 圖 42.2-10 普通型沖擊氣缸 三階段:沖擊段.活塞開(kāi)始移動(dòng)瞬時(shí),蓄氣缸腔內(nèi)壓力 p30 可認(rèn)為已達(dá)氣源壓力 ps,同時(shí),容積很小的 無(wú)桿腔（包括環(huán)形空間 C）通過(guò)排氣孔 3 與大氣相通,故無(wú)桿腔壓力 p10 等于大氣壓力 pa.由于 pa/ps 大于臨 界壓力比 0.528,所以活塞開(kāi)始移動(dòng)后,在zui小流通截面處（噴氣口與活塞之間的環(huán)形面）為聲速流動(dòng),使 無(wú)桿腔壓力急劇增加,直與蓄氣缸腔內(nèi)壓力平衡.該平衡壓力略低于氣源壓力.以上可以稱為沖擊段的 I 區(qū)段. I 區(qū)段的作用時(shí)間極短（只有幾毫秒）.在 I 區(qū)段,有桿腔壓力變化很小,故 I 區(qū)段末, 、39529829、39529839
無(wú)桿腔壓力 p1（作用在活塞全面積上）比有桿腔壓力 p2（作用在活塞桿側(cè)的環(huán)狀面積上）大得多,活塞在 這樣大的壓差力作用下,獲得很高的運(yùn)動(dòng)加速度,使活塞高速運(yùn)動(dòng),即進(jìn)行沖擊.在此過(guò)程 B 口仍在進(jìn) 氣,蓄氣缸腔無(wú)桿腔已連通且壓力相等,可認(rèn)為蓄氣-無(wú)桿腔內(nèi)為略帶充氣的熱膨脹過(guò)程.同時(shí)有桿腔 排氣孔 A 通流面積有限,活塞高速?zèng)_擊勢(shì)必造成有桿腔內(nèi)氣體迅速壓縮（排氣不暢）,有桿腔壓力會(huì)迅速 升高（可能高于氣源壓力）這必將引起活塞減速,直下降到速度為 0.以上可稱為沖擊段的Ⅱ區(qū)段.可 認(rèn)為Ⅱ區(qū)段的有桿腔內(nèi)為邊排氣的熱壓縮過(guò)程.整個(gè)沖擊段時(shí)間很短,約幾十毫秒.見(jiàn)圖 42.2-11c. 圖 42.2-11 普通型沖擊氣缸的工作原理 1— 蓄氣缸;2—中蓋;3—排氣孔;4—噴氣口;5—活塞 四階段:彈跳段.在沖擊段之后,從能量觀點(diǎn)來(lái)說(shuō),蓄氣缸腔內(nèi)壓力能轉(zhuǎn)化成活塞動(dòng)能,而活塞的部 分動(dòng)能又轉(zhuǎn)化成有桿腔的壓力能,結(jié)果造成有桿腔壓力比蓄氣-無(wú)桿腔壓力還高,即形成"氣墊",使活塞 產(chǎn)生反向運(yùn)動(dòng),結(jié)果又會(huì)使蓄氣-無(wú)桿腔壓力增加,且又大于有桿腔壓力.如此便出現(xiàn)活塞在缸體內(nèi)來(lái)回往 復(fù)運(yùn)動(dòng)—即彈跳.直活塞兩側(cè)壓力差克服不了活塞阻力不能再發(fā)生彈跳為止.待有桿腔氣體由 A 排空 后,活塞便下行終點(diǎn). 五階段:耗能段.活塞下行終點(diǎn)后,如換向閥不及時(shí)復(fù)位,則蓄氣-無(wú)桿腔內(nèi)會(huì)繼續(xù)充氣直達(dá)到氣 源壓力.再?gòu)?fù)位時(shí),充入的這部分氣體又需全部排掉.可見(jiàn)這種充氣不能作用有功,故稱之為耗能段.實(shí) 際使用時(shí)應(yīng)避免此段（令換向閥及時(shí)換向返回復(fù)位段）. 對(duì)內(nèi)徑 D=90mm 的氣缸,在氣源壓力 0.65MPa 下進(jìn)行實(shí)驗(yàn),所得沖擊氣缸特性曲線見(jiàn)圖、39529829、39529839
 42.2-12.上述分 析基本與特性曲線相符. 對(duì)沖擊段的分析可以看出,很大的運(yùn)動(dòng)加速使活塞產(chǎn)生很大的運(yùn)動(dòng)速度,但由于必須克服有桿腔不斷增 加的背壓力及摩擦力,則活塞速度又要減慢,因此,在某個(gè)沖程處,運(yùn)動(dòng)速度必達(dá)zui大值,此時(shí)的沖擊能 也達(dá)zui大值.各種沖擊作業(yè)應(yīng)在這個(gè)沖程附近進(jìn)行（參見(jiàn)圖 42.2-11c）. 沖擊氣缸在實(shí)際工作時(shí),錘頭模具撞擊工件作完功,般就借助行程開(kāi)關(guān)發(fā)出信號(hào)使換向閥復(fù)位換向, 缸即從沖擊段直接轉(zhuǎn)為復(fù)位段.這種狀態(tài)可認(rèn)為不存在彈跳段和耗能段. 2）快排型沖擊氣缸由上述普通型沖擊氣缸原理可見(jiàn),其部分能量（有時(shí)是較大部分能量）被消耗于克 服背壓（即 p2）做功,因而沖擊能沒(méi)有充分利用.假如沖擊開(kāi)始,就讓有桿腔氣體全排空,即使有桿腔 壓力降大氣壓力,則沖擊過(guò)程中,可節(jié)省大量的能量,而使沖擊氣缸發(fā)揮更大的作用,輸出更大的沖擊 能.這種在沖擊過(guò)程中,有桿腔壓力接近于大氣壓力的沖擊氣缸,稱為快排型沖擊氣缸.其結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖 42.213a. 快排型沖擊氣缸是在普通型沖擊氣缸的下部增加了"快排機(jī)構(gòu)"構(gòu)成.快排機(jī)構(gòu)是由快排導(dǎo)向蓋 1,快排 缸體 4,快排活塞 3,密封膠墊 2 等零件組成. 快排型沖擊氣缸的氣控回路見(jiàn)圖 42.2-13b.接通氣源,通過(guò)閥 F1 同時(shí)向 K1,K3 充氣,K2 通大氣.閥 F1 輸出口 A 用直管與 K1 孔連通,而用彎管與 K3 孔連通,彎管氣阻大于直管氣阻.這樣,壓縮空氣經(jīng) K1 使 快排活塞 3 推到上邊,由快排活塞 3 與密封膠墊 2 起切斷有桿腔與排氣口 T 的通道.然后經(jīng) K3 孔向有桿 腔進(jìn)氣,蓄氣無(wú)桿腔氣體經(jīng) K4 孔通過(guò)閥 F2 排氣,則活塞上移.當(dāng)活塞封住中蓋噴氣口時(shí),裝在錘頭上的 壓塊觸動(dòng)推桿 6,切換閥 F3,發(fā)出信號(hào)控制閥 F2 使之切換,這樣氣源便經(jīng)閥 F2 和 K4 孔向蓄氣腔內(nèi)充氣, 直充氣源壓力. 圖 42.2-12 沖擊氣缸特性曲線 圖 42.2-13 快排型沖擊、39529829、39529839
氣缸結(jié)構(gòu)及控制回路 a）結(jié)構(gòu)圖;b）控制回路 1—快排導(dǎo)向蓋;2—密封膠墊;3—快排活塞;4—快排缸體;5—中蓋 T— 方孔;C—環(huán)形空間; 6—推桿;7—氣阻;8—氣容 沖擊工作開(kāi)始時(shí),使閥 F1 切換,則 K2 進(jìn)氣,K1 和 K3 排氣,快排活塞下移,有桿腔的壓縮空氣便通過(guò)快 排導(dǎo)向蓋 1 上的多個(gè)圓孔（8 個(gè)）,再經(jīng)過(guò)快排缸體 4 上的多個(gè)方孔 T（10 余個(gè)）及 K3 直接排大氣中. 因?yàn)樯鲜龆鄠€(gè)圓孔和方孔的通流面積遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于 K3 的通流面積,所以有桿腔的壓力可以在極短的時(shí)間內(nèi)降低 到接近于大氣壓力.當(dāng)降到定壓力時(shí),活塞便開(kāi)始下移.錘頭上壓塊便離開(kāi)行程閥 F3 的推桿 6,閥 3 在 彈簧的作用下復(fù)位.由于接有氣阻 7 和氣容 8,閥 3 雖然復(fù)位,但 F2 卻延時(shí)復(fù)位,這就保證了蓄氣缸腔內(nèi) 的壓縮空氣用來(lái)完成使活塞迅速向下沖擊的工作.否則,若 F3 復(fù)位,F2 同時(shí)復(fù)位的話,蓄氣缸腔內(nèi)壓縮空 氣就會(huì)在錘頭沒(méi)有運(yùn)動(dòng)到行程終點(diǎn)之前已經(jīng)通過(guò) K4 孔和閥 F2 排氣了,所以當(dāng)錘頭開(kāi)始沖擊后,F2 的復(fù)位動(dòng) 作需延時(shí)幾十毫秒.因所需延時(shí)時(shí)間不長(zhǎng),沖擊缸沖擊時(shí)間又很短,往往不用氣阻,氣容也可以,只要閥 F2 的換向時(shí)間比沖擊時(shí)間長(zhǎng)就可以了. 在活塞向下沖擊的過(guò)程中,由于有桿腔氣體能充分地被排空,故不存在普通型沖擊氣缸有桿腔出現(xiàn)的較 大背壓,因而快排型沖擊氣缸的沖擊能是同尺寸的普通型沖擊氣缸沖擊能的 3～4 倍. （2）數(shù)字氣缸 如圖 42.2-14 所示,它由活塞 1,缸體 2,活塞桿 3 等件組成.活塞的右端有 T 字頭,活塞的左端有凹形 孔,后面活塞的 T 字頭裝入前面活塞的凹形孔內(nèi),由于缸體的限制,T 字頭只能在凹形孔內(nèi)沿缸軸向運(yùn) 動(dòng),而兩者不能脫開(kāi),若干活塞如此順序串聯(lián)置于缸體內(nèi),T 字頭在凹形孔中左右可移動(dòng)的范圍就是此活 塞的行程量.不同的進(jìn)氣孔、39529829、39529839
 A1～Ai（可能是 A1,或是 A1 和 A2,或 A1,A2 和 A3,還可能是 A1 和 A3,或 A2 和 A3 等等）輸入壓縮空氣（0.4～0.8MPa）時(shí),相應(yīng)的活塞就會(huì)向右移動(dòng),每個(gè)活塞的向右移動(dòng)都可推 動(dòng)活塞桿 3 向右移動(dòng),因此,活塞桿 3 每次向右移動(dòng)的總距離等于各個(gè)活塞行程量的總和.這里 B 孔始終 與低壓氣源相通（0.05～0.1MPa）,當(dāng) A1～Ai 孔排氣時(shí),在低壓氣的作用下,活塞會(huì)自動(dòng)退回原位.各活 塞的行程大小,可根據(jù)需要的總行程 s 按幾何數(shù)由小到大排列選取.設(shè) s=35mm,采用 3 個(gè)活塞,則各活 塞的行程分別取α1=5mm;α2=10mm;α3=20mm.如 s=31.5mm,可用 6 個(gè)活塞,則α1,α2,α3……α6 分別 設(shè)計(jì)為 0.5,1,2,4,8,16mm,由這些數(shù)值組合起來(lái),就可在 0.5～31.5mm 范圍內(nèi)得到 0.5mm 整數(shù)倍的 任意輸出位移量.而這里的α1,α2,α3……αi 可以根據(jù)需要設(shè)計(jì)成各種不同數(shù)列,就可以得到各種所需數(shù) 值的行程量. （3）回轉(zhuǎn)氣缸 如圖 42.2-1 所示,主要由導(dǎo)氣頭,缸體,活塞,活塞桿組成.這種氣缸的缸體 3 連同缸蓋 6 及導(dǎo)氣頭 芯 10 被其他動(dòng)力（如車床主軸）攜帶回轉(zhuǎn),活塞 4 及活塞桿 1 只能作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng),導(dǎo)氣頭體 9 外接管 路,固定不動(dòng). 固轉(zhuǎn)氣缸的結(jié)構(gòu)如圖 42.2-15b 所示.為增大其輸出力采用兩個(gè)活塞串聯(lián)在根活塞桿上,這樣其輸出力 比單活塞也增大約倍,且可減小氣缸尺寸,導(dǎo)氣頭體與導(dǎo)氣頭芯因需相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng),裝有滾動(dòng)軸承,并以研 配間隙密封,應(yīng)設(shè)油杯潤(rùn)滑以減少摩擦,避免燒損或卡死. 回轉(zhuǎn)氣缸主要用于機(jī)床夾具和線材卷曲等裝置上. （4）撓性氣缸 撓性氣缸是以撓性軟管作為缸筒的氣缸.常用撓性氣缸有兩、39529829、39529839
種.種是普通撓性氣缸見(jiàn)圖 42.2-16,由活 塞,活塞桿及撓性軟管缸筒組成.般都是單作用活塞氣缸,活塞的回程靠其他外力.其特點(diǎn)是安裝空間 小,行程可較長(zhǎng). 圖 42.2-14 數(shù)字氣缸 1—活塞;2—缸體;3—活塞桿 圖 42.2-15 回轉(zhuǎn)氣缸 a）原理圖;b）結(jié)構(gòu)圖 1—活塞桿;2,5—密封圈;3—缸體;4—活塞;6—缸蓋;7,8—軸承 9—導(dǎo)氣頭體;10—導(dǎo)氣頭芯;11—中蓋;12—螺栓 圖 42.2-16 普通撓性氣缸 二種撓性氣缸是滾子撓性氣缸見(jiàn)圖 42.2-17.由夾持滾子代替活塞及活塞桿,夾持滾子設(shè)在撓性缸筒外 表面,A 端進(jìn)氣時(shí),左端撓性筒膨脹,B 端排氣,缸左端收縮,夾持在缸筒外部的滾子在膨脹端的作用 下,向右移動(dòng),滾子夾帶動(dòng)載荷運(yùn)動(dòng).可稱為撓性筒滾子氣缸.這種氣缸的特點(diǎn)是所占空間小,輸出力較 小,載荷率較低,可實(shí)現(xiàn)雙作用. 圖 42.2-17 滾子撓性氣缸 （5）鋼索式氣缸 鋼索式氣缸見(jiàn)圖 42.2-18,是以柔軟的,彎曲性大的鋼絲繩代替剛性活塞桿的種氣缸.活塞與鋼絲繩連 在起,活塞在壓縮空氣推動(dòng)下往復(fù)運(yùn)動(dòng),鋼絲繩帶動(dòng)載荷運(yùn)動(dòng),安裝兩個(gè)滑輪,可使活塞與載荷的運(yùn)動(dòng) 方向相反. 這種氣缸的特點(diǎn)是可制成行程很長(zhǎng)的氣缸,如制成直徑為 25mm ,行程為 6m 左右的氣缸也不困難.鋼索 與導(dǎo)向套間易產(chǎn)生泄漏.
氣動(dòng)執(zhí)行元件和控制元件氣動(dòng)執(zhí)行元件是種能量轉(zhuǎn)換裝置, 它是將壓縮空氣的壓力能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能, 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu) 實(shí)現(xiàn)直線往復(fù)運(yùn)動(dòng),擺動(dòng),旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)或沖擊動(dòng)作.氣動(dòng)執(zhí)行元件分為氣缸和氣馬達(dá)兩大類. 氣缸用于提供直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)或擺動(dòng), 輸出力和直線速度或擺動(dòng)角位移. 氣馬達(dá)用于提供連續(xù) 回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),輸出轉(zhuǎn)矩、39529829、39529839
和轉(zhuǎn)速. 氣動(dòng)控制元件用來(lái)調(diào)節(jié)壓縮空氣的壓力流量和方向等, 以保證執(zhí)行機(jī)構(gòu)按規(guī)定的程序正 常進(jìn)行工作.氣動(dòng)控制元件按功能可分為壓力控制閥,流量控制閥和方向控制閥. *節(jié) 氣缸,氣缸的工作原理,分類及安裝形式 氣缸的工作原理, 1 2 14 3 4 5 6 13 12 11 10 9 8 7 1.氣缸的典型結(jié)構(gòu)和工作原理 圖 13-1 普通雙作用氣缸 1,3-緩沖柱塞 2-活塞 4-缸筒 5-導(dǎo)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(huán) 12-密封圈 13-后端蓋 14-緩沖節(jié)流閥 以氣動(dòng)系統(tǒng)中zui常使用的單活塞桿雙作用氣缸為例來(lái)說(shuō)明,氣缸典型結(jié)構(gòu)如圖 13-1 所示.它由缸筒,活塞,活塞桿,前端蓋,后端蓋及密封件等組成.雙作用氣缸內(nèi)部被活塞 分成兩個(gè)腔.有活塞桿腔稱為有桿腔,無(wú)活塞桿腔稱為無(wú)桿腔. 當(dāng)從無(wú)桿腔輸入壓縮空氣時(shí), 有桿腔排氣, 氣缸兩腔的壓力差作用在活塞上所形成的力 克服阻力負(fù)載推動(dòng)活塞運(yùn)動(dòng), 使活塞桿伸出; 當(dāng)有桿腔進(jìn)氣, 無(wú)桿腔排氣時(shí), 使活塞桿縮回. 若有桿腔和無(wú)桿腔交替進(jìn)氣和排氣,活塞實(shí)現(xiàn)往復(fù)直線運(yùn)動(dòng). 2.氣缸的分類 、39529829、39529839
氣缸的種類很多,般按氣缸的結(jié)構(gòu)特征,功能,驅(qū)動(dòng)方式或安裝方法等進(jìn)行分類.分 類的方法也不同.按結(jié)構(gòu)特征,氣缸主要分為活塞式氣缸和膜片式氣缸兩種.按運(yùn)動(dòng)形式分 為直線運(yùn)動(dòng)氣缸和擺動(dòng)氣缸兩類. 3.氣缸的安裝形式 氣缸的安裝形式可分為 1）固定式氣缸 氣缸安裝在機(jī)體上固定不動(dòng),有腳座式和法蘭式. 2）軸銷式氣缸 缸體圍繞固定軸可作定角度的擺動(dòng),有 U 形鉤式和耳軸式. 3）回轉(zhuǎn)式氣缸 缸體固定在機(jī)床主軸上,可隨機(jī)床主軸作高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng).這種氣缸常 用于機(jī)床上氣動(dòng)卡盤中,以實(shí)現(xiàn)工件的自動(dòng)裝卡. 4）嵌入式氣缸 氣缸缸筒直接制作在夾具體內(nèi). 二,常用氣缸的結(jié)構(gòu)原理 1.普通氣缸 包括單作用式和雙作用式氣缸.常用于無(wú)特殊要求的場(chǎng)合. 圖 13-2 為zui常用的單桿雙作用普通氣缸的基本結(jié)構(gòu),氣缸般由缸筒,前后缸蓋,活 塞,活塞桿,密封件和緊固件等零件組成. 缸筒 7 與前后缸蓋固定連接.有活塞桿側(cè)的缸蓋 5 為前缸蓋,缸底側(cè)的缸蓋 14 為后缸 蓋.在缸蓋上開(kāi)有進(jìn)排氣通口,有的還設(shè)有氣緩沖機(jī)構(gòu).前缸蓋上,設(shè)有密封圈,防塵圈 3, 同時(shí)還設(shè)有導(dǎo)向套 4,以提高氣缸的導(dǎo)向精度.活塞桿 6 與活塞 9 緊固相連.活塞上除有密 封圈 10,11 防止活塞左右兩腔相互漏氣外,還有耐磨環(huán) 12 以提高氣缸的導(dǎo)向性;帶磁性開(kāi) 關(guān)的氣缸,活塞上裝有磁環(huán).活塞兩側(cè)常裝有橡膠墊作為緩沖墊 8.如果是氣緩沖,則活塞 兩側(cè)沿軸線方向、39529829、39529839
設(shè)有緩沖柱塞,同時(shí)缸蓋上有緩沖節(jié)流閥和緩沖套,當(dāng)氣缸運(yùn)動(dòng)到端頭時(shí), 圖 13-2 普通雙作用氣缸 1,13-彈簧擋圈 2-防塵圈壓板 3-防塵圈 4-導(dǎo)向套 5-桿側(cè)端蓋 6-活塞桿 7-缸筒 8-緩沖墊 9-活塞 10-活塞密封圈 11-密封圈 12-耐磨環(huán) 14-無(wú)桿 側(cè)端蓋 緩沖柱塞進(jìn)入緩沖套,氣缸排氣需經(jīng)緩沖節(jié)流閥,排氣阻力增加,產(chǎn)生排氣背壓,形成緩沖 氣墊,起到緩沖作用. 2.特殊氣缸 圖 13-3 1-缸體 薄膜氣缸 4-活塞桿 2-膜片 3-膜盤 為了滿足不同的工作需要,在普通氣缸的基礎(chǔ)上,通過(guò)改變或增加氣缸的部分結(jié)構(gòu),設(shè) 計(jì)開(kāi)發(fā)出多種特殊氣缸. （1） 薄膜式氣缸 圖 13-3 為膜片氣缸的工作原理圖. 膜片有平膜片和盤形膜片兩種 般用夾織物橡膠,鋼片或磷青銅片制成,厚度為 5～6mm （有用 1～2mm 厚膜片的） . 圖 13-3 所示的膜片氣缸的功能類似于彈簧復(fù)位的活塞式單作用氣缸, 工作時(shí), 膜片在 壓縮空氣作用下推動(dòng)活塞桿運(yùn)動(dòng).它的優(yōu)點(diǎn)是:結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,緊湊,體積小,重量輕,密封性 好,不易漏氣,加工簡(jiǎn)單,成本低,無(wú)磨損件,維修方便等,適用于行程短的場(chǎng)合.缺點(diǎn)是 行程短,般不趁過(guò) 50mm.平膜片的行程更短,約為其直徑的 1/10. （2） 磁性開(kāi)關(guān)氣缸 磁性開(kāi)關(guān)氣缸是指在氣缸的活塞上安裝有磁環(huán), 在缸筒上直接安裝 磁性開(kāi)關(guān),磁性開(kāi)關(guān)用來(lái)檢測(cè)氣缸行程的位置,控制氣缸往復(fù)運(yùn)動(dòng).因此,就不需要在缸筒 上安裝行程閥或行程開(kāi)關(guān)來(lái)檢測(cè)氣缸活塞位置,也不需要在活塞桿上設(shè)置擋塊. 、39529829、39529839
其工作原理如圖 13-4 所示. 它是在氣缸活塞上安裝*磁環(huán), 在缸筒外殼上裝有舌簧 開(kāi)關(guān).開(kāi)關(guān)內(nèi)裝有舌簧片,保護(hù)電路和動(dòng)作指示燈等,均用樹脂塑封在個(gè)盒子內(nèi).當(dāng)裝有 *磁鐵的活塞運(yùn)動(dòng)到舌簧片附近,磁力線通過(guò)舌簧片使其磁化,兩個(gè)簧片被吸引接觸,則 開(kāi)關(guān)接通.當(dāng)*磁鐵返回離開(kāi)時(shí),磁場(chǎng)減弱,兩簧片彈開(kāi),則開(kāi)關(guān)斷開(kāi).由于開(kāi)關(guān)的接通 或斷開(kāi),使電磁閥換向,從而實(shí)現(xiàn)氣缸的往復(fù)運(yùn)動(dòng). 圖 13-4 磁性開(kāi)關(guān)氣缸 1-動(dòng)作指示燈 2-保護(hù)電路 3-開(kāi)關(guān)外殼 4-導(dǎo)線 5-活塞 6-磁環(huán) 7-缸筒 8-舌簧開(kāi)關(guān) 氣缸磁性開(kāi)關(guān)與其它開(kāi)關(guān)的比較見(jiàn)表 3-1. 表 3-錯(cuò)誤!未定義書簽. 氣缸磁性開(kāi)關(guān)與其它開(kāi)關(guān)的比較 <![endif]> 開(kāi)關(guān)形式 控制原理 成本 調(diào)整安裝復(fù)雜性 （3）帶閥氣缸 帶閥氣缸是由氣缸, 磁性開(kāi)關(guān) 磁場(chǎng)變化 低 方便,不占位置 換向閥和速度控制 閥等組成的種組 低 麻煩,占位置 合式氣動(dòng)執(zhí)行元件. 行程開(kāi)關(guān) 機(jī)械觸點(diǎn) 它省去了連接管道 接近開(kāi)關(guān) 阻抗變化 高 麻煩,占位置 和管接頭, 減少了能 量損耗, 具有結(jié)構(gòu)緊 湊,安裝方便等優(yōu) 點(diǎn). 帶閥氣缸的閥有 光電開(kāi)關(guān) 光的變化 高 麻煩,占位置 電控,氣控,機(jī)控和 手控等各種控制方 式.閥的安裝形式有安裝在氣缸尾部,上部等幾種.如圖 13-5 所示,電磁換向閥安裝在氣 缸的上部,當(dāng)有電信號(hào)時(shí),則電磁閥被切換,輸出氣壓可直接控制氣缸動(dòng)作. 圖 13-5 帶閥組合氣缸 1-管接頭 2-氣缸 3-氣管 4-電磁換向閥 5-換向閥底板 6-單向節(jié)流閥組合 件 7-密封圈. （4） 帶導(dǎo)桿氣缸 圖 13-6 為帶導(dǎo)桿氣缸, 在缸筒兩側(cè)配導(dǎo)向用的滑動(dòng)軸承 （軸 瓦式或滾珠式）,因此導(dǎo)向精度高,承受橫向載荷能力強(qiáng). <![endif]> <![endif]> <![endif]> 13-6 典型帶導(dǎo)桿氣缸的結(jié)構(gòu) 13-6 典型帶導(dǎo)桿氣缸的結(jié)構(gòu) （5）無(wú)桿氣缸 無(wú)桿氣缸是指利用活塞直接或間 、39529829、39529839
接方式連接外界執(zhí)行機(jī)構(gòu),并使其跟隨活塞實(shí)現(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)的氣缸.這種氣缸的zui 大優(yōu)點(diǎn)是節(jié)省安裝空間. 1）磁性無(wú)桿氣缸 活塞通過(guò)磁力帶動(dòng)缸體外部的移動(dòng)體做同步移動(dòng),其結(jié)構(gòu)如 圖 13-7 所示.它的工作原理是:在活塞上安裝組高強(qiáng)磁性的*磁環(huán),磁力 線通過(guò)薄壁缸筒與套在外面的另組磁環(huán)作用,由于兩組磁環(huán)磁性相反,具有很 強(qiáng)的吸力.當(dāng)活塞在缸筒內(nèi)被氣壓推動(dòng)時(shí),則在磁力作用下,帶動(dòng)缸筒外的磁環(huán) 套起移動(dòng).氣缸活塞的推力必須與磁環(huán)的吸力相適應(yīng). 圖 13-7 磁性無(wú)桿氣缸 1-套筒 2-外磁環(huán) 3-外磁導(dǎo)板 4-內(nèi)磁環(huán) 5-內(nèi)磁導(dǎo)板 6-壓蓋 7-卡環(huán) 8 -活塞 9-活塞軸 10-緩沖柱塞 11-氣缸筒 12-端蓋 13-進(jìn),排氣口 2）機(jī)械接觸式無(wú)桿氣缸 稱機(jī)械接觸式無(wú)桿氣缸,其結(jié)構(gòu)如 13-8 所示.在氣 缸缸管軸向開(kāi)有、39529829、39529839
條槽,活塞與滑塊在槽上部移動(dòng). 為了防止泄漏及防塵需要, 在開(kāi)口部采用聚氨脂密封帶和防塵不銹鋼帶固定在兩 端缸蓋上,活塞架穿過(guò)槽,把活塞與滑塊連成體.活塞與滑塊連接在起,帶 動(dòng)固定在滑塊上的執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng).這種氣缸的特點(diǎn)是:1） 與普通氣缸 相比,在同樣行程下可縮小 1/2 安裝位置;2） 不需設(shè)置防轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu);3） 適用于缸 徑 10～80mm,zui大行程在缸徑≥40mm 時(shí)可達(dá) 7m;4） 速度高,標(biāo)準(zhǔn)型可達(dá) 0.1～ 0.5m/s;高速型可達(dá)到 0.3～3.0m/s.其缺點(diǎn) 圖 13-8 機(jī)械接觸式無(wú)桿氣缸 是:1） 密封差,容易產(chǎn)生外 泄漏.在使 l-節(jié)流閥 2-緩沖柱塞 3-密封帶 4-防塵不銹鋼帶 5-活塞 6-滑塊 7-活塞架 用三位閥時(shí)必須選用中壓式;2） 受負(fù)載力小,為了增加負(fù)載能力,必須增加導(dǎo) 向機(jī)構(gòu). 圖 13-8 機(jī)械接觸式無(wú)桿氣缸 l-節(jié)流閥 2-緩沖柱塞 3-密封帶 4-防塵不銹鋼帶 5-活塞 6-滑塊 7-活塞 架 （6）鎖緊氣缸 帶有鎖緊裝置的氣缸稱為鎖緊氣缸按鎖緊位置分為行程末端鎖 緊型和任意位置鎖緊型. 1）行程末端鎖緊型氣缸 如圖 13-9 所示,當(dāng)活塞運(yùn)動(dòng)到行程末端,氣壓釋放后,鎖 定活塞 1 在彈簧力的作用下插入活塞桿的卡槽中,活塞桿被鎖定.供氣加壓時(shí),鎖定活塞 1 縮回退出卡槽而開(kāi)鎖,活塞桿便可運(yùn)動(dòng). 圖 13-9 帶端鎖氣缸的結(jié)構(gòu)原理 a）手動(dòng)解除非鎖式 b）手動(dòng)解除鎖式. 1-鎖定活塞 2-橡膠帽 3,12-帽 4-緩沖墊圈 5-鎖用彈簧 6-密封件 7-導(dǎo)向套 8-螺釘 9-旋鈕 10-彈簧 11-限位環(huán) 2） 任意位置鎖緊型氣缸 按鎖緊方、39529829、39529839
式可分為卡套錐面式, 彈簧式和偏心式等多種形式. 卡套錐面式鎖緊裝置由錐形制動(dòng)活塞 6,制動(dòng)瓦 1,制動(dòng)臂 4 和制動(dòng)彈簧 7 等構(gòu)成,其結(jié)構(gòu) 原理如圖 13-10 所示.作用在錐狀鎖緊活塞上的彈簧力由于楔的作用而被放大,再由杠桿 原理得到放大. 這個(gè)放大的作用力作用在制動(dòng)瓦 1 上, 把活塞桿鎖緊. 要釋放對(duì)活塞的鎖緊, 向供氣口 A′供應(yīng)壓縮空氣,把鎖緊彈簧力撤掉. 圖 13-10 制動(dòng)氣缸制動(dòng)裝置工作原理 a）自由狀態(tài) b）鎖緊狀態(tài) l-制動(dòng)瓦 2-制動(dòng)瓦座 3-轉(zhuǎn)軸 4-制動(dòng)臂 5-壓輪 6-錐形制動(dòng)活 塞 7-制動(dòng)彈簧 （7）氣動(dòng)手爪 氣動(dòng)手爪這種執(zhí)行元件是種變型氣缸.它可以用來(lái)抓取物體, 實(shí)現(xiàn)機(jī)械手各種動(dòng)作.在自動(dòng)化系統(tǒng)中,氣動(dòng)手 爪常應(yīng)用在搬運(yùn),傳送工件機(jī)構(gòu)中抓取,拾放物體. 圖 13-10 制動(dòng)氣缸制動(dòng)裝置工作原理 圖 13-11 平行開(kāi)合手指 a）自由狀態(tài) b）鎖緊狀態(tài) l-制動(dòng)瓦 2-制動(dòng)瓦座 3-轉(zhuǎn)軸 4-制動(dòng)臂 5-壓輪 6-錐形制動(dòng)活塞 7-制動(dòng)彈簧 圖 13-11 、39529829、39529839
平行開(kāi)合手指 氣動(dòng)手爪有平行開(kāi)合手指（如圖 13-11 所示）,肘節(jié)擺動(dòng)開(kāi)合手爪,有兩爪, 三爪和四爪等類型, 其中兩爪中有平開(kāi)式和支點(diǎn)開(kāi)閉式驅(qū)動(dòng)方式有直線式和旋轉(zhuǎn) 式. 氣動(dòng)手爪的開(kāi)閉般是通過(guò)由氣缸活塞產(chǎn)生的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)與手爪相連的 曲柄連桿,滾輪或齒輪等機(jī)構(gòu),驅(qū)動(dòng)各個(gè)手爪同步做開(kāi),閉運(yùn)動(dòng). （8）氣液阻尼缸 氣缸以可壓縮空氣為工作介質(zhì),動(dòng)作快,但速度穩(wěn)定性差,當(dāng)負(fù)載變 化較大時(shí),容易產(chǎn)生"爬行"或"自走"現(xiàn)象.另外,壓縮空氣的壓力較低,因而氣缸的輸 出力較小.為此,經(jīng)常采用氣缸和油缸相結(jié)合的方式,組成各種氣液組合式執(zhí)行元件,以達(dá) 到控制速度或增大輸出力的目的. 氣液阻尼缸是利用氣缸驅(qū)動(dòng)油缸,油缸除起阻尼作用 圖 13-12 氣液阻尼缸 外,還能增加氣缸的剛性（因?yàn)橛褪遣豢蓧嚎s的） ,發(fā)揮了 液壓傳動(dòng)穩(wěn)定,傳動(dòng)速度較均勻的優(yōu)點(diǎn).常用于機(jī)床和切削 裝置的進(jìn)給驅(qū)動(dòng)裝置. 串聯(lián)式氣液阻尼缸的結(jié)構(gòu)如圖 13-12 所示.它采用根活塞桿將兩活塞串在起,油 缸和氣缸之間用隔板隔開(kāi), 防止氣體串入油缸中. 當(dāng)氣缸左端進(jìn)氣時(shí), 氣缸將克服負(fù)載阻力, 帶動(dòng)油缸向右運(yùn)動(dòng),調(diào)節(jié)節(jié)流閥開(kāi)度就能改變阻尼缸活塞的運(yùn)動(dòng)速度、39529829、39529839
 . 圖 13-13 單葉片式擺動(dòng)氣缸 工作原理圖 1-葉片 2-轉(zhuǎn)子 3-定子 4-缸體 圖 13-12 氣液阻尼缸 （10）擺動(dòng)氣缸 擺動(dòng)氣缸 是種在小于 360°角度范圍內(nèi)做往復(fù)擺動(dòng)的氣 缸,它是將壓縮空氣的壓力能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能,輸出 力矩使 機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)往復(fù)擺動(dòng).擺動(dòng)氣缸按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可分為葉片式和活塞式兩種. 1） 葉片式擺動(dòng)氣缸 單葉片式擺動(dòng)氣缸的結(jié)構(gòu)原理如圖 13-13 所示. 它是由葉片軸轉(zhuǎn) 子（即輸出軸） ,定子,缸體和前后端蓋等部分組成.定子和缸體固定在起,葉片和轉(zhuǎn)子 聯(lián)在起.在定子上有兩條氣路,當(dāng)左路進(jìn)氣時(shí),右路排氣,壓縮空氣推動(dòng)葉片帶動(dòng)轉(zhuǎn)子順 時(shí)針擺動(dòng).反之,作逆時(shí)針擺動(dòng). 葉片式擺動(dòng)氣缸體積小,重量zui輕,但制造精度要求高,密封困難,泄漏是較大,而且 動(dòng)密封接觸面積大,密封件的摩擦阻力損失較大,輸出效率較低,小于 80%.因此,在應(yīng)用 上受到限制,般只用在安裝位置受到限制的場(chǎng)合,如夾具的回轉(zhuǎn),閥門開(kāi)閉及工作臺(tái)轉(zhuǎn)位 等. 圖 13-13 單葉片式擺動(dòng)氣缸工作原理圖 1-葉片 2-轉(zhuǎn)子 3-定子 4-缸體 2）活塞式擺動(dòng)氣缸圖 、39529829、39529839
13-14 活塞式擺動(dòng)氣缸是將活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)通過(guò)機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)檩敵?軸的擺動(dòng)運(yùn)動(dòng).按結(jié)構(gòu)不同可分為齒輪齒條 式, 齒輪齒條式擺動(dòng)氣缸結(jié)構(gòu)原理 螺桿式和曲柄式等幾種. 1-齒條組件 2-彈簧柱銷 3-滑塊 4-端蓋 5-缸體 6-軸承 7-軸 8-活塞 9-齒輪 圖 13-14 齒輪齒條式擺動(dòng)氣缸結(jié)構(gòu)原理 1-齒條組件 2-彈簧柱銷 3-滑塊 4-端蓋 5-缸體 6-軸承 7-軸 8-活塞 9- 齒輪 齒輪齒條式擺動(dòng)氣缸是通過(guò)連接在活塞上的齒條使齒輪回轉(zhuǎn)的種擺動(dòng)氣缸, 其 結(jié)構(gòu)原理如圖 13-14 所示.活塞僅作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng), 摩擦損失少,齒輪傳動(dòng)的效率較高,此擺動(dòng)氣缸效率可達(dá)到 95%左右. 三,氣缸的技術(shù)參數(shù) 1）氣缸的輸出力 氣缸理論輸出力的設(shè)計(jì)計(jì)算與液壓缸類似,可參見(jiàn)液壓缸的設(shè)計(jì)計(jì) 算.如雙作用單活塞桿氣缸推力計(jì)算如下: 理論推力（活塞桿伸出） Ft1=A1p （13-1） 理論拉力（活塞桿縮回） Ft2=A2p 式中 （13-2） Ft1,Ft2——氣缸理論輸出力（N） ; A1,A2——無(wú)桿腔,有桿腔活塞面積（m2） ; p — 氣缸工作壓力（Pa） . 實(shí)際中, 由于活塞等運(yùn)動(dòng)部件的慣性力以及密封等部分的摩擦力, 活塞桿的實(shí)際輸出力 小于理論推力,稱這個(gè)推力為氣缸的實(shí)際輸出力. 氣缸的效率 η 是氣缸的實(shí)際推力和理論推力的比值,即 F η= Ft （13-3） 所以 F = η （ A1 p ） （13-4） 氣缸的效率取決于密封的種類,氣缸內(nèi)表面和活塞桿加工的狀態(tài)及潤(rùn)滑狀態(tài).此外,氣 缸的運(yùn)動(dòng)速度,排氣腔壓力,外載荷狀況及管道狀態(tài)等都會(huì)對(duì)效率產(chǎn)生定的影響. 2） 負(fù)載率β 從對(duì)氣缸運(yùn)行特性的研究可知, 要確定氣缸的實(shí)際輸出力是困難的. 于是在研究氣缸和確定氣缸的出力時(shí),常用到負(fù)載率的概念.氣缸的負(fù)載率β定義為 β= 氣缸的實(shí)際負(fù)載 F × 100 % 氣缸的理論輸出力 Ft （l3-5） 氣缸的實(shí)際負(fù)載是由實(shí)際工況所決定的,若確定了氣缸負(fù)載率 θ,則由定義就能確定氣 缸的理論輸出力,從而可以計(jì)算氣缸的缸徑. 對(duì)于阻性負(fù)載,如氣缸用作氣動(dòng)夾具,負(fù)載不產(chǎn)生慣性力,般選取負(fù)載率β為 0.8; 對(duì)于慣性負(fù)載,如氣缸用來(lái)推送工件,負(fù)載將產(chǎn)生慣性力,負(fù)載率β的取值如下 β<0.65 當(dāng)氣缸低速運(yùn)動(dòng),v <100 mm/s 時(shí); 、39529829、39529839
β<0.5 當(dāng)氣缸中速運(yùn)動(dòng),v=100～500 mm/s 時(shí); β<0.35 當(dāng)氣缸高速運(yùn)動(dòng),v >500 mm/s 時(shí). 3）氣缸耗氣量 氣缸的耗氣量是活塞每分鐘移動(dòng)的容積,稱這個(gè)容積為壓縮空氣耗氣 量,般情況下,氣缸的耗氣量是指自由空氣耗氣量. 4）氣缸的特性 氣缸的特性分為靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性.氣缸的靜態(tài)特性是指與缸的輸 出力及耗氣量密切相關(guān)的zui低工作壓力,zui高工作壓力,摩擦阻力等參數(shù).氣缸的動(dòng)態(tài)特性 是指在氣缸運(yùn)動(dòng)過(guò)程中氣缸兩腔內(nèi)空氣壓力,溫度,活塞速度,位移等參數(shù)隨時(shí)間的變化情 況.它能真實(shí)地反映氣缸的工作. 四,氣缸的選型及計(jì)算 1.氣缸的選型步驟 氣缸的選型應(yīng)根據(jù)工作要求和條件, 正確選擇氣缸的類型. 下面以單活塞桿雙作用缸為 例介紹氣缸的選型步驟. （1）氣缸缸徑.根據(jù)氣缸負(fù)載力的大小來(lái)確定氣缸的輸出力,由此計(jì)算出氣缸的缸徑. （2）氣缸的行程.氣缸的行程與使用的場(chǎng)合和機(jī)構(gòu)的行程有關(guān),但般不選用滿行程. （3）氣缸的強(qiáng)度和穩(wěn)定性計(jì)算 （4）氣缸的安裝形式.氣缸的安裝形式根據(jù)安裝位置和使用目的等因素決定.般情況 下,采用固定式氣缸.在需要隨工作機(jī)構(gòu)連續(xù)回轉(zhuǎn)時(shí)（如車床,磨床等） ,應(yīng)選用回轉(zhuǎn)氣缸. 在活塞桿除直線運(yùn)動(dòng)外,還需作圓弧擺動(dòng)時(shí),則選用軸銷式氣缸.有特殊要求時(shí),應(yīng)選用相 應(yīng)的特種氣缸. （5）氣缸的緩沖裝置.根據(jù)活塞的速度決定是否應(yīng)采用緩沖裝置. （6）磁性開(kāi)關(guān).當(dāng)氣動(dòng)系統(tǒng)采用電氣控制方式時(shí),可選用帶磁性開(kāi)關(guān)的氣缸. 、39529829、39529839
（7）其它要求.如氣缸工作在有灰塵等惡劣環(huán)境下,需在活塞桿伸出端安裝防塵罩. 要求無(wú)污染時(shí)需選用無(wú)給油或無(wú)油潤(rùn)滑氣缸. 2.氣缸直徑計(jì)算 氣缸直徑的設(shè)計(jì)計(jì)算需根據(jù)其負(fù)載大小,運(yùn)行速度和系統(tǒng)工作壓力來(lái)決定.,根據(jù) 氣缸安裝及驅(qū)動(dòng)負(fù)載的實(shí)際工況,分析計(jì)算出氣缸軸向?qū)嶋H負(fù)載 F,再由氣缸平均運(yùn)行速度 來(lái)選定氣缸的負(fù)載率 θ,初步選定氣缸工作壓力（般為 0.4 MPa～0.6 MPa） ,再由 F/θ, 計(jì)算出氣缸理論出力 Ft, zui后計(jì)算出缸徑及桿徑, 并按標(biāo)準(zhǔn)圓整得到實(shí)際所需的缸徑和桿徑. 例題 氣缸推動(dòng)工件在水平導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng).已知工件等運(yùn)動(dòng)件為 m=250 kg,工件與 導(dǎo)軌間的摩擦系數(shù) =0.25,氣缸行程 s 為 400 mm,經(jīng) 1.5 s 時(shí)間工件運(yùn)動(dòng)到位,系統(tǒng) 工作壓力 p = 0.4 MPa,試選定氣缸直徑. 解:氣缸實(shí)際軸向負(fù)載 F = mg =0.25 × 250 × 9.81=613.13 N 氣缸平均速度 s 400 v= = ≈ 267 mm/s t 1.5 選定負(fù)載率 θ =0.5 則氣缸理論輸出力 F1 = F 雙作用氣缸理論推力 θ = 613.13 = 1226.6 N 0.5 1 F1 = πD 2 p 4 氣缸直徑 按標(biāo)準(zhǔn)選定氣缸缸徑為 63 mm. D= 4 Ft 4 ×1226.3 = ≈ 62.48 mm πp 3.14 × 0.4 、39529829、39529839