氣壓缸的工作原理

1、Cylinder Training Manual氣缸的工作原理及應(yīng)用入門(mén)培訓(xùn)Cylinder work principle and application Induction TrainingFESTO 鄉(xiāng)SMC CKD朋 /windman瑟PiscoLPaitar課程目標(biāo)Page: 3Page: #通過(guò)學(xué)習(xí)，我們將: 了解常用氣缸的基本組成部分及工作原理; 了解常見(jiàn)SMC氣缸型號(hào)的表示方法；掌握氣缸常見(jiàn)故障的判斷及基本維修技巧; 了解氣缸的常見(jiàn)技術(shù)參數(shù)及選型要求/普通氣缸的基本組成和原理:組成：缸體，活塞，密封圈，磁環(huán)（有sensor的氣缸）原理：壓力空氣使活塞移動(dòng)，通過(guò)改變進(jìn)氣方向，改變活

2、塞桿的移動(dòng)方向。失效形式：活塞卡死，不動(dòng)作；氣缸無(wú)力，密封圈磨損，漏氣。Page: 5Page: #桿不回轉(zhuǎn)Page: #氣缸的基本組成部分及工作原理當(dāng)從無(wú)桿腔輸入壓縮空氣時(shí)，有桿腔排氣,使活塞桿伸出；當(dāng)有桿腔進(jìn)氣，無(wú)桿腔排氣時(shí),/典型氣缸的結(jié)構(gòu)和工作原理以氣動(dòng)系統(tǒng)中最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)如下圖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)部被活塞分成網(wǎng)個(gè)腔。有活塞桿腔稱(chēng)為有桿腔，無(wú)活塞桿腔稱(chēng)為無(wú)桿腔。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)

3、。A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 簡(jiǎn)一耐磨環(huán)12 密封圈13 后端蓋緩沖節(jié)流閥帥氣缸的基本組成部分及工作原理/機(jī)械接觸式無(wú)桿氣缸的結(jié)構(gòu)和工作原理機(jī)械接觸式無(wú)桿氣缸，其結(jié)構(gòu)如下圖3所示。在氣缸缸管軸向開(kāi)有一條槽，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 塊連成一體?；钊c滑塊連接在一起，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

4、徑1080mm,最大行程在缸徑240mm時(shí)可達(dá)7m； 4）速度高，標(biāo)準(zhǔn)型可達(dá)0.10.5m/s；高速型可達(dá)到0.3 3.0m/So其缺點(diǎn)是：1）密封性能差，容易產(chǎn)生外泄漏。在使用三位閥時(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)。I 234 567A機(jī)械接觸式無(wú)桿氣缸1 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Page: #帥氣缸的基本組成部分及工作原理/磁性無(wú)桿氣缸的結(jié)構(gòu)和工作原理活塞通過(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4所示。它的工作原理是：在活塞上安裝一組高強(qiáng) 磁性的永久磁環(huán)，磁力線通過(guò)薄壁缸筒與套在外而的另一組磁環(huán)作

5、用，由丁兩組磁環(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)套一起移動(dòng)。氣缸活塞的推力必須與磁環(huán)的吸 力相適應(yīng)。A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 簡(jiǎn)一氣缸筒12 端蓋進(jìn)、Page: 9氣缸的基本組成部分及工作原理/齒輪齒條式擺動(dòng)氣缸的結(jié)構(gòu)和工作原理齒輪齒條式擺動(dòng)氣缸是通過(guò)連接在活塞上的齒條使齒輪回轉(zhuǎn)的一種擺動(dòng)氣缸，其結(jié)構(gòu)原理如下圖7所示?；?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。A齒輪齒條式擺動(dòng)氣缸1 齒條組件2 彈簧柱銷(xiāo)3

6、 滑塊4 端蓋5 缸體6 軸承7 軸8 活塞齒輪氣缸的基本組成部分及工作原理葉片式擺動(dòng)氣缸和工作原理單葉片式擺動(dòng)氣缸的結(jié)構(gòu)原理如圖1313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。定子和缸體固定在一起，葉片和轉(zhuǎn)子聯(lián)在一起。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)。反乙 作逆時(shí)針擺動(dòng)。葉片式擺動(dòng)氣缸體積小，重量最輕，但制造精度耍求高，密封困難，泄漏是較大，而且動(dòng)密封接觸 而積大，密封件的摩擦阻力損失較大，輸岀效率較低，小T-80%o因此，在應(yīng)用上受到限制，一般只用在安 裝位置受到限制的場(chǎng)合，如夾具的回轉(zhuǎn)，閥門(mén)開(kāi)閉及工作臺(tái)轉(zhuǎn)位等。

7、A單葉片式擺動(dòng)氣缸1一葉片2 轉(zhuǎn)子3 定子4 缸體氣缸的基本組成部分及工作原理氣缸的基本組成部分及工作原理/氣動(dòng)手爪氣動(dòng)手爪 氣動(dòng)手爪這種執(zhí)行元件是一種變型氣缸。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。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(lèi) 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)閉一般是通過(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)。P渦動(dòng)導(dǎo)軌冋轉(zhuǎn)型滑動(dòng)導(dǎo)軌標(biāo)朮型肘節(jié)型凸輪式齒輪式180

8、MHS3MHR3MHS4MHC2MHT2IVIHY2MHW2回轉(zhuǎn)型貢線導(dǎo)軌緊湊型滑動(dòng)導(dǎo)軌寬型滑動(dòng)導(dǎo)軌MHZ2MHL2 MHF2 MHK2MHS2MHR2Page: 9/薄膜氣缸的結(jié)構(gòu)和工作原理下圖2為膜片氣缸的工作原理圖。膜片有平膜片和盤(pán)形膜片兩種一般用夾織物橡膠、鋼片或磷青銅片 制成，厚度為56mm （有用2mm厚膜片的）。下圖2所示的膜片氣缸的功能類(lèi)似丁彈贊復(fù)位的活塞式單作用氣缸，工作時(shí)，膜片在床縮空氣作用下推 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，適用丁行程短的場(chǎng)合。缺點(diǎn)是行程短，一般不趁過(guò)50mm。平膜片

9、的行程更短，約為 其宜徑的1/10oA薄膜氣缸1一缸體2 膜片3 膜盤(pán)活塞桿町昂氣缸的基本組成部分及工作原理/帶閥組合氣缸的結(jié)構(gòu)和工作原理帶閥氣缸是由氣缸、換向閥和速度控制閥等組成的一種組合式氣動(dòng)執(zhí)行元件。如下圖6所示，它省去了連 接管道和管接頭，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、上部等兒種。如下圖4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A帶閥組合氣缸管接頭2 氣缸3 氣管4一電磁換向閥4 換向閥底板5 單向節(jié)流閥組合件密封圈。町昂氣缸的基本組成

10、部分及工作原理町昂氣缸的基本組成部分及工作原理氣缸的基本組成部分及工作原理/磁性開(kāi)關(guān)氣缸的結(jié)構(gòu)和工作原理磁性開(kāi)關(guān)氣缸是指在氣缸的活塞上安裝有磁環(huán)，在缸筒上H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，也不需耍 在活塞桿上設(shè)置擋塊。其工作原理如下圖5所示。它是在氣缸活塞上安裝永久磁環(huán)，在缸筒外殼上裝有舌簧開(kāi)關(guān)。開(kāi)關(guān)內(nèi)裝有舌 贊片、保護(hù)電路和動(dòng)作指示燈等，均用樹(shù)脂塑封在一個(gè)盒子內(nèi)。當(dāng)裝有永久磁鐵的活塞運(yùn)動(dòng)到舌贊片附近，磁力 線通過(guò)舌費(fèi)片使其磁化，兩個(gè)費(fèi)片被吸引接觸，則開(kāi)關(guān)接通。當(dāng)永久磁鐵返回離開(kāi)時(shí)，磁場(chǎng)減弱，兩贊

11、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)。A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)Page: 19SMC常見(jiàn)氣缸型號(hào)的表示方法/ SMC氣缸型號(hào)表示的一般方法ASMC薄型氣缸CQ2系歹心32100）C D Q2 A無(wú)記號(hào)無(wú)內(nèi)理磁環(huán)D內(nèi)直磁環(huán)內(nèi)世磁壞記號(hào)安裝形式A兩端螺孔F桿側(cè)法蘭型G無(wú)桿側(cè)法蘭型L腳座型D雙耳環(huán)型安裝形式32200 DC雙作用橡膠緩沖配管方式無(wú)記號(hào)螺紋配管F*內(nèi)迸快換接頭A73磁性開(kāi)關(guān)個(gè)數(shù)2個(gè)磁性開(kāi)關(guān)的型號(hào)無(wú)磁性開(kāi)關(guān)無(wú)記號(hào)324050n50iuu6380100100血m缸徑無(wú)記號(hào)標(biāo)準(zhǔn)

12、（桿端內(nèi)螺紋）M桿端外螺紋可選項(xiàng)Page: 21SMC常見(jiàn)氣缸型號(hào)的表示方法Page: #Page: # SMC雙聯(lián)氣缸CXS系歹I（、6、32）Page: #Page: # SMC機(jī)械接合式無(wú)桿氣缸MY1B系列（別01100）Page: #Page: #無(wú)記號(hào)標(biāo)準(zhǔn)型G集中配管型接管形式磁性開(kāi)關(guān)的型號(hào)Z73 11無(wú)記號(hào)2個(gè)S1個(gè)N2個(gè)匚碗性開(kāi)關(guān)個(gè)數(shù)無(wú)記號(hào)兩側(cè)S*單側(cè)無(wú)記號(hào)無(wú)磁性開(kāi)關(guān)Page: 23氣缸常見(jiàn)故障的判斷及基本維修技巧Page: #氣缸常見(jiàn)故障的判斷及基本維修技巧/常用維修工具Page: #氣缸常見(jiàn)故障的判斷及基本維修技巧Page: #氣缸常見(jiàn)故障的判斷及基本維修技巧QSWCSMtU

13、UflTlUlBflit la notto raCU100-P510X411鹽尊JL “mm帶:嚴(yán)眺牒 lllfllHIIIfflUMM11Page: #氣缸常見(jiàn)故障的判斷及基本維修技巧Page: #氣缸常見(jiàn)故障的判斷及基本維修技巧1500號(hào)砂紙卡簧鉗密封圈Page: #氣缸常見(jiàn)故障的判斷及基本維修技巧Page: #氣缸常見(jiàn)故障的判斷及基本維修技巧卡簧鉗,1500#砂紙,SMC氣缸潤(rùn)滑油，清潔布, 新的氣缸密封圈.注意:因?yàn)闅飧子袑?zhuān)用的潤(rùn)滑油，用其他的潤(rùn)滑油的話, 可能會(huì)縮短密封圈的壽命，且不能正常工作.Page: 25氣缸常見(jiàn)故障的判斷及基本維修技巧Page: #氣缸常見(jiàn)故障的判斷及基本維修

14、技巧SMC潤(rùn)滑油Page: #氣缸常見(jiàn)故障的判斷及基本維修技巧/常見(jiàn)故障的判斷Page: # D氣缸常見(jiàn)故障的判斷及基本維修技巧Page: # D氣缸常見(jiàn)故障的判斷及基本維修技巧好的氣缸：A用手緊緊堵住氣孔，然后用手拉活塞軸,拉的時(shí)候有很大的反向力，放的時(shí)候活塞 會(huì)自動(dòng)彈回原位；拉出推桿再堵住氣孔，用手壓推桿時(shí)也有很大的反向力，放的時(shí) 候活塞會(huì)自動(dòng)彈回原位。壞的氣缸:A拉的時(shí)候無(wú)阻力或力很小，放的時(shí)候活塞無(wú)動(dòng)作或動(dòng)作無(wú)力緩慢，拉出的時(shí)候有反Page: # D氣缸常見(jiàn)故障的判斷及基本維修技巧向力但連續(xù)拉的時(shí)候慢慢減小; 小。壓的時(shí)候沒(méi)有壓力或壓力很小,有壓力但越壓力%諄芬Page: 27 D氣缸

15、常見(jiàn)故障的判斷及基本維修技巧常見(jiàn)故障維修步驟1找到與氣缸配套的密封圈2 拆下外蓋3 拆下卡簧4 取出推桿5 拆下密封圈6 清潔所有的部件,Page: 29氣缸常見(jiàn)故障的判斷及基本維修技巧Page: #氣缸常見(jiàn)故障的判斷及基本維修技巧常見(jiàn)故障維修步驟2用砂紙磨光滑，防止漏氣和保證不會(huì)增加密封圈的磨損。如果有起槽的部件,將新的密封圈按正確的方向安裝好，并在農(nóng)面涂上潤(rùn)滑油。Page: 31氣缸常見(jiàn)故障的判斷及基本維修技巧Page: #氣缸常見(jiàn)故障的判斷及基本維修技巧常見(jiàn)故障維修步驟3按拆的步驟反過(guò)來(lái)裝好氣缸檢查氣缸的密封性Page: #氣缸常見(jiàn)故障的判斷及基本維修技巧Page: #氣缸常見(jiàn)故障的判斷

16、及基本維修技巧在拆開(kāi)氣缸后，需要評(píng)估部件的維修價(jià)值:注意事項(xiàng)：A如果推桿或缸體起槽的太深，磨損的很厲害，換 了新的密封圈也用不了很長(zhǎng)的時(shí)間Page: #氣缸常見(jiàn)故障的判斷及基本維修技巧A推桿，缸體和密封圈座變形的，不能維修。Page: 33氣缸常見(jiàn)故障的判斷及基本維修技巧Page: #氣缸常見(jiàn)故障的判斷及基本維修技巧/氣動(dòng)執(zhí)行元件維修的注意事項(xiàng)A氣缸在動(dòng)作過(guò)程中，不能將身體任何部分置于其行程 范圍內(nèi)，以免受傷.A在維修設(shè)備上的氣缸時(shí)，必須先切除氣源，保證缸體 內(nèi)氣體放空，直至設(shè)備處于靜止?fàn)顟B(tài)方可作業(yè).A在維修氣缸結(jié)朿后,應(yīng)先檢查身體任何部分未置于其行程范圍內(nèi)，方可接通氣源試運(yùn)行.接通氣源時(shí)，應(yīng)

17、先 緩慢沖入部分氣體，使氣缸沖氣至原始位置，再插入接 頭./ SMC密封圈的識(shí)別要領(lǐng)由于我們公司使用的氣缸種類(lèi)較多，品牌也不一樣，有些型號(hào)倉(cāng)庫(kù)沒(méi)有密 封圈備件，但同品牌的有些是可以通用的，可參考以下參數(shù)：缸體直徑活塞直徑推桿直徑10X8X1MYP* MYR-PISTON PACKIHG rod PACK IHQPage: 35氣缸常見(jiàn)的技術(shù)參數(shù)及選型要求/氣缸的常見(jiàn)技術(shù)參數(shù)11）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(lèi)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）=A1P理論拉力（活塞桿縮回）式中耳1、厲氣缸理論輸出力（N）;人、人一無(wú)桿腔、有桿

18、腔活塞面積（m?）；卩一氣缸工作壓力（Pa）。實(shí)際中，由丁活塞等運(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)際輸岀力小丁理論推 力，稱(chēng)這個(gè)推力為氣缸的實(shí)際輸出力。氣缸的效率T是氣缸的實(shí)際推力和理論推力的比值,即Frj = 所以F氣缸的效率取決丁密封的種類(lèi)，氣缸內(nèi)表而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 廬& 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)生一定的影響y/氣缸的常見(jiàn)技術(shù)參數(shù)22）負(fù)載率0從對(duì)氣缸運(yùn)行特性的研究可知，耍精確確定氣缸的實(shí)際輸出力是困難的。丁是在研究氣缸性能和確定氣 缸的出力時(shí)，常用到負(fù)載率的概念。氣缸的負(fù)載率定義為氣缸的實(shí)際負(fù)載F氣缸的理論輸出力

19、F,xlOO%氣缸常見(jiàn)的技術(shù)參數(shù)及選型要求氣缸常見(jiàn)的技術(shù)參數(shù)及選型要求氣缸的實(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。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)丁阻性負(fù)載，如氣缸用作氣動(dòng)夾具，負(fù)載不產(chǎn)生慣性力，一般選取負(fù)載率卩為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)載率卩的取值如下P0.65當(dāng)氣缸低速運(yùn)動(dòng)，v 100 mm/s時(shí)；P0.5當(dāng)氣缸中速運(yùn)動(dòng)，v=100500 mm/s時(shí)；卩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(chēng)這個(gè)容積為壓縮空氣耗氣量，一般情況下，氣缸的/氣缸的技術(shù)參數(shù)34）氣缸的特性氣缸的特性

20、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)的最低工 作壓力、最高工作壓力、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)地反映氣缸的工作性能。/氣缸的選型及計(jì)算11. 氣缸的選型步驟氣缸的選型應(yīng)根據(jù)工作耍求和條件，正確選擇氣缸的類(lèi)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)，但一般不選用滿行程。（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。一般情況下，采用固定式氣缸。 在需耍隨工作機(jī)構(gòu)連續(xù)回轉(zhuǎn)時(shí)（如車(chē)床、磨床等），應(yīng)選用回轉(zhuǎn)氣缸。在活