氣缸的結(jié)構(gòu)原理和作用

1、氣缸的結(jié)構(gòu)與基本原理一、氣缸-氣缸種類氣壓傳動中將壓縮氣體的壓力能轉(zhuǎn)換為機械能的氣動執(zhí)行元件。氣缸 有作往復(fù)直線運動的和作往復(fù)擺動的兩類。作往復(fù)直線運動的氣缸又可分 為單作用、雙作用、膜片式和沖擊氣缸4種。單作用氣缸：僅一端有活塞桿，從活塞一側(cè)供氣聚能產(chǎn)生氣壓，氣 壓推動活塞產(chǎn)生推力伸出，靠彈簧或自重返回。雙作用氣缸：從活塞兩側(cè)交替供氣，在一個或兩個方向輸出力。膜片式氣缸：用膜片代替活塞，只在一個方向輸出力，用彈簧復(fù)位。 它的密封性能好，但行程短。沖擊氣缸：這是一種新型元件。它把壓縮氣體的壓力能轉(zhuǎn)換為活塞 高速（1020米/秒）運動的動能，借以作功。沖擊氣缸增加了帶有噴口和 泄流口的中蓋。中蓋

2、和活塞把氣缸分成儲氣腔、頭腔和尾腔三室。它廣泛 用于下料、沖孔、破碎和成型等多種作業(yè)。作往復(fù)擺動的氣缸稱擺動氣缸, 由葉片將內(nèi)腔分隔為二，向兩腔交替供氣，輸出軸作擺動運動，擺動角小 于280° o此外，還有回轉(zhuǎn)氣缸、氣液阻尼缸和步進氣缸等。二、氣缸的作用：將壓縮空氣的壓力能轉(zhuǎn)換為機械能，驅(qū)動機構(gòu)作直線往復(fù)運動、擺動 和旋轉(zhuǎn)運動。三、氣缸的分類：直線運動往復(fù)運動的氣缸、擺動運動的擺動氣缸、氣爪等。四、氣缸的結(jié)構(gòu):氣缸是由缸筒、端蓋、活塞、活塞桿和密封件組成，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 所示:標準氣缸五、smc氣缸原理圖(1)缸筒缸筒的內(nèi)徑大小代表了氣缸輸出力的大小。活塞要在缸筒內(nèi)做平穩(wěn)的 往復(fù)滑動

3、，缸筒內(nèi)表面的表面粗糙度應(yīng)達到ra0.8umo對鋼管缸筒，內(nèi) 表面還應(yīng)鍍硬銘，以減小摩擦阻力和磨損，并能防止銹蝕。缸筒材質(zhì)除使 用高碳鋼管外，還是用高強度鋁合金和黃銅。小型氣缸有使用不銹鋼管的。 帶磁性開關(guān)的氣缸或在耐腐蝕環(huán)境中使用的氣缸，缸筒應(yīng)使用不銹鋼、鋁 合金或黃銅等材質(zhì)。smc cm2氣缸活塞上采用組合密封圈實現(xiàn)雙向密封，活塞與活塞桿 用壓伽鏈接，不用螺母。(2)端蓋端蓋上設(shè)有進排氣通口，有的還在端蓋內(nèi)設(shè)有緩沖機構(gòu)。桿側(cè)端蓋上 設(shè)有密封圈和防塵圈，以防止從活塞桿處向外漏氣和防止外部灰塵混入缸 內(nèi)。桿側(cè)端蓋上設(shè)有導(dǎo)向套，以提高氣缸的導(dǎo)向精度，承受活塞桿上少量 的橫向負載，減小活塞桿伸出時

4、的下彎量，延長氣缸使用壽命。導(dǎo)向套通 常使用燒結(jié)含油合金、前傾銅鑄件。端蓋過去常用可鍛鑄鐵，現(xiàn)在為減輕 重量并防銹，常使用鋁合金壓鑄，微型缸有使用黃銅材料的。(3)活塞活塞是氣缸中的受壓力零件。為防止活塞左右兩腔相互竄氣，設(shè)有活 塞密封圈?；钊系哪湍キh(huán)可提高氣缸的導(dǎo)向性，減少活塞密封圈的磨耗, 減少摩擦阻力。耐磨環(huán)長使用聚氨酯、聚四氟乙烯、夾布合成樹脂等材料。 活塞的寬度由密封圈尺寸和必要的滑動部分長度來決定。滑動部分太短， 易引起早期磨損和卡死?；钊牟馁|(zhì)常用鋁合金和鑄鐵，小型缸的活塞有 黃銅制成的。(4)活塞桿活塞桿是氣缸中最重要的受力零件。通常使用高碳鋼，表面經(jīng)鍍硬格 處理，或使用不銹

5、鋼，以防腐蝕，并提高密封圈的耐磨性。(5)密封圈回轉(zhuǎn)或往復(fù)運動處的部件密封稱為動密封，靜止件部分的密封稱為靜 密封。缸筒與端蓋的連接方法主要有以下幾種：整體型、斜接型、螺紋聯(lián)接型、法蘭型、拉桿型。(6)氣缸工作時要靠壓縮空氣中的油霧對活塞進行潤滑。也有小部分 免潤滑氣缸。六、氣缸-工作原理根據(jù)工作所需力的大小來確定活塞桿上的推力和拉力。由此來選擇氣 缸時應(yīng)使氣缸的輸出力稍有余量。若缸徑選小了，輸出力不夠，氣缸不能 正常工作；但缸徑過大，不僅使設(shè)備笨重、成本高，同時耗氣量增大，造 成能源浪費。在夾具設(shè)計時，應(yīng)盡量采用增力機構(gòu)，以減少氣缸的尺寸。氣缸下面是氣缸理論出力的計算公式：f:氣缸理論輸出力

6、(kgf)f'：效率為85%時的輸出力(kgf) 伊'=fx85%)d:氣缸缸徑(mm)p：工作壓力(kgf/cm2)例：直徑340mm的氣缸，工作壓力為3kgf/cm2時，其理論輸出 力為多少?芽輸出力是多少？將p、d連接，找出f、f'上的點，得：f = 2800kgf; f' =2300kgf在工程設(shè)計時選擇氣缸缸徑，可根據(jù)其使用壓力和理論推力或拉力的 大小，從經(jīng)驗表1-1中查出。例：有一氣缸其使用壓力為5kgf/cm2,在氣缸推出時其推力為 132kgf,(氣缸效率為85%)問：該選擇多大的氣缸缸徑？由氣缸的推力132kgf和氣缸的效率85%,可計算出氣缸

7、的理論推 力為 f=f' /85% = 155(kgf)由使用壓力5kgf/cm2和氣缸的理論推力，查出選擇缸徑為 63的氣缸便可滿足使用要求。5/9七、原因分析在氣缸運行過程中，氣缸滲漏和氣缸變形是最為常見的設(shè)備問題，氣 缸結(jié)合面的嚴密性直接影響機組的安全經(jīng)濟運行，檢修研刮氣缸的結(jié)合 面，使其達到嚴密，是氣缸檢修的重要工作，在處理結(jié)合面漏氣的過程中, 要仔細分析形成的原因，根據(jù)變形的程度和間隙的大小，可以綜合的運用 各種方法，以達到結(jié)合面嚴密的要求。原因如下：1 .氣缸是鑄造而成的，氣缸出廠后都要經(jīng)過時效處理，就是要存放 一些時間，使氣缸在住鑄造過程中所產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力完全消除。如果時效

8、時 間短，那么加工好的氣缸在以后的運行中還會變形，這就是為什么有的氣 缸在第一次泄漏處理后還會在以后的運行中還有漏氣發(fā)生。因為氣缸還在 不斷的變形。2 .氣缸在運行時受力的情況很復(fù)雜，除了受氣缸內(nèi)外氣體的壓力差 和裝在其中的各零部件的重量等靜載荷外，還要承受蒸汽流出靜葉時對靜 止部分的反作用力，以與各種連接管道冷熱狀態(tài)下對氣缸的作用力，在這 些力的相互作用下，氣缸發(fā)生塑性變形造成泄漏。3 .氣缸的負荷增減過快，特別是快速的啟動、停機和工況變化時溫 度變化大、暖缸的方式不正確、停機檢修時打開保溫層過早等，在氣缸中 和發(fā)蘭上產(chǎn)生很大的熱應(yīng)力和熱變形。4 .氣缸在機械加工的過程中或經(jīng)過補焊后產(chǎn)生了應(yīng)

9、力，但沒有對氣 缸進行回火處理加以消除，致使氣缸存在較大的殘余應(yīng)力，在運行中產(chǎn)生 永久的變形。5 .在安裝或檢修的過程中，由于檢修工藝和檢修技術(shù)的原因，使內(nèi) 缸、氣缸隔板、隔板套與氣封套的膨脹間隙不合適，或是掛耳壓板的膨脹 間隙不合適，運行后產(chǎn)生巨大的膨脹力使氣缸變形。6 .使用的氣缸密封劑質(zhì)量不好、雜質(zhì)過多或是型號不對；氣缸密封 劑內(nèi)若有堅硬的雜質(zhì)顆粒就會使密封面難以緊密的結(jié)合。vif900高溫氣 缸密封劑是最新汽輪機氣缸密封材料，高、中、低壓缸可通用，避免了型 號選擇不當而造成的氣缸泄漏。7,氣缸螺栓的緊力不足或是螺栓的材質(zhì)不合格。氣缸結(jié)合面的嚴密 性主要靠螺栓的緊力來實現(xiàn)的。機組的起?；?/p>

10、是增減負荷時產(chǎn)生的熱應(yīng)力 和高溫會造成螺栓的應(yīng)力松弛，如果應(yīng)力不足，螺栓的預(yù)緊力就會逐漸減 小。如果氣缸的螺栓材質(zhì)不好，螺栓在長時間的運行當中，在熱應(yīng)力和氣 缸膨脹力的作用下被拉長，發(fā)生塑性變形或斷裂，緊力就會不足，使氣缸 發(fā)生泄漏的現(xiàn)象。8 .氣缸螺栓緊固的順序不正確。一般的氣缸螺栓在緊固時是從中間 向兩邊同時緊固，也就是從垂弧最大處或是受力變形最大的地方緊固，這 樣就會把變形最大的處的間隙向汽缸前后的自由端轉(zhuǎn)移，最后間隙漸漸消 失。如果是從兩邊向中間緊，間隙就會集中于中部，汽缸結(jié)合面形成弓型 間隙，引起蒸汽泄漏。八、處理方法氣缸結(jié)合面產(chǎn)生變形和泄漏的原因不同，而且出現(xiàn)的部位和變形泄漏 的程

11、度不也不同，首先要用長平尺和塞尺檢查汽缸結(jié)合面的變形情況，在 檢修中要根據(jù)泄漏的原因和變形程度采取相應(yīng)的檢修措施。具體方法如 下：1 .氣缸變形較大或漏汽嚴重的結(jié)合面，采用研刮結(jié)合面的方法如果上缸結(jié)合面變形在0.05mm范圍內(nèi)，以上缸結(jié)合面為基準面， 在下缸結(jié)合面涂紅丹或是壓印藍紙，根據(jù)痕跡研刮下缸。如果上缸的結(jié)合 面變形量大，在上缸涂紅丹，用大平尺研出痕跡，把上缸研平。或是采取 機械加工的方法把上缸結(jié)合面找平，再以上缸為基準研刮下缸結(jié)合面。汽 缸結(jié)合面的研刮一般有兩種方法：(1)是不緊結(jié)合面的螺栓，用千斤頂微微推動上缸前后移動，根據(jù) 下缸結(jié)合面紅丹的著色情況來研刮。這種方法適合結(jié)構(gòu)剛性強的高

12、壓缸。(2)是緊結(jié)合面的螺栓，根據(jù)塞尺的檢查結(jié)合面的嚴密性，測出數(shù) 值與壓出的痕跡，修刮結(jié)合面，這種方法可以排除汽缸垂弧對間隙的影響。2 .采用適當?shù)钠酌芊獠牧掀啓C氣缸密封劑產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊；在選擇汽輪機氣缸密封劑時， 就要選在行業(yè)內(nèi)有口碑，產(chǎn)品質(zhì)量有保證的正規(guī)生產(chǎn)廠家，以保證檢修處 理后汽缸的嚴密性。3 .局部補焊的方法由于氣缸結(jié)合面被蒸汽沖刷或腐蝕出溝痕，選用適當?shù)暮笚l把溝痕添 平，用平板或平尺研出痕跡，研刮焊道和結(jié)合面在同一平面內(nèi)。汽缸結(jié)合 面變形較大或是漏汽嚴重時，在下缸的結(jié)合面補焊一條或兩條 10-20mm寬的密消除間隙封帶，然后用平尺或是扣上缸測量，并涂紅 丹研刮，直到消除間隙

13、。此操作的工藝也很簡單，焊前預(yù)熱汽缸至150, 然后在室溫下進行分段退焊或跳焊。選用奧氏體焊條，如a407、a412, 焊后用石棉布覆 蓋保溫緩冷。待冷卻室溫后進行打磨修刮。7 / 94 .汽缸結(jié)合面的涂鍍或噴涂當氣缸結(jié)合面大面積漏汽，間隙在0.50mm左右時，為了減少研刮 的工作量，可用涂鍍的工藝。用氣缸做陽極，涂具做陰極，在氣缸的結(jié)合 面上反復(fù)涂刷電解溶液，涂層的厚度要根據(jù)氣缸結(jié)合面間隙的大小而定， 涂層的種類要根據(jù)氣缸的材料和修刮的工藝而定。噴涂就是用專用的高 溫火焰噴槍把金屬粉末加熱至熔化或達到塑性狀態(tài)后噴射于處理過的汽 缸表面，形成一層具有所需性能的涂層方法。其特點就是設(shè)備簡單，操作 方便涂層牢固，噴涂后汽缸溫度僅為70c8(tc不會使汽缸產(chǎn)生變形， 而且可獲得耐熱，耐磨，抗腐蝕的涂層。注意的是在涂渡和噴涂前都要對 缸面進行打磨、除油、拉毛，在涂渡和噴涂后要對涂層進行研刮，保證 結(jié)合面的嚴密。5 .結(jié)合面加墊的方法如果結(jié)合面的局部間隙泄漏不是很大，可用80-100目的銅網(wǎng)經(jīng)熱 處理使其硬度降低，然后剪成適當?shù)男螤?，鋪在結(jié)合面的漏汽處，再配以 汽缸密封劑。如果結(jié)合面的間隙較大，泄漏嚴重，可在上下結(jié)合面開寬 50mm深5mm的槽，中間鑲嵌igrl8ni9ti的齒形墊，齒形 墊的厚度 一般比槽的深度大0.050.08mm左右，并可用同等形狀的不銹鋼墊片 做以調(diào)整。