第二章氣動(dòng)執(zhí)行元件

氣動(dòng)執(zhí)行元件執(zhí)行元件氣缸執(zhí)行器部分1）產(chǎn)生直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)的氣缸2）在一定角度范圍內(nèi)擺動(dòng)的擺動(dòng)馬達(dá)3）產(chǎn)生連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)的氣動(dòng)馬達(dá)氣動(dòng)執(zhí)行元件是一種將壓縮空氣的能量轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，實(shí)現(xiàn)直線、擺動(dòng)或回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)裝置。氣動(dòng)執(zhí)行元件的特點(diǎn)1）與液壓執(zhí)行元件相比較，氣動(dòng)執(zhí)行元件運(yùn)動(dòng)速度快、工作壓力低，適用于低輸出力的場(chǎng)合2）相對(duì)機(jī)械傳動(dòng)來(lái)說(shuō)，氣動(dòng)執(zhí)行元件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，維修方便；便于調(diào)節(jié)其輸出力的大小和速度。3）在速度控制、抗負(fù)載影響等方面的性能劣于液壓執(zhí)行元件。執(zhí)行元件基礎(chǔ)原理按基本功能分類帶端位緩沖帶磁環(huán)帶可調(diào)節(jié)緩沖帶加緊定位擺動(dòng)動(dòng)作執(zhí)行元件基礎(chǔ)原理單作用雙作用單作用雙作用活塞式膜片式無(wú)活塞式——————仿生氣動(dòng)肌腱單活塞雙活塞有活塞桿無(wú)活塞桿平膜片氣囊串聯(lián)并聯(lián)單出桿雙出桿多位氣缸倍力氣缸無(wú)桿氣缸磁耦合氣缸單出桿雙出桿按基本結(jié)構(gòu)分類執(zhí)行元件基礎(chǔ)原理按缸徑分類

缸徑2.5~6mm為微型氣缸缸徑8~25mm為小型氣缸缸徑32~320mm為中型氣缸缸徑大于320mm為大型氣缸按安裝形式分類按氣缸的安裝件是否可拆卸，可分為可拆式和整體式氣缸兩種。驅(qū)動(dòng)方式是指壓縮空氣作用在活塞端面上的方向，有單向作用氣缸和雙向作用氣缸兩種。

按驅(qū)動(dòng)方式分類氣缸的緩沖可分為彈性墊緩沖（一般為固定的）和氣墊緩沖（一般為可調(diào)的）。彈性墊緩沖是在活塞兩側(cè)設(shè)置橡膠墊，或者在兩端蓋上設(shè)置橡膠墊，吸收動(dòng)能，常用于缸徑小于25mm的氣缸。氣墊緩沖是利用活塞在行程終端前封閉的緩沖腔室所形成的氣墊作用來(lái)吸收動(dòng)能的，適用于大多數(shù)氣缸的緩沖。

按緩沖形式分類為防止氣缸活塞在行程終端撞擊缸蓋，一般都設(shè)有緩沖裝置。氣缸內(nèi)設(shè)有緩沖裝置的，稱緩沖氣缸；否則，就是無(wú)緩沖氣缸。無(wú)緩沖氣缸適用于微型氣缸、小型單作用氣缸和短行程汽缸。可分為給油氣缸和無(wú)給油氣缸兩類。給油氣缸使用的工作介質(zhì)是含油霧的壓縮空氣，對(duì)氣缸內(nèi)活塞、缸筒等相對(duì)運(yùn)動(dòng)部件進(jìn)行潤(rùn)滑。無(wú)給油氣缸所使用的壓縮空氣中不含油霧，是靠裝配前預(yù)先添加在密封圈內(nèi)的潤(rùn)滑脂使氣缸運(yùn)動(dòng)部件潤(rùn)滑的。

使用時(shí)應(yīng)注意，無(wú)給油氣缸也可以給油使用。但一旦給油使用后，則必須一直給油使用，否則將引起密封件過(guò)快磨損。這是因?yàn)閴嚎s空氣中的油霧已將潤(rùn)滑脂洗去，而使氣缸內(nèi)部處于無(wú)油潤(rùn)滑狀態(tài)了。

按潤(rùn)滑方式分類

氣缸動(dòng)作氣缸動(dòng)作12VaFPqm(Mp)V=V0+atF=MaPS-f=FMPRT=PV*QmMP

A/tP1S1P2S2mf=umgV氣缸動(dòng)作P2P1Pt(S)S方向控制閥切換點(diǎn)氣缸開始動(dòng)作點(diǎn)活塞運(yùn)動(dòng)至氣緩沖位置paa=0氣缸動(dòng)作雙作用氣缸123456789101112普通型單活塞桿雙作用氣缸

1-后缸蓋2-密封圈3-緩沖密封圈4-活塞密封圈5-活塞

6-緩沖柱塞7-活塞桿8-缸筒9-緩沖節(jié)流閥10-前缸蓋

11-導(dǎo)向套12-防塵密封圈

雙作用氣缸被活塞分成兩個(gè)腔室：有桿腔和無(wú)桿腔。當(dāng)無(wú)桿腔端的氣口輸入壓縮空氣時(shí)，若氣壓作用在活塞左面上的力克服了運(yùn)動(dòng)摩擦力、負(fù)載等各種反作用力，推動(dòng)活塞前進(jìn)，有桿腔內(nèi)的空氣經(jīng)該端氣口排入大氣，使活塞桿伸出。同樣，當(dāng)有桿腔端氣口輸入壓縮空氣，活塞桿退回至初始位置。通過(guò)無(wú)桿腔和有桿腔的交替進(jìn)氣和排氣，活塞桿伸出和退回，氣缸實(shí)現(xiàn)往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。DoubleactingmagneticAmagneticbandaroundthecircumferenceofthepistonoperatesreedswitches（舌簧開關(guān)）toindicatepositionsofstroke.單作用氣缸

圖所示為彈簧復(fù)位的單作用氣缸，在活塞的一側(cè)裝有使活塞桿復(fù)位的彈簧，在另一端缸蓋上開有呼吸用的氣口。除此以外，其結(jié)構(gòu)基本上和雙作用氣缸相同。圖示單作用氣缸的彈簧裝在有桿腔內(nèi)，氣缸活塞桿初始位置處于退回的位置，這種氣缸稱為預(yù)縮型單作用氣缸；彈簧裝在無(wú)桿腔內(nèi)，氣缸活塞桿初始位置為伸出位置的，稱為預(yù)伸型氣缸。12345678單作用氣缸結(jié)構(gòu)原理

1-后缸蓋2-橡膠緩沖墊3-活塞密封圈

4-活塞5-彈簧6-活塞桿7-導(dǎo)向套8-前缸蓋SingleactingnospringGravityorotherexternalforcetoreturntherod雙作用短行程氣缸ADVC雙作用緊湊型氣缸ADVU雙作用緊湊型氣缸ADVUL雙作用氣缸DSNU雙作用氣缸DPZ單作用短行程氣缸ADVU無(wú)桿氣缸

1235467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-管狀體

在氣缸筒軸向開有一條槽，與普通氣缸一樣，在氣缸兩端設(shè)置空氣緩沖裝置。活塞帶動(dòng)與負(fù)載相連的滑塊一起在槽內(nèi)移動(dòng)，且借助缸體上的一個(gè)管狀溝槽防止其產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)。為了防泄漏及防塵需要，在開口部采用聚氨酯密封帶和防塵不銹鋼帶，并固定在兩端蓋上。Integratedvalves這種氣缸占據(jù)的空間小，不需要設(shè)置防轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。適用缸徑8~80mm，最大行程在缸徑≥40mm時(shí)可達(dá)6m。氣缸運(yùn)動(dòng)速度高，可達(dá)2m/s。由于負(fù)載與活塞是由在氣缸槽內(nèi)運(yùn)動(dòng)的滑塊連接的，因此在使用中必須考慮徑向和軸向負(fù)載。為了增加負(fù)載能力，必須增加導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。TheinternallyguidedcarriageissuitableforlightdutyapplicationsWUWRollerInternalExternalExternallyguidedcarriageusesbearinggroovesontwoextrusionedgesForprecisionconditions,rollerguidescanbeusedSecondaryfreecarriageconnectedtopoweredcarriageforguidingonallfourextrusionedgesGuidingvariants123456789101112磁性氣缸磁性無(wú)活塞桿氣缸

1-卡環(huán)2-壓蓋3-外磁環(huán)（永久磁鐵）4-外磁導(dǎo)板5-內(nèi)磁環(huán)（永久磁鐵）6-內(nèi)磁導(dǎo)板

7-活塞8-活塞軸

9-套筒（移動(dòng)支架）10-氣缸筒11-端蓋12-進(jìn)排氣口

磁性耦合的無(wú)活塞桿氣缸，在活塞上安裝了一組高磁性的稀土永久磁環(huán)，磁力線通過(guò)薄壁缸筒（不銹鋼或鋁合金非導(dǎo)磁材料）與套在外面的另一組磁環(huán)作用。由于兩組磁環(huán)極性相反，具有很強(qiáng)的吸力。當(dāng)活塞在兩側(cè)輸入氣壓作用下移動(dòng)時(shí)，則在磁力線作用下，帶動(dòng)缸筒外的磁環(huán)套與負(fù)載一起移動(dòng)。在氣缸行程兩端設(shè)有空氣緩沖裝置。它的特點(diǎn)：小型，重量輕，無(wú)外部空氣泄漏，維修保養(yǎng)方便。當(dāng)速度快、負(fù)載大時(shí)，內(nèi)外磁環(huán)易脫開，即負(fù)載大小受速度影響，且磁性耦合的無(wú)桿氣缸中間不可能增加支撐點(diǎn)，最大行程受到限制。Cushioningprotectsacylinderandloadbyabsorbingtheenergyattheendofstroke.Thisresultsinprogressivedecelerationandgentlecontactbetweenthepistonandendcover.Fixedcushioningwithshockabsorbingpadsisappliedtosmalllightdutycylinderswhichhavelowmassinthepiston,rodandload.Largercylindershaveadjustablepneumaticcushions.氣缸緩沖Shockabsorbentdiscssetintotheendcoverscushiontheimpactofthepiston固定緩沖Thepistonismovingtotheleftatspeed.Airisventingthroughthecentreoftheseal.可調(diào)緩沖Thecushionsealispushedtotheleftandsealsagainstit’slefthandedgeandinsidediameter.Aircanonlyescapepastthecushionscrew.Thepressurebuildsupandcushionsthepiston.Thescrewissettobringthepiston,rodandloadtoagentlehaltagainsttheendcover.Avalvehasbeenoperatedtopowerthepistonout.Thecushionsealispushedtotheright.Groovesintherighthandedgeandoutsidediameterbypassthescrew.Thepistonisstartedintheotherdirectionun-restrictedbythecushionscrewsetting.葉片式擺動(dòng)馬達(dá)

單葉片式擺動(dòng)馬達(dá)

1-葉片2-擋塊3-定子

葉片式擺動(dòng)馬達(dá)可分為單葉片式和雙葉片式兩種。單葉片輸出軸轉(zhuǎn)角大，小于360?；雙葉片輸出軸轉(zhuǎn)角小于180?。它是由葉片軸轉(zhuǎn)子（即輸出軸）、定子、缸體（前后端蓋）等部分組成。定子和缸體固定在一起，葉片和轉(zhuǎn)子連在一起。葉片滑動(dòng)部分采用低阻尼的特殊密封圈。前后端蓋裝有滾動(dòng)軸承。123因可調(diào)擋塊裝置和葉片之間是分不開的，所以作用在擋塊上的沖擊力可由固定擋塊或自調(diào)試緩沖器吸收。為便于調(diào)整，在馬達(dá)背面裝有角度標(biāo)尺。7654321齒輪齒條式擺動(dòng)馬達(dá)

單齒條式擺動(dòng)馬達(dá)

1-緩沖節(jié)流閥2-端蓋3-缸體4-緩沖柱塞5-齒輪6-齒條7-活塞

齒輪齒條式擺動(dòng)馬達(dá)有單齒條和雙齒條兩種。圖示為單齒條擺動(dòng)馬達(dá)結(jié)構(gòu)原理。它由齒輪、齒條、活塞、緩沖裝置、缸蓋及缸體等組成。齒輪齒條式擺動(dòng)馬達(dá)通過(guò)一個(gè)可補(bǔ)償磨損的齒輪齒條，將活塞直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為輸出軸的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)?；钊麅H作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，摩擦損失小，齒輪效率高。這種擺動(dòng)馬達(dá)的回轉(zhuǎn)角度不受限制，可超過(guò)360?,但不宜太大，否則齒條太長(zhǎng)也不合適。CURVERRadialactuationforspecialapplicationsincludingproducthandling,pickandplaceandtheoperationofcurveddoorsandshuttersBoresizes25mm,32mmand40mmRotationanglesupto180ORadii800,1000,1200,1400,1600mm用各種電動(dòng)機(jī)（如伺服電動(dòng)機(jī)、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)、電動(dòng)機(jī)）帶動(dòng)各種螺桿（如滑動(dòng)螺桿、滾珠螺桿）旋轉(zhuǎn)，通過(guò)螺母轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動(dòng)，并推動(dòng)滑臺(tái)沿各種導(dǎo)軌（如滑動(dòng)導(dǎo)軌、滾珠導(dǎo)軌、高剛性直線導(dǎo)軌）像氣缸那樣作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。電動(dòng)缸閉環(huán)伺服控制很容易與PLC等控制系統(tǒng)連接，實(shí)現(xiàn)高精密運(yùn)動(dòng)控制。閉環(huán)位置控制，控制精度達(dá)到0.01mm；精密控制推力，控制精度可達(dá)1%；噪音低、節(jié)能、干凈、高剛性、抗沖擊力、超長(zhǎng)壽命、操作維護(hù)簡(jiǎn)單。電動(dòng)缸可以在惡劣環(huán)境下無(wú)故障，防護(hù)等級(jí)可以達(dá)到IP66。長(zhǎng)期工作，并且實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)度，高速度，高精度定位，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)。所以可以廣泛的應(yīng)用在造紙行業(yè)，化工行業(yè)，汽車行業(yè)，電子行業(yè)，機(jī)械自動(dòng)化行業(yè)，焊接行業(yè)等。低成本維護(hù)電動(dòng)缸在復(fù)雜的環(huán)境下工作只需要定期的注脂潤(rùn)滑，并無(wú)易損件需要維護(hù)更換，將比液壓系統(tǒng)和氣壓系統(tǒng)減少了大量的售后服務(wù)成本。氣缸的最佳替代品：電動(dòng)缸可以完全替代氣缸，并且實(shí)現(xiàn)環(huán)境更環(huán)保，更節(jié)能，更干凈的優(yōu)點(diǎn)。配置靈活性可以提供非常靈活的安裝配置，全系列的安裝組件：安裝前法蘭，后法蘭，側(cè)面法蘭，尾部鉸接，耳軸安裝，導(dǎo)向模塊等；可以與伺服電機(jī)直線安裝，或者平行安裝；可以增加各式附件：限位開關(guān)，行星減速機(jī)，預(yù)緊螺母等；驅(qū)動(dòng)可以選擇交流制動(dòng)電機(jī)，直流電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)，伺服電機(jī)。氣動(dòng)人工肌肉由外部提供的壓縮空氣驅(qū)動(dòng)，作推拉動(dòng)作，其過(guò)程就像人體的肌肉運(yùn)動(dòng)。它可以提供很大的力量，而重量卻比較小，最小的氣動(dòng)人工肌肉重量只有10g。氣動(dòng)人工肌肉會(huì)在達(dá)到推拉極限時(shí)自動(dòng)制動(dòng)，不會(huì)突破預(yù)定的范圍。多個(gè)氣動(dòng)人工肌肉可以按任意方向、位置組合，不需要整齊的排列。氣動(dòng)人工肌肉導(dǎo)向氣缸DuplexThepistonrodsarenotjoinedandtherearmostcylinderisofashorterstroke.NearlydoublestartingthrustisachievedandmaintainedthroughoutthestrokeoftheshortercylinderIntermediatepositioncanbesetbytheshortcylinderonly.多位氣缸Byfixingtwoormorecylinderstogetherandfullyinstrokingoroutstrokingtheminallthepossiblecombinations,theattachedloadcanbemovedtoanumberoffixedreliablepositions1234多位氣缸Willdoublethepullandnearlydoublethethrustforagivenbore.Itissuitableasanalternativetoalargerborecylinderwhenthereisspaceavailableforlengthbutrestrictedwidthandheight.Ensurethehighermaxthrustiswithinthelimitsforrodbuckling（活塞桿彎曲）.串聯(lián)氣缸TandemCylinderMountingsAcylindershouldbeinstalledsothatsideloads（側(cè)向負(fù)載）onthepistonrodbearingarereducedtoaminimumoreliminated.Asideloadisaforcecomponentactinglaterallyacrosstheaxisofthebearing.Fivetypicalinstallationsthatproduceasideloadfollowwiththeirpossiblesolutions.Sideloadscanrarelybeeliminatedcompletely,butbyemployinggoodengineeringpracticetheycanbereducedtoanacceptablelevel.InstallationAvoidattachinganunsupportedloadtothepistonrod.WhereverpossiblesupporttheloadonslideorrollerguidesSideloadoneTheweightofalongoutstrokedpistonrodalonecanproduceahighbendingmoment（彎矩）.Itmaybepossibletohangtherodendfromarollertrack.SideloadtwoMisalignmentofthecylinderandaguidedloadcaneasilyjambthecylindercompletely.Installationofafrontforkandslotwilleliminatethistypeofsideload.SideloadthreeAnoffsetloadisacommonsourceofbendingmomentactingontheendofapistonrod.Installexternalheavydutybearingstorelievethesideloadonthecylinderbearing.SideloadfourAhorizontallymountedrearhingedcylinderwillhavetheweightofthecylinderbodycreatingabendingmoment.FitacentraltrunnionatthepointofbalanceSideloadfiveSomeapplicationsrequireverylongstrokecylinders.Ifthereisacompressiveaxialloadappliedtothepistonrod,caremustbetakentoensurethatthesystemparametersofrodlength,diameterandloadarewithinthesafetylimitstopreventbuckling.Euler'sFormulaeforElasticInstabilityisexpressedby:Where Fk=EulerLoad(Forcetobuckle)E=ModulusofelasticityI=Secondmomentofarea(截面慣性矩)lk=EquivalentfreebucklinglengthFK=2EIl2KPistonrodbucklingTheequivalentfreebucklinglengthlkusedintheformulaisdeterminedbytheinstallation.Forapinjointedslendercolumn(Eulercase1)thefreebucklinglengthlkisthesameasthelengthlbetween