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氣缸的工作原理 1.2.1 單作用氣缸 單作用氣缸只有一腔可輸入壓縮空氣，實(shí)現(xiàn)一個(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）僅一端進(jìn)（排）氣，結(jié)構(gòu)簡單，耗氣量小。 2）用彈簧力或膜片力等復(fù)位，壓縮空氣能量的一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，一般行程較短；與相同體積的雙作用氣缸相比，有效行程小一些。 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，可用在長行程、高載荷的場合。 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。此類氣缸使用最為廣泛。 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一體，壓縮空氣依次進(jìn)入氣缸兩腔（一腔進(jìn)氣另一腔排氣），活塞桿帶動(dòng)工作臺(tái)左右運(yùn)動(dòng)，工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)范圍等于其有效行程s的3倍。安裝所占空間大，一般用于小型設(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)）連成一體，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)范圍為其有效行程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)緩沖裝置，一般稱為緩沖氣缸。緩沖氣缸見圖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，可直接頂開單向閥5，推動(dòng)活塞向左運(yùn)動(dòng)。如節(jié)流閥6閥口開度固定，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—?dú)饪?br /> 氣缸所設(shè)緩沖裝置種類很多，上述只是其中之一，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 組合氣缸一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。眾所周知，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)，一般不會(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，取長補(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，兩活塞固定在同一活塞桿上。液壓缸不用泵供油，只要充滿油即可，其進(jìn)出口間裝有液壓單向閥、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)流閥開口大小，就能控制活塞的運(yùn)動(dòng)速度�？梢钥闯�，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—?dú)飧祝?—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；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，液壓缸在后參見圖42.2-5，液壓缸活塞兩端作用面積不等，工作過程中需要儲(chǔ)油或補(bǔ)油，油杯較大。如將液壓缸放在前面（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—?dú)飧?br /> 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）；缸壁上開孔、開溝槽、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�；钊嫌袚醢迨絾蜗蜷y的氣-液阻尼缸見圖42.2-7�；钊蠋в袚醢迨絾蜗蜷y，活塞向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，擋板離開活塞，單向閥打開，液壓缸右腔的油通過活塞上的孔（即擋板單向閥孔）流至左腔，實(shí)現(xiàn)快退，用活塞上孔的多少和大小來控制快退時(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)流閥流至右腔（經(jīng)缸外管路）。調(diào)節(jié)節(jié)流閥的開度即可調(diào)節(jié)活塞慢進(jìn)的速度。其結(jié)構(gòu)較為簡單，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�？恳簤焊谆钊麠U端部的T形頂塊與氣缸活塞桿端部的拉鉤間有一空行程s1，實(shí)現(xiàn)空程快速趨近，然后再帶動(dòng)液壓缸活塞，通過節(jié)流阻尼，實(shí)現(xiàn)慢進(jìn)。返程時(shí)也是先走空行程s1，再與液壓活塞一起運(yùn)動(dòng)，通過單向閥，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 雙向節(jié)流調(diào)速 在氣-液阻尼缸的回油管路裝設(shè)可調(diào)式節(jié)流閥，使活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)的速度可調(diào)并相同 適用于空行程及工作行程都較短的場合（s＜20mm） 單向節(jié)流調(diào)速 將一單向閥和一節(jié)流閥并聯(lián)在調(diào)速油路中�；钊蛴疫\(yùn)動(dòng)時(shí)，單向閥關(guān)閉，節(jié)流慢進(jìn)；活塞向左運(yùn)動(dòng)時(shí)，單向閥打開，不經(jīng)節(jié)流快退。 適用于空行程較短而工作行程較長的場合 快速趨近單 向節(jié)流調(diào)速 將液壓缸的挼閿毽戀閿霉藶廢嗤ǎ釗枷蠐以碩保儀揮途蒮gea回路直接流入α端實(shí)現(xiàn)快速趨近，當(dāng)活塞移過挼悖橢荒芫諏鞣Я魅毽煉耍迪致釗蜃笤碩保ハ蚍Т蚩迪摯焱恕 由于快速趨近，節(jié)省了空程時(shí)間，提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率。是各種機(jī)床、設(shè)備最常用的方式。 |
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