上海維特銳總代理——費(fèi)斯托FESTO緊湊型氣缸 ADN,、AEN、ADNP

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(shí)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(shí)耗氣量增大，造成能源浪費(fèi),。在夾具設(shè)計(jì)時(shí),，應(yīng)盡量采用增力機(jī)構(gòu)，以減少氣缸的尺寸,。

氣缸

下面是氣缸理論出力的計(jì)算公式：

F：氣缸理論輸出力(kgf)

F′：效率為85%時(shí)的輸出力(kgf)--(F′=F×85%）

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(shí)，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(diǎn),，得：

F=2800kgf,；F′=2300kgf

在工程設(shè)計(jì)時(shí)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(yàn)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(shí)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(jì)算出氣缸的理論推力為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,。

氣缸種類

氣壓傳動(dòng)中將壓縮氣體的壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的氣動(dòng)執(zhí)行元件,。氣缸有做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)的和做往復(fù)擺動(dòng)的兩類（見圖）。做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)的氣缸又可分為單作用,、雙作用,、膜片式和沖擊氣缸4種。

①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(dòng)活塞產(chǎn)生推力伸出，靠彈簧或自重返回。

②雙作用氣缸：從活塞兩側(cè)交替供氣,，在一個(gè)或兩個(gè)方向輸出力,。

③膜片式氣缸：用膜片代替活塞，只在一個(gè)方向輸出力,，用彈簧復(fù)位,。它的密封性能好，但行程短,。

④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(10～20米/秒)運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能，借以做功,。沖擊氣缸增加了帶有噴口和泄流口的中蓋,。中蓋和活塞把氣缸分成儲(chǔ)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),。做往復(fù)擺動(dòng)的氣缸稱擺動(dòng)氣缸，由葉片將內(nèi)腔分隔為二,，向兩腔交替供氣,，輸出軸做擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)，擺動(dòng)角小于 280°,。此外,，還有回轉(zhuǎn)氣缸、氣液阻尼缸和步進(jìn)氣缸等,。

氣缸作用

將壓縮空氣的壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能,，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)作直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)、擺動(dòng)和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),。

氣缸分類

直線運(yùn)動(dòng)往復(fù)運(yùn)動(dòng)的氣缸,、擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)的擺動(dòng)氣缸、氣爪等,。

氣缸結(jié)構(gòu)

氣缸是由缸筒,、端蓋、活塞,、活塞桿和密封件等組成,，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖所示：

1）缸筒

缸筒的內(nèi)徑大小代表了氣缸輸出力的大小?；钊诟淄矁?nèi)做平穩(wěn)的往復(fù)滑動(dòng),，缸筒內(nèi)表面的表面粗糙度應(yīng)達(dá)到Ra0.8um。對(duì)鋼管缸筒，內(nèi)表面還應(yīng)鍍硬鉻,，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(qiáng)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(shí)現(xiàn)雙向密封,，活塞與活塞桿用壓鉚鏈接,，不用螺母。

（2）端蓋

端蓋上設(shè)有進(jìn)排氣通口,，有的還在端蓋內(nèi)設(shè)有緩沖機(jī)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(fù)載,，減小活塞桿伸出時(shí)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,?；钊膶挾扔擅芊馊Τ叽绾捅匾幕瑒?dòng)部分長度來決定,。滑動(dòng)部分太短,，易引起早期磨損和卡死,。活塞的材質(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zui重要的受力零件。通常使用高碳鋼,，表面經(jīng)鍍硬鉻處理,，或使用不銹鋼，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(yùn)動(dòng)處的部件密封稱為動(dòng)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,、鉚接型、螺紋聯(lián)接型,、法蘭型,、拉桿型,。

6）氣缸工作時(shí)要靠壓縮空氣中的油霧對(duì)活塞進(jìn)行潤滑,。也有小部分免潤滑氣缸。

應(yīng)用領(lǐng)域

印刷（張力控制）,、半導(dǎo)體（點(diǎn)焊機(jī),、芯片研磨）、自動(dòng)化控制,、機(jī)器人等等,。

產(chǎn)品系列

日本SMC標(biāo)準(zhǔn)氣缸 端蓋上設(shè)有進(jìn)排氣通口，有的還在端蓋內(nèi)設(shè)有緩沖機(jī)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(fù)載，減小活塞桿伸出時(shí)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,。

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(dòng),，缸筒內(nèi)表面的表面粗糙度應(yīng)達(dá)到Ra0.8um,。對(duì)鋼管缸筒，內(nèi)表面還應(yīng)鍍硬鉻,，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(qiáng)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 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,。 組合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。*,，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。CE2 行程可讀出氣缸（帶制動(dòng)型）

CEP1 高精度行程可讀出氣缸

CG1/CG1W… 氣缸

CJ2/CJ2W… 氣缸

CJ2X/CUX/CQSX… 低速氣缸

CJP/CJPB/CJPS 針型氣缸

CLQ/CLQ 薄型鎖緊氣缸

CLS/CLS 帶鎖氣缸

CNA/CNAW 帶鎖氣缸

CNG 帶鎖氣缸

CNS/CNS 帶鎖氣缸

CQM 薄型氣缸

CQM/CQM 薄型氣缸

CRA1 擺動(dòng)氣缸

CRB1 擺動(dòng)氣缸

CRB2 擺動(dòng)氣缸

CRBU2 自由安裝型擺動(dòng)氣缸

CRJ 微型擺動(dòng)氣缸

CRQ2 薄型擺動(dòng)氣缸

CS1/CS1W/CS1 * Q 氣缸

常見故障

氣缸常見問題及原因分析

1．汽缸是鑄造而成的,，汽缸出廠后都要經(jīng)過時(shí)效處理,，使汽缸在住鑄造過程中所產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力*消除。如果時(shí)效時(shí)間短,，那么加工好的汽缸在以后的運(yùn)行中還會(huì)變形。

2．汽缸在運(yùn)行時(shí)受力的情況很復(fù)雜,，除了受汽缸內(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(shí)對(duì)靜止部分的反作用力，以及各種連接管道冷熱狀態(tài)下對(duì)汽缸的作用力,，在這些力的相互作用下,，汽缸易發(fā)生塑性變形造成泄漏。

3．汽缸的負(fù)荷增減過快,，特別是快速的啟動(dòng),、停機(jī)和工況變化時(shí)溫度變化大、暖缸的方式不正確,、停機(jī)檢修時(shí)打開保溫層過早等,，在汽缸中和法蘭上產(chǎn)生很大的熱應(yīng)力和熱變形,。

4．汽缸在機(jī)械加工的過程中或經(jīng)過補(bǔ)焊后產(chǎn)生了應(yīng)力，但沒有對(duì)汽缸進(jìn)行回火處理加以消除,，致使汽缸存在較大的殘余應(yīng)力,，在運(yùn)行中產(chǎn)生*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、汽缸隔板,、隔板套及汽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(yùn)行后產(chǎn)生巨大的膨脹力使汽缸變形,。

6．使用的汽缸密封劑質(zhì)量不好,、雜質(zhì)過多或是型號(hào)不對(duì)；汽缸密封劑內(nèi)若有堅(jiān)硬的雜質(zhì)顆粒就會(huì)使密封面難以緊密的結(jié)合,。

7．汽缸螺栓的緊力不足或是螺栓的材質(zhì)不合格,。汽缸結(jié)合面的嚴(yán)密性主要靠螺栓的緊力來實(shí)現(xiàn)的。機(jī)組的起?；蚴窃鰷p負(fù)荷時(shí)產(chǎn)生的熱應(yīng)力和高溫會(huì)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(huì)逐漸減小,。如果汽缸的螺栓材質(zhì)不好,，螺栓在長時(shí)間的運(yùn)行當(dāng)中，在熱應(yīng)力和汽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(huì)不足，使汽缸發(fā)生泄漏的現(xiàn)象,。

8．汽缸螺栓緊固的順序不正確,。一般的汽缸螺栓在緊固時(shí)是從中間向兩邊同時(shí)緊固，也就是從垂弧zui大處或是受力變形zui大的地方緊固,，這樣就會(huì)把變形zui大的處的間隙向汽缸前后的自由端轉(zhuǎn)移,，zui后間隙漸漸消失。如果是從兩邊向中間緊,，間隙就會(huì)集中于中部,，汽缸結(jié)合面形成弓型間隙，引起蒸汽泄漏,。

氣缸故障解決方案

1．汽缸變形較大或漏汽嚴(yán)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(zhǔn)面,，在下缸結(jié)合面涂紅丹或是壓印藍(lán)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?；蚴遣扇C(jī)械加工的方法把上缸結(jié)合面找平,，再以上缸為基準(zhǔn)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(dòng)上缸前后移動(dòng),，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(qiáng)的高壓缸,。

（2）是緊結(jié)合面的螺栓,，根據(jù)塞尺的檢查結(jié)合面的嚴(yán)密性，測出數(shù)值及壓出的痕跡,，修刮結(jié)合面,，這種方法可以排除汽缸垂弧對(duì)間隙的影響。

2．采用適當(dāng)?shù)钠酌芊獠牧?/p>

因現(xiàn)在汽輪機(jī)汽缸密封劑還沒有統(tǒng)一的國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),，制作原料和配方也各不相同,，產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊；在選擇汽輪機(jī)汽缸密封劑時(shí),，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(yán)密性,。

3．局部補(bǔ)焊的方法

由于汽缸結(jié)合面被蒸汽沖刷或腐蝕出溝痕,，選用適當(dāng)?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(yán)重時(shí)，在下缸的結(jié)合面補(bǔ)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,。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(jìn)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(jìn)行打磨修刮。

4．汽缸結(jié)合面的涂鍍或噴涂

當(dāng)汽缸結(jié)合面大面積漏汽,，間隙在0.50mm左右時(shí),，為了減少研刮的工作量，可用涂鍍的工藝,。用汽缸做陽極,，涂具做陰極，在汽缸的結(jié)合面上反復(fù)涂刷電解溶液,，涂層的厚度要根據(jù)汽缸結(jié)合面間隙的大小而定,，涂層的種類要根據(jù)汽缸的材料和修刮的工藝而定。噴涂就是用的高溫火焰噴槍把金屬粉末加熱至熔化或達(dá)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(diǎn)就是設(shè)備簡單，操作方便涂層牢固,，噴涂后汽缸溫度僅為70℃—80℃不會(huì)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(duì)缸面進(jìn)行打磨、除油,、拉毛,，在涂渡和噴涂后要對(duì)涂層進(jìn)行研刮，保證結(jié)合面的嚴(yán)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(dāng)?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(yán)重,，可在上下結(jié)合面開寬50mm深5mm的槽，中間鑲嵌IGr18Ni9Ti的齒形墊,，齒形墊的厚度一般比槽的深度大0.05—0.08mm左右,，并可用同等形狀的不銹鋼墊片做以調(diào)整。

6．控制螺栓應(yīng)力的方法

如果汽缸結(jié)合面的變形較小,，而且很均勻,，可在有間隙處更換新的螺栓，或是適當(dāng)?shù)募哟舐菟ǖ念A(yù)緊力。按從中間向兩邊同時(shí)緊固,，也就是從垂弧zui大處或是受力變形zui大的地方緊固螺栓,。理論上來說，控制螺栓的預(yù)緊力可用公式d/L≤A來計(jì)算,，但由于此計(jì)算的數(shù)據(jù)與測量的手段還在研究當(dāng)中,，目前沒有達(dá)到推廣，多在螺栓的允許的zui大應(yīng)力內(nèi)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)而定,。

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