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德國FESTO:費(fèi)斯托帶活塞桿氣缸的產(chǎn)品分析內(nèi)容,;

2023-7-21  閱讀(446)

德國FESTO:費(fèi)斯托帶活塞桿氣缸的產(chǎn)品分析內(nèi)容;
種類
氣壓傳動中將壓縮氣體的壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的氣動執(zhí)行元件,。氣缸有做往復(fù)直線運(yùn)動的和做往復(fù)擺動兩種類型,,如圖《氣缸》所示。做往復(fù)直線運(yùn)動的氣缸又可分為單作用氣缸,、雙作用氣缸,、膜片式氣缸和沖擊氣缸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,,在一個或兩個方向輸出力,。
③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,。
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)動的動能,借以做功,。
⑤無桿氣缸:沒有活塞桿的氣缸的總稱,。有磁性氣缸,纜索氣缸兩大類,。
做往復(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,,輸出軸做擺動運(yùn)動,,擺動角小于 280°。此外,,還有回轉(zhuǎn)氣缸,、氣液阻尼缸和步進(jìn)氣缸等。
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《SMC氣缸原理圖》所示:
1)缸筒
缸筒的內(nèi)徑大小代表了氣缸輸出力的大小,。活塞要在缸筒內(nèi)做平穩(wěn)的往復(fù)滑動,,缸筒內(nèi)表面的表面粗糙度應(yīng)達(dá)到Ra0.8μm,。
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,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幕瑒硬糠珠L度來決定?;瑒硬糠痔?,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。如圖2所示
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、鉚接型,、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(jìn)行潤滑,。也有小部分免潤滑氣缸,。
發(fā)展歷程
氣缸原理源于大炮。
早期汽車使用單缸機(jī)
汽車*卡爾·奔馳和戴姆勒在當(dāng)年設(shè)計制造汽車時,,他們不約而同地只用了一個氣缸的發(fā)動機(jī),。就像我們認(rèn)為一輛汽車不可能使用兩臺或更多臺發(fā)動機(jī)一樣,估計當(dāng)時的人們也不會想象出還會用兩個氣缸或更多氣缸的發(fā)動機(jī),。然而現(xiàn)在不同了,,先別說發(fā)達(dá)國家,看看國內(nèi)汽車廣告就會發(fā)現(xiàn),,不少廠家總拿發(fā)動機(jī)的氣缸數(shù)目和排列形式來說事,,賣微型車的極力吹鼓他的車用的是四缸機(jī)而非三缸,用v6發(fā)動機(jī)的一定要把v字弄得醒目惹眼,,廣告宣傳確實(shí)起到了很大效果,,不少車迷已認(rèn)同了 “4缸比3缸好"、“6缸比4缸好",、“v型比直列好",、“v型發(fā)動機(jī)是高級發(fā)動機(jī)"等概念。國產(chǎn)車中已有近20種車裝配了v6或v8型發(fā)動機(jī),。
單缸發(fā)動機(jī)的曲軸每轉(zhuǎn)兩周才能產(chǎn)生一次燃燒做功,,這樣它的聲音聽起來也不連續(xù)順暢,聽一聽小排量摩托車的聲音就知道了,。最為不能讓人接受的是它的運(yùn)轉(zhuǎn)極不平穩(wěn),,轉(zhuǎn)速波動較大,而且單缸發(fā)動機(jī)的外形也不適合裝在汽車上,。為此,,汽車上已見不到單缸發(fā)動機(jī)上,兩缸機(jī)也不好找了,,最少是3缸發(fā)動機(jī),。國內(nèi)生產(chǎn)的華利面包車、老款夏利車,、吉利豪情和奧拓,、福萊爾上,裝的都是3缸機(jī),。
1升以下的微型車上多用3缸機(jī),,1升至2升的發(fā)動機(jī)一般采用4缸或5缸機(jī)。2升以上的發(fā)動機(jī)大多為6缸,,4升以上的發(fā)動機(jī)使用8缸的占絕大多數(shù),。
在相同排量的情況下,,增加氣缸數(shù)可以提高發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速,從而可以提高發(fā)動機(jī)的輸出功率,。另外,,增加氣缸數(shù)可以使發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)更平穩(wěn),使其輸出扭矩和輸出功率更加穩(wěn)定,。增加氣缸數(shù)可以使汽車更容易起動,,加速響應(yīng)性更好。為了提高汽車的性能,,必須增加氣缸數(shù),。因此,,豪華轎車,、跑車、等高性能汽車的氣缸數(shù)都在6缸以上,,最多者已達(dá)到16缸,。
但是,氣缸數(shù)的增加不能無限制,。因?yàn)殡S著氣缸數(shù)的增加,,發(fā)動機(jī)的零部件數(shù)也成比例地增加,從而使發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜,,降低發(fā)動機(jī)的可靠性,,增加發(fā)動機(jī)重量,提高制造成本和使用費(fèi)用,,增加燃料消耗,,并使發(fā)動機(jī)的體積變大。因此,,汽車發(fā)動機(jī)的氣缸數(shù)都是根據(jù)發(fā)動機(jī)的用途和性能要求,,在權(quán)衡各種利弊之后做出的合適選擇。
直列發(fā)動機(jī)(line engine),,它的所有氣缸均肩并肩排成一個平面,,它的缸體和曲軸結(jié)構(gòu)簡單,而且使用一個氣缸蓋,,制造成本較低,,穩(wěn)定性高,低速扭矩特性好,,燃料消耗少,,尺寸緊湊,應(yīng)用比較廣泛,。其缺點(diǎn)是功率較低,?!爸绷?可用l代表,后面加上氣缸數(shù)就是發(fā)動機(jī)代號,,汽車上主要有l(wèi)3,、l4、l5,、l6型發(fā)動機(jī),。
常見故障
問題
    氣缸是鑄造而成的,氣缸出廠后都要經(jīng)過時效處理,,使氣缸在鑄造過程中所產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力消除,。如果時效時間短,那么加工好的氣缸在以后的運(yùn)行中還會變形,。
    氣缸在運(yùn)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,,以及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,氣缸易發(fā)生塑性變形造成泄漏,。
    氣缸的負(fù)荷增減過快,,特別是快速的啟動、停機(jī)和工況變化時溫度變化大,、暖缸的方式不正確,、停機(jī)檢修時打開保溫層過早等,在氣缸中和法蘭上產(chǎn)生很大的熱應(yīng)力和熱變形,。
    氣缸在機(jī)械加工的過程中或經(jīng)過補(bǔ)焊后產(chǎn)生了應(yīng)力,,但沒有對氣缸進(jìn)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(yùn)行中產(chǎn)生,。
    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、隔板套及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(yùn)行后產(chǎn)生巨大的膨脹力使氣缸變形。
    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(jiān)硬的雜質(zhì)顆粒就會使密封面難以緊密的結(jié)合。
    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(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(yùn)行當(dāng)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,。
    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氣缸前后的自由端轉(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,氣缸結(jié)合面形成弓型間隙,,引起蒸汽泄漏。 [3]

原因

    氣缸出現(xiàn)內(nèi),、外泄漏,,一般是因活塞桿安裝偏心,潤滑油供應(yīng)不足,,密封圈和密封環(huán)磨損或損壞,,氣缸內(nèi)有雜質(zhì)及活塞桿有傷痕等造成的。所以,,當(dāng)氣缸出現(xiàn)內(nèi),、外泄漏時,應(yīng)重新調(diào)整活塞桿的中心,,以保證活塞桿與缸筒的同軸度,;須經(jīng)常檢查油霧器工作是否可靠,以保證執(zhí)行元件潤滑良好,;當(dāng)密封圈和密封環(huán)出現(xiàn)磨損或損環(huán)時,,須及時更換;若氣缸內(nèi)存在雜質(zhì),,應(yīng)及時清除,;活塞桿上有傷痕時,應(yīng)換新。
    氣缸的輸出力不足和動作不平穩(wěn),,一般是因活塞或活塞桿被卡住,、潤滑不良、供氣量不足,,或缸內(nèi)有冷凝水和雜質(zhì)等原因造成的,。對此,應(yīng)調(diào)整活塞桿的中心,;檢查油霧器的工作是否可靠,;供氣管路是否被堵塞。當(dāng)氣缸內(nèi)存有冷凝水和雜質(zhì)時,,應(yīng)及時清除,。
    氣缸的緩沖效果不良,一般是因緩沖密封圈磨損或調(diào)節(jié)螺釘損壞所致,。此時,,應(yīng)更換密封圈和調(diào)節(jié)螺釘。
    氣缸的活塞桿和缸蓋損壞,,一般是因活塞桿安裝偏心或緩沖機(jī)構(gòu)不起作用而造成的,。對此,應(yīng)調(diào)整活塞桿的中心位置,;更換緩沖密封圈或調(diào)節(jié)螺釘,。

解決方案
1.氣缸變形較大或漏氣嚴(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,。或是采取機(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,。氣缸結(jié)合面的研刮一般有兩種方法:
⑴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(qiáng)的高壓缸。
⑵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,這種方法可以排除氣缸垂弧對間隙的影響,。
2.采用適當(dāng)?shù)臍飧酌芊獠牧?br/>因汽輪機(jī)氣缸密封劑還沒有統(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)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,,以保證檢修處理后氣缸的嚴(yán)密性,。
3.局部補(bǔ)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(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)。氣缸結(jié)合面變形較大或是漏汽嚴(yán)重時,,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



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