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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)一個方向運(yùn)動,。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)見下圖
1—缸體；2—活塞,；3—彈簧,；4—活塞桿；
單作用氣缸的點(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,。
由于以上點(diǎn)，單作用活塞氣缸多用于短行程,。其推力及運(yùn)動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,。
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,，其所帶載荷（如工作臺）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）,，活塞桿帶動工作臺左右運(yùn)動,，工作臺運(yùn)動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，為管路連接方便,，活塞桿制成空心,，缸體與載荷（工作臺）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,，使缸體帶動工作臺向左或向左運(yùn)動,，工作臺的運(yùn)動范圍為其有效行程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,；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,，其往返運(yùn)動輸出力及速度均相等。
2）緩沖氣缸對于接近行程末端時速度較高的氣缸,，不采取必要措施,，活塞就會以很大的力（能量）撞擊端蓋，引起振動和損壞機(jī)件,。為了使活塞在行程末端運(yùn)動平穩(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下向右運(yùn)動時，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)動接近行程末端時,，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)動時,，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)動所具有的全部能量相平衡,，即會取得緩沖效果,，使活塞在行程末端運(yùn)動平穩(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)動時，從氣孔8輸入壓縮空氣,，可直接頂開單向閥5,，推動活塞向左運(yùn)動。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。
2）緩沖氣缸對于接近行程末端時速度較高的氣缸,，不采取必要措施,，活塞就會以很大的力（能量）撞擊端蓋，引起振動和損壞機(jī)件,。為了使活塞在行程末端運(yùn)動平穩(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下向右運(yùn)動時，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)動接近行程末端時,，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)動時,，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)動所具有的全部能量相平衡,，即會取得緩沖效果,，使活塞在行程末端運(yùn)動平穩(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)動時，從氣孔8輸入壓縮空氣,，可直接頂開單向閥5,，推動活塞向左運(yùn)動。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—氣孔
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,。*，通常氣缸采用的工作介質(zhì)是壓縮空氣,，其點(diǎn)是動作快,，但速度不易控制，當(dāng)載荷變化較大時,，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，其點(diǎn)是動作不如氣缸快,，但速度易于控制，當(dāng)載荷變化較大時,，采用措施得當(dāng),，一般不會產(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,，氣缸克服載荷帶動液壓缸活塞向左運(yùn)動（氣缸左端排氣），此時液壓缸左端排油,，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)動速度會減慢,。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。
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,。*，通常氣缸采用的工作介質(zhì)是壓縮空氣,，其點(diǎn)是動作快,，但速度不易控制，當(dāng)載荷變化較大時,，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，其點(diǎn)是動作不如氣缸快,，但速度易于控制，當(dāng)載荷變化較大時,，采用措施得當(dāng),，一般不會產(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,，氣缸克服載荷帶動液壓缸活塞向左運(yùn)動（氣缸左端排氣），此時液壓缸左端排油,，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)動速度會減慢,。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—氣缸,；6—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,；加工與安裝時對同軸度要求較高；有時兩缸間會產(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,，會產(chǎn)生附加力矩,，會增加導(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油,、補(bǔ)油問題,，油杯可以很小。
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,；加工與安裝時對同軸度要求較高；有時兩缸間會產(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,，會產(chǎn)生附加力矩,，會增加導(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—氣缸
按調(diào)速性可分為：
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)動時,，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的速度?；钊蜃筮\(yùn)動時,，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，然后再帶動液壓缸活塞,，通過節(jié)流阻尼,，實(shí)現(xiàn)慢進(jìn)。返程時也是先走空行程s1，再與液壓活塞一起運(yùn)動,，通過單向閥,，實(shí)現(xiàn)快退。
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)動時,，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的速度?；钊蜃筮\(yùn)動時,，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，然后再帶動液壓缸活塞,，通過節(jié)流阻尼,，實(shí)現(xiàn)慢進(jìn)。返程時也是先走空行程s1，再與液壓活塞一起運(yùn)動,，通過單向閥,，實(shí)現(xiàn)快退。
表42.2-3 氣-液阻尼缸調(diào)速性及應(yīng)用
| 調(diào)速方式 | 結(jié)構(gòu)示意圖 | 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,。活塞向右運(yùn)動時,，單向閥關(guān)閉,，節(jié)流慢進(jìn)；活塞向左運(yùn)動時,，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ƒ點(diǎn)與α點(diǎn)用管路相通,，活塞開始向右運(yùn)動時,，右腔油經(jīng)由fgea回路直接流入α端實(shí)現(xiàn)快速趨近，當(dāng)活塞移過ƒ點(diǎn),，油只能經(jīng)節(jié)流閥流入α端,，實(shí)現(xiàn)慢進(jìn)，活塞向左運(yùn)動時,，單向閥打開,，實(shí)現(xiàn)快退。 | 由于快速趨近,，節(jié)省了空程時間,，提高了勞動生產(chǎn)率。是各種機(jī)床,、設(shè)備zui常用的方式 |
圖42.2-7 活塞上有擋板式單向閥的氣-液阻尼缸
圖42.2-8 浮動聯(lián)接氣-液阻尼缸原理圖
1—氣缸,；2—頂絲；3—T形頂塊,；4—拉鉤,；5—液壓缸
圖42.2-9 是又一種浮動聯(lián)接氣-液阻尼缸。與前者的區(qū)別在于：T形頂塊和拉鉤裝設(shè)位置不同,，前者設(shè)置在缸外部,。后者設(shè)置在氣缸活塞桿內(nèi)，結(jié)構(gòu)緊湊但不易調(diào)整空行程s1（前者調(diào)節(jié)頂絲即可方便調(diào)節(jié)s1的大?。?。
1.2.4 殊氣缸
（1）沖擊氣缸
1.2.4 殊氣缸
（1）沖擊氣缸
圖42.2-9 浮動聯(lián)接氣-液阻尼缸
沖擊氣缸是把壓縮空氣的能量轉(zhuǎn)化為活塞、活塞桿高速運(yùn)動的能量,，利用此動能去做功,。
沖擊氣缸分普通型和快排型兩種,。
1）普通型沖擊氣缸普通型沖擊氣缸的結(jié)構(gòu)見圖42.2-10。與普通氣缸相比,，此種沖擊氣缸增設(shè)了蓄氣缸1和帶流線型噴氣口4及具有排氣孔3的中蓋2,。其工作原理及工作過程可簡述為如下五個階段（見圖42.2-11）：
*階段：復(fù)位段。見圖42.2-10和圖42.2-11a,，接通氣源,，換向閥處復(fù)位狀態(tài)，孔A進(jìn)氣,，孔B排氣,，活塞5在壓差的作用下，克服密封阻力及運(yùn)動部件重量而上移,，借助活塞上的密封膠墊封住中蓋上的噴氣口4,。中蓋和活塞之間的環(huán)形空間C經(jīng)過排氣小孔3與大氣相通。zui后,，活塞有桿腔壓力升高至氣源壓力,，蓄氣缸內(nèi)壓力降至大氣壓力。
第二階段：儲能段,。見圖42.2-10和圖42.2-11b,，換向閥換向，B孔進(jìn)氣充入蓄氣缸腔內(nèi),，A孔排氣,。由于蓄氣缸腔內(nèi)壓力作用在活塞上的面積只是噴氣口4的面積，它比有桿腔壓力作用在活塞上的面積要小得多,，故只有待蓄氣缸內(nèi)壓力上升，有桿腔壓力下降,，直到下列力平衡方程成立時,，活塞才開始移動。
沖擊氣缸分普通型和快排型兩種,。
1）普通型沖擊氣缸普通型沖擊氣缸的結(jié)構(gòu)見圖42.2-10。與普通氣缸相比,，此種沖擊氣缸增設(shè)了蓄氣缸1和帶流線型噴氣口4及具有排氣孔3的中蓋2,。其工作原理及工作過程可簡述為如下五個階段（見圖42.2-11）：
*階段：復(fù)位段。見圖42.2-10和圖42.2-11a,，接通氣源,，換向閥處復(fù)位狀態(tài)，孔A進(jìn)氣,，孔B排氣,，活塞5在壓差的作用下，克服密封阻力及運(yùn)動部件重量而上移,，借助活塞上的密封膠墊封住中蓋上的噴氣口4,。中蓋和活塞之間的環(huán)形空間C經(jīng)過排氣小孔3與大氣相通。zui后,，活塞有桿腔壓力升高至氣源壓力,，蓄氣缸內(nèi)壓力降至大氣壓力。
第二階段：儲能段,。見圖42.2-10和圖42.2-11b,，換向閥換向，B孔進(jìn)氣充入蓄氣缸腔內(nèi),，A孔排氣,。由于蓄氣缸腔內(nèi)壓力作用在活塞上的面積只是噴氣口4的面積，它比有桿腔壓力作用在活塞上的面積要小得多,，故只有待蓄氣缸內(nèi)壓力上升，有桿腔壓力下降,，直到下列力平衡方程成立時,，活塞才開始移動。
式中 d——中蓋噴氣口直徑（m）,；
p30——活塞開始移動瞬時蓄氣缸腔內(nèi)壓力（壓力）（Pa）,；
p20——活塞開始移動瞬時有桿腔內(nèi)壓力（壓力）（Pa）；
G——運(yùn)動部件（活塞,、活塞桿及錘*模具等）所受的重力（N）,；
D——活塞直徑（m）；
d1——活塞桿直徑（m）,；
Fƒ0——活塞開始移動瞬時的密封摩擦力（N）,。
p30——活塞開始移動瞬時蓄氣缸腔內(nèi)壓力（壓力）（Pa）,；
p20——活塞開始移動瞬時有桿腔內(nèi)壓力（壓力）（Pa）；
G——運(yùn)動部件（活塞,、活塞桿及錘*模具等）所受的重力（N）,；
D——活塞直徑（m）；
d1——活塞桿直徑（m）,；
Fƒ0——活塞開始移動瞬時的密封摩擦力（N）,。
| 若不計(jì)式（42.2-1）中G和Fƒ0項(xiàng)，且令d=d1,， ,，則當(dāng) |
時，活塞才開始移動。這里的p20,、p30均為壓力,。可見活塞開始移動瞬時,，蓄氣缸腔與有桿腔的壓力差很大,。這一點(diǎn)很明顯地與普通氣缸不同。
圖42.2-10 普通型沖擊氣缸
第三階段：沖擊段,?；钊_始移動瞬時，蓄氣缸腔內(nèi)壓力p30可認(rèn)為已達(dá)氣源壓力ps,，同時,，容積很小的無桿腔（包括環(huán)形空間C）通過排氣孔3與大氣相通，故無桿腔壓力p10等于大氣壓力pa,。由于pa/ps大于臨界壓力比0.528,，所以活塞開始移動后，在zui小流通截面處（噴氣口與活塞之間的環(huán)形面）為聲速流動,，使無桿腔壓力急劇增加,，直至與蓄氣缸腔內(nèi)壓力平衡。該平衡壓力略低于氣源壓力,。以上可以稱為沖擊段的第I區(qū)段,。第I區(qū)段的作用時間極短（只有幾毫秒）。在第I區(qū)段,，有桿腔壓力變化很小,，故第I區(qū)段末，無桿腔壓力p1（作用在活塞全面積上）比有桿腔壓力p2（作用在活塞桿側(cè)的環(huán)狀面積上）大得多,，活塞在這樣大的壓差力作用下,，獲得很高的運(yùn)動加速度，使活塞高速運(yùn)動,，即進(jìn)行沖擊,。在此過程B口仍在進(jìn)氣，蓄氣缸腔至無桿腔已連通且壓力相等,，可認(rèn)為蓄氣-無桿腔內(nèi)為略帶充氣的絕熱膨脹過程,。同時有桿腔排氣孔A通流面積有限，活塞高速沖擊勢必造成有桿腔內(nèi)氣體迅速壓縮（排氣不暢）,，有桿腔壓力會迅速升高（可能高于氣源壓力）這必將引起活塞減速,，直至下降到速度為0。以上可稱為沖擊段的第Ⅱ區(qū)段,?？烧J(rèn)為第Ⅱ區(qū)段的有桿腔內(nèi)為邊排氣的絕熱壓縮過程,。整個沖擊段時間很短，約幾十毫秒,。見圖42.2-11c,。
圖42.2-11 普通型沖擊氣缸的工作原理
1— 蓄氣缸；2—中蓋,；3—排氣孔,；4—噴氣口；5—活塞
第四階段：彈跳段,。在沖擊段之后,，從能量觀點(diǎn)來說，蓄氣缸腔內(nèi)壓力能轉(zhuǎn)化成活塞動能,，而活塞的部分動能又轉(zhuǎn)化成有桿腔的壓力能,，結(jié)果造成有桿腔壓力比蓄氣-無桿腔壓力還高，即形成“氣墊”,，使活塞產(chǎn)生反向運(yùn)動,，結(jié)果又會使蓄氣-無桿腔壓力增加，且又大于有桿腔壓力,。如此便出現(xiàn)活塞在缸體內(nèi)來回往復(fù)運(yùn)動—即彈跳,。直至活塞兩側(cè)壓力差克服不了活塞阻力不能再發(fā)生彈跳為止。待有桿腔氣體由A排空后,，活塞便下行至終點(diǎn),。
第五階段：耗能段?；钊滦兄两K點(diǎn)后,，如換向閥不及時復(fù)位，則蓄氣-無桿腔內(nèi)會繼續(xù)充氣直至達(dá)到氣源壓力,。再復(fù)位時,，充入的這部分氣體又需全部排掉?？梢娺@種充氣不能作用有功，故稱之為耗能段,。實(shí)際使用時應(yīng)避免此段（令換向閥及時換向返回復(fù)位段）,。
對內(nèi)徑D=90mm的氣缸，在氣源壓力0.65MPa下進(jìn)行實(shí)驗(yàn),，所得沖擊氣缸性曲線見圖42.2-12,。上述分析基本與性曲線相符。
對沖擊段的分析可以看出,，很大的運(yùn)動加速使活塞產(chǎn)生很大的運(yùn)動速度,，但由于必須克服有桿腔不斷增加的背壓力及摩擦力,，則活塞速度又要減慢，因此,，在某個沖程處,，運(yùn)動速度必達(dá)zui大值，此時的沖擊能也達(dá)zui大值,。各種沖擊作業(yè)應(yīng)在這個沖程附近進(jìn)行（參見圖42.2-11c）,。
沖擊氣缸在實(shí)際工作時，錘頭模具撞擊工件作完功,，一般就借助行程開關(guān)發(fā)出信號使換向閥復(fù)位換向,，缸即從沖擊段直接轉(zhuǎn)為復(fù)位段。這種狀態(tài)可認(rèn)為不存在彈跳段和耗能段,。
2）快排型沖擊氣缸由上述普通型沖擊氣缸原理可見,，其一部分能量（有時是較大部分能量）被消耗于克服背壓（即p2）做功，因而沖擊能沒有充分利用,。假如沖擊一開始,，就讓有桿腔氣體全排空，即使有桿腔壓力降至大氣壓力,，則沖擊過程中,，可節(jié)省大量的能量，而使沖擊氣缸發(fā)揮更大的作用,，輸出更大的沖擊能,。這種在沖擊過程中，有桿腔壓力接近于大氣壓力的沖擊氣缸,，稱為快排型沖擊氣缸,。其結(jié)構(gòu)見圖42.2-13a。
快排型沖擊氣缸是在普通型沖擊氣缸的下部增加了“快排機(jī)構(gòu)”構(gòu)成,?？炫艡C(jī)構(gòu)是由快排導(dǎo)向蓋1、快排缸體4,、快排活塞3,、密封膠墊2等零件組成。
快排型沖擊氣缸的氣控回路見圖42.2-13b,。接通氣源,，通過閥F1同時向K1、K3充氣,，K2通大氣,。閥F1輸出口A用直管與K1孔連通，而用彎管與K3孔連通,，彎管氣阻大于直管氣阻,。這樣,，壓縮空氣先經(jīng)K1使快排活塞3推到上邊，由快排活塞3與密封膠墊2一起切斷有桿腔與排氣口T的通道,。然后經(jīng)K3孔向有桿腔進(jìn)氣,，蓄氣一無桿腔氣體經(jīng)K4孔通過閥F2排氣，則活塞上移,。當(dāng)活塞封住中蓋噴氣口時,，裝在錘頭上的壓塊觸動推桿6，切換閥F3,，發(fā)出信號控制閥F2使之切換,，這樣氣源便經(jīng)閥F2和K4孔向蓄氣腔內(nèi)充氣，一直充至氣源壓力,。
第五階段：耗能段?；钊滦兄两K點(diǎn)后,，如換向閥不及時復(fù)位，則蓄氣-無桿腔內(nèi)會繼續(xù)充氣直至達(dá)到氣源壓力,。再復(fù)位時,，充入的這部分氣體又需全部排掉?？梢娺@種充氣不能作用有功，故稱之為耗能段,。實(shí)際使用時應(yīng)避免此段（令換向閥及時換向返回復(fù)位段）,。
對內(nèi)徑D=90mm的氣缸，在氣源壓力0.65MPa下進(jìn)行實(shí)驗(yàn),，所得沖擊氣缸性曲線見圖42.2-12,。上述分析基本與性曲線相符。
對沖擊段的分析可以看出,，很大的運(yùn)動加速使活塞產(chǎn)生很大的運(yùn)動速度,，但由于必須克服有桿腔不斷增加的背壓力及摩擦力,，則活塞速度又要減慢，因此,，在某個沖程處,，運(yùn)動速度必達(dá)zui大值，此時的沖擊能也達(dá)zui大值,。各種沖擊作業(yè)應(yīng)在這個沖程附近進(jìn)行（參見圖42.2-11c）,。
沖擊氣缸在實(shí)際工作時，錘頭模具撞擊工件作完功,，一般就借助行程開關(guān)發(fā)出信號使換向閥復(fù)位換向,，缸即從沖擊段直接轉(zhuǎn)為復(fù)位段。這種狀態(tài)可認(rèn)為不存在彈跳段和耗能段,。
2）快排型沖擊氣缸由上述普通型沖擊氣缸原理可見,，其一部分能量（有時是較大部分能量）被消耗于克服背壓（即p2）做功，因而沖擊能沒有充分利用,。假如沖擊一開始,，就讓有桿腔氣體全排空，即使有桿腔壓力降至大氣壓力,，則沖擊過程中,，可節(jié)省大量的能量，而使沖擊氣缸發(fā)揮更大的作用,，輸出更大的沖擊能,。這種在沖擊過程中，有桿腔壓力接近于大氣壓力的沖擊氣缸,，稱為快排型沖擊氣缸,。其結(jié)構(gòu)見圖42.2-13a。
快排型沖擊氣缸是在普通型沖擊氣缸的下部增加了“快排機(jī)構(gòu)”構(gòu)成,?？炫艡C(jī)構(gòu)是由快排導(dǎo)向蓋1、快排缸體4,、快排活塞3,、密封膠墊2等零件組成。
快排型沖擊氣缸的氣控回路見圖42.2-13b,。接通氣源,，通過閥F1同時向K1、K3充氣,，K2通大氣,。閥F1輸出口A用直管與K1孔連通，而用彎管與K3孔連通,，彎管氣阻大于直管氣阻,。這樣,，壓縮空氣先經(jīng)K1使快排活塞3推到上邊，由快排活塞3與密封膠墊2一起切斷有桿腔與排氣口T的通道,。然后經(jīng)K3孔向有桿腔進(jìn)氣,，蓄氣一無桿腔氣體經(jīng)K4孔通過閥F2排氣，則活塞上移,。當(dāng)活塞封住中蓋噴氣口時,，裝在錘頭上的壓塊觸動推桿6，切換閥F3,，發(fā)出信號控制閥F2使之切換,，這樣氣源便經(jīng)閥F2和K4孔向蓄氣腔內(nèi)充氣，一直充至氣源壓力,。
圖42.2-12 沖擊氣缸性曲線
圖42.2-13 快排型沖擊氣缸結(jié)構(gòu)及控制回路
a）結(jié)構(gòu)圖,；b）控制回路
1—快排導(dǎo)向蓋；2—密封膠墊,；3—快排活塞,；4—快排缸體；5—中蓋
T— 方孔,；C—環(huán)形空間,； 6—推桿；7—氣阻,；8—氣容
沖擊工作開始時,，使閥F1切換，則K2進(jìn)氣,，K1和K3排氣,，快排活塞下移，有桿腔的壓縮空氣便通過快排導(dǎo)向蓋1上的多個圓孔（8個）,，再經(jīng)過快排缸體4上的多個方孔T（10余個）及K3直接排至大氣中,。因?yàn)樯鲜龆鄠€圓孔和方孔的通流面積遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于K3的通流面積，所以有桿腔的壓力可以在極短的時間內(nèi)降低到接近于大氣壓力,。當(dāng)降到一定壓力時,，活塞便開始下移。錘頭上壓塊便離開行程閥F3的推桿6,，閥3在彈簧的作用下復(fù)位,。由于接有氣阻7和氣容8，閥3雖然復(fù)位,，但F2卻延時復(fù)位，這就保證了蓄氣缸腔內(nèi)的壓縮空氣用來完成使活塞迅速向下沖擊的工作,。否則,，若F3復(fù)位,，F(xiàn)2同時復(fù)位的話，蓄氣缸腔內(nèi)壓縮空氣就會在錘頭沒有運(yùn)動到行程終點(diǎn)之前已經(jīng)通過K4孔和閥F2排氣了,，所以當(dāng)錘頭開始沖擊后,，F(xiàn)2的復(fù)位動作需延時幾十毫秒。因所需延時時間不長,，沖擊缸沖擊時間又很短,，往往不用氣阻、氣容也可以,，只要閥F2的換向時間比沖擊時間長就可以了,。
在活塞向下沖擊的過程中，由于有桿腔氣體能充分地被排空,，故不存在普通型沖擊氣缸有桿腔出現(xiàn)的較大背壓,，因而快排型沖擊氣缸的沖擊能是同尺寸的普通型沖擊氣缸沖擊能的3～4倍。
（2）數(shù)字氣缸
如圖42.2-14所示,，它由活塞1,、缸體2、活塞桿3等件組成,?；钊挠叶擞蠺字頭，活塞的左端有凹形孔,，后面活塞的T字頭裝入前面活塞的凹形孔內(nèi),，由于缸體的限制，T字頭只能在凹形孔內(nèi)沿缸軸向運(yùn)動,，而兩者不能脫開,，若干活塞如此順序串聯(lián)置于缸體內(nèi)，T字頭在凹形孔中左右可移動的范圍就是此活塞的行程量,。不同的進(jìn)氣孔A1～Ai（可能是A1,，或是A1和A2，或A1,、A2和A3,，還可能是A1和A3，或A2和A3等等）輸入壓縮空氣（0.4～0.8MPa）時,，相應(yīng)的活塞就會向右移動,，每個活塞的向右移動都可推動活塞桿3向右移動，因此,，活塞桿3每次向右移動的總距離等于各個活塞行程量的總和,。這里B孔始終與低壓氣源相通（0.05～0.1MPa），當(dāng)A1～Ai孔排氣時,，在低壓氣的作用下,，活塞會自動退回原位,。各活塞的行程大小，可根據(jù)需要的總行程s按幾何級數(shù)由小到大排列選取,。設(shè)s=35mm,，采用3個活塞，則各活塞的行程分別取α1=5mm,；α2=10mm,；α3=20mm。如s=31.5mm,，可用6個活塞,，則α1、α2,、α3……α6分別設(shè)計(jì)為0.5,、1、2,、4,、8、16mm,，由這些數(shù)值組合起來,，就可在0.5～31.5mm范圍內(nèi)得到0.5mm整數(shù)倍的任意輸出位移量。而這里的α1,、α2,、α3……αi可以根據(jù)需要設(shè)計(jì)成各種不同數(shù)列，就可以得到各種所需數(shù)值的行程量,。
（3）回轉(zhuǎn)氣缸
如圖42.2-1所示,，主要由導(dǎo)氣頭、缸體,、活塞,、活塞桿組成。這種氣缸的缸體3連同缸蓋6及導(dǎo)氣頭芯10被其他動力（如車床主軸）攜帶回轉(zhuǎn),，活塞4及活塞桿1只能作往復(fù)直線運(yùn)動,，導(dǎo)氣頭體9外接管路，固定不動,。
固轉(zhuǎn)氣缸的結(jié)構(gòu)如圖42.2-15b所示,。為增大其輸出力采用兩個活塞串聯(lián)在一根活塞桿上，這樣其輸出力比單活塞也增大約一倍,，且可減小氣缸尺寸,，導(dǎo)氣頭體與導(dǎo)氣頭芯因需相對轉(zhuǎn)動，裝有滾動軸承，并以研配間隙密封,，應(yīng)設(shè)油杯潤滑以減少摩擦,，避免燒損或卡死。
回轉(zhuǎn)氣缸主要用于機(jī)床夾具和線材卷曲等裝置上,。
（4）撓性氣缸
撓性氣缸是以撓性軟管作為缸筒的氣缸。常用撓性氣缸有兩種,。一種是普通撓性氣缸見圖42.2-16,，由活塞、活塞桿及撓性軟管缸筒組成,。一般都是單作用活塞氣缸,，活塞的回程靠其他外力。其點(diǎn)是安裝空間小,，行程可較長,。
在活塞向下沖擊的過程中，由于有桿腔氣體能充分地被排空,，故不存在普通型沖擊氣缸有桿腔出現(xiàn)的較大背壓,，因而快排型沖擊氣缸的沖擊能是同尺寸的普通型沖擊氣缸沖擊能的3～4倍。
（2）數(shù)字氣缸
如圖42.2-14所示,，它由活塞1,、缸體2、活塞桿3等件組成,?；钊挠叶擞蠺字頭，活塞的左端有凹形孔,，后面活塞的T字頭裝入前面活塞的凹形孔內(nèi),，由于缸體的限制，T字頭只能在凹形孔內(nèi)沿缸軸向運(yùn)動,，而兩者不能脫開,，若干活塞如此順序串聯(lián)置于缸體內(nèi)，T字頭在凹形孔中左右可移動的范圍就是此活塞的行程量,。不同的進(jìn)氣孔A1～Ai（可能是A1,，或是A1和A2，或A1,、A2和A3,，還可能是A1和A3，或A2和A3等等）輸入壓縮空氣（0.4～0.8MPa）時,，相應(yīng)的活塞就會向右移動,，每個活塞的向右移動都可推動活塞桿3向右移動，因此,，活塞桿3每次向右移動的總距離等于各個活塞行程量的總和,。這里B孔始終與低壓氣源相通（0.05～0.1MPa），當(dāng)A1～Ai孔排氣時,，在低壓氣的作用下,，活塞會自動退回原位,。各活塞的行程大小，可根據(jù)需要的總行程s按幾何級數(shù)由小到大排列選取,。設(shè)s=35mm,，采用3個活塞，則各活塞的行程分別取α1=5mm,；α2=10mm,；α3=20mm。如s=31.5mm,，可用6個活塞,，則α1、α2,、α3……α6分別設(shè)計(jì)為0.5,、1、2,、4,、8、16mm,，由這些數(shù)值組合起來,，就可在0.5～31.5mm范圍內(nèi)得到0.5mm整數(shù)倍的任意輸出位移量。而這里的α1,、α2,、α3……αi可以根據(jù)需要設(shè)計(jì)成各種不同數(shù)列，就可以得到各種所需數(shù)值的行程量,。
（3）回轉(zhuǎn)氣缸
如圖42.2-1所示,，主要由導(dǎo)氣頭、缸體,、活塞,、活塞桿組成。這種氣缸的缸體3連同缸蓋6及導(dǎo)氣頭芯10被其他動力（如車床主軸）攜帶回轉(zhuǎn),，活塞4及活塞桿1只能作往復(fù)直線運(yùn)動,，導(dǎo)氣頭體9外接管路，固定不動,。
固轉(zhuǎn)氣缸的結(jié)構(gòu)如圖42.2-15b所示,。為增大其輸出力采用兩個活塞串聯(lián)在一根活塞桿上，這樣其輸出力比單活塞也增大約一倍,，且可減小氣缸尺寸,，導(dǎo)氣頭體與導(dǎo)氣頭芯因需相對轉(zhuǎn)動，裝有滾動軸承，并以研配間隙密封,，應(yīng)設(shè)油杯潤滑以減少摩擦,，避免燒損或卡死。
回轉(zhuǎn)氣缸主要用于機(jī)床夾具和線材卷曲等裝置上,。
（4）撓性氣缸
撓性氣缸是以撓性軟管作為缸筒的氣缸。常用撓性氣缸有兩種,。一種是普通撓性氣缸見圖42.2-16,，由活塞、活塞桿及撓性軟管缸筒組成,。一般都是單作用活塞氣缸,，活塞的回程靠其他外力。其點(diǎn)是安裝空間小,，行程可較長,。
圖42.2-14 數(shù)字氣缸
1—活塞；2—缸體,；3—活塞桿
圖42.2-15 回轉(zhuǎn)氣缸
a）原理圖,；b）結(jié)構(gòu)圖
1—活塞桿；2,、5—密封圈,；3—缸體；4—活塞,；6—缸蓋,；7、8—軸承
9—導(dǎo)氣頭體,；10—導(dǎo)氣頭芯,；11—中蓋；12—螺栓
圖42.2-16 普通撓性氣缸
第二種撓性氣缸是滾子撓性氣缸見圖42.2-17,。由夾持滾子代替活塞及活塞桿,，夾持滾子設(shè)在撓性缸筒外表面，A端進(jìn)氣時,，左端撓性筒膨脹,，B端排氣，缸左端收縮,，夾持在缸筒外部的滾子在膨脹端的作用下,，向右移動，滾子夾帶動載荷運(yùn)動,?？煞Q為撓性筒滾子氣缸。這種氣缸的點(diǎn)是所占空間小，輸出力較小,，載荷率較低,，可實(shí)現(xiàn)雙作用。
圖42.2-17 滾子撓性氣缸
（5）鋼索式氣缸
鋼索式氣缸見圖42.2-18,，是以柔軟的,、彎曲性大的鋼絲繩代替剛性活塞桿的一種氣缸?；钊c鋼絲繩連在一起,，活塞在壓縮空氣推動下往復(fù)運(yùn)動，鋼絲繩帶動載荷運(yùn)動,，安裝兩個滑輪,，可使活塞與載荷的運(yùn)動方向相反。
這種氣缸的點(diǎn)是可制成行程很長的氣缸,，如制成直徑為25mm ,，行程為6m左右的氣缸也不困難。鋼索與導(dǎo)向套間易產(chǎn)生泄漏,。
鋼索式氣缸見圖42.2-18,，是以柔軟的,、彎曲性大的鋼絲繩代替剛性活塞桿的一種氣缸?；钊c鋼絲繩連在一起,，活塞在壓縮空氣推動下往復(fù)運(yùn)動，鋼絲繩帶動載荷運(yùn)動,，安裝兩個滑輪,，可使活塞與載荷的運(yùn)動方向相反。
這種氣缸的點(diǎn)是可制成行程很長的氣缸,，如制成直徑為25mm ,，行程為6m左右的氣缸也不困難。鋼索與導(dǎo)向套間易產(chǎn)生泄漏,。
圖42.2-18 鋼索式氣缸
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