一、氣缸-氣缸種類

氣壓傳動中將壓縮氣體的壓力能轉換為機械能的氣動執行元件。氣缸有作往復直線運動的和作往復擺動的兩類。作往復直線運動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，從活塞一側供氣聚能產生氣壓，氣壓推動活塞產生推力伸出，靠彈簧或自重返回。

②雙作用氣缸：從活塞兩側交替供氣，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換為活塞高速(10～20米／秒)運動的動能，借以作功。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。作往復擺動的氣缸稱擺動氣缸，由葉片將內腔分隔為二，向兩腔交替供氣，輸出軸作擺動運動，擺動角小于 280°。此外，還有回轉氣缸、氣液阻尼缸和步進氣缸等。

二、氣缸的作用：

將壓縮空氣的壓力能轉換為機械能，驅動機構作直線往復運動、擺動和旋轉運動。

三、氣缸的分類：

直線運動往復運動的氣缸、擺動運動的擺動氣缸、氣爪等。

四、氣缸的結構：

氣缸是由缸筒、端蓋、活塞、活塞桿和密封件組成，其內部結構如圖所示：

五 氣缸的緩沖裝置

氣缸也有一個問題，如果不使用緩沖裝置，當活塞運動到終端時，特別是行程長、速度快的氣缸，活塞撞擊端蓋的動能就會很大，很容易損壞零件，縮短氣缸的壽命。

更何況，沖擊造成的噪音也相當要命。如果一臺沒有緩沖裝置的氣缸噪音是70dB，那整個工廠的噪音會高達140dB，就像長期處在噴氣式飛機的跑道上。這已經達到了人類無法忍受并痛苦難耐的極限。

如何解決這些問題呢？

我們的設計人員為氣缸做了緩沖設計。

液壓緩沖：

第一種，也是最簡單氣缸緩沖的方法：在氣缸前端安裝液壓緩沖器。

玩笑歸玩笑，我們還是要說點正經話，如下是液壓緩沖的工作原理圖：

通過獨特的阻尼孔設計，使用礦物油作為介質，來平穩實現從高速輕載到低速重載的轉變。

特點：從小能量到大能力量的廣泛范圍都無需調節，可以實現最佳的能量吸收。

橡膠緩沖：

為了在工廠更緊湊的安裝，設計師們又想了方法，第二種方法：橡膠緩沖。（活塞桿的兩端設置了緩沖墊）

注意事項：

1）緩沖能力固定不可變，緩沖能力小，多用于小型氣缸，防止作動噪音。

2）需要注意橡膠老化而導致變形、剝落等現象。

氣緩沖：

第三種方法：氣緩沖。（通過活塞運動時，緩沖套及密封圈共同作用在一側形成一個封閉的氣室/緩沖腔，來實現緩沖。）

緩沖腔內的氣體只能通過緩沖閥排出。當緩沖閥的開度很小時，腔內壓力快速上升，該壓力對于活塞產生反作用力，從而使活塞減速，直至停止。

注意事項：

1）通過調節緩沖閥的開度，緩沖能力可調。開度越小，緩沖力越大。

2）利用氣缸動作時的背壓而實現緩沖。氣缸背壓小。緩沖能力也將變小。在使用時，須注意負載率和氣缸速度的控制方法。

六 氣缸的電氣裝置

我們知道氣缸是如何自如的運動了。但是萬事萬物都有規矩，氣缸的運動也是，他們是否都跑到了位了呢？有沒有越界啊？這個又該由誰來監督呢？

磁性開關——它是判斷氣缸是否運行到位的反饋信號，控制相應的電磁閥完成切換動作。

原理：隨活塞移動的磁環靠近或離開開關，開關中的簧片被磁化相互吸引或斷開，發出電信號。

特點：于不需要在氣缸行程兩端設置機控閥及其安裝架，不需要在活塞桿端設置撞塊，所以使用方便，結構緊湊，可靠性高，壽命長，成本低，開關反應時間快，獲得了廣泛的應用。

七、SMC氣缸原理圖

（1）缸筒

缸筒的內徑大小代表了氣缸輸出力的大小。活塞要在缸筒內做平穩的往復滑動，缸筒內表面的表面粗糙度應達到Ra0.8um。對鋼管缸筒，內表面還應鍍硬鉻，以減小摩擦阻力和磨損，并能防止銹蝕。缸筒材質除使用高碳鋼管外，還是用高強度鋁合金和黃銅。小型氣缸有使用不銹鋼管的。帶磁性開關的氣缸或在耐腐蝕環境中使用的氣缸，缸筒應使用不銹鋼、鋁合金或黃銅等材質。

SMC CM2氣缸活塞上采用組合密封圈實現雙向密封，活塞與活塞桿用壓鉚鏈接，不用螺母。

（2）端蓋

端蓋上設有進排氣通口，有的還在端蓋內設有緩沖機構。桿側端蓋上設有密封圈和防塵圈，以防止從活塞桿處向外漏氣和防止外部灰塵混入缸內。桿側端蓋上設有導向套，以提高氣缸的導向精度，承受活塞桿上少量的橫向負載，減小活塞桿伸出時的下彎量，延長氣缸使用壽命。導向套通常使用燒結含油合金、前傾銅鑄件。端蓋過去常用可鍛鑄鐵，現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，設有活塞密封圈。活塞上的耐磨環可提高氣缸的導向性，減少活塞密封圈的磨耗，減少摩擦阻力。耐磨環長使用聚氨酯、聚四氟乙烯、夾布合成樹脂等材料。活塞的寬度由密封圈尺寸和必要的滑動部分長度來決定。滑動部分太短，易引起早期磨損和卡死。活塞的材質常用鋁合金和鑄鐵，小型缸的活塞有黃銅制成的。

（4）活塞桿

活塞桿是氣缸中最重要的受力零件。通常使用高碳鋼，表面經鍍硬鉻處理，或使用不銹鋼，以防腐蝕，并提高密封圈的耐磨性。

（5）密封圈

回轉或往復運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行潤滑。也有小部分免潤滑氣缸。

八、氣缸-工作原理

根據工作所需力的大小來確定活塞桿上的推力和拉力。由此來選擇氣缸時應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，不僅使設備笨重、成本高，同時耗氣量增大，造成能源浪費。在夾具設計時，應盡量采用增力機構，以減少氣缸的尺寸。

九、故障判斷和原因分析

在氣缸運行過程中，氣缸滲漏和氣缸變形是最為常見的設備問題，氣缸結合面的嚴密性直接影響機組的安全經濟運行，檢修研刮氣缸的結合面，使其達到嚴密，是氣缸檢修的重要工作，在處理結合面漏氣的過程中，要仔細分析形成的原因，根據變形的程度和間隙的大小，可以綜合的運用 各種方法，以達到結合面嚴密的要求。原因如下：

1．氣缸是鑄造而成的，氣缸出廠后都要經過時效處理，就是要存放一些時間，使氣缸在住鑄造過程中所產生的內應力完全消除。如果時效時間短，那么加工好的氣缸在以后的運行中還會變形，這就是為什么有的氣缸在第一次泄漏處理后還會在以后的運行中還有漏氣發生。因為氣缸還在不斷的變形。

2．氣缸在運行時受力的情況很復雜，除了受氣缸內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下對氣缸的作用力，在這些力的相互作用下，氣缸發生塑性變形造成泄漏。

3．氣缸的負荷增減過快，特別是快速的啟動、停機和工況變化時溫度變化大、暖缸的方式不正確、停機檢修時打開保溫層過早等，在氣缸中和發蘭上產生很大的熱應力和熱變形。

4．氣缸在機械加工的過程中或經過補焊后產生了應力，但沒有對氣缸進行回火處理加以消除，致使氣缸存在較大的殘余應力，在運行中產生永久的變形。

5．在安裝或檢修的過程中，由于檢修工藝和檢修技術的原因，使內缸、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，運行后產生巨大的膨脹力使氣缸變形。

6．使用的氣缸密封劑質量不好、雜質過多或是型號不對；氣缸密封劑內若有堅硬的雜質顆粒就會使密封面難以緊密的結合。VIF900高溫氣缸密封劑是最新汽輪機氣缸密封材料，高、中、低壓缸可通用，避免了型號選擇不當而造成的氣缸泄漏。

7．氣缸螺栓的緊力不足或是螺栓的材質不合格。氣缸結合面的嚴密性主要靠螺栓的緊力來實現的。機組的起停或是增減負荷時產生的熱應力和高溫會造成螺栓的應力松弛，如果應力不足，螺栓的預緊力就會逐漸減小。如果氣缸的螺栓材質不好，螺栓在長時間的運行當中，在熱應力和氣缸膨脹力的作用下被拉長，發生塑性變形或斷裂，緊力就會不足，使氣缸發生泄漏的現象。

8．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汽缸前后的自由端轉移，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，汽缸結合面形成弓型間隙，引起蒸汽泄漏。