氣(qi)缸(gang)(定義)
引導活塞在其中(zhong)進行直線往(wang)復運動(dong)的(de)圓筒形金(jin)屬機(ji)件(jian)。工質(zhi)在發動(dong)機(ji)氣(qi)(qi)缸中(zhong)通(tong)過膨脹將(jiang)熱能(neng)轉化為機(ji)械能(neng);氣(qi)(qi)體(ti)在壓(ya)(ya)縮(suo)機(ji)氣(qi)(qi)缸中(zhong)接(jie)受活塞壓(ya)(ya)縮(suo)而(er)提高壓(ya)(ya)力。渦(wo)輪機(ji)、旋轉活塞式(shi)發動(dong)機(ji)等的(de)殼體(ti)通(tong)常也稱“氣(qi)(qi)缸”。氣(qi)(qi)缸的(de)應(ying)用(yong)領域:印(yin)刷(張力控制)、半導體(ti)(點焊(han)機(ji)、芯片(pian)研磨)、自動(dong)化控制、機(ji)器人等等。
氣缸(gang)-氣缸(gang)種類(lei)
氣(qi)壓(ya)傳動(dong)中(zhong)將壓(ya)縮氣(qi)體的(de)壓(ya)力能(neng)轉換為(wei)機械能(neng)的(de)氣(qi)動(dong)執行元件(jian)。氣(qi)缸有作往(wang)復(fu)(fu)直(zhi)線(xian)運動(dong)的(de)和作往(wang)復(fu)(fu)擺(bai)動(dong)的(de)兩類。作往(wang)復(fu)(fu)直(zhi)線(xian)運動(dong)的(de)氣(qi)缸又可分為(wei)單(dan)作用(yong)、雙作用(yong)、膜片式和沖(chong)擊氣(qi)缸 4種。
①單作(zuo)用(yong)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(tui)動活塞產生推(tui)力伸(shen)出,靠(kao)彈簧或(huo)自重返回(hui)。
②雙作用(yong)氣缸:從(cong)活(huo)塞(sai)兩側交替供氣,在一個或兩個方向輸(shu)出力。
③膜(mo)片(pian)式氣缸(gang):用膜(mo)片(pian)代替活塞,只在一個方向輸出力,用彈(dan)簧(huang)復位。它的密封性能好,但行(xing)程(cheng)短(duan)。
④沖(chong)擊氣(qi)缸(gang):這是一種(zhong)新型元件。它把壓縮氣(qi)體的壓力能轉換為活(huo)塞(sai)高速(10~20米/秒)運(yun)動(dong)的動(dong)能,借以作功(gong)。沖(chong)擊氣(qi)缸(gang)增加了帶(dai)有噴口和泄流口的中(zhong)蓋。中(zhong)蓋和活(huo)塞(sai)把氣(qi)缸(gang)分成(cheng)儲氣(qi)腔、頭腔和尾腔三(san)室。它廣泛用于下料(liao)、沖(chong)孔(kong)、破碎和成(cheng)型等(deng)多種(zhong)作業。作往(wang)復擺動(dong)的氣(qi)缸(gang)稱擺動(dong)氣(qi)缸(gang),由(you)葉片將內腔分隔為
二(er),向兩(liang)腔交替供氣(qi)(qi),輸(shu)出軸作擺(bai)動(dong)運動(dong),擺(bai)動(dong)角小于(yu) 280°。此外,還有回轉氣(qi)(qi)缸、氣(qi)(qi)液阻尼缸和(he)步進氣(qi)(qi)缸等。
氣缸的作用:將壓縮空(kong)氣的壓力(li)能轉換為機械能,驅(qu)動(dong)機構作(zuo)直線往(wang)復運(yun)動(dong)、擺(bai)動(dong)和旋轉運(yun)動(dong)。
氣缸的分類:直(zhi)線運動(dong)(dong)往復運動(dong)(dong)的(de)氣(qi)缸、擺動(dong)(dong)運動(dong)(dong)的(de)擺動(dong)(dong)氣(qi)缸、氣(qi)爪等。
氣(qi)缸的結構:氣缸是(shi)由缸筒(tong)、端蓋、活(huo)塞、活(huo)塞桿和密封(feng)件(jian)組(zu)成
1)缸筒
缸(gang)(gang)筒的(de)(de)(de)(de)內(nei)(nei)徑大(da)小(xiao)(xiao)(xiao)代表了氣(qi)缸(gang)(gang)輸出力(li)的(de)(de)(de)(de)大(da)小(xiao)(xiao)(xiao)。活塞要在缸(gang)(gang)筒內(nei)(nei)做平穩的(de)(de)(de)(de)往復滑動,缸(gang)(gang)筒內(nei)(nei)表面的(de)(de)(de)(de)表面粗糙度(du)應達到Ra0.8um。對(dui)鋼管缸(gang)(gang)筒,內(nei)(nei)表面還應鍍(du)硬鉻,以(yi)減小(xiao)(xiao)(xiao)摩(mo)擦阻力(li)和(he)(he)磨(mo)損,并能防止銹蝕。缸(gang)(gang)筒材(cai)質(zhi)(zhi)除使用(yong)(yong)(yong)高(gao)碳鋼管外,還是用(yong)(yong)(yong)高(gao)強(qiang)度(du)鋁(lv)合金和(he)(he)黃銅。小(xiao)(xiao)(xiao)型氣(qi)缸(gang)(gang)有使用(yong)(yong)(yong)不銹鋼管的(de)(de)(de)(de)。帶(dai)磁性開關的(de)(de)(de)(de)氣(qi)缸(gang)(gang)或(huo)在耐腐蝕環(huan)境中使用(yong)(yong)(yong)的(de)(de)(de)(de)氣(qi)缸(gang)(gang),缸(gang)(gang)筒應使用(yong)(yong)(yong)不銹鋼、鋁(lv)合金或(huo)黃銅等材(cai)質(zhi)(zhi)。
2)端蓋(gai)
端(duan)蓋上(shang)(shang)設有(you)(you)進排氣通口,有(you)(you)的(de)還在(zai)端(duan)蓋內(nei)設有(you)(you)緩沖機(ji)構。桿(gan)側端(duan)蓋上(shang)(shang)設有(you)(you)密封圈(quan)和防塵圈(quan),以(yi)防止(zhi)從活塞(sai)桿(gan)處向(xiang)(xiang)外(wai)漏氣和防止(zhi)外(wai)部灰塵混入缸(gang)內(nei)。桿(gan)側端(duan)蓋上(shang)(shang)設有(you)(you)導向(xiang)(xiang)套(tao),以(yi)提高氣缸(gang)的(de)導向(xiang)(xiang)精度,承受活塞(sai)桿(gan)上(shang)(shang)少量的(de)橫向(xiang)(xiang)負載,減(jian)小(xiao)活塞(sai)桿(gan)伸(shen)出時的(de)下(xia)彎量,延長(chang)氣缸(gang)使(shi)(shi)用壽命。導向(xiang)(xiang)套(tao)通常使(shi)(shi)用燒結含(han)油合金、前(qian)傾銅鑄件。端(duan)蓋過去常用可鍛鑄鐵,現(xian)在(zai)為(wei)減(jian)輕重量并防銹(xiu),常使(shi)(shi)用鋁合金壓鑄,微型缸(gang)有(you)(you)使(shi)(shi)用黃銅材(cai)料的(de)。
3)活塞
活塞是氣(qi)缸中的(de)(de)受壓力(li)零件。為防止活塞左(zuo)右兩腔相互(hu)竄(cuan)氣(qi),設有活塞密(mi)封(feng)圈(quan)。活塞上的(de)(de)耐磨(mo)環可提(ti)高(gao)氣(qi)缸的(de)(de)導向性,減少(shao)活塞密(mi)封(feng)圈(quan)的(de)(de)磨(mo)耗,減少(shao)摩擦(ca)阻力(li)。耐磨(mo)環長使用(yong)聚氨酯(zhi)、聚四(si)氟乙烯、夾布合成樹脂等材料(liao)。活塞的(de)(de)寬度由密(mi)封(feng)圈(quan)尺寸和必要(yao)的(de)(de)滑(hua)動(dong)(dong)部分長度來決定。滑(hua)動(dong)(dong)部分太(tai)短(duan),易(yi)引起(qi)早期磨(mo)損和卡死。活塞的(de)(de)材質常(chang)用(yong)鋁合金和鑄(zhu)鐵,小型缸的(de)(de)活塞有黃銅(tong)制成的(de)(de)。
4)活塞(sai)桿
活塞桿(gan)是氣缸中最重要(yao)的(de)受力零件。通常使用高碳(tan)鋼,表(biao)面(mian)經鍍硬鉻(ge)處理(li),或使用不(bu)銹鋼,以(yi)防(fang)腐(fu)蝕,并提高密封圈(quan)的(de)耐磨性。
5)密封(feng)圈
回轉或往復運(yun)動處的(de)部件密(mi)(mi)封(feng)稱(cheng)為動密(mi)(mi)封(feng),靜止件部分的(de)密(mi)(mi)封(feng)稱(cheng)為靜密(mi)(mi)封(feng)。
缸筒與端蓋的連接方法主要有以下(xia)幾種:
整(zheng)體型(xing)、鉚(liu)接型(xing)、螺(luo)紋(wen)聯接型(xing)、法蘭型(xing)、拉桿(gan)型(xing)。
6)氣缸(gang)工作時要(yao)靠(kao)壓縮空(kong)氣中的油霧對活塞進行潤(run)滑(hua)。也有(you)小部分免潤(run)滑(hua)氣缸(gang)。
氣缸-工(gong)作原(yuan)理
根據工作(zuo)所需力的(de)(de)(de)大(da)小來確定(ding)活塞桿上(shang)的(de)(de)(de)推力和拉力。由此來選擇氣(qi)(qi)缸時應(ying)使氣(qi)(qi)缸的(de)(de)(de)輸(shu)出力稍有余量(liang)。若缸徑選小了,輸(shu)出力不(bu)夠,氣(qi)(qi)缸不(bu)能正常工作(zuo);但 缸徑過大(da),不(bu)僅(jin)使設備笨重(zhong)、成本(ben)高(gao),同時耗氣(qi)(qi)量(liang)增大(da),造成能源浪費。在夾具設計時,應(ying)盡(jin)量(liang)采用(yong)增力機構,以減少氣(qi)(qi)缸的(de)(de)(de)尺(chi)寸。
下面(mian)是(shi)氣缸理(li)論出力(li)的計算公式:
F:氣缸理論(lun)輸(shu)出力(li)(kgf)
F′:效率為85%時(shi)的輸出力(kgf)--(F′=F×85%)
D:氣缸缸徑(jing)(mm)
P:工作壓(ya)力(kgf/cm2)
例:直徑(jing)340mm的氣缸,工作壓力為(wei)3kgf/cm2時,其理論輸(shu)出力為(wei)多少?芽輸(shu)出力是多少?
將P、D連接,找出F、F′上(shang)的(de)點,得:
F=2800kgf;F′=2300kgf
在工程設(she)計時選擇(ze)氣缸缸徑,可根據(ju)其使用壓力(li)和(he)理論推(tui)力(li)或拉力(li)的大(da)小,從經驗(yan)表1-1中查(cha)出。
例:有一氣缸(gang)其使用(yong)壓力(li)為(wei)5kgf/cm2,在氣缸(gang)推(tui)出時其推(tui)力(li)為(wei)132kgf,(氣缸(gang)效率為(wei)85%)問:該選擇(ze)多大的氣缸(gang)缸(gang)徑?
●由氣(qi)缸(gang)的(de)推力132kgf和氣(qi)缸(gang)的(de)效率85%,可計算出氣(qi)缸(gang)的(de)理論推力為F=F′/85%=155(kgf)
●由使(shi)用壓力(li)5kgf/cm2和氣缸(gang)(gang)的(de)理論推力(li),查出(chu)選擇缸(gang)(gang)徑為63的(de)氣缸(gang)(gang)便可滿足使(shi)用要求。
汽缸的(de)應用(yong)領域
印(yin)刷(張力(li)控制)、半導(dao)體(點焊機、芯片研(yan)磨)、自動化控制、機器人等等。