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1、会计学1气缸气缸(q n)工作原理介绍工作原理介绍第一页，共32页。目录目录(ml)1.1单作用(zuyng)气缸1.2双作用(zuyng)气缸1.3组合气缸1.4特殊气缸1.冲击气缸2.数字气缸3.回转气缸4.挠性气缸5.钢索式气缸第1页/共32页第二页，共32页。n n1.1 1.1 单作用气缸单作用气缸单作用气缸只有一腔可输入压缩空气，实现一个方向单作用气缸只有一腔可输入压缩空气，实现一个方向(fngxing)(fngxing)运动。其活塞杆只能借助外力将其推回；通常借运动。其活塞杆只能借助外力将其推回；通常借助于弹簧力，膜片张力，重力等。助于弹簧力，膜片张力，重力等。其原理及结构见图。
2、其原理及结构见图。气缸的工作(gngzu)原理图1单作用(zuyng)气缸1缸体；2活塞；3弹簧；4活塞杆；第2页/共32页第三页，共32页。n n 单作用气缸的特点是：单作用气缸的特点是：11）仅一端进（排）气，结构简单，耗气量小。）仅一端进（排）气，结构简单，耗气量小。22）用弹簧力或膜片力等复位，压缩空气能量的）用弹簧力或膜片力等复位，压缩空气能量的一部分用于克服弹簧力或膜片张力，因而减小了活一部分用于克服弹簧力或膜片张力，因而减小了活塞杆的输出塞杆的输出(shch)(shch)力。力。33）缸内安装弹簧、膜片等，一般行程较短；与）缸内安装弹簧、膜片等，一般行程较短；与相同体积的双作用气
3、缸相比，有效行程小一些。相同体积的双作用气缸相比，有效行程小一些。44）气缸复位弹簧、膜片的张力均随变形大小变）气缸复位弹簧、膜片的张力均随变形大小变化，因而活塞杆的输出化，因而活塞杆的输出(shch)(shch)力在行进过程中是力在行进过程中是变化的。变化的。由于以上特点，单作用活塞气缸多用于短行程。由于以上特点，单作用活塞气缸多用于短行程。其推力及运动速度均要求不高场合，如气吊、定位其推力及运动速度均要求不高场合，如气吊、定位和夹紧等装置上。单作用柱塞缸则不然，可用在长和夹紧等装置上。单作用柱塞缸则不然，可用在长行程、高载荷的场合。行程、高载荷的场合。气缸的工作(gngzu)原理第3页/共
4、32页第四页，共32页。n n1.2 1.2 双作用气缸双作用气缸双作用气缸指两腔可以分别输入压缩空气，实现双向运动的气双作用气缸指两腔可以分别输入压缩空气，实现双向运动的气缸。其结构可分为缸。其结构可分为(fn wi)(fn wi)双活塞杆式、单活塞杆式、双活塞式、双活塞杆式、单活塞杆式、双活塞式、缓冲式和非缓冲式等。此类气缸使用最为广泛。缓冲式和非缓冲式等。此类气缸使用最为广泛。11）双活塞杆双作用气缸双活塞杆气缸有缸体固定和活塞杆固）双活塞杆双作用气缸双活塞杆气缸有缸体固定和活塞杆固定两种。其工作原理见图定两种。其工作原理见图2 2。缸体固定时，其所带载荷（如工作台）与气缸两活塞杆连成一
5、缸体固定时，其所带载荷（如工作台）与气缸两活塞杆连成一体，压缩空气依次进入气缸两腔（一腔进气另一腔排气），活塞体，压缩空气依次进入气缸两腔（一腔进气另一腔排气），活塞杆带动工作台左右运动，工作台运动范围等于其有效行程杆带动工作台左右运动，工作台运动范围等于其有效行程s s的的3 3倍。倍。安装所占空间大，一般用于小型设备上安装所占空间大，一般用于小型设备上.活塞杆固定时，为管路活塞杆固定时，为管路连接方便，活塞杆制成空心，缸体与载荷（工作台）连成一体，连接方便，活塞杆制成空心，缸体与载荷（工作台）连成一体，压缩空气从空心活塞杆的左端或右端进入气缸两腔，使缸体带动压缩空气从空心活塞杆的左端或右端
6、进入气缸两腔，使缸体带动工作台向左或向左运动，工作台的运动范围为其有效行程工作台向左或向左运动，工作台的运动范围为其有效行程s s的的2 2倍。倍。适用于中、大型设备适用于中、大型设备 气缸的工作(gngzu)原理第4页/共32页第五页，共32页。气缸(q n)的工作原理图2双活塞杆双作用(zuyng)气缸a）缸体固定(gdng)；b）活塞杆固定(gdng)1缸体；2工作台；3活塞；4活塞杆；5机架双活塞杆气缸因两端活塞杆直径相等，故活塞两侧受力面积相等。当输入压力、流量相同时，其往返运动输出力及速度均相等。第5页/共32页第六页，共32页。n n 2 2）缓冲气缸对于接近行程末端时速度较高的
7、气缸，不采取）缓冲气缸对于接近行程末端时速度较高的气缸，不采取(c(c iq iq)必要措施，活塞就会以很必要措施，活塞就会以很大的力（能量）撞击端盖，引起振动和损坏机件。为了使活塞在行程末端运动平稳，不产生大的力（能量）撞击端盖，引起振动和损坏机件。为了使活塞在行程末端运动平稳，不产生冲击现象。在气缸两端加设缓冲装置，一般称为缓冲气缸。缓冲气缸见图冲击现象。在气缸两端加设缓冲装置，一般称为缓冲气缸。缓冲气缸见图3 3，主要由活塞杆，主要由活塞杆1 1、活塞活塞2 2、缓冲柱塞、缓冲柱塞3 3、单向阀、单向阀5 5、节流阀、节流阀6 6、端盖、端盖7 7等组成。其工作原理是：当活塞在压缩空气推
8、等组成。其工作原理是：当活塞在压缩空气推动下向右运动时，缸右腔的气体经柱塞孔动下向右运动时，缸右腔的气体经柱塞孔4 4及缸盖上的气孔及缸盖上的气孔8 8排出。在活塞运动接近行程末端排出。在活塞运动接近行程末端时，活塞右侧的缓冲柱塞时，活塞右侧的缓冲柱塞3 3将柱塞孔将柱塞孔4 4堵死、活塞继续向右运动时，封在气缸右腔内的剩余气堵死、活塞继续向右运动时，封在气缸右腔内的剩余气体被压缩，缓慢地通过节流阀体被压缩，缓慢地通过节流阀6 6及气孔及气孔8 8排出，被压缩的气体所产生的压力能如果与活塞运动排出，被压缩的气体所产生的压力能如果与活塞运动所具有的全部能量相平衡，即会取得缓冲效果，使活塞在行程末
9、端运动平稳，不产生冲击。所具有的全部能量相平衡，即会取得缓冲效果，使活塞在行程末端运动平稳，不产生冲击。调节节流阀调节节流阀6 6阀口开度的大小，即可控制排气量的多少，从而决定了被压缩容积（称缓冲室）阀口开度的大小，即可控制排气量的多少，从而决定了被压缩容积（称缓冲室）内压力的大小，以调节缓冲效果。若令活塞反向运动时，从气孔内压力的大小，以调节缓冲效果。若令活塞反向运动时，从气孔8 8输入压缩空气，可直接顶开输入压缩空气，可直接顶开单向阀单向阀5 5，推动活塞向左运动。如节流阀，推动活塞向左运动。如节流阀6 6阀口开度固定，不可调节，即称为不可调缓冲气缸阀口开度固定，不可调节，即称为不可调缓冲
10、气缸 气缸(q n)的工作原理第6页/共32页第七页，共32页。气缸(q n)的工作原理图3缓冲(hunchng)气缸1活塞杆；2活塞；3缓冲(hunchng)柱塞；4柱塞孔；5单向阀6节流阀；7端盖；8气孔气缸所设缓冲装置种类很多，上述只是其中之一，当然也可以在气动回路上采取措施，达到缓冲目的。第7页/共32页第八页，共32页。n n1.3 1.3 组合气缸组合气缸组合气缸一般指气缸与液压缸相组合形成的气组合气缸一般指气缸与液压缸相组合形成的气-液阻尼缸、气液阻尼缸、气-液增液增压缸等。众所周知，通常气缸采用的工作介质是压缩空气，其特点压缸等。众所周知，通常气缸采用的工作介质是压缩空气，其特
11、点是动作快，但速度不易控制，当载荷变化较大时，容易产生是动作快，但速度不易控制，当载荷变化较大时，容易产生“爬行爬行”或或“自走自走”现象；而液压缸采用的工作介质是通常认为不可压缩的液压油，现象；而液压缸采用的工作介质是通常认为不可压缩的液压油，其特点是动作不如气缸快，但速度易于控制，当载荷变化较大时，其特点是动作不如气缸快，但速度易于控制，当载荷变化较大时，采用措施得当，一般不会产生采用措施得当，一般不会产生“爬行爬行”和和“自走自走”现象。把气缸与液压缸现象。把气缸与液压缸巧妙组合起来，取长补短，即成为巧妙组合起来，取长补短，即成为(chngwi)(chngwi)气动系统中普遍采用的气动系
12、统中普遍采用的气气-液阻尼缸。气液阻尼缸。气-液阻尼缸工作原理见图液阻尼缸工作原理见图4 4。实际是气缸与液压缸串。实际是气缸与液压缸串联而成，两活塞固定在同一活塞杆上。液压缸不用泵供油，只要充联而成，两活塞固定在同一活塞杆上。液压缸不用泵供油，只要充满油即可，其进出口间装有液压单向阀、节流阀及补油杯。当气缸满油即可，其进出口间装有液压单向阀、节流阀及补油杯。当气缸右端供气时，气缸克服载荷带动液压缸活塞向左运动（气缸左端排右端供气时，气缸克服载荷带动液压缸活塞向左运动（气缸左端排气），此时液压缸左端排油，单向阀关闭，油只能通过节流阀流入气），此时液压缸左端排油，单向阀关闭，油只能通过节流阀流入
13、液压缸右腔及油杯内，这时若将节流阀阀口开大，则液压缸左腔排液压缸右腔及油杯内，这时若将节流阀阀口开大，则液压缸左腔排油通畅，两活塞运动速度就快油通畅，两活塞运动速度就快 气缸的工作(gngzu)原理第8页/共32页第九页，共32页。n n反之，若将节流阀阀口关小，液压缸左腔排油受阻，两活塞运动速度会减慢。这样，调节节反之，若将节流阀阀口关小，液压缸左腔排油受阻，两活塞运动速度会减慢。这样，调节节流阀开口流阀开口(ki k(ki k u)u)大小，就能控制活塞的运动速度。可以看出，气液阻尼缸的输出力应是气大小，就能控制活塞的运动速度。可以看出，气液阻尼缸的输出力应是气缸中压缩空气产生的力（推力或
14、拉力）与液压缸中油的阻尼力之差。缸中压缩空气产生的力（推力或拉力）与液压缸中油的阻尼力之差。气缸的工作(gngzu)原理图4气-液阻尼(zn)缸1节流阀；2油杯；3单向阀；4液压缸；5气缸；6外载荷第9页/共32页第十页，共32页。n n 气气-液阻尼缸的类型有多种。液阻尼缸的类型有多种。按气缸与液压缸的连接形式，可分为串联型与并联型两种。前面所述为串联型，按气缸与液压缸的连接形式，可分为串联型与并联型两种。前面所述为串联型，图图5 5为并联型气为并联型气-液阻尼缸。串联型缸体较长；加工与安装时对同轴度要求较高；有液阻尼缸。串联型缸体较长；加工与安装时对同轴度要求较高；有时两缸间会产生窜气窜油
15、现象。并联型缸体较短、结构紧凑；气、液缸分置，不会时两缸间会产生窜气窜油现象。并联型缸体较短、结构紧凑；气、液缸分置，不会(b hu)(b hu)产生窜气窜油现象；因液压缸工作压力可以相当高，液压缸可制成相当小的产生窜气窜油现象；因液压缸工作压力可以相当高，液压缸可制成相当小的直径（不必与气缸等直径）；但因气、液两缸安装在不同轴线上，会产生附加力矩，直径（不必与气缸等直径）；但因气、液两缸安装在不同轴线上，会产生附加力矩，会增加导轨装置磨损，也可能产生会增加导轨装置磨损，也可能产生“爬行爬行”现象。串联型气现象。串联型气-液阻尼缸还有液压缸在液阻尼缸还有液压缸在前或在后之分，液压缸在后参见图前
16、或在后之分，液压缸在后参见图4 4，液压缸活塞两端作用面积不等，工作过程中需，液压缸活塞两端作用面积不等，工作过程中需要储油或补油，油杯较大。如将液压缸放在前面（气缸在后面），则液压缸两端都要储油或补油，油杯较大。如将液压缸放在前面（气缸在后面），则液压缸两端都有活塞杆，两端作用面积相等，除补充泄漏之外就不存在储油、补油问题，油杯可有活塞杆，两端作用面积相等，除补充泄漏之外就不存在储油、补油问题，油杯可以很小。以很小。气缸的工作(gngzu)原理图5并联(bnglin)型气-液阻尼缸1液压缸；2气缸第10页/共32页第十一页，共32页。n n 按调速特性可分为按调速特性可分为(fnwi)(fn
17、wi)：11）慢进慢退式；）慢进慢退式；22）慢进快退式；）慢进快退式；33）快进慢进快退式。）快进慢进快退式。其调速特性及应用见表其调速特性及应用见表1 1。就气就气-液阻尼缸的结构而言，尚可分为液阻尼缸的结构而言，尚可分为(fnwi)(fnwi)多种形式：节多种形式：节流阀、单向阀单独设置或装于缸盖上；单向阀装在活塞上（如挡流阀、单向阀单独设置或装于缸盖上；单向阀装在活塞上（如挡板式单向阀）；缸壁上开孔、开沟槽、缸内滑柱式、机械浮动联板式单向阀）；缸壁上开孔、开沟槽、缸内滑柱式、机械浮动联结式、行程阀控制快速趋近式等。活塞上有挡板式单向阀的气结式、行程阀控制快速趋近式等。活塞上有挡板式单向
18、阀的气-液阻尼缸见图液阻尼缸见图6 6。活塞上带有挡板式单向阀，活塞向右运动时，。活塞上带有挡板式单向阀，活塞向右运动时，挡板离开活塞，单向阀打开，液压缸右腔的油通过活塞上的孔挡板离开活塞，单向阀打开，液压缸右腔的油通过活塞上的孔（即挡板单向阀孔）流至左腔，实现快退，用活塞上孔的多少和（即挡板单向阀孔）流至左腔，实现快退，用活塞上孔的多少和大小来控制快退时的速度。活塞向左运动时，挡板挡住活塞上的大小来控制快退时的速度。活塞向左运动时，挡板挡住活塞上的孔，单向阀关闭，液压缸左腔的油经节流阀流至右腔（经缸外管孔，单向阀关闭，液压缸左腔的油经节流阀流至右腔（经缸外管路）。调节节流阀的开度即可调节活塞
19、慢进的速度。其结构较为路）。调节节流阀的开度即可调节活塞慢进的速度。其结构较为简单，制造加工较方便。简单，制造加工较方便。气缸的工作(gngzu)原理第11页/共32页第十二页，共32页。n n图图7 7为采用机械浮动为采用机械浮动(fdng)(fdng)联接的快速趋近式气联接的快速趋近式气-液阻尼缸原理图。靠液压缸活塞杆端部的液阻尼缸原理图。靠液压缸活塞杆端部的T T形顶块与气缸活塞杆端部的拉钩间有一空行程形顶块与气缸活塞杆端部的拉钩间有一空行程s1s1，实现空程快速趋近，然后再带动液压缸活，实现空程快速趋近，然后再带动液压缸活塞，通过节流阻尼，实现慢进。返程时也是先走空行程塞，通过节流阻尼
20、，实现慢进。返程时也是先走空行程s1s1，再与液压活塞一起运动，通过单，再与液压活塞一起运动，通过单向阀，实现快退。向阀，实现快退。气缸的工作(gngzu)原理表1气-液阻尼(zn)缸调速特性及应用调速方式结构示意图特性曲线作用原理应用双向节流调速单向节流调速在气-液阻尼缸的回油管路装设可调式节流阀，使活塞往复运动的速度可调并相同将一单向阀和一节流阀并联在调速油路中。活塞向右运动时，单向阀关闭，节流慢进；活塞向左运动时适用于空行程及工作行程都较短的场合（s20mm）适用于空行程较短而工作行程较长的场合第12页/共32页第十三页，共32页。气缸的工作(gngzu)原理图6活塞上有挡板式(bnsh
21、)单向阀的气-液阻尼缸图7浮动联接(linji)气-液阻尼缸原理图1气缸；2顶丝；3T形顶块；4拉钩；5液压缸第13页/共32页第十四页，共32页。n n图图 8 8是又一种浮动联接气是又一种浮动联接气-液阻尼缸。与前者的区别在于液阻尼缸。与前者的区别在于(ziy)(ziy)：T T形顶块和拉钩装设形顶块和拉钩装设位置不同，前者设置在缸外部。后者设置在气缸活塞杆内，结构紧凑但不易调整空行程位置不同，前者设置在缸外部。后者设置在气缸活塞杆内，结构紧凑但不易调整空行程s1s1（前者调节顶丝即可方便调节（前者调节顶丝即可方便调节s1s1的大小）。的大小）。气缸(q n)的工作原理图8浮动联接(lin
22、ji)气-液阻尼缸第14页/共32页第十五页，共32页。n n1.4 1.4 特殊气缸特殊气缸 n n （1 1）冲击气缸）冲击气缸n n 冲击气缸是把压缩空气的能量转化为活塞、活塞杆高速运动的能冲击气缸是把压缩空气的能量转化为活塞、活塞杆高速运动的能量，利用此动能去做功。量，利用此动能去做功。冲击气缸分普通型和快排型两种。冲击气缸分普通型和快排型两种。11）普通型冲击气缸普通型冲击气缸的结构见图）普通型冲击气缸普通型冲击气缸的结构见图9 9。与普通气缸相。与普通气缸相比，此种冲击气缸增设了蓄气缸比，此种冲击气缸增设了蓄气缸1 1和带流线型喷气口和带流线型喷气口4 4及具有排气孔及具有排气孔3
23、 3的中盖的中盖2 2。其工作原理及工作过程可简述为如下五个阶段（见图。其工作原理及工作过程可简述为如下五个阶段（见图1010）：）：第一阶段：复位第一阶段：复位(f wi)(f wi)段。见图段。见图9 9和图和图10-a10-a，接通气源，换向阀处，接通气源，换向阀处复位复位(f wi)(f wi)状态，孔状态，孔A A进气，孔进气，孔B B排气，活塞排气，活塞5 5在压差的作用下，克服在压差的作用下，克服密封阻力及运动部件重量而上移，借助活塞上的密封胶垫封住中盖密封阻力及运动部件重量而上移，借助活塞上的密封胶垫封住中盖上的喷气口上的喷气口4 4。中盖和活塞之间的环形空间。中盖和活塞之间的
24、环形空间C C经过排气小孔经过排气小孔3 3与大气相与大气相通。最后，活塞有杆腔压力升高至气源压力，蓄气缸内压力降至大通。最后，活塞有杆腔压力升高至气源压力，蓄气缸内压力降至大气压力。气压力。第二阶段：储能段。见图第二阶段：储能段。见图9 9和图和图10-b10-b，换向阀换向，换向阀换向，B B孔进气充入孔进气充入蓄气缸腔内，蓄气缸腔内，A A孔排气。由于蓄气缸腔内压力作用在活塞上的面积只孔排气。由于蓄气缸腔内压力作用在活塞上的面积只是喷气口是喷气口4 4的面积，它比有杆腔压力作用在活塞上的面积要小得多，的面积，它比有杆腔压力作用在活塞上的面积要小得多，故只有待蓄气缸内压力上升，有杆腔压力下
25、降，直到下列力平衡方故只有待蓄气缸内压力上升，有杆腔压力下降，直到下列力平衡方程成立时，活塞才开始移动。程成立时，活塞才开始移动。气缸(q n)的工作原理第15页/共32页第十六页，共32页。气缸(q n)的工作原理式中d中盖喷气口直径（m）；p30活塞开始移动瞬时蓄气缸(qn)腔内压力（绝对压力）（Pa）；p20活塞开始移动瞬时有杆腔内压力（绝对压力）（Pa）；G运动部件（活塞、活塞杆及锤头号模具等）所受的重力（N）；D活塞直径（m）；d1活塞杆直径（m）；F0活塞开始移动瞬时的密封摩擦力（N）。若不计式（42.2-1）中G和F0项，且令d=d1,则当时，活塞才开始(kish)移动。这里的p
26、20、p30均为绝对压力。可见活塞开始移动瞬时，蓄气缸腔与有杆腔的压力差很大。这一点很明显地与普通气缸不同。第16页/共32页第十七页，共32页。气缸(q n)的工作原理第三阶段：冲击段。活塞开始移动瞬时，蓄气缸腔内压力p30可认为已达气源压力ps，同时，容积很小的无杆腔（包括环形空间C）通过排气孔3与大气相通，故无杆腔压力p10等于大气压力pa。由于pa/ps大于临界压力比0.528，所以活塞开始移动后，在最小流通截面处（喷气口与活塞之间的环形面）为声速流动，使无杆腔压力急剧增加，直至与蓄气缸腔内压力平衡。该平衡压力略低于气源压力。以上可以称为冲击段的第I区段(qdun)。第I区段(qdun
27、)的作用时间极短（只有几毫秒）。在第I区段(qdun)，有杆腔压力变化很小，故第I区段(qdun)末，无杆腔压力p1（作用在活塞全面积上）比有杆腔压力p2（作用在活塞杆侧的环状面积上）大得多，活塞在这样大的压差力作用下，获得很高的运动加速度，使活塞高速运动，即进行冲击。在此过程B口仍在进气，蓄气缸腔至无杆腔已连通且压力相等，可认为蓄气-无杆腔内为略带充气的绝热膨胀过程。同时有杆腔排气孔A通流面积有限，活塞高速冲击势必造成有杆腔内气体迅速压缩（排气不畅），有杆腔压力会迅速升高（可能高于气源压力）这必将引起活塞减速，直至下降到速度为0。以上可称为冲击段的第区段(qdun)。可认为第区段(qdun)
28、的有杆腔内为边排气的绝热压缩过程。整个冲击段时间很短，约几十毫秒。见图10-c。图9普通型冲击(chngj)气缸第17页/共32页第十八页，共32页。气缸(q n)的工作原理图10普通型冲击气缸的工作(gngzu)原理1蓄气缸；2中盖；3排气孔(qkng)；4喷气口；5活塞第18页/共32页第十九页，共32页。n n第四阶段：弹跳段。在冲击段之后，从能量观点来说，第四阶段：弹跳段。在冲击段之后，从能量观点来说，蓄气缸腔内压力能转化成活塞动能，而活塞的部分动能蓄气缸腔内压力能转化成活塞动能，而活塞的部分动能又转化成有杆腔的压力能，结果造成又转化成有杆腔的压力能，结果造成(zo chn(zo ch
29、n)有杆腔有杆腔压力比蓄气压力比蓄气-无杆腔压力还高，即形成无杆腔压力还高，即形成“气垫气垫”，使活塞，使活塞产生反向运动，结果又会使蓄气产生反向运动，结果又会使蓄气-无杆腔压力增加，且又无杆腔压力增加，且又大于有杆腔压力。如此便出现活塞在缸体内来回往复运大于有杆腔压力。如此便出现活塞在缸体内来回往复运动动即弹跳。直至活塞两侧压力差克服不了活塞阻力不即弹跳。直至活塞两侧压力差克服不了活塞阻力不能再发生弹跳为止。待有杆腔气体由能再发生弹跳为止。待有杆腔气体由A A排空后，活塞便下排空后，活塞便下行至终点。行至终点。第五阶段：耗能段。活塞下行至终点后，如换向阀不及第五阶段：耗能段。活塞下行至终点后
30、，如换向阀不及时复位，则蓄气时复位，则蓄气-无杆腔内会继续充气直至达到气源压力。无杆腔内会继续充气直至达到气源压力。再复位时，充入的这部分气体又需全部排掉。可见这种再复位时，充入的这部分气体又需全部排掉。可见这种充气不能作用有功，故称之为耗能段。实际使用时应避充气不能作用有功，故称之为耗能段。实际使用时应避免此段（令换向阀及时换向返回复位段）。免此段（令换向阀及时换向返回复位段）。对内径对内径D=90mmD=90mm的气缸，在气源压力的气缸，在气源压力0.65MPa0.65MPa下进行实下进行实验，所得冲击气缸特性曲线见图验，所得冲击气缸特性曲线见图1111。上述分析基本与特。上述分析基本与特
31、性曲线相符。性曲线相符。气缸(q n)的工作原理第19页/共32页第二十页，共32页。n n对冲击段的分析可以看出，很大的运动加速使活塞产生很大的运动速度，但由对冲击段的分析可以看出，很大的运动加速使活塞产生很大的运动速度，但由于必须克服有杆腔不断增加的背压力及摩擦力，则活塞速度又要减慢，因此，在于必须克服有杆腔不断增加的背压力及摩擦力，则活塞速度又要减慢，因此，在某个冲程处，运动速度必达最大值，此时的冲击能也达最大值。各种某个冲程处，运动速度必达最大值，此时的冲击能也达最大值。各种(zhn)(zhn)冲击作业应在这个冲程附近进行（参见图冲击作业应在这个冲程附近进行（参见图10-c10-c）。
32、）。冲击气缸在实际工作时，锤头模具撞击工件作完功，一般就借助行程开关发出冲击气缸在实际工作时，锤头模具撞击工件作完功，一般就借助行程开关发出信号使换向阀复位换向，缸即从冲击段直接转为复位段。这种状态可认为不存在信号使换向阀复位换向，缸即从冲击段直接转为复位段。这种状态可认为不存在弹跳段和耗能段。弹跳段和耗能段。22）快排型冲击气缸由上述普通型冲击气缸原理可见，其一部分能量（有时是）快排型冲击气缸由上述普通型冲击气缸原理可见，其一部分能量（有时是较大部分能量）被消耗于克服背压（即较大部分能量）被消耗于克服背压（即p2p2）做功，因而冲击能没有充分利用。假）做功，因而冲击能没有充分利用。假如冲击一
33、开始，就让有杆腔气体全排空，即使有杆腔压力降至大气压力，则冲击如冲击一开始，就让有杆腔气体全排空，即使有杆腔压力降至大气压力，则冲击过程中，可节省大量的能量，而使冲击气缸发挥更大的作用，输出更大的冲击能。过程中，可节省大量的能量，而使冲击气缸发挥更大的作用，输出更大的冲击能。这种在冲击过程中，有杆腔压力接近于大气压力的冲击气缸，称为快排型冲击气这种在冲击过程中，有杆腔压力接近于大气压力的冲击气缸，称为快排型冲击气缸。其结构见图缸。其结构见图12-a12-a。快排型冲击气缸是快排型冲击气缸是在普通型冲击气缸的下部增加了在普通型冲击气缸的下部增加了“快排机构快排机构”构成。快排机构是由快排导向盖构
34、成。快排机构是由快排导向盖1 1、快排缸体快排缸体4 4、快排活塞、快排活塞3 3密封胶垫密封胶垫2 2等零件组成。等零件组成。气缸的工作(gngzu)原理第20页/共32页第二十一页，共32页。n n 快排型冲击气缸的气控回路见图快排型冲击气缸的气控回路见图12-b12-b。接通气源，通过阀。接通气源，通过阀F1F1同时向同时向K1K1、K3K3充气，充气，K2K2通大气。通大气。阀阀F1F1输出口输出口A A用直管与用直管与K1K1孔连通，而用弯管与孔连通，而用弯管与K3K3孔连通，弯管气阻大于直管气阻。这样，压孔连通，弯管气阻大于直管气阻。这样，压缩空气缩空气(ysu kngq)(ysu
35、 kngq)先经先经K1K1使快排活塞使快排活塞3 3推到上边，由快排活塞推到上边，由快排活塞3 3与密封胶垫与密封胶垫2 2一起切断有杆一起切断有杆腔与排气口腔与排气口T T的通道。然后经的通道。然后经K3K3孔向有杆腔进气，蓄气一无杆腔气体经孔向有杆腔进气，蓄气一无杆腔气体经K4K4孔通过阀孔通过阀 F2 F2排气，排气，则活塞上移。当活塞封住中盖喷气口时，装在锤头上的压块触动推杆则活塞上移。当活塞封住中盖喷气口时，装在锤头上的压块触动推杆6 6，切换阀，切换阀F3F3，发出信号，发出信号控制阀控制阀F2F2使之切换，这样气源便经阀使之切换，这样气源便经阀F2F2和和K4K4孔向蓄气腔内充
36、气，一直充至气源压力。孔向蓄气腔内充气，一直充至气源压力。气缸的工作(gngzu)原理图11冲击气缸特性(txng)曲线第21页/共32页第二十二页，共32页。气缸(q n)的工作原理图12快排型冲击(chngj)气缸结构及控制回路a）结构图；b）控制(kngzh)回路1快排导向盖；2密封胶垫；3快排活塞；4快排缸体；5中盖T方孔；C环形空间；6推杆；7气阻；8气容第22页/共32页第二十三页，共32页。n n冲击工作开始时，使阀冲击工作开始时，使阀F1F1切换，则切换，则K2K2进气，进气，K1K1和和K3K3排气，快排排气，快排活塞下移，有杆腔的压缩空气便通过快排导向盖活塞下移，有杆腔的压
37、缩空气便通过快排导向盖1 1上的多个圆孔（上的多个圆孔（8 8个），再经过快排缸体个），再经过快排缸体4 4上的多个方孔上的多个方孔T T（1010余个）及余个）及K3K3直接排至大直接排至大气中。因为上述多个圆孔和方孔的通流面积远远大于气中。因为上述多个圆孔和方孔的通流面积远远大于K3K3的通流面积，的通流面积，所以有杆腔的压力可以在极短的时间内降低到接近于大气压力。当所以有杆腔的压力可以在极短的时间内降低到接近于大气压力。当降到一定压力时，活塞便开始下移。锤头上压块便离开行程阀降到一定压力时，活塞便开始下移。锤头上压块便离开行程阀F3F3的的推杆推杆6 6，阀，阀3 3在弹簧的作用下复位。
38、由于接有气阻在弹簧的作用下复位。由于接有气阻7 7和气容和气容8 8，阀，阀3 3虽虽然复位，但然复位，但F2F2却延时复位，这就保证了蓄气缸腔内的压缩空气用来却延时复位，这就保证了蓄气缸腔内的压缩空气用来完成使活塞迅速向下冲击的工作。否则，若完成使活塞迅速向下冲击的工作。否则，若F3F3复位，复位，F2F2同时复位的同时复位的话，蓄气缸腔内压缩空气就会在锤头没有运动到行程终点之前已经话，蓄气缸腔内压缩空气就会在锤头没有运动到行程终点之前已经通过通过K4K4孔和阀孔和阀F2F2排气了，所以当锤头开始冲击后，排气了，所以当锤头开始冲击后，F2F2的复位动作需的复位动作需延时几十毫秒。因所需延时时
39、间不长，冲击缸冲击时间又很短，往延时几十毫秒。因所需延时时间不长，冲击缸冲击时间又很短，往往不用气阻、气容也可以，只要阀往不用气阻、气容也可以，只要阀F2F2的换向时间比冲击时间长就可的换向时间比冲击时间长就可以了。以了。在活塞向下冲击的过程中，由于有杆腔气体能充分地被排空在活塞向下冲击的过程中，由于有杆腔气体能充分地被排空(pi(pikn)kn)，故不存在普通型冲击气缸有杆腔出现的较大背压，因而快排，故不存在普通型冲击气缸有杆腔出现的较大背压，因而快排型冲击气缸的冲击能是同尺寸的普通型冲击气缸冲击能的型冲击气缸的冲击能是同尺寸的普通型冲击气缸冲击能的3 34 4倍。倍。气缸的工作(gngzu
40、)原理第23页/共32页第二十四页，共32页。n n2）数字气缸n n 如图13所示，它由活塞1、缸体2、活塞杆3等件组成。活塞的右端有T字头，活塞的左端有凹形孔，后面活塞的T字头装入前面活塞的凹形孔内，由于缸体的限制，T字头只能在凹形孔内沿缸轴向运动，而两者不能脱开，若干活塞如此顺序串联置于缸体内，T字头在凹形孔中左右可移动的范围就是此活塞的行程量。不同的进气孔A1Ai（可能是A1，或是A1和A2，或A1、A2和A3，还可能是A1和A3，或A2和A3等等）输入压缩空气（0.40.8MPa）时，相应的活塞就会向右移动，每个活塞的向右移动都可推动活塞杆3向右移动，因此，活塞杆3每次向右移动的总距
41、离等于(dngy)各个活塞行程量的总和。这里B孔始终与低压气源相通（0.050.1MPa），当A1Ai孔排气时，在低压气的作用下，活塞会自动退回原位。各活塞的行程大小，可根据需要的总行程s按几何级数由小到大排列选取。设s=35mm，采用3个活塞，则各活塞的行程分别取1=5mm；2=10mm；3=20mm。如s=31.5mm，可用6个活塞，则1、2、36分别设计为0.5、1、2、4、8、16mm，由这些数值组合起来，就可在0.531.5mm范围内得到0.5mm整数倍的任意输出位移量。气缸的工作(gngzu)原理第24页/共32页第二十五页，共32页。气缸的工作(gngzu)原理图14回转(huz
42、hun)气缸a）原理图；b）结构图1活塞杆；2、5密封圈；3缸体；4活塞；6缸盖；7、8轴承9导气(doq)头体；10导气(doq)头芯；11中盖；12螺栓第25页/共32页第二十六页，共32页。而这里的1、2、3i可以根据需要设计成各种不同(b tn)数列，就可以得到各种所需数值的行程量。气缸的工作(gngzu)原理图13数字(shz)气缸1活塞；2缸体；3活塞杆第26页/共32页第二十七页，共32页。n n（3 3）回转气缸）回转气缸如图如图14-a14-a所示，主要由导气头、缸体、活塞、活塞杆组成。这种气缸的缸体所示，主要由导气头、缸体、活塞、活塞杆组成。这种气缸的缸体3 3连同缸连同缸
43、盖盖6 6及导气头芯及导气头芯1010被其他动力（如车床主轴）携带回转，活塞被其他动力（如车床主轴）携带回转，活塞4 4及活塞杆及活塞杆1 1只能作往复直只能作往复直线运动，导气头体线运动，导气头体9 9外接管路，固定不动。外接管路，固定不动。固转气缸的结构如图固转气缸的结构如图14-b14-b所示。为增大其输出力采用两个活塞串联在一根活塞杆上，所示。为增大其输出力采用两个活塞串联在一根活塞杆上，这样其输出力比单活塞也增大约一倍，且可减小气缸尺寸，导气头体与导气头芯因需这样其输出力比单活塞也增大约一倍，且可减小气缸尺寸，导气头体与导气头芯因需相对转动，装有滚动轴承，并以研配间隙密封相对转动，装
44、有滚动轴承，并以研配间隙密封(mfng)(mfng)，应设油杯润滑以减少摩擦，应设油杯润滑以减少摩擦，避免烧损或卡死。避免烧损或卡死。回转气缸主要用于机床夹具和线材卷曲等装置上。回转气缸主要用于机床夹具和线材卷曲等装置上。气缸的工作(gngzu)原理第27页/共32页第二十八页，共32页。n n（4 4）挠性气缸）挠性气缸挠性气缸是以挠性软管作为缸筒的气缸。常用挠性气挠性气缸是以挠性软管作为缸筒的气缸。常用挠性气缸有两种。一种是普通缸有两种。一种是普通(p(p tng)tng)挠性气缸见图挠性气缸见图1515，由活，由活塞、活塞杆及挠性软管缸筒组成。一般都是单作用活塞塞、活塞杆及挠性软管缸筒组
45、成。一般都是单作用活塞气缸，活塞的回程靠其他外力。其特点是安装空间小，气缸，活塞的回程靠其他外力。其特点是安装空间小，行程可较长。行程可较长。气缸(q n)的工作原理图15普通(ptng)挠性气缸第28页/共32页第二十九页，共32页。n n第二种挠性气缸是滚子挠性气缸见图第二种挠性气缸是滚子挠性气缸见图1616。由夹持滚子代替活塞及活塞杆，夹持滚子设在挠性缸筒外表面，。由夹持滚子代替活塞及活塞杆，夹持滚子设在挠性缸筒外表面，A A端进气端进气(jn(jn q)q)时，左端挠性筒膨胀，时，左端挠性筒膨胀，B B端排气，缸左端收缩，夹持在缸筒外部的滚子在膨胀端的作用下，向右移动，滚子夹带动载端排
46、气，缸左端收缩，夹持在缸筒外部的滚子在膨胀端的作用下，向右移动，滚子夹带动载荷运动。可称为挠性筒滚子气缸。这种气缸的特点是所占空间小，输出力较小，载荷率较低，可实现双作用。荷运动。可称为挠性筒滚子气缸。这种气缸的特点是所占空间小，输出力较小，载荷率较低，可实现双作用。气缸(q n)的工作原理图16滚子(nz)挠性气缸第29页/共32页第三十页，共32页。n n（5 5）钢索式气缸）钢索式气缸钢索式气缸见图钢索式气缸见图1717，是以柔软的、弯曲性大的钢丝绳，是以柔软的、弯曲性大的钢丝绳代替刚性活塞杆的一种气缸。活塞与钢丝绳连在一起，代替刚性活塞杆的一种气缸。活塞与钢丝绳连在一起，活塞在压缩空气推动下往复运动，钢丝绳带动载荷活塞在压缩空气推动下往复运动，钢丝绳带动载荷(zi(zi h)h)运动，安装两个滑轮，可使活塞与载荷运动，安装两个滑轮，可使活塞与载荷(zi h)(zi h)的运动的运动方向相反。方向相反。这种气缸的特点是可制成行程很长的气缸，如制成直这种气缸的特点是可制成行程很长的气缸，如制成直径为径为25mm 25mm，行程为，行程为6m6m左右的气缸也不困难。钢索与导左右的气缸也不困难。钢索与导向套间易产生泄漏。向套间易产生泄漏。气缸(q n)的工作原理图17钢索(nsu)式气缸第30页/共32页第三十一页，共32页。第31页/共32页第三十二页，共32页。