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更新時(shí)間：2010-07-29 
瀏覽次數(shù)：3094德國FESTO氣缸，F(xiàn)ESTO圓形氣缸
我們追求氣動(dòng)元件的結(jié)構(gòu)、功能和外觀的。我們更追求氣動(dòng)產(chǎn)品的創(chuàng)新、標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、集成化和智能化。我們把氣動(dòng)與電子、機(jī)械和計(jì)算機(jī)等技術(shù)相結(jié)合，使之成為一種和低成本的自動(dòng)化技術(shù)。
Festo是世界氣動(dòng)*家通過ISO9001認(rèn)證的企業(yè)。Festo的品牌包含許多方面，主要表現(xiàn)在智能化和易操作的產(chǎn)品設(shè)計(jì)、使用壽命長的產(chǎn)品、持久的效率優(yōu)化以及化和全天的。Festo給予用戶的產(chǎn)品和都是的。
高意味著客戶滿意。公司把使客戶滿意放在*位。Festo的目標(biāo)是向用戶提供高的產(chǎn)品，幫助用戶提高產(chǎn)品，從而使用戶為他們的客戶提供更好的。Festo公司把企業(yè)每個(gè)活動(dòng)都看成是影響客戶滿意度的因素。作為一個(gè)"學(xué)習(xí)型"的公司，F(xiàn)esto建立了一套程序和方法，使公司能夠不斷精簡運(yùn)作和工作步驟，使員工能夠不斷采用的科技和管理方法，從而在整個(gè)公司范圍內(nèi)保證了產(chǎn)品的高。由于Festo公司能夠?qū)Ξa(chǎn)品開發(fā)、設(shè)計(jì)和的作出嚴(yán)格保證，1990年德國Festo公司成為世界上獲得ISO9001認(rèn)證的氣動(dòng)產(chǎn)品企業(yè)。
德國FESTO氣缸，F(xiàn)ESTO圓形氣缸
FESTO氣缸的作用：將壓縮空氣的壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)作直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)、擺動(dòng)和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
氣壓傳動(dòng)中將壓縮氣體的壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的氣動(dòng)執(zhí)行元件。氣缸有作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)的和作往復(fù)擺動(dòng)的兩類。作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)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(cè)供氣聚能產(chǎn)生氣壓，氣壓推動(dòng)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(gè)或兩個(gè)方向輸出力。③膜片式氣缸：用膜片代替活塞，只在一個(gè)方向輸出力，用彈簧復(fù)位。它的密封好，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(dòng)的動(dòng)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(yè)。作往復(fù)擺動(dòng)的氣缸稱擺動(dòng)氣缸，由葉片將內(nèi)腔分隔為二，向兩腔交替供氣，輸出軸作擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)，擺動(dòng)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。
德國FESTO氣缸，F(xiàn)ESTO圓形氣缸
缸筒的內(nèi)徑大小代表了氣缸輸出力的大小；钊诟淄矁(nèi)做平穩(wěn)的往復(fù)滑動(dòng)，缸筒內(nèi)表面的表面粗糙度應(yīng)達(dá)到Ra0.8um。對鋼管缸筒，內(nèi)表面還應(yīng)鍍硬鉻，以減小摩擦阻力和磨損，并能防止銹蝕。缸筒材質(zhì)除使用高碳鋼管外，還是用高強(qiáng)度鋁合金和黃銅。小型氣缸有使用不銹鋼管的。帶磁性開關(guān)的氣缸或在耐腐蝕環(huán)境中使用的氣缸，缸筒應(yīng)使用不銹鋼、鋁合金或黃銅等材質(zhì)。
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(shí)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，現(xiàn)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。
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(dòng)部分長度來決定；瑒(dòng)部分太短，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。
活塞桿是氣缸中zui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；剞D(zhuǎn)或往復(fù)運(yùn)動(dòng)處的部件密封稱為動(dòng)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。氣缸工作時(shí)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。根據(jù)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(shí)應(yīng)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(shè)備笨重、成本高，同時(shí)耗氣量增大，造成能源浪費(fèi)。在夾具設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡量采用增力機(jī)構(gòu)，以減少氣缸的尺寸。
FESTO氣缸的工作原理 1.2.1 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(gè)方向運(yùn)動(dòng).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) 單作用氣缸 1—缸體;2—活塞;3—彈簧;4—活塞桿; 單作用氣缸的特點(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. 由于以上特點(diǎn),單作用活塞氣缸多用于短行程.其推力及運(yùn)動(dòng)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(dòng)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(shí),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(dòng)工作臺左右運(yùn)動(dòng),工作臺運(yùn)動(dòng)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(shí),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(dòng)工作臺向左或向左運(yùn)動(dòng),工作臺的運(yùn)動(dòng)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(shí),其往返運(yùn)動(dòng) 輸出力及速度均相等. 2）緩沖氣缸對于接近行程末端時(shí)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(dòng)和損壞機(jī)件.為了使活塞在行程末端運(yùn)動(dòng)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(dòng)下向右運(yùn)動(dòng)時(shí),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(dòng)接近行程末端時(shí),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(dòng) 時(shí),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(dòng)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(dòng)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(dòng)時(shí),從氣孔 8 輸入壓縮空氣,可直接頂開單向閥 5,推動(dòng)活 塞向左運(yùn)動(dòng).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(dòng)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,其特點(diǎn)是動(dòng)作快,但速度不易控制,當(dāng)載荷變化較大時(shí),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,其特點(diǎn)是動(dòng)作不如氣缸快,但速度易于控制,當(dāng) 載荷變化較大時(shí),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(dòng)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(shí),氣缸克 服載荷帶動(dòng)液壓缸活塞向左運(yùn)動(dòng)（氣缸左端排氣） ,此時(shí)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(shí)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(dòng)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(dòng)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(dòng)速度.可以看出,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(shí)對同軸度要求較高;有時(shí)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)速特性可分為: 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)速特性及應(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(dòng)聯(lián)結(jié)式, 行程閥控制快速趨近式等. 活塞上有擋板式單向閥的氣-液阻尼缸見圖 42.2-7. 活塞上帶有擋板式單向閥,活塞向右運(yùn)動(dòng)時(shí),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(shí)的速度.活塞向左運(yùn) 動(dòng)時(shí),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(dòng)聯(lián)接的快速趨近式氣-液阻尼缸原理圖.靠液壓缸活塞桿端部的 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(dòng)液壓缸活塞,通過節(jié)流阻尼,實(shí)現(xiàn)慢 進(jìn).返程時(shí)也是走空行程 s1,再與液壓活塞一起運(yùn)動(dòng),通過單向閥,實(shí)現(xiàn)快退. 表 42.2-3 氣-液阻尼缸調(diào)速特性及應(yīng)用 調(diào)速方式 結(jié)構(gòu)示意圖 特性曲線 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(dòng)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(dòng)時(shí),單向閥關(guān)閉,節(jié)流慢進(jìn);活塞 向左運(yùn)動(dòng)時(shí),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(dòng)時(shí),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(dòng)時(shí),單 向閥打開,實(shí)現(xiàn)快退.由于快速趨近,節(jié)省了空程時(shí)間,提高了勞動(dòng)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(dòng)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 1—圖 42.2-9 是又一種浮動(dòng)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 特殊氣缸 （1）沖擊氣缸 圖 42.2-9 浮動(dòng)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(dòng)的能量,利用此動(dòng)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(gè)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(dòng)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. 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(shí),活塞才開始移動(dòng). 式中 d——中蓋噴氣口直徑（m） ; p30——活塞開始移動(dòng)瞬時(shí)蓄氣缸腔內(nèi)壓力（壓力） （Pa） ; p20——活塞開始移動(dòng)瞬時(shí)有桿腔內(nèi)壓力（壓力） （Pa） ; G——運(yùn)動(dòng)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(dòng)瞬時(shí)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(shí),活塞才開始移動(dòng).這里的 p20,p30 均為壓力.可見活塞開始移動(dòng)瞬時(shí),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 三階段:沖擊段.活塞開始移動(dòng)瞬時(shí),蓄氣缸腔內(nèi)壓力 p30 可認(rèn)為已達(dá)氣源壓力 ps,同時(shí),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(dòng)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(dòng),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 I 區(qū)段. I 區(qū)段的作用時(shí)間極短（只有幾毫秒） .在 I 區(qū)段,有桿腔壓力變化很小,故 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(dòng)加速度,使活塞高速運(yùn)動(dòng),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(shí)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Ⅱ區(qū) 段.可認(rèn)為Ⅱ區(qū)段的有桿腔內(nèi)為邊排氣的絕熱壓縮過程.整個(gè)沖擊段時(shí)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 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(dòng)能,而活塞的部分 動(dòng)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(dòng),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(dòng)—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). 五階段:耗能段.活塞下行至終點(diǎn)后,如換向閥不及時(shí)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(shí),充入的這部分氣體又需全部排掉.可見這種充氣不能作用有功,故稱之為耗能段.實(shí)際 使用時(shí)應(yīng)避免此段（令換向閥及時(shí)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),所得沖擊氣缸特性曲線見圖 42.2-12.上述 分析基本與特性曲線相符. 對沖擊段的分析可以看出,很大的運(yùn)動(dòng)加速使活塞產(chǎn)生很大的運(yùn)動(dòng)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(gè)沖程處,運(yùn)動(dòng)速度必達(dá)zui大值,此時(shí)的沖擊能也 達(dá)zui大值.各種沖擊作業(yè)應(yīng)在這個(gè)沖程附近進(jìn)行. 沖擊氣缸在實(shí)際工作時(shí),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(shí)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.快排機(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(shí)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(shí),裝在 錘頭上的壓塊觸動(dòng)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. 沖擊工作開始時(shí),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(gè)圓孔（8 個(gè)） ,再經(jīng)過快排缸體 4 上的多個(gè)方孔 T（10 余個(gè)）及 K3 直接排至大氣中. 因?yàn)樯鲜龆鄠(gè)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(shí)間內(nèi)降 低到接近于大氣壓力.當(dāng)降到一定壓力時(shí),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(shí)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,F2 同時(shí)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(dòng)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,F2 的復(fù)位動(dòng)作需延時(shí)幾十毫秒.因所需延時(shí)時(shí)間不長,沖擊缸沖擊時(shí)間又很短,往往不用氣阻,氣容也可以, 只要閥 F2 的換向時(shí)間比沖擊時(shí)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 它由活塞 1,缸體 2,活塞桿 3 等件組成.活塞的右端有 T 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(dòng),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(dòng)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(shí),相應(yīng)的活塞就會向右移動(dòng),每個(gè)活塞的向右移動(dòng)都可推動(dòng)活塞桿 3 向右 移動(dòng),因此,活塞桿 3 每次向右移動(dòng)的總距離等于各個(gè)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(shí),在低壓氣的作用下,活塞會自動(dòng)退回原位.各活塞的行程大小, 可根據(jù)需要的總行程 s 按幾何數(shù)由小到大排列選取.設(shè) s=35mm,采用 3 個(gè)活塞,則各活塞的行程分別 取,可用 6 個(gè)活塞,則 分別設(shè)計(jì)為 ,由這些數(shù)值組合起來,就可在 范圍內(nèi)得到 整數(shù)倍的任意 輸出位移量.而這里的 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 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(dòng)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(dòng),導(dǎo)氣頭體 9 外接管路,固定不動(dòng). 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(gè)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(dòng),裝有滾動(dòng)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.其特點(diǎn)是安裝空間小, 行程可較長. 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(shí),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(dòng),滾子夾帶動(dòng)載荷運(yùn)動(dòng).可稱為撓性筒滾子氣缸.這種氣缸的特點(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. （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.活塞與鋼絲繩連在 一起,活塞在壓縮空氣推動(dòng)下往復(fù)運(yùn)動(dòng),鋼絲繩帶動(dòng)載荷運(yùn)動(dòng),安裝兩個(gè)滑輪,可使活塞與載荷的運(yùn)動(dòng)方 向相反. 這種氣缸的特點(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.
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