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        1. 山東錦隆自動(dòng)化科技有限公司
          中級(jí)會(huì)員 | 第11年

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          氣缸的相關(guān)知識(shí)

          時(shí)間:2014-10-15閱讀:1887
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          氣缸的相關(guān)知識(shí)

           

          氣缸的相關(guān)知識(shí)
          引導(dǎo)活塞在其中進(jìn)行直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)的圓筒形金屬機(jī)件。工質(zhì)在發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸中通過(guò)膨脹將熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能;氣體在壓縮機(jī)氣缸中接受活塞壓縮而提高壓力。渦輪機(jī)、旋轉(zhuǎn)活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)等的殼體通常也稱“氣缸”。氣缸的應(yīng)用領(lǐng)域:印刷(張力控制)、半導(dǎo)體(點(diǎn)焊機(jī)、芯片研磨)、自動(dòng)化控制、機(jī)器人等等。英文名:cylinder

          1種類
          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。氣缸有做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)的和做往復(fù)擺動(dòng)的兩類(見(jiàn)圖)。做往復(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(zhuǎn)換為活塞高速(10~20米/秒)運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能,借以做功。
          ⑤無(wú)桿氣缸:沒(méi)有活塞桿的氣缸的總稱。有磁性氣缸,纜索氣缸兩大類。
          做往復(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,輸出軸做擺動(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。
          2分類
          直線運(yùn)動(dòng)往復(fù)運(yùn)動(dòng)的氣缸、擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)的擺動(dòng)氣缸、氣爪等。[1]
          3結(jié)構(gòu)
          氣缸是由缸筒、端蓋、活塞、活塞桿和密封件等組成,其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖所示:
          SMC氣缸原理圖
          SMC氣缸原理圖
          1)缸筒
          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Ra0.8μm。
          氣缸活塞上采用組合密封圈實(shí)現(xiàn)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(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(zhǎng)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(guò)去常用可鍛鑄鐵,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(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(zhǎng)使用聚氨酯、聚四氟乙烯、夾布合成樹(shù)脂等材料。活塞的寬度由密封圈尺寸和必要的滑動(dòng)部分長(zhǎng)度來(lái)決定。滑動(dòng)部分太短,易引起早期磨損和卡死。活塞的材質(zhì)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。
          5)密封圈
          回轉(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。
          6)氣缸工作時(shí)要靠壓縮空氣中的油霧對(duì)活塞進(jìn)行潤(rùn)滑。也有小部分免潤(rùn)滑氣缸。
          4工作原理
          根據(jù)工作所需力的大小來(lái)確定活塞桿上的推力和拉力。由此來(lái)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(guò)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。
          氣缸
          下面是氣缸理論出力的計(jì)算公式:
          F:氣缸理論輸出力(kgf)
          F′:效率為85%時(shí)的輸出力(kgf)--(F′=F×85%)
          D:氣缸缸徑(mm)
          P:工作壓力(kgf/C㎡)
          例:直徑340mm的氣缸,工作壓力為3kgf/cm2時(shí),其理論輸出力為多少?芽輸出力是多少?
          將P、D連接,找出F、F′上的點(diǎn),得:
          F=2800kgf;F′=2300kgf
          在工程設(shè)計(jì)時(shí)選擇氣缸缸徑,可根據(jù)其使用壓力和理論推力或拉力的大小,從經(jīng)驗(yàn)表1-1中查出。
          例:有一氣缸其使用壓力為5kgf/cm2,在氣缸推出時(shí)其推力為132kgf,(氣缸效率為85%)問(wèn):該選擇多大的氣缸缸徑?
          ●由氣缸的推力132kgf和氣缸的效率85%,可計(jì)算出氣缸的理論推力為F=F′/85%=155(kgf)
          ●由使用壓力5kgf/cm2和氣缸的理論推力,查出選擇缸徑為?63的氣缸便可滿足使用要求。
          5應(yīng)用領(lǐng)域
          印刷(張力控制)、半導(dǎo)體(點(diǎn)焊機(jī)、芯片研磨)、自動(dòng)化控制、機(jī)器人等等。
          6發(fā)展歷程
          氣缸原理源于大炮:
          氣缸源于大炮?這并不是聳人聽(tīng)聞。你車上的氣缸確實(shí)與大炮有關(guān)。
          1680年,荷蘭科學(xué)家霍因斯受到大炮原理的啟發(fā),心想如將炮彈的強(qiáng)大力量用來(lái)推動(dòng)其它機(jī)械不是挺好嗎?他一開(kāi)始仍用 FAIR藥作燃燒爆炸物,將炮彈改成“活塞”,把炮筒作“氣缸”,并開(kāi)一個(gè)單向閥。他在氣缸內(nèi)注入 FAIR藥,當(dāng)點(diǎn)燃 FAIR藥后, FAIR藥猛烈地爆炸燃燒,推動(dòng)活塞向上運(yùn)動(dòng),并產(chǎn)生動(dòng)力。同時(shí),爆炸氣巨大的壓力還推開(kāi)單向閥,排出廢氣。而后,氣缸內(nèi)殘余廢氣逐漸變冷,氣壓變低,氣缸外部的大氣壓又推動(dòng)活塞向下運(yùn)動(dòng),以準(zhǔn)備進(jìn)行下一次爆炸。當(dāng)然,由于行程過(guò)長(zhǎng),效率太低,他zui終沒(méi)有取得成功。但是,正是霍因斯首先提出了“內(nèi)燃機(jī)”的設(shè)想,后人在此基礎(chǔ)上才發(fā)明了汽車用的發(fā)動(dòng)機(jī)。
          早期汽車使用單缸機(jī)
          汽車*卡爾·奔馳和戴姆勒在當(dāng)年設(shè)計(jì)制造汽車時(shí),他們不約而同地只用了一個(gè)氣缸的發(fā)動(dòng)機(jī)。就像我們認(rèn)為一輛汽車不可能使用兩臺(tái)或更多臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)一樣,估計(jì)當(dāng)時(shí)的人們也不會(huì)想象出還會(huì)用兩個(gè)氣缸或更多氣缸的發(fā)動(dòng)機(jī)。然而現(xiàn)在不同了,先別說(shuō)發(fā)達(dá)國(guó)家,看看國(guó)內(nèi)汽車廣告就會(huì)發(fā)現(xiàn),不少?gòu)S家總拿發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸數(shù)目和排列形式來(lái)說(shuō)事,賣微型車的極力吹鼓他的車用的是四缸機(jī)而非三缸,用v6發(fā)動(dòng)機(jī)的一定要把v字弄得醒目惹眼,廣告宣傳確實(shí)起到了很大效果,不少車迷已認(rèn)同了 “4缸比3缸好”、“6缸比4缸好”、“v型比直列好”、“v型發(fā)動(dòng)機(jī)是發(fā)動(dòng)機(jī)”等概念。國(guó)產(chǎn)車中已有近20種車裝配了v6或v8型發(fā)動(dòng)機(jī)。
          單缸發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸每轉(zhuǎn)兩周才能產(chǎn)生一次燃燒做功,這樣它的聲音聽(tīng)起來(lái)也不連續(xù)順暢,聽(tīng)一聽(tīng)小排量摩托車的聲音就知道了。zui為不能讓人接受的是它的運(yùn)轉(zhuǎn)極不平穩(wěn),轉(zhuǎn)速波動(dòng)較大,而且單缸發(fā)動(dòng)機(jī)的外形也不適合裝在汽車上。為此,汽車上已見(jiàn)不到單缸發(fā)動(dòng)機(jī)上,兩缸機(jī)也不好找了,zui少是3缸發(fā)動(dòng)機(jī)。國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的華利面包車、老款夏利車、吉利豪情和奧拓、福萊爾上,裝的都是3缸機(jī)。
          1升以下的微型車上多用3缸機(jī),1升至2升的發(fā)動(dòng)機(jī)一般采用4缸或5缸機(jī)。2升以上的發(fā)動(dòng)機(jī)大多為6缸,4升以上的發(fā)動(dòng)機(jī)使用8缸的占絕大多數(shù)。
          在相同排量的情況下,增加氣缸數(shù)可以提高發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速,從而可以提高發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率。另外,增加氣缸數(shù)可以使發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)更平穩(wěn),使其輸出扭矩和輸出功率更加穩(wěn)定。增加氣缸數(shù)可以使氣車更容易起動(dòng),加速響應(yīng)性更好。為了提高氣車的性能,必須增加氣缸數(shù)。因此,豪華轎車、跑車、賽車等高性能氣車的氣缸數(shù)都在6缸以上,zui多者已達(dá)到16缸。
          但是,氣缸數(shù)的增加不能無(wú)限制。因?yàn)殡S著氣缸數(shù)的增加,發(fā)動(dòng)機(jī)的零部件數(shù)也成比例地增加,從而使發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜,降低發(fā)動(dòng)機(jī)的可靠性,增加發(fā)動(dòng)機(jī)重量,提高制造成本和使用費(fèi)用,增加燃料消耗,并使發(fā)動(dòng)機(jī)的體積變大。因此,氣車發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸數(shù)都是根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的用途和性能要求,在權(quán)衡各種利弊之后做出的合適選擇。
          7常見(jiàn)故障
          問(wèn)題及原因
          ⒈汽缸是鑄造而成的,汽缸出廠后都要經(jīng)過(guò)時(shí)效處理,使汽缸在住鑄造過(guò)程中所產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力*消除。如果時(shí)效時(shí)間短,那么加工好的汽缸在以后的運(yùn)行中還會(huì)變形。
          ⒉汽缸在運(yùn)行時(shí)受力的情況很復(fù)雜,除了受汽缸內(nèi)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(shí)對(duì)靜止部分的反作用力,以及各種連接管道冷熱狀態(tài)下對(duì)汽缸的作用力,在這些力的相互作用下,汽缸易發(fā)生塑性變形造成泄漏。
          ⒊汽缸的負(fù)荷增減過(guò)快,特別是快速的啟動(dòng)、停機(jī)和工況變化時(shí)溫度變化大、暖缸的方式不正確、停機(jī)檢修時(shí)打開(kāi)保溫層過(guò)早等,在汽缸中和法蘭上產(chǎn)生很大的熱應(yīng)力和熱變形。
          ⒋汽缸在機(jī)械加工的過(guò)程中或經(jīng)過(guò)補(bǔ)焊后產(chǎn)生了應(yīng)力,但沒(méi)有對(duì)汽缸進(jìn)行回 FAIR處理加以消除,致使汽缸存在較大的殘余應(yīng)力,在運(yùn)行中產(chǎn)生*的變形。
          ⒌在安裝或檢修的過(guò)程中,由于檢修工藝和檢修技術(shù)的原因,使內(nèi)缸、汽缸隔板、隔板套及汽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(yùn)行后產(chǎn)生巨大的膨脹力使汽缸變形。
          ⒍使用的汽缸密封劑質(zhì)量不好、雜質(zhì)過(guò)多或是型號(hào)不對(duì);汽缸密封劑內(nèi)若有堅(jiān)硬的雜質(zhì)顆粒就會(huì)使密封面難以緊密的結(jié)合。
          ⒎汽缸螺栓的緊力不足或是螺栓的材質(zhì)不合格。汽缸結(jié)合面的嚴(yán)密性主要靠螺栓的緊力來(lái)實(shí)現(xiàn)的。機(jī)組的起?;蚴窃鰷p負(fù)荷時(shí)產(chǎn)生的熱應(yīng)力和高溫會(huì)造成螺栓的應(yīng)力松弛,如果應(yīng)力不足,螺栓的預(yù)緊力就會(huì)逐漸減小。如果汽缸的螺栓材質(zhì)不好,螺栓在長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行當(dāng)中,在熱應(yīng)力和汽缸膨脹力的作用下被拉長(zhǎng),發(fā)生塑性變形或斷裂,緊力就會(huì)不足,使汽缸發(fā)生泄漏的現(xiàn)象。
          ⒏汽缸螺栓緊固的順序不正確。一般的汽缸螺栓在緊固時(shí)是從中間向兩邊同時(shí)緊固,也就是從垂弧zui大處或是受力變形zui大的地方緊固,這樣就會(huì)把變形zui大的處的間隙向汽缸前后的自由端轉(zhuǎn)移,zui后間隙漸漸消失。如果是從兩邊向中間緊,間隙就會(huì)集中于中部,汽缸結(jié)合面形成弓型間隙,引起蒸汽泄漏。
          氣缸出現(xiàn)內(nèi)、外泄漏,一般是因活塞桿安裝偏心,潤(rùn)滑油供應(yīng)不足,密封圈和密封環(huán)磨損或損壞,氣缸內(nèi)有雜質(zhì)及活塞桿有傷痕等造成的。所以,當(dāng)氣缸出現(xiàn)內(nèi)、外泄漏時(shí),應(yīng)重新調(diào)整活塞桿的中心,以保證活塞桿與缸筒的同軸度;須經(jīng)常檢查油霧器工作是否可靠,以保證執(zhí)行元件潤(rùn)滑良好;當(dāng)密封圈和密封環(huán)出現(xiàn)磨損或損環(huán)時(shí),須及時(shí)更換;若氣缸內(nèi)存在雜質(zhì),應(yīng)及時(shí)清除;活塞桿上有傷痕時(shí),應(yīng)換新。
          氣缸的輸出力不足和動(dòng)作不平穩(wěn),一般是因活塞或活塞桿被卡住、潤(rùn)滑不良、供氣量不足,或缸內(nèi)有冷凝水和雜質(zhì)等原因造成的。對(duì)此,應(yīng)調(diào)整活塞桿的中心;檢查油霧器的工作是否可靠;供氣管路是否被堵塞。當(dāng)氣缸內(nèi)存有冷凝水和雜質(zhì)時(shí),應(yīng)及時(shí)清除。
          氣缸的緩沖效果不良,一般是因緩沖密封圈磨損或調(diào)節(jié)螺釘損壞所致。此時(shí),應(yīng)更換密封圈和調(diào)節(jié)螺釘。
          氣缸的活塞桿和缸蓋損壞,一般是因活塞桿安裝偏心或緩沖機(jī)構(gòu)不起作用而造成的。對(duì)此,應(yīng)調(diào)整活塞桿的中心位置;更換緩沖密封圈或調(diào)節(jié)螺釘。
          詢價(jià): 張

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