Company Introduction

威斯特-可以信賴的自動化設(shè)備專家

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德國力士樂REXROTH氣缸的應(yīng)用原理

引導(dǎo)活塞在缸內(nèi)進(jìn)行直線往復(fù)運(yùn)動的圓筒形金屬機(jī)件。空氣在發(fā)動機(jī)氣缸中通過膨脹將熱能轉(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)、自動化控制、機(jī)器人等等。

種類

氣壓傳動中將壓縮氣體的壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械 能的氣動執(zhí)行元件。氣缸有做往復(fù)直線運(yùn)動的和做往復(fù)擺動兩種類型(見圖)。做往復(fù)直線運(yùn)動的氣缸又可分為單作用氣缸、雙作用氣缸、膜片式氣缸和沖擊氣缸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(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)動的動能，借以做功。

⑤無桿氣缸:沒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)擺動的氣缸稱擺動氣缸，由葉片將內(nèi)腔分隔為二，向兩腔交替供氣，輸出軸做擺動運(yùn)動，擺動角小于 280°。此外，還有回轉(zhuǎn)氣缸、氣液阻尼缸和步進(jìn)氣缸等。

德國力士樂REXROTH氣缸的應(yīng)用原理

本段結(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:

1)缸筒

缸筒的內(nèi)徑大小代表了氣缸輸出力的大小。活塞要在缸筒內(nèi)做平穩(wěn)的往復(fù)滑動，缸筒內(nèi)表面的表面粗糙度應(yīng)達(dá)到Ra0.8μm。

SMC、 CM2氣缸活塞上采用組合密封圈實現(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，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。活塞上的耐磨環(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。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(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(lián)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(jìn)行潤滑。也有小部分免潤滑氣缸。

德國力士樂REXROTH氣缸的應(yīng)用原理

工作原理

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，同時耗氣量增大，造成能源浪費(fèi)。在夾具設(shè)計時，應(yīng)盡量采用增力機(jī)構(gòu)，以減少氣缸的尺寸。

常見故障

問題及原因

⒈汽缸是鑄造而成的，汽缸出廠后都要經(jīng)過時效處理，使汽缸在住鑄造過程中所產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力*消除。如果時效時間短，那么加工好的汽缸在以后的運(yùn)行中還會變形。

⒉汽缸在運(yùn)行時受力的情況很復(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對靜止部分的反作用力，以及各種連接管道冷熱狀態(tài)下對汽缸的作用力，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)荷增減過快，特別是快速的啟動、停機(jī)和工況變化時溫度變化大、暖缸的方式不正確、停機(jī)檢修時打開保溫層過早等，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)械加工的過程中或經(jīng)過補(bǔ)焊后產(chǎn)生了應(yīng)力，但沒有對汽缸進(jìn)行回火處理加以消除，致使汽缸存在較大的殘余應(yīng)力，在運(yùn)行中產(chǎn)生變形。

⒌在安裝或檢修的過程中，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)過多或是型號不對;汽缸密封劑內(nèi)若有堅硬的雜質(zhì)顆粒就會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實現(xiàn)的。機(jī)組的起停或是增減負(fù)荷時產(chǎn)生的熱應(yīng)力和高溫會造成螺栓的應(yīng)力松弛，如果應(yīng)力不足，螺栓的預(yù)緊力就會逐漸減小。如果汽缸的螺栓材質(zhì)不好，螺栓在長時間的運(yùn)行當(dāng)中，在熱應(yīng)力和汽缸膨脹力的作用下被拉長，發(fā)生塑性變形或斷裂，緊力就會不足，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是從中間向兩邊同時緊固，也就是從垂弧大處或是受力變形大的地方緊固，這樣就會把變形大的處的間隙向汽缸前后的自由端轉(zhuǎn)移，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(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，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)行元件潤滑良好;當(dāng)密封圈和密封環(huán)出現(xiàn)磨損或損環(huán)時，須及時更換;若氣缸內(nèi)存在雜質(zhì)，應(yīng)及時清除;活塞桿上有傷痕時，應(yīng)換新。

氣缸的輸出力不足和動作不平穩(wěn)，一般是因活塞或活塞桿被卡住、潤滑不良、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，應(yīng)及時清除。

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，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。