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电气百科:REXROTH气缸的应用原理

文章来源:上海颖哲工业自动化设备有限公司 作者:【*】 点击:次 时间:2018/7/6 15:23:38
引导活塞在缸内进行直线往复运动的圆筒形金属机件。空气在发动机气缸中通过膨胀将热能转化为机械能;气体在压缩机气缸中接受活塞压缩而提高压力。 涡轮机、旋转活塞式发动机等的壳体通常也称"气缸"。气缸的应用领域:印刷(张力控制)、半导体(点焊机、芯片研磨)、自动化控制、优乐娱乐youle168等等。 种类 气压传动中将压缩气体的压力能转换为机械 能的气动执行元件。气缸有做往复直线运动的和做往复摆动两种类型(见图)。做往复直线运动的气缸又可分为单作用气缸、双作用气缸、膜片式气缸和冲击气缸4种。 ①单作用气缸:仅一端有活塞杆,从活塞一侧供气聚能产生气压,气压推动活塞产生推力伸出,靠弹簧或自重返回。 ②双作用气缸:从活塞两侧交替供气,在一个或两个方向输出力。 ③膜片式气缸:用膜片代替活塞,只在一个方向输出力,用弹簧复位。它的密封性能好,但行程短。 ④冲击气缸:这是一种新型元件。它把压缩气体的压力能转换为活塞高速(10~20米/秒)运动的动能,借以做功。 ⑤无杆气缸:没有活塞杆的气缸的总称。有磁性气缸,缆索气缸两大类。 做往复摆动的气缸称摆动气缸,由叶片将内腔分隔为二,向两腔交替供气,输出轴做摆动运动,摆动角小于 280°。此外,还有回转气缸、气液阻尼缸和步进气缸等。 气缸是由缸筒、端盖、活塞、活塞杆和密封件等组成: 1)缸筒 缸筒的内径大小代表了气缸输出力的大小。活塞要在缸筒内做平稳的往复滑动,缸筒内表面的表面粗糙度应达到Ra0.8μm。 SMC、 CM2气缸活塞上采用组合密封圈实现双向密封,活塞与活塞杆用压铆链接,不用螺母。 2)端盖 端盖上设有进排气通口,有的还在端盖内设有缓冲机构。杆侧端盖上设有密封圈和防圈,以防止从活塞杆处向外漏气和防止外部灰尘混入缸内。杆侧端盖上设有导向套,以提高气缸的导向精度,承受活塞杆上少量的横向负载,减小活塞杆伸出时的下弯量,延长气缸使用寿命。导向套通常使用烧结含油合金、前倾铜铸件。端盖过去常用可锻铸铁,为减轻重量并防锈,常使用铝合金压铸,微型缸有使用黄铜材料的。 3)活塞 活塞是气缸中的受压力零件。为防止活塞左右两腔相互窜气,设有活塞密封圈。活塞上的耐磨环可提高气缸的导向性,减少活塞密封圈的磨耗,减少摩擦阻力。耐磨环长使用聚氨酯、聚四氟乙烯、夹布合成树脂等材料。活塞的宽度由密封圈尺寸和必要的滑动部分长度来决定。滑动部分太短,易引起早期磨损和卡死。活塞的材质常用铝合金和铸铁,小型缸的活塞有黄铜制成的。 4)活塞杆 活塞杆是气缸中最重要的受力零件。通常使用高碳钢、表面经镀硬铬处理、或使用不锈钢、以防腐蚀,并提高密封圈的耐磨性。 5)密封圈 回转或往复运动处的部件密封称为动密封,静止件部分的密封称为静密封。 缸筒与端盖的连接方法主要有以下几种: 整体型、铆接型、螺纹联接型、法兰型、拉杆型。 6)气缸工作时要靠压缩空气中的油雾对活塞进行润滑。也有小部分免润滑气缸。 工作原理 根据工作所需力的大小来确定活塞杆上的推力和拉力。由此来选择气缸时应使气缸的输出力稍有余量。若缸径选小了,输出力不够,气缸不能正常工作;但缸径过大,不仅使设备笨重、成本高,同时耗气量增大,造成能源浪费。在夹具设计时,应尽量采用增力机构,以减少气缸的尺寸。 常见故障 问题及原因 ⒈汽缸是铸造而成的,汽缸出厂后都要经过时效处理,使汽缸在住铸造过程中所产生的内应力完全消除。如果时效时间短,那么加工好的汽缸在以后的运行中还会变形。 ⒉汽缸在运行时受力的情况很复杂,除了受汽缸内外气体的压力差和装在其中的各零部件的重量等静载荷外,还要承受蒸汽流出静叶时对静止部分的反作用力,以及各种连接管道冷热状态下对汽缸的作用力,在这些力的相互作用下,汽缸易发生塑性变形造成泄漏。 ⒊汽缸的负荷增减过快,特别是快速的启动、停机和工况变化时温度变化大、暖缸的方式不正确、停机检修时打开保温层过早等,在汽缸中和法兰上产生很大的热应力和热变形。 ⒋汽缸在机械加工的过程中或经过补焊后产生了应力,但没有对汽缸进行回火处理加以消除,致使汽缸存在较大的残余应力,在运行中产生变形。 ⒌在安装或检修的过程中,由于检修工艺和检修技术的原因,使内缸、汽缸隔板、隔板套及汽封套的膨胀间隙不合适,或是挂耳压板的膨胀间隙不合适,运行后产生巨大的膨胀力使汽缸变形。 ⒍使用的汽缸密封剂质量不好、杂质过多或是型号不对;汽缸密封剂内若有坚硬的杂质颗粒就会使密封面难以紧密的结合。 ⒎汽缸螺栓的紧力不足或是螺栓的材质不合格。汽缸结合面的严密性主要靠螺栓的紧力来实现的。机组的起停或是增减负荷时产生的热应力和高温会造成螺栓的应力松弛,如果应力不足,螺栓的预紧力就会逐渐减小。如果汽缸的螺栓材质不好,螺栓在长时间的运行当中,在热应力和汽缸膨胀力的作用下被拉长,发生塑性变形或断裂,紧力就会不足,使汽缸发生泄漏的现象。 ⒏汽缸螺栓紧固的顺序不正确。一般的汽缸螺栓在紧固时是从中间向两边同时紧固,也就是从垂弧最大处或是受力变形最大的地方紧固,这样就会把变形最大的处的间隙向汽缸前后的自由端转移,最后间隙渐渐消失。如果是从两边向中间紧,间隙就会集中于中部,汽缸结合面形成弓型间隙,引起蒸汽泄漏。 气缸出现内、外泄漏,一般是因活塞杆安装偏心,润滑油供应不足,密封圈和密封环磨损或损坏,气缸内有杂质及活塞杆有伤痕等造成的。所以,当气缸出现内、外泄漏时,应重新调整活塞杆的中心,以保证活塞杆与缸筒的同轴度;须经常检查油雾器工作是否可靠,以保证执行元件润滑良好;当密封圈和密封环出现磨损或损环时,须及时更换;若气缸内存在杂质,应及时清除;活塞杆上有伤痕时,应换新。 气缸的输出力不足和动作不平稳,一般是因活塞或活塞杆被卡住、润滑不良、供气量不足,或缸内有冷凝水和杂质等原因造成的。对此,应调整活塞杆的中心;检查油雾器的工作是否可靠;供气管路是否被堵塞。当气缸内存有冷凝水和杂质时,应及时清除。 气缸的缓冲效果不良,一般是因缓冲密封圈磨损或调节螺钉损坏所致。此时,应更换密封圈和调节螺钉。 气缸的活塞杆和缸盖损坏,一般是因活塞杆安装偏心或缓冲机构不起作用而造成的。对此,应调整活塞杆的中心位置;更换缓冲密封圈或调节螺钉。
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