氣壓缸

將氣壓能轉變為直線運動機械功的一種能量轉換的氣壓執行元件。

氣壓缸是將氣壓能轉變為機械能的、做直線往復運動（或擺動運動）的氣壓執行元件。它結構簡單、工作可靠。用它來實現往復運動時，可免去減速裝置，並且沒有傳動間隙，運動平穩，因此在各種機械的氣壓系統中得到廣泛套用。氣壓缸輸出力和活塞有效面積及其兩邊的壓差成正比；氣壓缸基本上由缸筒和缸蓋、活塞和活塞桿、密封裝置、緩衝裝置與排氣裝置組成。緩衝裝置與排氣裝置視具體套用場合而定，其他裝置則必不可少。

基本介紹

• 中文名：氣壓缸
• 外文名：pneumatic cylinder

產品信息

中文名稱：氣壓缸

英文名稱：pneumatic cylinder

定義：將氣壓能轉變為直線運動機械功的一種能量轉換的氣壓執行元件。

氣壓缸是將氣壓能轉變為機械能的、做直線往復運動（或擺動運動）的氣壓執行元件。它結構簡單、工作可靠。用它來實現往復運動時，可免去減速裝置，並且沒有傳動間隙，運動平穩，因此在各種機械的氣壓系統中得到廣泛套用。氣壓缸輸出力和活塞有效面積及其兩邊的壓差成正比；氣壓缸基本上由缸筒和缸蓋、活塞和活塞桿、密封裝置、緩衝裝置與排氣裝置組成。緩衝裝置與排氣裝置視具體套用場合而定，其他裝置則必不可少。

類型

根據常用氣壓缸的結構形式，可將其分為四種類型：

活塞式

單活塞桿氣壓缸只有一端有活塞桿。如圖所示是一種單活塞氣壓缸。其兩端進出口油口A和B都可通壓力油或回油，以實現雙向運動，故稱為雙作用缸。

柱塞式

（1） 柱塞式氣壓缸是一種單作用式氣壓缸，靠氣壓力只能實現一個方向的運動，柱 塞回程要靠其它外力或柱塞的自重；

（2）柱塞只靠缸套支承而不與缸套 接觸，這樣缸套極易加工，故適於做 長行程氣壓缸；

（3）工作時柱塞總受壓，因而它必須 有足夠的剛度；

（4）柱塞重量往往較大，水平放置時 容易因自重而下垂，造成密封件和導向 單邊磨損，故其垂直使用更有利。

伸縮式

伸縮式氣壓缸具有二級或多級活塞，伸縮式氣壓缸中活塞伸出的順序式從大到小，而空載縮回的順序則一般是從小到大。伸縮缸可實現較長的行程，而縮回時長度較短，結構較為緊湊。此種氣壓缸常用於工程機械和農業機械上。

擺動式

擺動式氣壓缸是輸出扭矩並實現往復運動的執行元件，也稱擺動式氣壓馬達。有單葉片和雙葉片兩種形式。定子塊固定在缸體上，而葉片和轉子連線在一起。根據進油方向， 葉片將帶動轉子作往復擺動。

加工

缸筒作為氣壓缸、礦用單體支柱、氣壓支架、炮管等產品的主要部件，其加工質量的好壞直接影響整個產品的壽命和可靠性。缸筒加工要求高，其內表面粗糙度要求為Ra0.4～0.8µm，對同軸度、耐磨性要求嚴格。缸筒的基本特徵是深孔加工，其加工一直困擾加工人員。

採用滾壓加工，由於表面層留有表面殘餘壓應力，有助於表面微小裂紋的封閉，阻礙侵蝕作用的擴展。從而提高表面抗腐蝕能力，並能延緩疲勞裂紋的產生或擴大，因而提高缸筒疲勞強度。通過滾壓成型，滾壓表面形成一層冷作硬化層，減少了磨削副接觸表面的彈性和塑性變形，從而提高了缸筒內壁的耐磨性，同時避免了因磨削引起的燒傷。滾壓後，表面粗糙度值的減小，可提高配合性質。

油缸是工程機械最主要部件，傳統的加工方法是：拉削缸體——精鏜缸體——磨削缸體。採用滾壓方法是：拉削缸體——精鏜缸體——滾壓缸體，工序是3部分，但時間上對比：磨削缸體1米大概在1-2天的時間，滾壓缸體1米大概在10-30分鐘的時間。投入對比：磨床或絎磨機（幾萬——幾百萬），滾壓刀（1仟——幾萬）。滾壓後，孔表面粗糙度由幢滾前Ra3.2～6.3µm減小為Ra0.4～0.8µm，孔的表面硬度提高約30%，缸筒內表面疲勞強度提高25%。油缸使用壽命若只考慮缸筒影響，提高2～3倍，鏜削滾壓工藝較磨削工藝效率提高3倍左右。以上數據說明，滾壓工藝是高效的，能大大提高缸筒的表面質量。

油缸經過滾壓後，表面沒有鋒利的微小刃口，長時間的運動摩擦也不會損傷密封圈或密封件，這點在氣壓行業特別重要。

滾壓的好處

金屬工件在表面滾壓加工後，表層得到強化極限強度和屈服點增大，工件的使用性能、抗疲勞強度、耐磨性和耐腐蝕性都有明顯的提高。經過滾壓後，硬度可提高15～30%，而耐磨性提高15%。 　 滾壓加工可以使表面粗糙度從Ra6.3提高到Ra2.4～Ra0.2。並且有較高的生產效率，有些工件可在數分或數秒鐘內完成。

滾壓加工能解決目前某些工藝方法不易實現的關鍵問題。例如對特大形缸體的加工。同時它也適用於特小孔的精整加工或某些特殊材料的精整加工。

滾壓加工使用範圍廣，在各大、中及小型工廠均能使用。不論是從加工質量、生產效率，生產成本等方面來看，滾壓加工都是一項比較優越的加工方法。在某些方面，它完全可代替精磨、研磨、珩磨等光整加工。 　目前，按外力傳遞到滾壓工具的加工方法可分為機械式、滾壓式和彈簧式三類。

按加工性質，可分為光精加工、強化加工兩類。

故障診斷

氣壓缸是氣壓系統中將氣壓能轉換為機械能的執行元件。其故障可基本歸納為氣壓缸誤動作、無力推動負載以及活塞滑移或爬行等。由於氣壓缸出現故障而導致設備停機的現象屢見不鮮，因此，應重視氣壓缸的故障診斷與使用維護工作。

故障診斷處理

氣壓缸誤動作或動作失靈

原因和處理方法有以下幾種： 　(1)閥芯卡住或閥孔堵塞。當流量閥或方向閥閥芯卡住或閥孔堵塞時，氣壓缸易發生誤動作或動作失靈。此時應檢查油氣的污染情況；檢查髒物或膠質沉澱物是否卡住閥芯或堵塞閥孔；檢查閥體的磨損情況。

(2)活塞桿與缸筒卡住或氣壓缸堵塞。此時無論如何操縱，氣壓缸都不動作或動作甚微。這時應檢查活塞及活塞桿密封是否太緊，是否進入髒物及膠質沉澱物：活塞桿與缸筒的軸心線是否對中，易損件和密封件是否失效。

(3)氣壓系統控制壓力太低。控制管路中節流阻力可能過大，流量閥調節不當，控制壓力不合適，壓力源受到干擾。此時應檢查控制壓力源，保證壓力調節到系統的規定值。

(4)氣壓系統中進入空氣。主要是因為系統中有泄漏發生。此時應檢查氣壓油箱的氣位，氣壓泵吸油側的密封件和管接頭，吸油粗濾器是否太髒。若如此，應補充氣壓油，處理密封及管接頭，清洗或更換粗濾芯。

(5)氣壓缸初始動作緩慢。在溫度較低的情況下，氣壓油黏度大，流動性差，導致氣壓缸動作緩慢。改善方法是，更換黏溫性能較好的氣壓油，在低溫下可藉助加熱器或用機器自身加熱以提升啟動時的油溫。

氣壓缸工作時不能驅動負載

主要表現為活塞桿停位不準、推力不足、速度下降、工作不穩定等其原因是

(1)氣壓缸內部泄漏。氣壓缸內部泄漏包括氣壓缸體密封、活塞桿與密封蓋密封及活塞密封均磨損過量等引起的泄漏。

活塞桿與密封蓋密封泄漏的原因是，密封件折皺、擠壓、撕裂、磨損、老化、變質、變形等，此時應更換新的密封件。

活塞密封過量磨損的主要原因是速度控制閥調節不當，造成過高的背壓以及密封件安裝不當或氣壓油污染。其次是裝配時有異物進入及密封材料質量不好。其後果是動作緩慢、無力，嚴重時還會造成活塞及缸筒的損壞，出現“拉缸”現象。處理方法是調整速度控制閥，對照安裝說明應做必要的操作和改進；清洗過濾器或更換濾芯、氣壓油。

(2)氣壓迴路泄漏。包括閥及氣壓管路的泄漏。檢修方法是通過操縱換向閥檢查並消除氣壓連線管路的泄漏。

(3)氣壓油經溢流閥旁通回油箱。若溢流閥進入髒物卡住閥芯，使溢流閥常開，氣壓油會經溢流閥旁通直接流回油箱，導致氣壓缸沒油進入。若負載過大，溢流閥的調節壓力雖已達到最大額定值，但氣壓缸仍得不到連續動作所需的推力而不動作。若調節壓力較低，則因壓力不足達不到仍載所需的椎力，表現為推力不夠。此時應檢查並調整溢流閥。

氣壓缸活塞滑移或爬行

氣壓缸活塞滑移或爬行將使氣壓缸工作不穩定。主要原因如下：

(1)氣壓缸內部澀滯。氣壓缸內部零件裝配不當、零件變形、磨損或形位公差超限，動作阻力過大，使氣壓缸活塞速度隨著行程位置的不同而變化，出現滑移或爬行。原因大多是由於零件裝配質量差，表面有傷痕或燒結產生的鐵屑，使阻力增大，速度下降。例如：活塞與活塞桿不同心或活塞桿彎曲，氣壓缸或活塞桿對導軌安裝位置偏移，密封環裝得過緊或過松等。解決方法是重新修理或調整，更換損傷的零件及清除鐵屑。

(2)潤滑不良或氣壓缸孔徑加工超差。因為活塞與缸筒、導軌與活塞桿等均有相對運動，如果潤滑不良或氣壓缸孔徑超差，就會加劇磨損，使缸筒中心線直線性降低。這樣，活塞在氣壓缸內工作時，摩擦阻力會時大時小，產生滑移或爬行。排除辦法是先修磨氣壓缸，再按配合要求配製活塞，修磨活塞桿，配置導向套。

(3)氣壓泵或氣壓缸進入空氣。空氣壓縮或膨脹會造成活塞滑移或爬行。排除措施是檢查氣壓泵，設定專門的排氣裝置，快速操作全行程往返數次排氣。

(4)密封件質量與滑移或爬行有直接關係。O形密封圈在低壓下使用時，與U形密封圈比較，由於面壓較高、動靜摩擦阻力之差較大，容易產生滑移或爬行；U型密封圈的面壓隨著壓力的提高而增大，雖然密封效果也相應提高，但動靜摩擦阻力之差也變大，內壓增加，影響橡膠彈性，由於唇緣的接觸阻力增大，密封圈將會傾翻及唇緣伸長，也容易引起滑移或爬行，為防止其傾翻可採用支承環保持其穩定。