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    無桿氣缸、擺動氣缸、薄膜氣缸的原理圖與結構介紹
    發布日期:2021-05-21


    氣缸的種類很多,一般按氣缸的結構特征、功能、驅動方式或安裝方法等進行分類。按結構特征,氣缸主要分為活塞式氣缸和膜片式氣缸兩種;按運動形式分為直線運動氣缸和擺動氣缸兩類。接下來賢集網小編詳細介紹各類氣缸的工作原理,其中包括:普通氣缸的基本組成和原理、典型氣缸的結構和工作原理、機械接觸式無桿氣缸的結構和工作原理、磁性無桿氣缸的結構和工作原理、齒輪齒條式擺動氣缸的結構和工作原理、葉片式擺動氣缸和工作原理、變形氣缸氣動手爪的工作原理、薄膜氣缸的結構和工作原理、帶閥組合氣缸的結構和工作原理磁性開關氣缸的結構和工作原理。

    無桿氣缸、擺動氣缸、薄膜氣缸的原理圖與結構介紹

    詳細介紹氣缸運動類型:
    氣缸有往復直線運動和往復擺動兩種類型:
    1、直線運動氣缸又分為:單作用氣缸,雙作用氣缸,膜片式氣缸和沖擊氣缸。
    ①單作用氣缸:僅一端有活塞桿,從活塞一側供氣聚能產生氣壓,氣壓推動活塞產生推力伸出,靠彈簧或自重返回。
    ②雙作用氣缸:從活塞兩側交替供氣,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,用彈簧復位。它的密封性能好,但行程短。
    ④沖擊氣缸:這是一種新型組件。它把壓縮氣體的壓力能轉換為活塞高速(10-20米/秒)運動的動能,借以做功。
    ⑤無桿氣缸:沒有活塞桿的氣缸總稱。有磁性氣缸,纜索氣缸兩大類。
    2、做往復擺動的氣缸稱擺動氣缸,由葉片將內腔分隔為二,向兩腔交替供氣,輸出軸做擺動運動,擺動角小于280度。此外,還有回轉氣缸,氣液阻尼缸和步進氣缸等。
    氣缸的結構組成部分:
    1)缸筒
    缸筒的內徑大小代表了氣缸輸出力的大小。活塞要在缸筒內做平穩的往復滑動,缸筒內表面的表面粗糙度應達到Ra0.8um。缸筒材質除使用高碳鋼管外,還是用高強度鋁合金和黃銅。
    2)端蓋
    端蓋上設有進排氣通口,有的還在端蓋內設有緩沖機構。桿側端蓋上設有密封圈和防塵圈6,以防止從活塞桿處向外漏氣和防止外部灰塵混入缸內。桿側端蓋上設有導向套5,以提高氣缸的導向精度。
    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,設有活塞密封圈12。還設有耐磨環11以提高氣缸的導向性。
    4)活塞桿
    活塞桿是氣缸中最重要的受力零件。通常使用高碳鋼,表面經鍍硬鉻處理,或使用不銹鋼,以防腐蝕,并提高密封圈的耐磨性。
    5)緩沖柱塞、緩沖節流閥
    活塞兩側沿軸線方向設有緩沖柱塞1、3,同時缸蓋上有緩沖節流閥14和緩沖套15,當氣缸運動到端頭時,緩沖柱塞進入緩沖套,氣缸排氣需經緩沖節流閥,排氣阻力增加,產生排氣背壓,形成緩沖氣墊,起到緩沖作用。
    普通氣缸原理與基本組成
    組成:缸體,活塞,密封圈,磁環(有sensor的氣缸)
    原理:壓力空氣使活塞移動,通過改變進氣方向,改變活塞桿的移動方向。
    失效形式:活塞卡死,不動作;氣缸無力,密封圈磨損,漏氣。
    典型氣缸工作原理和結構
    以氣動系統中最常使用的單活塞桿雙作用氣缸為例來說明,氣缸典型結構如下圖所示。它由缸筒、活塞、活塞桿、前端蓋、后端蓋及密封件等組成。雙作用氣缸內部被活塞分成兩個腔。有活塞桿腔稱為有桿腔,無活塞桿腔稱為無桿腔。
    當從無桿腔輸入壓縮空氣時,有桿腔排氣,氣缸兩腔的壓力差作用在活塞上所形成的力克服阻力負載推動活塞運動,使活塞桿伸出;當有桿腔進氣,無桿腔排氣時,使活塞桿縮回。若有桿腔和無桿腔交替進氣和排氣,活塞實現往復直線運動。
    機械接觸式無桿氣缸的結構和工作原理
    機械接觸式無桿氣缸,其結構如下圖所示。在氣缸缸管軸向開有一條槽,活塞與滑塊在槽上部移動。為了防止泄漏及防塵需要,在開口部采用聚氨脂密封帶和防塵不銹鋼帶固定在兩端缸蓋上,活塞架穿過槽,把活塞與滑塊連成一體。活塞與滑塊連接在一起,帶動固定在滑塊上的執行機構實現往復運動。
    這種氣缸的特點是:1)與普通氣缸相比,在同樣行程下可縮小1/2安裝位置;2)不需設置防轉機構;3)適用于缸徑10~80mm,最大行程在缸徑≥40mm時可達7m;4)速度高,標準型可達0.1~0.5m/s;高速型可達到0.3~3.0m/s。其缺點是:1)密封性能差,容易產生外泄漏。在使用三位閥時必須選用中壓式;2)受負載力小,為了增加負載能力,必須增加導向機構。
    磁性無桿氣缸的結構和工作原理
    活塞通過磁力帶動缸體外部的移動體做同步移動,其結構如下圖所示。它的工作原理是:在活塞上安裝一組高強磁性的永久磁環,磁力線通過薄壁缸筒與套在外面的另一組磁環作用,由于兩組磁環磁性相反,具有很強的吸力。當活塞在缸筒內被氣壓推動時,則在磁力作用下,帶動缸筒外的磁環套一起移動。氣缸活塞的推力必須與磁環的吸力相適應。
    齒輪齒條式擺動氣缸的結構和工作原理
    齒輪齒條式擺動氣缸是通過連接在活塞上的齒條使齒輪回轉的一種擺動氣缸,其結構、工作原理如下圖所示。活塞僅作往復直線運動,摩擦損失少,齒輪傳動的效率較高,此擺動氣缸效率可達到95%左右。
    葉片式擺動氣缸的工作原理
    單葉片式擺動氣缸的結構原理如下圖所示。它是由葉片軸轉子(即輸出軸)、定子、缸體和前后端蓋等部分組成。定子和缸體固定在一起,葉片和轉子聯在一起。在定子上有兩條氣路,當左路進氣時,右路排氣,壓縮空氣推動葉片帶動轉子順時針擺動。反之,作逆時針擺動。
    葉片式擺動氣缸體積小,重量最輕,但制造精度要求高,密封困難,泄漏是較大,而且動密封接觸面積大,密封件的摩擦阻力損失較大,輸出效率較低,小于80%。因此,在應用上受到限制,一般只用在安裝位置受到限制的場合,如夾具的回轉,閥門開閉及工作臺轉位等。
    變型氣缸——氣動手爪的工作原理
    氣動手爪氣動手爪這種執行元件是一種變型氣缸。它可以用來抓取物體,實現機械手各種動作。在自動化系統中,氣動手爪常應用在搬運、傳送工件機構中抓取、拾放物體。
    氣動手爪有平行開合手指,肘節擺動開合手爪、有兩爪、三爪和四爪等類型,其中兩爪中有平開式和支點開閉式驅動方式有直線式和旋轉式。
    氣動手爪的開閉一般是通過由氣缸活塞產生的往復直線運動帶動與手爪相連的曲柄連桿、滾輪或齒輪等機構,驅動各個手爪同步做開、閉運動。
    薄膜氣缸工作原理和結構
    下圖為膜片氣缸的工作原理圖。膜片有平膜片和盤形膜片兩種一般用夾織物橡膠、鋼片或磷青銅片制成,厚度為5~6mm(有用1~2mm厚膜片的)。
    下圖所示的膜片氣缸的功能類似于彈簧復位的活塞式單作用氣缸,工作時,膜片在壓縮空氣作用下推動活塞桿運動。它的優點是:結構簡單、緊湊、體積小、重量輕、密封性好、不易漏氣、加工簡單、成本低、無磨損件、維修方便等,適用于行程短的場合。缺點是行程短,一般不趁過50mm。平膜片的行程更短,約為其直徑的1/10。
    帶閥組合氣缸的結構和工作原理
    帶閥氣缸是由氣缸、換向閥和速度控制閥等組成的一種組合式氣動執行元件。如下圖所示,它省去了連接管道和管接頭,減少了能量損耗,具有結構緊湊,安裝方便等優點。帶閥氣缸的閥有電控、氣控、機控和手控等各種控制方式。閥的安裝形式有安裝在氣缸尾部、上部等幾種。如下圖4所示,電磁換向閥安裝在氣缸的上部,當有電信號時,則電磁閥被切換,輸出氣壓可直接控制氣缸動作。
    磁性開關氣缸的結構和工作原理
    磁性開關氣缸是指在氣缸的活塞上安裝有磁環,在缸筒上直接安裝磁性開關,磁性開關用來檢測氣缸行程的位置,控制氣缸往復運動。因此,就不需要在缸筒上安裝行程閥或行程開關來檢測氣缸活塞位置,也不需要在活塞桿上設置擋塊。
    磁性開關氣缸工作原理:它是在氣缸活塞上安裝永久磁環,在缸筒外殼上裝有舌簧開關。開關內裝有舌簧片、保護電路和動作指示燈等,均用樹脂塑封在一個盒子內。當裝有永久磁鐵的活塞運動到舌簧片附近,磁力線通過舌簧片使其磁化,兩個簧片被吸引接觸,則開關接通。當永久磁鐵返回離開時,磁場減弱,兩簧片彈開,則開關斷開。由于開關的接通或斷開,使電磁閥換向,從而實現氣缸的往復運動。
    三、氣缸常見故障問題與原因
    1、外泄漏:活塞桿端面漏氣、缸筒與缸蓋間漏氣、緩沖調節處漏氣。
    原因分析:活塞桿安裝偏心、潤滑油供應不足、活塞密封圈磨損活塞桿軸承配合面有雜質、活塞有傷痕。
    2、內泄漏:活塞兩端串氣、活塞密封圈損壞、潤滑不良、活塞被卡住、活塞
    配合面有缺陷、雜質擠入密封面。
    3、輸出力不足動作不平穩:潤滑不良、活塞或活塞桿卡住、供氣量不足、有冷凝水質。
    4、緩沖效果不良:緩沖密封圈磨損、調節螺釘損壞、汽缸速度太快。
    以上就是關于各類氣缸工作原理、結構的介紹,其中也包括了幾種無桿氣缸工作原理的講解。希望對大家有所幫助。
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