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1、氣壓傳動(dòng) 概論和 氣體力 學(xué) 基礎(chǔ) 1 氣動(dòng)元 、輔件 圖形符 號(hào) （見表 42 .1 - 1 ） 表 42.1 - 1 氣動(dòng) 元、輔 件 圖形符號(hào) 類別 名稱 符號(hào) 類別 名稱 符號(hào) 連接管 路 交叉管 路 雙向定量 氣 馬達(dá) 軟性管 路 連續(xù)放 氣 單向變量 氣 馬達(dá) 間斷放 氣 單向放 氣 雙向變量 氣 馬達(dá) 不帶 連 接措 施 擺動(dòng)氣馬 達(dá) 排 氣 口 帶連 接措 施 不帶 單向 閥 單活 塞桿 氣缸 快 換 接 頭 帶單 向閥 單通 路 單作 用氣 缸 伸縮 缸 氣路連接 及接頭 旋 轉(zhuǎn) 接 頭 三通 路 單活 塞桿 氣缸 氣壓源 氣源、 電動(dòng) 機(jī)、 氣 馬達(dá) 及氣缸 電動(dòng)機(jī) 氣 源

2、、 電動(dòng) 機(jī)、 氣馬 達(dá)及 氣缸 雙作 用氣 缸 雙活 塞桿 氣缸 原動(dòng)機(jī) （電 動(dòng) 機(jī)除外） 不可 調(diào)單 向緩 沖缸 單向定 量氣馬 達(dá) 可調(diào) 單向 緩沖 缸 類別 名稱 符號(hào) 類別 名稱 符號(hào) 不可調(diào) 雙 向緩 沖缸 單作 用 電 磁鐵 可調(diào)雙 向 緩沖 缸 雙作 用 電 磁鐵 雙作用 伸縮缸 單作 用可 調(diào)電 磁操 縱 （比 例電 磁鐵 等） 氣 - 液 轉(zhuǎn)換器 直線 運(yùn)動(dòng) 電氣 控制 雙作 用可 調(diào)電 磁操 縱 （力 矩馬 達(dá)） 氣源、 電動(dòng) 機(jī)、 氣 馬達(dá) 及氣缸 增壓器 電氣 控制 旋轉(zhuǎn) 運(yùn)動(dòng) 電氣 控制 電動(dòng) 機(jī) 操 縱 一般手 控 加壓 或泄 壓控 制 人力控制 按鈕式 壓力

3、控制 閥 直接 壓力 控制 差動(dòng) 控制 拉鈕式 內(nèi)部 壓 力 控制 按 - 拉式 外部 壓力 控制 手柄式 氣壓 先導(dǎo) 控制 踏板式 氣壓 - 液壓 先導(dǎo) 控制 雙向踏 板式 頂桿式 先導(dǎo) 控制 （間 接壓 力控 制） 電磁 氣壓 先導(dǎo) 控制 可變行 程控制 式 彈簧控 制式 直動(dòng) 型減 壓閥 （不 帶溢 流） 滾輪式 單向滾 輪式 減壓 閥 溢流 減 壓 閥 類別 名稱 符號(hào) 類別 名稱 符號(hào) 內(nèi)部 壓 力控 制 壓力控制 閥 順 序 閥 外部 壓 力控 制 方向 控制 閥 換向 閥 二位 三通 換向 閥 內(nèi)部 壓 力控 制 二位 四通 換向 閥 溢 流 閥 外部 壓 力控 制 二位 五通

4、換向 閥 不可調(diào) 節(jié)流閥 三位 三通 換向 閥 可調(diào)節(jié) 流閥 三位 四通 換向 閥 可調(diào)單 向節(jié)流 閥 三位 五通 換向 閥 減速閥 三位 六通 換向 閥 詳細(xì)符號(hào) 簡(jiǎn)化 符號(hào) 帶消聲 器 的節(jié) 流閥 無 彈 簧 流量控制 閥 截止閥 單 向 閥 非 彈 簧 常 閉 式 氣控 單向 閥 （帶 彈簧） 方向控制 閥 換 向 閥 二 位 二 通 閥 常 開 式 單向 型控 制 或門 型梭 閥 類別 名稱 符號(hào) 類別 名稱 符號(hào) 與門 型梭 閥 氣罐 方向控制 閥 單 向 型 控 制 閥 快速 排氣 閥 氣源調(diào)節(jié) 裝 置 人工 排出 壓力 指示 器 壓力 計(jì) 分 水 排 水 器 自動(dòng) 排出 壓差 計(jì)

5、 人工 排出 壓力 檢測(cè) 器 脈沖 計(jì)數(shù) 器 流量 計(jì) 空 氣 過 濾 器 自動(dòng) 排出 流量 檢測(cè) 器 累計(jì) 流量 計(jì) 轉(zhuǎn)速儀 人工 排出 轉(zhuǎn)矩儀 壓力繼電 器 除 油 器 自動(dòng) 排出 行程開關(guān) 輔 件 及 其 它 裝 置 空氣干 燥器 輔件 及其 它裝 置 模擬傳感 器 油霧器 消聲器 輔助氣 瓶 報(bào)警器 氣缸 1 概述 1.1 氣缸 的分類 普通 氣缸的 結(jié)構(gòu)組 成 見圖 42.2 - 1 。主 要由前 蓋、后蓋 9 、活 塞 6 、活 塞桿 4 、 缸筒 5 其他一 些 零件組成 。 氣缸 的種類 很多。 一 般按壓縮 空氣作 用在活 塞 面上的方 向、結(jié) 構(gòu)特征 和 安裝方式 來分類

6、。氣缸 的 類型及安 裝 形式見表 42.2 - 1 、 2 。 圖 42.2 - 1 普通氣 缸 1 組合防 塵圈； 前端 蓋； 3 軸 用 Y X 密封 圈； 4 活塞桿 ； 5 缸 筒； 6 活塞； 7 孔 用 Y X 密封 圈； 8 緩 沖調(diào)節(jié) 閥； 9 后端蓋 表 42.2 - 1 氣缸的 類型 類別 名稱 簡(jiǎn)圖 特點(diǎn) 柱塞式氣 缸 壓縮空 氣只能 使柱塞 向 一個(gè)方向 運(yùn)動(dòng)； 借 助外力或 重力復(fù) 位 壓縮空 氣只能 使活塞 向 一個(gè)方向 運(yùn)動(dòng)； 借 助外力或 重力復(fù) 位 活塞式氣 缸 壓縮空 氣只能 使活塞 向 一個(gè)方向 運(yùn)動(dòng)； 借 助彈簧力 復(fù)位； 用于行 程 較小場(chǎng)合 單作用

7、氣 缸 薄膜式氣 缸 以膜片 代替活 塞的氣 缸 。單向作 用；借 助 彈簧力復(fù) 位；行 程短； 結(jié) 構(gòu)簡(jiǎn)單， 缸體內(nèi) 壁 不須加工 ；須按 行程比 例 增大直徑 。若無 彈 簧，用壓 縮空氣 復(fù)位， 即 為雙向作 用薄膜 式 氣缸。 行程較 長(zhǎng)的薄 膜式 氣缸膜片 受到滾 壓， 常稱滾壓 （風(fēng)箱 ）式氣 缸 。 普通氣缸 利用壓 縮空氣 使活塞 向 兩個(gè)方向 運(yùn)動(dòng)， 活 塞行程可 根據(jù)實(shí) 際需要 選 定，雙向 作用的 力 和速度不 同 雙活塞桿 氣缸 壓縮空 氣可使 活塞向 兩 個(gè)方向運(yùn) 動(dòng)，且 其 速度和行 程都相 等 不可調(diào)緩 沖氣缸 設(shè)有緩 沖裝置 以使活 塞 臨近行程 終點(diǎn)時(shí) 減 速

8、，防止 沖擊， 緩沖效 果 不可調(diào)整 雙作用氣 缸 可調(diào)緩沖 氣缸 緩沖裝 置的減 速和緩 沖 效果可根 據(jù)需要 調(diào) 整 差動(dòng)氣缸 氣缸活 塞兩端 有效面 積 差較大， 利用壓 力 差原理使 活塞往 復(fù)運(yùn)動(dòng) ， 工作時(shí)活 塞桿側(cè) 始 終通以壓 縮空氣 雙活塞氣 缸 兩個(gè)活 塞同時(shí) 向相反 方 向運(yùn)動(dòng) 多位氣缸 活塞桿 沿行程 長(zhǎng)度方 向 可在多個(gè) 位置停 留，圖示 結(jié)構(gòu)有 四個(gè)位 置 串聯(lián)氣缸 在一根 活塞桿 上串聯(lián) 多 個(gè)活塞， 可獲得 和 各活塞有 效面積 總和成 正 比的輸出 力 沖擊氣缸 利用突 然大量 供氣和 快 速排氣相 結(jié)合的 方 法得到活 塞桿的 快速?zèng)_ 擊 運(yùn)動(dòng)，用 于切斷

9、、 沖孔、打 入工件 等 數(shù)字氣缸 將若干 個(gè)活塞 沿軸向 依 次裝在一 起，每 個(gè) 活塞的行 程由小 到大， 按 幾何級(jí)數(shù) 增加 回轉(zhuǎn)氣缸 進(jìn)排氣 導(dǎo)管和 導(dǎo)氣頭 固 定而氣缸 本體可 相 對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。 用于機(jī) 床夾具 和 線材卷曲 裝置上 伺服氣缸 將 輸入的 氣壓信 號(hào)成比 例地轉(zhuǎn)換 為活塞 桿 的機(jī)械位 移。用 于自動(dòng) 調(diào) 節(jié)系統(tǒng)中 。 撓性氣缸 缸筒由 撓性材 料制成 ， 由夾住缸 筒的滾 子 代替活塞 。用于 輸出力 小 ，占地空 間小， 行 程較長(zhǎng)的 場(chǎng)合， 缸筒可 適 當(dāng)彎曲 特殊 氣缸 鋼索式氣 缸 以鋼絲 繩代替 剛性活 塞 桿的一種 氣缸， 用 于小直徑 ，特長(zhǎng) 行程的 場(chǎng)

10、合 增壓氣缸 活塞桿 面積不 相等， 根 據(jù)力平衡 原理， 可 由小活塞 端輸出 高壓氣 體 氣 - 液增壓 缸 液體是 不可壓 縮的， 根 據(jù)力的平 衡原理 ， 利用兩兩 相連活 塞面積 的 不等，壓 縮空氣 驅(qū) 動(dòng)大活塞 ，小活 塞便可 輸 出相應(yīng)比 例的高 壓 液體 組合 氣缸 氣 - 液阻尼 缸 利用液 體不可 壓縮的 性 能及液體 流量易 于 控制的優(yōu) 點(diǎn)，獲 得活塞 桿 的穩(wěn)速運(yùn) 動(dòng) 氣缸的工 作原理 1.2.1 單 作用氣 缸 單作 用氣缸 只有一 腔 可輸入壓 縮空氣 ，實(shí)現(xiàn) 一 個(gè)方向運(yùn) 動(dòng)。其 活塞桿 只 能借助外 力將其 推回； 通 常借助于 彈 簧力，膜 片張力 ，重力

11、 等 。 其原 理及結(jié) 構(gòu)見圖 4 2.2 - 2 。 圖 42.2 - 2 單作 用氣缸 1 缸體； 2 活 塞； 3 彈簧； 4 活塞桿 ； 單作 用 氣缸 的特點(diǎn) 是 ： 1 ）僅 一端進(jìn) （排） 氣，結(jié)構(gòu) 簡(jiǎn)單， 耗氣量 小 。 2 ） 用彈 簧力或 膜片 力等復(fù)位， 壓縮空氣 能量 的一部分 用于克 服彈簧 力 或膜片張 力， 因而減 小了 活塞桿的 輸出 力。 3 ）缸 內(nèi)安裝 彈簧、 膜片等， 一般行 程較短 ； 與相同體 積的雙 作用氣 缸 相比，有 效行程 小一些 。 4 ）氣 缸復(fù)位 彈簧、 膜片的張 力均隨 變形大 小 變化，因 而活塞 桿的輸 出 力在行進(jìn) 過程中 是變

12、化 的 。 由于 以上特 點(diǎn)，單 作 用活塞氣 缸多用 于短行 程 。其推力 及運(yùn)動(dòng) 速度均 要 求不高場(chǎng) 合，如 氣吊、 定 位和夾緊 等 裝置上。 單作用 柱塞缸 則 不然，可 用在長(zhǎng) 行程、 高 載荷的場(chǎng) 合。 1.2.2 雙 作用氣 缸 雙作 用氣缸 指兩腔 可 以分別輸 入壓縮 空氣， 實(shí) 現(xiàn)雙向運(yùn) 動(dòng)的氣 缸。其 結(jié) 構(gòu)可分為 雙活塞 桿式、 單 活塞桿式 、 雙活塞式 、緩沖 式和非 緩 沖式等。 此類氣 缸使用 最 為廣泛。 1 ）雙 活塞桿 雙作用 氣缸雙活 塞桿氣 缸有缸 體 固定和活 塞桿固 定兩種 。 其工作原 理見圖 42.2 - 3 。 缸體 固定時(shí) ，其所 帶 載

13、荷（如 工作臺(tái) ）與氣 缸 兩活塞桿 連成一 體，壓 縮 空氣依次 進(jìn)入氣 缸兩腔 （ 一腔進(jìn)氣 另 一腔排氣 ），活 塞桿帶 動(dòng) 工作臺(tái)左 右運(yùn)動(dòng) ，工作 臺(tái) 運(yùn)動(dòng)范圍 等于其 有效行 程 s 的 3 倍。安 裝所占 空 間大，一 般用 于小型設(shè) 備上。 活塞 桿固定 時(shí)，為 管 路連接方 便，活 塞桿制 成 空心，缸 體與載 荷（工 作 臺(tái)）連成 一體， 壓縮空 氣 從空心活 塞 桿的左端 或右端 進(jìn)入氣 缸 兩腔，使 缸體帶 動(dòng)工作 臺(tái) 向左或向 左運(yùn)動(dòng) ，工作 臺(tái) 的運(yùn)動(dòng)范 圍為其 有效行 程 s 的 2 倍。 適用于中 、大型 設(shè)備。 圖 42.2 - 3 雙活 塞桿雙 作用氣缸 a

14、 ）缸體固 定； b ）活塞 桿 固定 1 缸體； 2 工 作臺(tái)； 3 活塞； 4 活塞 桿； 5 機(jī)架 雙活 塞桿氣 缸因兩 端 活塞桿直 徑相等 ，故活 塞 兩側(cè)受力 面積相 等。當(dāng) 輸 入壓力、 流量相 同時(shí)， 其 往返運(yùn)動(dòng) 輸 出力及速 度均相 等。 2 ） 緩沖 氣缸對(duì) 于接 近行程末 端時(shí)速 度較高 的 氣缸， 不采取 必要措 施 ， 活塞就會(huì) 以很大 的力 （能 量） 撞 擊端蓋 ， 引起振動(dòng) 和損壞 機(jī)件。 為 了使活塞 在行程 末端運(yùn) 動(dòng) 平穩(wěn)，不 產(chǎn)生沖 擊現(xiàn)象 。 在氣缸兩 端加設(shè) 緩沖裝 置 ，一般稱 為 緩沖氣缸 。緩沖 氣缸見 圖 42.2 - 4 ，主要 由活塞

15、桿 1 、活 塞 2 、緩 沖柱 塞 3 、單向 閥 5 、節(jié) 流閥 6 、 端蓋 7 等 組成。 其工作原 理是： 當(dāng)活塞 在 壓縮空氣 推動(dòng)下 向右運(yùn) 動(dòng) 時(shí)，缸右 腔的氣 體經(jīng)柱 塞 孔 4 及缸 蓋上的 氣孔 8 排 出。在活 塞 運(yùn)動(dòng)接近 行程末 端時(shí)， 活 塞右側(cè)的 緩沖柱 塞 3 將 柱 塞孔 4 堵 死、活 塞繼續(xù) 向 右運(yùn)動(dòng)時(shí) ，封在 氣缸右 腔 內(nèi)的剩余 氣 體被壓縮 ，緩慢 地通過 節(jié) 流閥 6 及 氣孔 8 排出， 被 壓縮的氣 體所產(chǎn) 生的壓 力 能如果與 活塞運(yùn) 動(dòng)所具 有 的全部能 量 相平衡， 即會(huì)取 得緩沖 效 果，使活 塞在行 程末端 運(yùn) 動(dòng)平穩(wěn)， 不產(chǎn)生

16、沖擊。 調(diào) 節(jié)節(jié)流閥 6 閥口 開度的 大 小，即可 控 制排氣量 的多少 ，從而 決 定了被壓 縮容積 （稱緩 沖 室）內(nèi)壓 力的大 小，以 調(diào) 節(jié)緩沖效 果。若 令活塞 反 向運(yùn)動(dòng)時(shí) ， 從氣孔 8 輸入壓 縮空氣 ， 可直接頂 開單向 閥 5 ， 推 動(dòng)活塞向 左運(yùn)動(dòng) 。 如節(jié) 流 閥 6 閥口 開度固 定， 不 可 調(diào)節(jié)， 即 稱為 不可調(diào)緩 沖氣缸 。 圖 42.2 - 4 緩沖 氣缸 1 活塞桿 ； 2 活塞； 3 緩沖柱 塞； 4 柱塞孔 ； 5 單向 閥 6 節(jié)流閥 ； 7 端蓋； 8 氣孔 氣缸 所設(shè)緩 沖裝置 種 類很多， 上述只 是其中 之 一，當(dāng)然 也可以 在氣動(dòng) 回

17、路上采取 措施， 達(dá)到緩 沖 目的。 1.2. 3 組 合氣缸 組合 氣缸一 般指氣 缸 與液壓缸 相組合 形成的 氣 - 液阻尼缸 、氣 - 液增壓 缸 等。眾所 周知， 通常氣 缸 采用的工 作 介質(zhì)是壓 縮空氣 ，其特 點(diǎn) 是動(dòng)作快 ，但速 度不易 控 制，當(dāng)載 荷變化 較大時(shí) ， 容易產(chǎn)生 “ 爬行 ” 或 “ 自 走 ” 現(xiàn)象 ； 而液壓缸 采用的 工作介 質(zhì) 是通常認(rèn) 為不可 壓縮的 液 壓油，其 特點(diǎn)是 動(dòng)作不 如 氣缸快， 但速度 易于控 制 ，當(dāng)載荷 變 化較大時(shí) ，采用 措施得 當(dāng) ，一般不 會(huì)產(chǎn)生 “ 爬行 ” 和 “ 自走 ” 現(xiàn)象 。把氣 缸 與液壓缸 巧妙組 合起來

18、 ， 取長(zhǎng)補(bǔ)短 ， 即成為氣 動(dòng)系統(tǒng) 中普遍 采 用的氣 - 液 阻尼缸 。 氣 - 液 阻尼缸 工作原 理見圖 42 .2 - 5 。 實(shí)際 是氣 缸與 液壓 缸串聯(lián) 而成， 兩 活塞固定 在同一 活塞桿 上 。 液壓缸 不用 泵供油， 只要充 滿油即 可 ，其進(jìn)出 口間裝 有液壓 單 向閥、節(jié) 流閥及 補(bǔ)油杯 。 當(dāng)氣缸右 端供氣 時(shí)，氣 缸 克服載荷 帶 動(dòng)液壓缸 活塞向 左運(yùn)動(dòng) （ 氣缸左端 排氣） ，此時(shí) 液 壓缸左端 排油， 單向閥 關(guān) 閉，油只 能通過 節(jié)流閥 流 入液壓缸 右 腔及油杯 內(nèi)，這 時(shí)若將 節(jié) 流閥閥口 開大， 則液壓 缸 左腔排油 通暢， 兩活塞 運(yùn) 動(dòng)速度就 快

19、，反 之，若 將 節(jié)流閥閥 口 關(guān)小，液 壓缸左 腔排油 受 阻，兩活 塞運(yùn)動(dòng) 速度會(huì) 減 慢。這樣 ，調(diào)節(jié) 節(jié)流閥 開 口大小， 就能控 制活塞 的 運(yùn)動(dòng)速度 。 可以看出 ，氣液 阻尼缸 的 輸出力應(yīng) 是氣缸 中壓縮 空 氣產(chǎn)生的 力（推 力或拉 力 ） 與液壓 缸中油 的阻尼 力 之差。 圖 42.2 - 5 氣 - 液 阻尼缸 1 節(jié)流閥 ； 2 油杯； 3 單向閥 ； 4 液 壓缸； 5 氣缸； 6 外載 荷 氣 - 液 阻尼缸 的類型 有多種。 按氣 缸與液 壓缸的 連 接形式， 可分為 串聯(lián)型 與 并聯(lián)型兩 種。前 面所述 為 串聯(lián)型， 圖 42.2 - 6 為并 聯(lián)型氣 - 液

20、 阻 尼缸。串 聯(lián)型缸 體較長(zhǎng) ； 加 工與安 裝時(shí)對(duì) 同軸度 要 求較高； 有時(shí)兩 缸間會(huì) 產(chǎn) 生竄氣竄 油現(xiàn)象 。并聯(lián) 型 缸體較短 、 結(jié)構(gòu)緊湊 ；氣、 液缸分 置 ，不會(huì)產(chǎn) 生竄氣 竄油現(xiàn) 象 ；因液壓 缸工作 壓力可 以 相當(dāng)高， 液壓缸 可制成 相 當(dāng)小的直 徑 （不必與 氣缸等 直徑） ； 但因氣、 液兩缸 安裝在 不 同軸線上 ，會(huì)產(chǎn) 生附加 力 矩，會(huì)增 加導(dǎo)軌 裝置磨 損 ，也可能 產(chǎn) 生 “ 爬行 ” 現(xiàn)象 。 串聯(lián) 型 氣 - 液阻尼 缸還有 液壓缸 在前或在 后之分 ， 液壓 缸 在后參見 圖 42.2 - 5 ， 液壓 缸活塞兩 端作 用面積不 等，工 作過程 中

21、需要儲(chǔ)油 或補(bǔ)油 ，油杯 較 大。如將 液壓缸 放在前 面 （氣缸在 后面） ，則液 壓 缸兩端都 有 活塞桿， 兩端作 用面積 相 等，除補(bǔ) 充泄漏 之 外就 不 存在儲(chǔ)油 、補(bǔ)油 問題， 油 杯可以很 小。 圖 42.2 - 6 并聯(lián) 型氣 - 液 阻尼缸 1 液壓缸 ； 2 氣缸 按調(diào) 速特性 可分為 ： 1 ）慢 進(jìn)慢退 式； 2 ）慢 進(jìn)快退 式； 3 ）快 進(jìn)慢進(jìn) 快退式 。 其調(diào) 速特性 及應(yīng)用 見 表 42.2 - 3 。 就氣 - 液阻尼 缸的結(jié) 構(gòu)而言 ，尚可 分 為多 種形 式：節(jié) 流閥 、單向 閥單獨(dú) 設(shè)置或裝 于缸蓋 上； 單向 閥裝在活 塞上 （如擋板 式單向 閥）

22、； 缸 壁上開孔 、開溝 槽、缸 內(nèi) 滑柱式、 機(jī)械浮 動(dòng)聯(lián)結(jié) 式 、行程閥 控制快 速趨近 式 等?；钊?上 有擋板式 單向閥 的氣 - 液 阻尼缸見 圖 42.2 - 7 。 活 塞上帶有 擋板式 單向閥 ， 活塞向右 運(yùn)動(dòng)時(shí) ， 擋板 離 開活塞， 單向閥 打開，液 壓缸右 腔的油 通 過活塞上 的孔（ 即擋板 單 向閥孔） 流至左 腔，實(shí) 現(xiàn) 快退，用 活塞上 孔的多 少 和大小來 控 制快退時(shí) 的速度 ?；钊?向 左運(yùn)動(dòng)時(shí) ，擋板 擋住活 塞 上的孔， 單向閥 關(guān)閉， 液 壓缸左腔 的油經(jīng) 節(jié)流閥 流 至右腔（ 經(jīng) 缸外管路 ）。調(diào) 節(jié)節(jié)流 閥 的開度即 可調(diào)節(jié) 活塞慢 進(jìn) 的速 度

23、。 其結(jié)構(gòu) 較為簡(jiǎn) 單 ，制造加 工較方 便。 圖 42 .2 - 8 為 采用機(jī) 械浮動(dòng)聯(lián) 接的快 速趨近 式 氣 - 液阻尼 缸原理 圖?？?液壓缸活 塞桿端 部的 T 形 頂塊與氣 缸活 塞桿端部 的拉鉤 間有一 空 行程 s 1 ， 實(shí)現(xiàn)空 程快速 趨 近，然后 再帶動(dòng) 液壓缸 活 塞，通過 節(jié)流阻 尼，實(shí) 現(xiàn) 慢進(jìn)。返 程 時(shí)也是先 走空行 程 s 1 ， 再 與液壓活 塞一起 運(yùn)動(dòng)， 通 過單向閥 ，實(shí)現(xiàn) 快退。 表 42.2 - 3 氣 - 液阻尼 缸 調(diào)速特性 及應(yīng)用 調(diào)速方式 結(jié)構(gòu)示意 圖 特性曲線 作用原理 應(yīng)用 雙向節(jié)流 調(diào)速 在氣 - 液 阻尼缸 的回油 管路 裝設(shè)可調(diào)

24、 式節(jié)流 閥， 使活 塞往 復(fù)運(yùn)動(dòng)的 速度可 調(diào)并相 同 適用于 空行程 及 工作行程 都較短 的 場(chǎng)合（ s 20mm ） 單向節(jié)流 調(diào)速 將一單 向閥和 一節(jié)流 閥 并 聯(lián)在調(diào)速 油路中。 活塞向 右運(yùn) 動(dòng)時(shí)， 單向閥關(guān) 閉， 節(jié)流 慢進(jìn)； 活塞向左 運(yùn)動(dòng)時(shí) ， 單向 閥 打 開，不經(jīng) 節(jié)流快 退。 適用于 空行程 較 短而工作 行程較 長(zhǎng) 的場(chǎng)合 快速趨近 單 向節(jié)流調(diào) 速 將液壓 缸的 點(diǎn)與 點(diǎn)用 管路相通， 活塞開 始向右 運(yùn)動(dòng) 時(shí)，右腔 油經(jīng)由 fgea 回 路直 接流入 端實(shí)現(xiàn) 快速趨 近， 當(dāng)活塞移 過 點(diǎn)， 油只能 經(jīng)節(jié) 流閥流入 端， 實(shí)現(xiàn)慢 進(jìn)， 活塞向左 運(yùn)動(dòng)時(shí) ，單向

25、 閥 打 開，實(shí)現(xiàn) 快退。 由于快 速趨近， 節(jié) 省了空程 時(shí)間， 提 高 了勞動(dòng)生 產(chǎn)率。 是 各 種機(jī)床、 設(shè) 備最常 用 的方式 圖 42.2 - 7 活塞 上有擋 板式單向 閥的氣 - 液阻尼 缸 圖 42.2 - 8 浮動(dòng) 聯(lián)接氣 - 液阻尼缸 原理圖 1 氣缸； 2 頂 絲； 3 T 形頂塊 ； 4 拉 鉤； 5 液壓缸 圖 42 .2 - 9 是又一 種 浮動(dòng)聯(lián)接 氣 - 液阻 尼缸。 與前者的 區(qū)別在 于： T 形 頂塊和拉 鉤裝設(shè) 位置不 同 ，前者設(shè) 置在 缸外部。 后者設(shè) 置在氣 缸 活塞桿內(nèi) ，結(jié) 構(gòu) 緊湊但 不 易調(diào)整空 行程 s 1 （前者 調(diào) 節(jié)頂絲即 可方便 調(diào)

26、節(jié) s 1 的 大?。?1.2.4 特 殊氣缸 （ 1 ） 沖擊氣 缸 圖 42.2 - 9 浮動(dòng) 聯(lián)接氣 - 液阻尼缸 沖擊 氣缸是 把壓縮 空 氣的能量 轉(zhuǎn)化為 活塞、 活 塞桿高速 運(yùn)動(dòng)的 能量， 利 用此動(dòng)能 去做功 。 沖擊 氣缸分 普通型 和 快排型兩 種。 1 ）普 通型沖 擊氣缸 普通型沖 擊氣缸 的結(jié)構(gòu) 見 圖 42.2 - 1 0 。與 普通氣 缸 相比，此 種沖擊 氣缸增 設(shè) 了蓄氣缸 1 和 帶流線型 噴氣口 4 及具 有 排氣孔 3 的中蓋 2 。其 工 作原理及 工作過 程可簡(jiǎn) 述 為如下五 個(gè)階段 （見圖 4 2.2 - 11 ） ： 第一 階段： 復(fù)位段 。

27、見圖 42.2 - 10 和 圖 42.2 - 11a ，接通 氣源， 換向閥 處復(fù)位狀 態(tài)，孔 A 進(jìn)氣 ， 孔 B 排氣 ，活 塞 5 在壓 差的作 用下， 克 服密封阻 力及運(yùn) 動(dòng)部件 重 量而上移 ， 借助 活塞上 的 密封膠墊 封住中 蓋上的 噴 氣口 4 。 中蓋 和活塞之 間的環(huán) 形空間 C 經(jīng)過排氣 小孔 3 與大氣 相 通。最后 ，活塞 有桿腔 壓 力升高至 氣源壓 力，蓄 氣 缸內(nèi)壓 力 降 至大氣壓 力。 第二 階段： 儲(chǔ)能段 。 見圖 42.2 - 10 和 圖 42.2 - 11b ， 換 向閥換 向， B 孔進(jìn) 氣充入蓄 氣缸腔 內(nèi)， A 孔 排氣。 由 于蓄 氣缸

28、腔內(nèi) 壓力作 用在活 塞 上的面積 只是噴 氣口 4 的 面積，它 比有桿 腔壓力 作 用在活塞 上的面 積要小 得 多，故只 有 待蓄氣缸 內(nèi)壓力 上升， 有 桿腔壓力 下降， 直到下 列 力平衡方 程成立 時(shí)，活 塞 才開始移 動(dòng)。 式中 d 中蓋 噴氣口 直 徑（ m ）； p 30 活塞 開始移 動(dòng)瞬時(shí)蓄 氣缸腔 內(nèi)壓力 （ 絕對(duì)壓力 ）（ Pa ）； p 20 活塞 開始移 動(dòng)瞬時(shí)有 桿腔內(nèi) 壓力（ 絕 對(duì)壓力） （ Pa ） ； G 運(yùn)動(dòng) 部件（ 活 塞、活塞 桿及錘 頭號(hào)模 具 等）所受 的重力 （ N ）； D 活塞 直徑（ m ）； d 1 活塞 桿直徑 （ m

29、）； F 0 活塞 開始移 動(dòng) 瞬時(shí)的密 封摩擦 力（ N ） 。 若不計(jì)式 （ 42.2 - 1 ）中 G 和 F 0 項(xiàng)，且 令 d=d 1 ， ，則當(dāng) 時(shí)，活塞 才開始 移動(dòng)。 這 里的 p 20 、 p 30 均為絕 對(duì)壓 力?？梢?活塞開 始移動(dòng) 瞬 時(shí)，蓄氣 缸腔與 有桿腔 的 壓力差很 大。 這一點(diǎn)很 明顯地 與普通 氣 缸不同。 圖 42.2 - 1 0 普通 型沖擊 氣缸 第三 階段： 沖擊段 。 活塞開始 移動(dòng)瞬 時(shí)，蓄 氣 缸腔內(nèi)壓 力 p 30 可認(rèn) 為已 達(dá)氣源壓 力 p s ， 同時(shí)， 容 積很小的 無桿 腔 （包括環(huán) 形空 間 C ） 通 過 排氣孔 3 與大氣

30、 相通， 故 無桿腔壓 力 p 10 等于 大氣 壓力 p a 。 由 于 p a /p s 大 于臨 界壓力比 0.52 8 ， 所以活塞 開始移 動(dòng)后， 在 最小流通 截面處 （噴氣 口 與活塞之 間的環(huán) 形面） 為 聲速流動(dòng) ，使無 桿腔壓 力 急劇增加 ， 直至與蓄 氣缸腔 內(nèi)壓力 平 衡。該平 衡壓力 略低于 氣 源壓力。 以上可 以稱為 沖 擊段的第 I 區(qū)段 。第 I 區(qū) 段的作用 時(shí) 間極短（ 只有幾 毫秒） 。 在第 I 區(qū) 段，有 桿腔壓 力 變化很小 ，故第 I 區(qū)段 末 ，無桿腔 壓力 p 1 （作用 在 活塞全面 積 上）比有 桿腔壓 力 p 2 （ 作 用在活塞 桿

31、側(cè)的 環(huán)狀面 積 上）大得 多，活 塞在這 樣 大的壓差 力作用 下，獲 得 很高的運(yùn) 動(dòng) 加速度， 使活塞 高速運(yùn) 動(dòng) ，即進(jìn)行 沖擊。 在此過 程 B 口仍 在進(jìn)氣 ，蓄氣 缸 腔至無桿 腔已連 通且壓 力 相等，可 認(rèn)為 蓄氣 - 無桿 腔內(nèi)為 略帶充 氣的絕熱 膨 脹過 程。 同時(shí) 有桿腔排 氣孔 A 通流面 積 有限， 活塞 高速?zèng)_ 擊勢(shì)必 造成有桿 腔內(nèi) 氣體迅速 壓縮（ 排氣不 暢 ），有桿 腔壓力 會(huì)迅速 升 高（可能 高于氣 源壓力 ） 這必將引 起活塞 減速， 直 至下降到 速 度為 0 。 以上可 稱為沖 擊 段的第 區(qū)段。 可認(rèn)為 第 區(qū)段的 有桿腔 內(nèi)為邊 排 氣的絕

32、熱 壓縮過 程。 整 個(gè) 沖擊段時(shí) 間很 短，約幾 十毫秒 。見圖 4 2.2 - 11c 。 圖 42.2 - 1 1 普通 型沖擊 氣缸的工 作原理 1 蓄氣 缸； 2 中蓋 ； 3 排氣孔 ； 4 噴氣口 ； 5 活塞 第四 階段： 彈跳段 。 在沖擊段 之后， 從能量 觀 點(diǎn)來說， 蓄氣缸 腔內(nèi)壓 力 能轉(zhuǎn)化成 活塞動(dòng) 能，而 活 塞的部分 動(dòng) 能又轉(zhuǎn)化 成有桿 腔的壓 力 能， 結(jié)果造 成有桿腔 壓力 比蓄氣 - 無 桿腔壓 力還高 ， 即形成 “ 氣墊 ” ， 使 活 塞產(chǎn)生反 向運(yùn) 動(dòng)，結(jié)果 又會(huì)使 蓄氣 - 無 桿腔壓力 增加， 且又大 于 有桿腔壓 力。如 此便出 現(xiàn) 活塞在

33、缸 體內(nèi)來 回往復(fù) 運(yùn) 動(dòng) 即彈 跳。 直至活塞 兩側(cè)壓 力差克 服 不了活塞 阻力不 能再發(fā) 生 彈跳為止 。待有 桿腔氣 體 由 A 排空 后，活 塞便下 行 至終點(diǎn) 。 第五 階段 ：耗能 段。 活塞下行 至終點(diǎn) 后， 如換 向閥不及 時(shí)復(fù)位 ，則 蓄氣 - 無桿腔內(nèi) 會(huì)繼續(xù) 充氣直 至達(dá)到氣 源壓 力。再?gòu)?fù) 位時(shí)， 充入的 這 部分氣體 又需全 部排掉 。 可見這種 充氣不 能作用 有 功，故稱 之為耗 能段。 實(shí) 際使用時(shí) 應(yīng) 避免此段 （令換 向閥及 時(shí) 換向返回 復(fù)位段 ）。 對(duì)內(nèi) 徑 D=90 mm 的氣 缸，在氣 源壓力 0.65MP a 下進(jìn)行實(shí) 驗(yàn)，所 得沖擊 氣 缸特性

34、曲 線見圖 42.2 - 1 2 。上述分 析基 本與特性 曲線相 符。 對(duì)沖 擊段的 分析可 以 看出，很 大的運(yùn) 動(dòng)加速 使 活塞產(chǎn)生 很大的 運(yùn)動(dòng)速 度 ，但由于 必須克 服有桿 腔 不斷增加 的 背壓力及 摩擦力 ，則 活塞 速度又要 減慢 ，因此 ，在 某個(gè)沖程 處， 運(yùn)動(dòng)速 度必 達(dá)最大值 ，此 時(shí)的沖 擊能 也達(dá)最大 值。 各種沖擊 作業(yè)應(yīng) 在這個(gè) 沖 程附近進(jìn) 行（參 見圖 42 . 2 - 11c ）。 沖擊 氣缸在 實(shí)際工 作 時(shí)，錘頭 模具撞 擊工件 作 完功，一 般就借 助行程 開 關(guān)發(fā)出信 號(hào)使換 向閥復(fù) 位 換向，缸 即 從沖擊段 直接轉(zhuǎn) 為復(fù)位 段 。這種狀 態(tài)可

35、認(rèn) 為不存 在 彈跳段和 耗能段 。 2 ）快排 型沖擊 氣缸 由上述普 通型沖 擊氣缸 原 理可見 ，其一 部分能 量（ 有時(shí)是較 大部分 能量 ）被 消耗于克 服背 壓（即 p 2 ）做功 ，因而 沖 擊能沒有 充分利 用。假 如 沖擊一開 始，就 讓有桿 腔 氣體全排 空，即 使有桿 腔 壓力降至 大 氣壓 力， 則沖擊 過程中 ， 可節(jié)省大 量的能 量，而 使 沖擊氣缸 發(fā)揮更 大的作 用 ，輸出更 大的沖 擊能。 這 種在沖擊 過 程中，有 桿腔壓 力接近 于 大氣壓力 的沖擊 氣缸， 稱 為快排型 沖擊氣 缸。其 結(jié) 構(gòu)見圖 42 .2 - 13a 。 快排 型沖擊 氣缸是 在 普

36、通型沖 擊氣缸 的下部 增 加了 “ 快 排機(jī)構(gòu) ” 構(gòu)成 。 快排機(jī)構(gòu) 是由快 排導(dǎo)向 蓋 1 、 快排缸體 4 、快排活 塞 3 、 密封膠 墊 2 等零 件組成 。 快排 型沖擊 氣缸的 氣 控回路見 圖 42.2 - 13b 。 接通氣源 ，通過 閥 F 1 同時(shí) 向 K 1 、 K 3 充氣 ， K 2 通大 氣 。閥 F 1 輸出口 A 用直管 與 K 1 孔連通 ，而 用彎管與 K 3 孔連通， 彎管 氣阻大于 直管氣 阻。這 樣 ，壓縮空 氣先經(jīng) K 1 使快排 活塞 3 推 到 上邊，由 快排活 塞 3 與 密 封膠墊 2 一起切 斷有桿 腔 與排氣口 T 的通 道。然 后

37、經(jīng) K 3 孔向有桿 腔進(jìn)氣 ，蓄 氣一無桿 腔 氣體經(jīng) K 4 孔通 過閥 F 2 排 氣，則活 塞上移 。當(dāng)活 塞 封住中蓋 噴氣口 時(shí)，裝 在 錘頭上的 壓塊觸 動(dòng)推桿 6 ，切換閥 F 3 ， 發(fā)出信號(hào) 控制閥 F 2 使之切 換，這樣 氣源便 經(jīng)閥 F 2 和 K 4 孔向蓄氣 腔內(nèi)充 氣， 一直充至 氣源壓 力。 圖 42.2 - 1 2 沖 擊氣缸 特 性曲線 圖 42.2 - 1 3 快排 型沖擊 氣缸結(jié)構(gòu) 及控制 回路 a ）結(jié)構(gòu)圖 ； b ） 控制回 路 1 快排導(dǎo) 向蓋； 2 密 封 膠墊； 3 快排活 塞； 4 快排缸體 ； 5 中 蓋 T 方孔 ； C 環(huán) 形空間 ；

38、 6 推 桿； 7 氣阻； 8 氣容 沖擊 工作 開 始時(shí)， 使 閥 F 1 切換， 則 K 2 進(jìn)氣， K 1 和 K 3 排氣，快 排活塞 下移 ，有桿腔 的壓縮 空氣便 通 過快排導(dǎo) 向 蓋 1 上的 多個(gè)圓 孔 （ 8 個(gè) ） ， 再經(jīng) 過快排 缸體 4 上 的多個(gè)方 孔 T （ 1 0 余個(gè) ） 及 K 3 直接排至 大氣中 。 因 為上述多 個(gè)圓 孔和方孔 的通流 面積遠(yuǎn) 遠(yuǎn) 大于 K 3 的通流 面積， 所以 有桿腔的 壓力可 以在極 短 的時(shí)間內(nèi) 降低到 接近于 大 氣壓力。 當(dāng) 降到一定 壓力時(shí) ， 活塞 便 開始下移 。 錘頭 上壓塊 便 離開行程 閥 F 3 的推 桿 6

39、 ， 閥 3 在彈 簧的作 用下復(fù) 位 。 由于接 有氣 阻 7 和氣 容 8 ， 閥 3 雖 然 復(fù)位， 但 F 2 卻延時(shí)復(fù) 位， 這就保證 了蓄氣 缸腔內(nèi) 的 壓縮空氣 用來完 成使活 塞 迅速向下 沖擊 的工作。 否 則， 若 F 3 復(fù)位 ， F 2 同時(shí)復(fù)位 的話， 蓄氣 缸腔內(nèi)壓 縮空氣 就會(huì)在 錘 頭沒有運(yùn) 動(dòng)到行 程終點(diǎn) 之 前已經(jīng)通 過 K 4 孔和閥 F 2 排氣 了， 所 以 當(dāng)錘頭開 始沖擊 后， F 2 的 復(fù)位動(dòng)作 需延時(shí) 幾十毫 秒 。 因所需 延時(shí)時(shí) 間不長(zhǎng) ， 沖擊缸沖 擊時(shí) 間又很短 ，往往 不用氣 阻 、氣容也 可以， 只要閥 F 2 的換向時(shí) 間比沖

40、擊時(shí)間 長(zhǎng) 就可以了 。 在活 塞向下 沖擊的 過 程中，由 于有桿 腔氣體 能 充分地被 排空， 故不存 在 普通型沖 擊氣缸 有桿腔 出 現(xiàn)的較大 背 壓，因而 快排型 沖擊氣 缸 的沖擊能 是同尺 寸的普 通 型沖擊氣 缸沖擊 能的 3 4 倍。 （ 2 ） 數(shù)字氣 缸 如圖 42.2 - 1 4 所示 ， 它 由活塞 1 、缸 體 2 、活 塞桿 3 等 件組成 ?；钊?的 右端有 T 字頭， 活塞的 左 端有凹形 孔， 后面活塞 的 T 字 頭裝入 前 面活塞的 凹形孔 內(nèi)， 由 于 缸體的限 制， T 字頭只 能 在凹形孔 內(nèi)沿缸 軸向運(yùn) 動(dòng) ， 而兩者 不能 脫開， 若干活塞 如

41、此順 序 串聯(lián)置于 缸體內(nèi) ， T 字 頭 在凹形孔 中左右 可移動(dòng) 的 范圍就是 此活塞 的行程 量 。 不同的 進(jìn)氣 孔 A 1 A i （ 可能是 A 1 ， 或 是 A 1 和 A 2 ， 或 A 1 、 A 2 和 A 3 ， 還可能 是 A 1 和 A 3 ， 或 A 2 和 A 3 等等） 輸 入壓縮 空氣 （ 0.4 0.8 MPa ） 時(shí)，相應(yīng) 的活塞 就會(huì)向 右 移動(dòng)，每 個(gè)活塞 的向右 移 動(dòng)都可推 動(dòng)活塞 桿 3 向 右 移動(dòng)，因 此，活 塞桿 3 每 次向右移 動(dòng) 的 總距離 等于各 個(gè)活塞 行 程量的總 和。 這 里 B 孔 始 終與低壓 氣源相 通 （ 0. 05

42、 0.1MPa ） ， 當(dāng) A 1 A i 孔排氣時(shí) ， 在低 壓氣的作 用下， 活塞 會(huì)自 動(dòng)退回原 位。 各活塞 的行 程大小， 可 根據(jù)需要 的總 行程 s 按 幾何級(jí) 數(shù)由小 到 大排列選 取。 設(shè) s=35mm ，采用 3 個(gè)活 塞，則各 活塞的 行程分 別 取 1 =5mm ； 2 = 10mm ； 3 =20mm 。如 s=3 1.5mm ， 可用 6 個(gè) 活塞， 則 1 、 2 、 3 6 分別設(shè)計(jì) 為 0.5 、 1 、 2 、 4 、 8 、 16m m ，由 這些數(shù) 值 組合起來 ，就可 在 0.5 31.5mm 范 圍內(nèi) 得到 0.5m m 整數(shù) 倍的任 意 輸出位移

43、量。而 這里的 1 、 2 、 3 i 可以 根據(jù)需要 設(shè)計(jì)成 各種不 同 數(shù)列，就 可以 得到各種 所需數(shù) 值的行 程 量。 （ 3 ） 回轉(zhuǎn)氣 缸 如圖 42.2 - 1 5a 所示 ， 主要由 導(dǎo)氣頭、 缸體、 活塞、 活 塞桿組 成。 這種 氣缸的缸 體 3 連 同缸蓋 6 及導(dǎo)氣頭 芯 10 被其他動(dòng) 力（ 如車床 主軸 ）攜帶 回轉(zhuǎn) ，活塞 4 及活 塞桿 1 只 能作往 復(fù)直線 運(yùn) 動(dòng)，導(dǎo) 氣頭體 9 外接 管路 ，固定 不動(dòng)。 固轉(zhuǎn) 氣缸的 結(jié)構(gòu)如 圖 42.2 - 1 5b 所示 。 為增 大其輸出 力采用 兩個(gè)活 塞 串聯(lián)在一 根活塞 桿上， 這 樣其輸出 力比單 活塞也

44、增 大約一 倍， 且可 減小氣缸 尺寸 ，導(dǎo)氣 頭體 與導(dǎo)氣頭 芯因需 相對(duì)轉(zhuǎn) 動(dòng) ，裝有 滾動(dòng) 軸 承， 并以研 配間隙密 封， 應(yīng)設(shè)油杯 潤(rùn)滑以 減少摩 擦 ，避免燒 損或卡 死。 回轉(zhuǎn) 氣缸主 要用于 機(jī) 床夾具和 線材卷 曲等裝 置 上。 （ 4 ） 撓性氣 缸 撓性 氣缸是 以撓性 軟 管作為缸 筒的氣 缸。常 用 撓性氣缸 有兩種 。一種 是 普通撓性 氣缸見 圖 42.2 - 16 ，由活 塞 、 活塞桿及 撓性軟 管缸筒 組 成。一般 都是單 作用活 塞 氣缸，活 塞的回 程靠其 他 外力。其 特點(diǎn)是 安裝空 間 小，行程 可 較長(zhǎng)。 圖 42.2 - 1 4 數(shù) 字氣缸 1

45、活塞； 2 缸 體； 3 活塞桿 圖 42.2 - 1 5 回轉(zhuǎn) 氣缸 a ）原理圖 ； b ） 結(jié)構(gòu)圖 1 活塞桿 ； 2 、 5 密封 圈； 3 缸 體； 4 活塞 ； 6 缸蓋； 7 、 8 軸承 9 導(dǎo)氣頭 體； 10 導(dǎo)氣 頭芯； 11 中蓋 ； 1 2 螺 栓 圖 42.2 - 1 6 普 通撓性 氣 缸 第二 種撓性 氣缸是 滾 子撓性氣 缸見圖 42.2 - 1 7 。 由夾 持滾子代 替活塞 及 活塞桿 ， 夾持滾 子設(shè)在 撓 性缸筒外 表面， A 端進(jìn)氣 時(shí)，左 端撓性 筒 膨脹， B 端排氣 ，缸 左端 收縮， 夾持在 缸筒外 部的 滾子在膨 脹端的 作用下 ， 向右移動(dòng)

46、 ，滾 子夾帶動(dòng) 載荷運(yùn) 動(dòng)?？?稱 為撓性筒 滾子氣 缸。 這 種 氣缸的特 點(diǎn)是所 占空間 小 ，輸出力 較小， 載荷率 較 低，可實(shí) 現(xiàn) 雙作用。 圖 42.2 - 1 7 滾 子撓性 氣 缸 （ 5 ） 鋼索式 氣缸 鋼索 式氣缸 見圖 42 . 2 - 18 ， 是以柔軟 的、 彎曲 性大的鋼 絲繩代 替剛性 活 塞桿的一 種氣缸 。 活塞 與 鋼絲繩連 在一 起，活塞 在壓縮 空氣推 動(dòng) 下往復(fù)運(yùn) 動(dòng)，鋼 絲繩帶 動(dòng) 載荷運(yùn)動(dòng) ，安 裝 兩個(gè)滑 輪 ，可使活 塞與載 荷的運(yùn) 動(dòng) 方向相反 。 這種 氣缸的 特點(diǎn)是 可 制成行程 很長(zhǎng)的 氣缸， 如 制成直徑 為 25mm ，行 程

47、為 6m 左右 的氣缸 也不困 難。鋼索 與導(dǎo) 向套間易 產(chǎn)生泄 漏。 圖 42.2 - 1 8 鋼 索式氣 缸 氣缸的安 裝形式 表 42.2 - 2 氣缸 的安裝 形式 分類 簡(jiǎn)圖 說明 軸向支座 MS1 式 支座式 切向支座 式 軸向支 座，支 座上承 受 力矩， 氣缸直徑 越大， 力矩越 大 前法蘭 MF 1 式 前法蘭 緊固 ， 安裝 螺釘 受拉力 較大 后法蘭 MF 2 式 后法蘭 緊固 ， 安裝 螺釘 受拉力 較小 固定式 氣缸 法蘭式 自配法蘭 式 法蘭由 使用單 位視安 裝 條件 現(xiàn)配 單耳軸銷 MP4 式 尾部軸 銷式 雙耳軸銷 MP2 式 氣缸可 繞尾軸 擺動(dòng) 頭部軸銷

48、式 氣缸可 繞頭部 軸擺動(dòng) 軸銷式 氣缸 中間軸銷 MT4 式 氣缸可 繞中間 軸擺動(dòng) 氣動(dòng)系統(tǒng) 的設(shè)計(jì) 計(jì)算 氣動(dòng) 系統(tǒng)的 設(shè)計(jì)一 般 應(yīng)包括： 1 ）回 路設(shè)計(jì) ； 2 ）元 件、輔 件選用 ； 3 ）管 道選擇 設(shè)計(jì)； 4 ）系 統(tǒng)壓降 驗(yàn)算； 5 ）空 壓機(jī)選 用； 6 ）經(jīng) 濟(jì)性與 可靠性 分析。 以上 各項(xiàng)中 ，回路 設(shè) 計(jì)是一個(gè) “ 骨架 ” 基礎(chǔ) ， 本章著重 予以說 明，然 后 結(jié)合實(shí)例 對(duì)氣對(duì) 系統(tǒng)的 設(shè) 計(jì)計(jì)算進(jìn) 行綜 合介紹。 1 氣動(dòng)回 路 1.1 氣動(dòng) 基本回 路 氣動(dòng) 基本回 路是氣 動(dòng) 回路的基 本組成 部分， 可 分為：壓 力與力 控制回 路 、方向控 制（換

49、 向）回 路 、速度控 制回 路、位置 控制回 路和基 本 邏輯回路 。 表 42.6 - 1 氣動(dòng) 壓力與 力控制回 路及特 點(diǎn)說明 簡(jiǎn)圖 說明 1. 壓力控 制回路 一次壓控 制回路 主要控 制氣罐 ，使其 壓 力不超過 規(guī)定壓 力。常 采 用 外控式溢 流閥 1 來控制 ， 也可用帶 電觸點(diǎn) 的壓力 表 1 ， 代 替溢流 閥 1 來 控 制壓縮機(jī) 電動(dòng)機(jī) 的啟、 停 ， 從 而使氣罐 內(nèi)壓力 保持在 規(guī) 定壓力范 圍內(nèi)。 采用溢 流 閥 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 、工作 可靠， 但 無功耗氣 量大； 后者對(duì) 電 動(dòng) 機(jī)及其控 制要求 較高 二次壓控 制回路 二次壓 控制主 要控制 氣 動(dòng)控制系 統(tǒng)的氣

50、 源壓力 ， 其 原理是利 用溢流 式減壓 閥 1 以實(shí) 現(xiàn)定壓 控制 高低壓控 制回路 氣源供 給某一 壓力， 經(jīng) 二個(gè)調(diào)壓 閥（減 壓閥） 分 別 調(diào)到要求 的壓力 圖 a 利 用換向 閥進(jìn)行 高 、低壓切 換 圖 b 同 時(shí)分別 輸出高 低 壓的情況 差壓回路 此回路 適用于 雙作用 缸 單向受載 荷的情 況，可 節(jié) 省 耗氣 量 圖 a 為 一般差 壓回路 圖 b 在 活塞桿 回程時(shí) ， 排氣通過 溢流閥 1 ，它 與 定 壓減壓閥 2 相配 合，控 制 氣缸保持 一定推 力 2. 力控制 回路 串聯(lián)氣缸 增力回 路 三段活 塞缸串 聯(lián)。工 作 行程（桿 推出） 時(shí)，操 縱 電 磁換向

51、閥 使活塞 桿增力 推 出。復(fù)位 時(shí)，右 端的兩 位 四 通閥進(jìn)氣 ，把桿 拉回 增力倍 數(shù)與串 聯(lián)的缸 段 數(shù)成 正比 氣液增壓 缸增力 回路 利用氣 液壓缸 1 ，把 壓 力較低的 氣壓變 為壓力 較 高 的液壓， 以提高 氣液缸 2 的輸出力 。應(yīng)注 意活塞 與 缸 筒間的密 封，以 防空氣 混 入油中 1.1.1 壓 力與力 控制回 路 （見表 42 .6 - 1 ） 1.1.2 換 向回路 （見表 4 2 .6 - 2 ） 表 42.6 - 2 氣動(dòng) 換向回 路 及特點(diǎn)說 明 簡(jiǎn)圖 說明 1. 單作用 氣缸換 向回路 二位三通 電磁閥 控 制回路 圖 a 為 常斷二 位三通 電 磁閥

52、控制 回路 。 通電 時(shí)活 塞桿上升 ，斷電 時(shí)靠外 力 （如彈簧 力等） 返回 圖 b 為 常通二 位三通 電 磁閥控制 回路 。 斷電 時(shí)常 通氣流使 活塞桿 伸出， 通 電時(shí)靠外 力返回 三位三通 電磁閥 控 制回路 控制氣 缸的換 向閥帶 有 全封閉形 中間位 置， 理論 上可使氣 缸活塞 在任意 位 置停止 ； 但實(shí) 際上由 于漏 損（即使 微量） 而降低 了 定位精度 此三位 三通閥 可用三 位 五通閥代 替 二位三通 閥代用 回 路 用兩個(gè) 二位二 通電磁 閥 代替二位 三通閥 以控制 單作用缸 工作。 圖 示位置 為活塞桿 縮回位 置； 需要 活塞桿伸 出時(shí) ， 必須 兩個(gè) 二

53、位二通 閥同時(shí) 通電換 向 2. 雙作用 氣缸換 向回路 二位五通 單電 （ 氣） 控閥控制 回路 圖 a 為 單電磁 控制閥 控 制回路 。 電 磁 閥通電 時(shí)換 向， 使活塞 桿伸出 。 斷電 時(shí)， 閥芯靠 彈簧復(fù) 位， 使 活塞桿收 回 圖 b 為 單氣控 換向閥 控 制回路 。 切換 二位三 通閥 時(shí)相應(yīng)切 換主氣 控閥， 使 活塞桿伸 出。 二位 三通閥 復(fù)位后主 氣控閥 也復(fù)位 ， 活塞桿縮 回 二位五通 閥代用 回 路 用兩個(gè) 二位三 通電磁 閥 代替上述 二位五 通閥的 控制回路 中， 兩個(gè)閥 一為 常通， 另一為 常斷 ， 且兩 閥應(yīng)同時(shí) 動(dòng)作， 才能使 活 塞桿換向 二位五

54、通 雙電 （ 氣） 控閥控制 回路 圖 a 為 雙電控 雙作用 缸 換向回路 圖 b 為 雙氣控 雙作用 缸 換向回路 。 主 控閥兩 則的 兩個(gè)二位 三通閥 可作遠(yuǎn) 距 離控制用 ， 但 兩閥必 須協(xié) 調(diào)動(dòng)作， 不能同 時(shí)接通 氣 源 三位五通 雙電控 閥 控制回路 此回路 除可控 制雙作 用 缸換向外 ， 氣 缸可以 在中 間位置停 留 1.1.3 速 度控制 回路（ 見 表 42.6 - 3 ） 表 42.6 - 3 氣動(dòng) 速度控 制 回路及特 點(diǎn)說明 簡(jiǎn)圖 說明 1. 單作用 缸速度 控制回 路 調(diào)速回路 圖 a 為 采用節(jié) 流閥的 回 路 圖 b 為 采用單 向節(jié)流 閥 的回路。 兩

55、單向 節(jié)流閥 分別控制 活塞桿 進(jìn)退速 度 快速返回 回路 活塞返 回時(shí)， 氣缸無 活 塞桿腔由 于經(jīng)快 速排氣 閥直接排 氣，就 使活塞 桿 快速返回 2. 雙作用 氣缸速 度控制 回 路 調(diào) 速回路 圖 a 為 采用單 向節(jié)流 閥 的調(diào)速回 路 圖 b 為 采用節(jié) 流閥的 調(diào) 速回路 圖 a 、 b 都是 排氣節(jié) 流 調(diào)速回路 。 對(duì)于 氣動(dòng)， 采 用排氣節(jié) 流較進(jìn) 氣節(jié)流 效 果好。因 為，前 者可使 進(jìn)氣阻力 ??；且 活塞在 有 背壓情況 下向前 運(yùn)動(dòng)， 運(yùn)動(dòng)較平 穩(wěn)，受 外載變 化 的影響較 小 緩沖回路 緩沖回 路即為 行程末 端 變速回路 圖 a 當(dāng) 活塞返 回到行 程 末端時(shí)，

56、 其左腔 壓力已 下降到打 不開溢 流閥 2 ， 因此殘氣 只能通 過節(jié)流 閥 1 緩沖 排出， 節(jié)流閥 3 開度較大 ，不影 響末端 行程前的 正常排 氣。它 常 用于行程 長(zhǎng)、速 度快的 場(chǎng)合 圖 b 當(dāng) 活塞桿 伸出至 撞 塊切換二 通閥時(shí) 開始緩 沖。根據(jù) 緩沖要 求，可 改 變二通閥 的安裝 位置， 達(dá)到良好 的緩沖 效果。 此 回路適用 于氣缸 慣性力 大 的場(chǎng)合 3. 氣液聯(lián) 動(dòng)速度 控制回 路 調(diào)速回路 此回路 通過改 變油路 中 節(jié)流開度 來達(dá)到 兩個(gè)運(yùn) 動(dòng) 方向的無 級(jí)調(diào)速 。它要 求 氣液傳送 器 T 的 油量大 于 液壓缸的 容積， 并有一 定 余量，同 時(shí)須注 意氣、

57、 油 間的密封 、以防 氣體混 入 油中 氣液 傳送 器 變速回路 （快 進(jìn) - 慢進(jìn) - 快 退） 當(dāng)活塞 桿伸出 至撞塊 切 換二通行 程閥后 ，活塞 運(yùn) 動(dòng)開始從 快進(jìn)變 為慢進(jìn) 。 改變單向 節(jié)流閥 節(jié)流開 度 ， 可獲任意 低速 氣液 傳動(dòng) 缸 調(diào)速回路 該回路 通過調(diào) 節(jié)兩只 速 度控制閥 2 的節(jié) 流開度 來 分別獲得 二個(gè)運(yùn) 動(dòng)方向 的 無級(jí)調(diào)速 。油杯 3 起補(bǔ) 充 漏油的作 用 圖中 1 為氣液 傳動(dòng)缸 變速回路 之一 （快進(jìn) - 慢 進(jìn) - 快退） 圖 a 回 路為液 壓缸結(jié) 構(gòu) 變速回路 ：當(dāng)活 塞右行 至 封住 s 孔 開始， 液壓缸 右 腔油液只 能被迫 從 t 孔

58、 經(jīng) 節(jié)流閥至 其左腔 ，這時(shí) 快 進(jìn)變?yōu)槁?進(jìn) 。此 回路變 速 位置不能 改變 圖 b 回 路為用 行程閥 變 速的回路 ：當(dāng)活 塞右行 至 撞塊 1 碰 到行程 閥后開 始 作慢速進(jìn) 給。此 回路只 要 改變撞塊 安裝位 置即可 改 變開始變 速的位 置 變速回路 之二 （快進(jìn) - 慢 進(jìn) - 慢退 - 快退 ） 圖 a 回 路為液 壓缸結(jié) 構(gòu) 變速回路 ：當(dāng)活 塞右行 至 超過 s 孔 時(shí)，開 始從快 進(jìn) 變?yōu)槁M(jìn) 。而當(dāng) 活塞左 行 時(shí)， 由于 其左腔 油液只 能 被迫從 s 孔經(jīng) 節(jié)流閥 至 其右腔， 故為慢 退，直 至 活塞左行 到超過 s 孔時(shí) ， 才開始從 慢退變 為快退 圖

59、 b 回 路為采 用行程 閥 的回路。 慢退的 實(shí)現(xiàn)是 由 于它比采 用行程 閥的快 進(jìn) 慢進(jìn) 快退回 路少了 一 只單向閥 ，活塞 開始左 行 時(shí)其左腔 的油液 只能經(jīng) 節(jié) 流閥流至 其右腔 變速回路 之三 （中間位 置停 止） 回 路中 ，阻尼 缸與氣 缸 并聯(lián)，液 壓缸流 量由單 向 節(jié)流閥來 控制， 可得平 穩(wěn) 而一定的 速度。 彈簧式 蓄 能器 2 能 調(diào)節(jié)阻 尼缸中 油 量變化， 且有補(bǔ) 償少量 漏 油作用。 借助阻 尼缸活 塞 桿上的調(diào) 節(jié)螺母 1 ，可 使 氣缸開始 時(shí)快速 動(dòng)作， 當(dāng) 碰到螺母 后，就 由阻尼 缸 來控制， 變?yōu)槁?速前進(jìn) 。 同時(shí)，由 于主控 閥采用 了 中

60、間泄壓 式三位 五通閥 ， 所以當(dāng)主 控閥在 中間位 置 時(shí)，油阻 尼缸回 路被二 位 二通閥 3 切斷， 活塞就 停 止在該位 置上； 當(dāng)主閥 被 切換到任 何一側(cè) ，壓縮 空 氣就輸入 氣缸， 同時(shí)經(jīng) 梭 閥使閥 3 換向， 使液壓 回 路接通阻 尼缸起 調(diào)速作 用 。并聯(lián)活 塞桿工 作時(shí)由 于 產(chǎn)生附加 彎矩， 故應(yīng)考 慮 設(shè)導(dǎo)向裝 置 1.1.4 位 置控制 回路（ 見 表 42.6 - 4 ） 表 42.6 - 4 氣動(dòng) 位置控 制 回路及特 點(diǎn)說明 簡(jiǎn)圖 說明 1. 有限（ 選定） 位置控 制 回路 緩沖擋塊 定位控制 當(dāng)執(zhí)行 元件 （ 如氣缸 活 塞桿） 把 工件推 到緩沖 器

61、1 上時(shí)， 使活塞桿 緩沖行 進(jìn)一小 段 后， 小 車碰到 定位塊 上， 使小車 強(qiáng)迫停止 氣控機(jī)械 定位機(jī)構(gòu) 水平缸 活塞桿 前端聯(lián) 接 齒輪齒條 機(jī)構(gòu)。 當(dāng)活 塞桿 及其上 齒條 1 往 復(fù)動(dòng)作 時(shí)， 推動(dòng) 齒輪 3 往 復(fù)擺動(dòng) 以帶動(dòng) 齒 輪上棘 爪擺動(dòng) ， 推動(dòng) 棘輪作 單向 間歇轉(zhuǎn)動(dòng) ， 從 而帶動(dòng) 與棘 輪同軸 的工作轉(zhuǎn) 臺(tái)作間 歇轉(zhuǎn)動(dòng) 。 工作臺(tái)下 帶有凹 槽缸口 ， 當(dāng)水平 缸活塞桿 回程時(shí) ， 即 齒條 脫開行程 開關(guān) 2 時(shí)， 使垂 直缸電 磁閥 4 切 換， 垂 直缸活 塞 桿伸出， 進(jìn) 入該 凹槽缺 口 ， 使工 作轉(zhuǎn)臺(tái)正 確定位 多位缸 位置控 制回路 的 特點(diǎn)是控

62、制多位 缸的活 塞 桿按 設(shè)計(jì)要求 ，部分 或全部 伸 出或縮回 ，以獲 得多個(gè) 位 置 圖 a 利 用三位 六通閥 的 回路： 當(dāng)閥處 于位置 I 時(shí) ， 氣缸 處于圖示 位置 （ 兩端活 塞 桿處于收 縮狀態(tài) ） ； 閥處 于位置 時(shí)，孔 2 、 3 進(jìn) 氣，右 活塞桿伸 出；閥 處于位 置 時(shí)， 兩端活塞 桿全部 伸出 圖 b 由 二位三 通閥 1 、 2 、 3 控制 兩個(gè)換 向閥 4 、 5 ，使 氣缸兩活 塞桿處 于所要 求 位置： 閥 1 動(dòng) 作時(shí)， 兩活 塞桿均 收進(jìn)； 閥 2 動(dòng)作時(shí)， 兩桿 一伸一縮； 閥 3 動(dòng) 作時(shí)， 兩桿全 部伸出 圖 c 四 位置定 位控制 回 路。

63、圖示 位置為 按動(dòng)手 控 閥 1 時(shí)， 壓縮 空氣通 過手控 閥 1 ， 分兩 路分別 由梭閥 1 、 4 控制兩個(gè) 二位五 通閥使 主 氣源進(jìn)入 多位缸 而得到 位 置 I 。 當(dāng)推動(dòng)手 控閥 2 、 3 或 4 時(shí)，可相 應(yīng)得到 位置 、 或 多位缸位 置 控制 圖 d 為 A 、 B 兩 缸串列 實(shí)現(xiàn)三位 定位控 制的回 路 。圖示 位置為 A 、 B 兩缸 的活塞 桿均處于 收進(jìn)狀 態(tài)。當(dāng) 左 閥 2 如 圖示狀態(tài) 而右閥 1 通電 換 向時(shí)，由 于 A 缸 活塞面 積 較 B 缸為大 ， 故 A 缸活塞 桿向 左推動(dòng) B 缸活塞 桿， 其行 程長(zhǎng)為 - 。反 之，當(dāng) 閥 1 如 圖示

64、狀態(tài) 而閥 2 通電切 換 時(shí)，缸 B 活塞桿 桿端由 位置 繼 續(xù)前進(jìn)到 （因 缸 B 行 程 長(zhǎng)為 - ）。 此外， 可在兩 缸端蓋上 處與 活塞桿 平 行安裝 調(diào)節(jié)螺釘 ，可微 調(diào)行程 位 置 1. 有限選 定控制 回路 多位缸位 置 控制 圖 e 不 三柱塞 數(shù)字缸 位 置控制回 路。 A 、 B 、 C 、 D 為氣 缸的四個(gè) 通口： A 、 B 、 C 供正常工 作壓力 p 1 ， 通 口 D 供低 壓， 以控 制各柱 塞復(fù)位或 停于某個(gè) 需要位 置。 1 、 2 、 3 為 三個(gè)柱塞 。 當(dāng) 控制不 同換 向閥工作 時(shí)， 可得到 包括 原始位 置在內(nèi)的 活塞桿 的八個(gè) 位 置：

65、1 、 2 、 3 三個(gè)柱 塞各 自分別 伸出時(shí)可 相應(yīng)得 到三個(gè) 不 同位置； 1 、 2 同 時(shí)伸出 ， 2 、 3 同時(shí)伸出 或 1 、 3 同時(shí) 伸 出時(shí)又可 得三個(gè) 不同位 置 ； 1 、 2 、 3 全部伸 出為此 數(shù)字缸 最 大行程位 置； 1 、 2 、 3 均 收進(jìn)為 圖示原始 位置 2. 任意位 置停止 控制回 路 三位閥位 置 控制回路 用三位 三通閥 或三位 、 五通閥控 制普通氣 缸位置 （參閱 表 42.6 - 2 中 的有關(guān)回 路） 三位三 通閥控 制普通 單 作用氣缸， 三 位五通 閥控 制普通 雙作用氣 缸 這類位 置控制 回路由 于 要求氣動(dòng) 系統(tǒng)， 主要

66、是缸 與閥元 件的密封 性很嚴(yán) ， 否 則不 易正確控 制位置 ， 對(duì) 于要 求保持 一定時(shí)間 的中停 位置更 為 困難。 所以這 類回路 可用 于不嚴(yán) 格要求位 置精度 的場(chǎng)合 氣液聯(lián)動(dòng) 控 制位置回 路 圖 a 由 于采用 了氣液 傳 送器 2 、 3 ，所以 與上述 普通氣 缸的位置 控制回 路的精 度 要高得多。 缸 的活塞 桿伸 出端裝 有單向節(jié) 流閥 4 以控制 回 程速度； 缸的 另一端 裝有 兩位兩 通換向閥 6 ，需 要在中 間 位置停止 時(shí)，將 液壓回 路 切斷， 迅速地使 活塞停 留在所 要 求的位置 上 圖 b 為 采用氣 液阻尼 缸 的氣液聯(lián) 動(dòng)位置 控制回 路 。 換向 閥 1 為中 泄式三 位五通 閥 。 圖示 位置時(shí) ， 氣液 缸的 氣缸部 分排空； 而液壓 缸部分 由 于兩位兩 通閥 3 處于封 閉 位置， 回路斷開 ，故可 保持活 塞 桿停在該 位置。 當(dāng)閥 1 切 換時(shí)， 由于壓縮 空氣除 進(jìn)入氣 缸 外，還可 經(jīng)梭閥 2 而切 換 閥 3 ， 使氣液阻 尼缸的 阻尼油 路 通， 即可由氣 缸推動(dòng) 液壓 缸工作 1.1.5 基 本邏輯 回路（ 見