詳解各類氣缸的工作原理（lǐ）

詳解各類氣缸的工作（zuò）原（yuán）理（lǐ）

氣缸（gāng）的種類很多，一般按其結構特點（diǎn）、功能、驅動方式或安裝（zhuāng）方（fāng）式進行分類。氣缸按結構特點主要分為活（huó）塞式氣（qì）缸和隔膜式氣缸；按運動形式分為直線運動油缸（gāng）和擺動油缸。接下來，仙機網小編詳細介（jiè）紹（shào）了各種氣缸的工作原理，包（bāo）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、機械接觸式無杆氣缸的結構和工作原理、磁無杆氣缸。氣缸的（de）結構和工作原理，齒輪齒條擺（bǎi）動氣缸的結構和工作原理（lǐ）。

詳細（xì）介紹（shào）氣缸運動類型（xíng）：

氣缸（gāng）有往複直線運動和（hé）往複（fù）擺動兩種形式：

1、 直線運動油缸又分為：單作用油缸、雙作用油缸、隔膜油缸和衝擊油缸（gāng）。

①單作（zuò）用氣缸：隻有一端（duān）有活塞杆。空氣從活塞側麵供氣，聚集能量產生氣壓。氣壓推動活塞產生推力並伸展（zhǎn），靠彈簧或自（zì）重返回。

②雙作用氣缸：交替從活塞兩側供氣，向一個或兩個方向輸出力。

③膜片氣缸：用膜片代替活塞，隻向一個方向輸出力，用彈簧複位。其密封性（xìng）能好，但行程短。

④ 衝擊氣缸：這是一種新型部件。它將壓縮氣體的（de）壓力能轉化為活塞高速（10-20 m/s）運動的動能，從而做功。

⑤無杆氣缸：無活塞杆氣缸的總稱。有磁（cí）性氣缸和電纜（lǎn）氣缸兩（liǎng）種。

2、 來回擺動的圓柱體（tǐ）稱為擺動圓柱體。內腔被葉片一分為二，兩腔交替供（gòng）氣。輸出軸作擺動運動，擺（bǎi）動角度小於280度。此外還有回轉缸、氣液阻（zǔ）尼缸和步進缸。

氣缸的結構組成：

1）氣缸

氣缸的內徑代表氣缸的輸出力。活塞（sāi）應（yīng）在氣缸內來回滑動順暢，氣缸內（nèi）表麵粗糙度應（yīng）達到Ra0.8um。缸筒除采用高碳（tàn）鋼管外，還采用高強度鋁合金（jīn）和黃銅（tóng）製成。

2）端蓋

端蓋上（shàng）設有進排氣口，有的在端蓋內還設有緩衝機構。杆側端蓋上裝有密封圈和防塵圈6，以防止活塞杆漏氣，防止外界灰塵混入氣缸內。杆側端蓋上裝有導向套5，以提高油缸的導（dǎo）向精度。

3）活塞（sāi）

活塞（sāi）是氣缸內的（de）受壓部件。為防止氣體（tǐ）從活塞的左右腔進入，設有活塞密封圈12。還提供了磨損環11以改進（jìn）氣（qì）缸的引導。

4）活塞杆

活塞杆是氣缸中最重要的受力部件。通常采用高碳鋼，表麵（miàn）鍍硬鉻，或采用不鏽鋼，以防止（zhǐ）腐蝕，提高密封圈（quān）的耐磨性。

5）緩衝柱塞、緩（huǎn）衝（chōng）節流閥

活塞兩側沿軸向（xiàng）有緩衝柱塞1、3。同時氣缸蓋上有緩衝節流閥（fá）14和緩衝套15。當氣缸移動到末端時，緩（huǎn）衝柱塞進入緩衝套和氣缸排，空氣需要通過緩衝節流閥，排氣阻力增大，產生排氣背壓，形成緩衝氣墊，起到緩（huǎn）衝（chōng）作用。

普通氣缸的原理和基本（běn）組成（chéng）

組成：氣缸、活塞、密（mì）封圈、磁（cí）環（部（bù）分氣缸）

原理：壓縮空氣使活塞運動。通過改變（biàn）進氣方向（xiàng），改變活塞杆的運動（dòng）方向。

故障模式：活（huó）塞卡住不動；氣缸薄弱，密（mì）封（fēng）圈磨損，漏氣（qì）。

典型氣缸工作原理及結構

以氣動係統中最常用的單活塞杆雙作用氣缸為例。氣缸的典型（xíng）結構如下（xià）圖所示。它由氣缸、活塞、活（huó）塞杆（gǎn）、前（qián）端（duān）蓋、後端蓋（gài）和密（mì）封件（jiàn）組成。雙作用氣缸內部被活塞（sāi）分成兩個腔室。有活塞杆的腔稱（chēng）為有杆腔，沒有（yǒu）活塞（sāi）杆的腔稱為無杆腔。

當壓縮空氣從無（wú）杆腔輸入時，有杆腔排出，作用在活塞上的氣（qì）缸兩腔壓（yā）差形成的力克服阻力載荷推動活塞運動，使（shǐ）活塞運動（dòng）。杆伸（shēn）出；當有杆腔進氣時，當（dāng）無杆腔排氣時，活塞杆縮回。如果有杆腔和無（wú）杆腔交（jiāo）替進排氣，活塞實現往複直線運動（dòng）。

機械接觸式無杆（gǎn）氣缸的結構（gòu）及工作原理

機械接（jiē）觸式無杆氣缸的結構如下圖所示。缸筒軸向開有凹槽，活塞和滑塊在凹槽上部（bù）運動。為防止泄漏和防塵要求（qiú），兩端氣缸蓋采用聚氨酯密封膠帶和防塵不鏽鋼膠帶固定，活塞架穿過凹槽將活塞與滑塊連接成一個整體。活塞（sāi）與滑塊連接在一起，帶動固定在滑塊上的作動器實現（xiàn）往複運動。

這種氣缸的特點是： 1) 與普（pǔ）通氣（qì）缸相比，相同行程下安裝位置可減少1/2；2) 不需要防旋轉（zhuǎn）機構；3)適用於缸徑10～80mm，缸徑≥40mm時最大行程可達（dá）7m；4)高速，標準型可達0.1～0.5m/s；高速型（xíng）可達0.3～3.0m/s。缺點是：1)密封性差（chà），容易外漏。使用三位閥時，必須（xū）選擇中壓型；2) 負載（zǎi）力（lì）小。為了增加承載能力（lì），必須增加導向機構。

磁性無杆氣缸的結構和工作原理

活塞（sāi）通過磁力帶（dài）動氣缸外的運動體（tǐ）同步運動。其結（jié）構如下圖所示。其工作原理是（shì）：活塞上裝有一組高強度磁性永磁環，磁力線穿過（guò）薄壁氣缸，另一（yī）組磁環套在外（wài）麵，因為兩組磁（cí）環有相反的磁性，它們具有很強的吸（xī）引力。當活塞被氣缸內的氣壓（yā）推動時，在磁力的作（zuò）用下，帶動氣缸外的磁環套一起運動。氣缸活（huó）塞的推力必須與磁環的吸力相匹配。

齒輪齒（chǐ）條擺動油缸（gāng）的結（jié）構及工作原理

齒條齒輪擺動油缸是通（tōng）過與活塞相連的（de）齒條帶動齒輪轉動的擺動油缸。其結構（gòu）和工作原理如下圖所示。活（huó）塞隻作往複直線運動，摩擦損失小，齒輪傳動效率（lǜ）高。這種擺動油缸的效率可達95%左右。

葉片擺（bǎi）動油缸的工作原理

單葉片擺動油缸的結構原理如下圖所示。它由（yóu）葉片（piàn）軸轉子（即輸出軸（zhóu））、定子、氣缸體和前（qián）後端蓋組成。定子和氣缸固定在一起，葉片和轉子連接在一起。定（dìng）子上有兩條氣（qì）路。左路進氣，右路排（pái）氣，壓縮空（kōng）氣推動葉片帶動轉子順時針擺動。相反，逆時針擺動。

葉片式擺動缸體積小，重量（liàng）最輕詳解各類氣缸的工作原理，看完你就懂了，但要求製造精度高，密封困難，泄漏量大，動密（mì）封接觸麵積大，密封摩擦阻力損失大，輸出效率低（dī），低於80%。因（yīn）此（cǐ），它在應用上受到限製，一般（bān）隻用於安裝位（wèi）置受到限製的場合雙腔空氣彈簧和單腔空（kōng）氣彈簧，如夾具的轉（zhuǎn）動、閥（fá）門的啟閉、工（gōng）作台的分度等。

帶（dài）閥組合氣缸的結構和工（gōng）作原理

閥門氣缸是由（yóu）氣缸、換向閥和調速閥組成的組合式氣動執行機構。如下圖所示，它省去了連接管道和管接頭，減少了能量損失，具有結構緊湊、安裝方便等優點。帶閥缸的閥門有電控、氣控、機控和手動控製等多種控製方式。在氣（qì）缸的（de）尾部和上部安裝閥門有幾種方法。如下圖4所（suǒ）示，電磁閥安裝在氣缸的上部。當有電信號時，電磁閥切（qiē）換，輸出（chū）氣壓可直接控製氣缸（gāng）動作。

磁性開（kāi）關氣（qì）缸的（de）結構和工作原理（lǐ）

磁力開關氣缸是指氣缸的活塞上裝有磁環，磁力開關直接安裝在氣缸筒上。磁力開關用（yòng）於（yú）檢測氣缸行程（chéng）的位置，控製氣缸（gāng）的往複運動。因此，無需在缸筒上安裝行程閥或行程開關來檢測（cè）氣（qì）缸活塞的位置，也無需在活塞杆上設置擋塊。

磁性開關氣缸的工作原理：是在氣缸活塞上安裝一個永磁環，在（zài）氣缸外（wài）殼上安裝一個簧片開關。該開關裝有簧片（piàn）、保護電路和動作指示器（qì），全部用樹脂密封在一個（gè）盒子裏。當裝有永久磁鐵的活塞移（yí）動到簧片附近時，磁力線被（bèi）簧片磁化，兩個簧片被吸引接觸，開關接通。當永磁體（tǐ）返回（huí）和離開時，磁場減弱，兩個簧片彈開，開關斷開。由於開關的通斷，電磁閥被切換（huàn），實現氣缸的往複運動。

三、氣缸（gāng）常見故障及原因

1、外漏：活塞杆末端漏氣，缸筒與（yǔ）缸蓋（gài）之間漏氣，緩衝調節處漏氣。

原因分析：活塞杆安裝偏心、供（gòng）油不足、活（huó）塞密封磨損、活塞杆軸承配合麵有雜質、活塞有傷痕。

2、 內（nèi）漏：活塞兩端漏氣、活塞密封損壞、潤滑不良、活塞卡死、活塞

配合麵有缺陷，雜質擠入（rù）密封麵。

3、 輸出力不足，動作不穩定：潤滑不良，活塞（sāi）或活塞杆卡死（sǐ），供氣不足，冷凝（níng）水。

4、 緩衝效果差：緩衝密封圈磨損雙腔空氣彈簧和單腔空氣（qì）彈簧，調節螺釘損壞，氣（qì）缸速度過（guò）快。