1、Page: 1氣缸的工作原理及應用入門培訓氣缸的工作原理及應用入門培訓Cylinder work principle and application Induction TrainingCylinder Training ManualPage: 2課課 程程 目目 標標- 通過學習通過學習,我們將我們將： 了解常用氣缸的基本組成部分及工作原理；了解常用氣缸的基本組成部分及工作原理； 了解常見了解常見SMCSMC氣缸型號的表示方法氣缸型號的表示方法; ; 掌握氣缸常見故障的判斷及掌握氣缸常見故障的判斷及基本維修技巧基本維修技巧; ; 了解氣缸的常見技術參數及選型要求了解氣缸的常見技術參數及選型要

2、求Page: 3磁環活塞密封圈活塞桿密封圈缸體組成 : 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。 普通氣缸的基本組成和原理:Page: 4 典型氣缸的結構和工作原理典型氣缸的結構和工作原理 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 普通雙作用氣缸 1、3緩沖柱塞2活塞 4缸筒 5導向套 6防塵圈7前端蓋 8氣口 9傳感器 10活塞桿11耐磨環 12密封圈 13后端蓋 14緩沖節流閥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

3、，氣缸典型結構如下圖1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。圖1氣缸的基本組成部分及工作原理氣缸的基本組成部分及工作原理Page: 5機械接觸式無桿氣缸l節流閥2緩沖柱塞3密封帶4防塵不銹鋼帶 5活塞6滑塊 7活塞架 機械接觸式無桿氣缸，其結構如下圖3所示。在氣缸缸管軸向開有一條槽，活塞

4、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1080mm，最大行程在缸徑40mm時可達7m；4) 速度高，標準型可達0.10.5m/s；高速型可達到0.33.0m/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。 機械接觸式無桿氣缸的結構和工作

5、原理機械接觸式無桿氣缸的結構和工作原理 氣缸的基本組成部分及工作原理氣缸的基本組成部分及工作原理圖3Page: 6氣缸的基本組成部分及工作原理氣缸的基本組成部分及工作原理磁性無桿氣缸1套筒 2外磁環 3外磁導板 4內磁環 5內磁導板6壓蓋 7卡環8活塞 9活塞軸 10緩沖柱塞 11氣缸筒 12端蓋 13進、排氣口 活塞通過磁力帶動缸體外部的移動體做同步移動，其結構如圖4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

6、必須與磁環的吸力相適應。 磁性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 圖4Page: 7齒輪齒條式擺動氣缸1齒條組件2彈簧柱銷3滑塊4端蓋5缸體6軸承7軸8活塞9齒輪 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，其結構原理如下圖7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。 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的結構和工作原理 氣缸的基本組成部分及工作原理氣缸的基本組成部分及工作原理圖7單齒條式雙齒條式Page: 8 單葉片式擺動氣缸的結構原理如圖1313所示。它是由葉片軸轉子（即輸出軸）、定

7、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。 葉片式擺動氣缸和工作原理葉片式擺動氣缸和工作原理 單葉片式擺動氣缸 1葉片2轉子3定子4缸體 氣缸的基本組成部分及工作原理氣缸的基本組成部分及工作原理Page: 9氣缸的基本組成部分

8、及工作原理氣缸的基本組成部分及工作原理氣動手爪 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（如圖1311所示）、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。 氣動手爪氣動手爪 Page: 10 薄膜氣缸的結構和工作原理薄膜氣缸的結構和工作原理 薄膜氣缸1缸體 2膜片 3膜盤 4活塞桿 下圖2為

9、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 56mm （有用 12mm 厚膜片的）。 下圖2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。圖2氣缸的基本組成部分及工作原理氣缸的基本組成部分及工作原理Page: 11帶閥組合氣缸1管接頭2氣缸3氣管4電磁換向閥5換向閥底板6單向節流閥組合件7密封圈。

10、 圖6 帶閥組合氣缸的結構和工作原理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6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 氣缸的基本組成部分及工作原理氣缸的基本組成部分及工作原理Page: 12磁性開關氣缸 1動作指示燈 2保護電路 3開關外殼4導線5活塞6磁環7缸筒8舌簧開關 磁性開關氣缸的結構和工作原理

11、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。 其工作原理如下圖5所示。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。

12、圖5氣缸的基本組成部分及工作原理氣缸的基本組成部分及工作原理Page: 13 SMC氣缸型號表示的一般方法氣缸型號表示的一般方法內置磁環無記號無內置磁環D內置磁環C Q2 - - D C - DA32200A73安裝形式記號安裝形式A兩端螺孔F桿側法蘭型G無桿側法蘭型L腳座型D雙耳環型缸徑3232mm4040mm5050mm6363mm8080mm100100mm配管方式無記號螺紋配管F*內置快換接頭行程雙作用橡膠緩沖磁性開關的型號無記號無磁性開關可選項無記號標準(桿端內螺紋)M桿端外螺紋磁性開關個數無記號2個S1個N2個SMC薄型氣缸CQ2系列(32 100)SMC常見氣缸型號的表示方法常見

13、氣缸型號的表示方法Page: 14軸承的種類M滑動軸承L球軸承M20100 Y59A行程磁性開關的型號無記號無磁性開關磁性開關個數無記號2個S1個N2個 SMC雙聯氣缸CXS系列(6 32)SMC常見氣缸型號的表示方法常見氣缸型號的表示方法CXS缸徑 SMC機械接合式無桿氣缸MY1B系列(10 100)集中配管型G標準型無記號接管形式25G300 Z73行程無磁性開關無記號磁性開關的型號2個N1個S2個無記號磁性開關個數MY1 B缸徑LS基本型行程調節方式單側S*兩側無記號行程調節裝置數Page: 15卡簧鉗,1500#砂紙,SMC氣缸潤滑油,清潔布,新的氣缸密封圈.注意:因為氣缸有專用的潤滑

14、油,用其他的潤滑油的話, 可能會縮短密封 圈的壽命,且不能正常工作.1500號砂紙卡簧鉗密封圈SMC潤滑油氣缸常見故障的判斷及基本維修技巧氣缸常見故障的判斷及基本維修技巧 常用維修工具常用維修工具 Page: 16好的氣缸好的氣缸:用手緊緊堵住氣孔，然后用手拉活塞軸,拉的時候有很大的反向力，放的時候活塞會自動彈回原位；拉出推桿再堵住氣孔，用手壓推桿時也有很大的反向力，放的時候活塞會自動彈回原位。壞的氣缸壞的氣缸:拉的時候無阻力或力很小，放的時候活塞無動作或動作無力緩慢,拉出的時候有反向力但連續拉的時候慢慢減小；壓的時候沒有壓力或壓力很小，有壓力但越壓力越小。氣孔氣缸常見故障的判斷及基本維修技巧

15、氣缸常見故障的判斷及基本維修技巧 常見故障的判斷常見故障的判斷Page: 171.找到與氣缸配套的密封圈2.拆下外蓋3.拆下卡簧4.取出推桿5.拆下密封圈6.清潔所有的部件，檢查磨損程度氣缸常見故障的判斷及基本維修技巧氣缸常見故障的判斷及基本維修技巧 常見故障維修步驟常見故障維修步驟1 Page: 18如果有起槽的部件，用砂紙磨光 滑，防止漏氣和保證不會增加密封圈的磨損。將新的密封圈按正確的方向安裝好，并在表面涂上潤滑油。氣缸常見故障的判斷及基本維修技巧氣缸常見故障的判斷及基本維修技巧 常見故障維修步驟常見故障維修步驟2 Page: 19按拆的步驟反過來裝好氣缸檢查氣缸的密封性注意事項注意事項

16、: 在拆開氣缸后，需要評估部件的維修價值：如果推桿或缸體起槽的太深，磨損的很厲害,換了新的密封圈也用不了很長的時間推桿，缸體和密封圈座變形的,不能維修。起槽氣缸常見故障的判斷及基本維修技巧氣缸常見故障的判斷及基本維修技巧 常見故障維修步驟常見故障維修步驟3 Page: 20 氣缸在動作過程中，不能將身體任何部分置于其行程范圍內，以免受傷在維修設備上的氣缸時，必須先切除氣源，保證缸體內氣體放空，直至設備處于靜止狀態方可作業在維修氣缸結束后，應先檢查身體任何部分未置于其行程范圍內，方可接通氣源試運行接通氣源時，應先緩慢沖入部分氣體，使氣缸沖氣至原始位置，再插入接頭氣缸常見故障的判斷及基本維修技巧氣

17、缸常見故障的判斷及基本維修技巧 氣動執行元件維修的注意事項氣動執行元件維修的注意事項 Page: 21由于我們公司使用的氣缸種類較多，品牌也不一樣，有些型號倉庫沒有密封圈備件，但同品牌的有些是可以通用的，可參考以下參數：缸體直徑活塞直徑推桿直徑氣缸常見故障的判斷及基本維修技巧氣缸常見故障的判斷及基本維修技巧 SMC密封圈的密封圈的識別要領識別要領Page: 22 氣缸的常見技術參數氣缸的常見技術參數11）氣缸的輸出力 氣缸理論輸出力的設計計算與液壓缸類似，可參見液壓缸的設計計算。如雙作用單活塞桿 氣缸推力計算如下：理論推力（活塞桿伸出）Ft1A1p 理論拉力（活塞桿縮回）Ft2A2p 式中 F

18、t1、Ft2氣缸理論輸出力（N）；A1、A2無桿腔、有桿腔活塞面積（m2）； p 氣缸工作壓力（Pa）。實際中，由于活塞等運動部件的慣性力以及密封等部分的摩擦力，活塞桿的實際輸出力小于理論推力，稱這個推力為氣缸的實際輸出力。氣缸的效率 是氣缸的實際推力和理論推力的比值，即 所以 氣缸的效率取決于密封的種類，氣缸內表面和活塞桿加工的狀態及潤滑狀態。此外，氣缸的運動速度、排氣腔壓力、外載荷狀況及管道狀態等都會對效率產生一定的影響氣缸常見的技術參數及選型要求氣缸常見的技術參數及選型要求tFF pAF1 Page: 23氣缸常見的技術參數及選型要求氣缸常見的技術參數及選型要求 氣缸的常見技術參數氣缸的

19、常見技術參數22）負載率 從對氣缸運行特性的研究可知，要精確確定氣缸的實際輸出力是困難的。于是在研究氣缸性能和確定氣缸的出力時，常用到負載率的概念。氣缸的負載率定義為%100tFF氣缸的理論輸出力氣缸的實際負載 氣缸的實際負載是由實際工況所決定的，若確定了氣缸負載率，則由定義就能確定氣缸的理論輸出力，從而可以計算氣缸的缸徑。對于阻性負載，如氣缸用作氣動夾具，負載不產生慣性力，一般選取負載率為0.8；對于慣性負載，如氣缸用來推送工件，負載將產生慣性力，負載率的取值如下 0.65 當氣缸低速運動，v 100 mm/s時； 0.5 當氣缸中速運動，v100500 mm/s時； 0.35 當氣缸高速運

20、動，v 500 mm/s時。3）氣缸耗氣量 氣缸的耗氣量是活塞每分鐘移動的容積，稱這個容積為壓縮空氣耗氣量，一般情況下，氣缸的耗氣量是指自由空氣耗氣量 Page: 244）氣缸的特性 氣缸的特性分為靜態特性和動態特性。氣缸的靜態特性是指與缸的輸出力及耗氣量密切相關的最低工作壓力、最高工作壓力、摩擦阻力等參數。氣缸的動態特性是指在氣缸運動過程中氣缸兩腔內空氣壓力，溫度，活塞速度、位移等參數隨時間的變化情況。它能真實地反映氣缸的工作性能。 氣缸的技術參數氣缸的技術參數31.氣缸的選型步驟氣缸的選型應根據工作要求和條件，正確選擇氣缸的類型。下面以單活塞桿雙作用缸為例介紹氣缸的選型步驟。（1）氣缸缸徑。根據氣缸負載力的大小來確定氣缸的輸出力，由此計算出氣缸的缸徑。（2）氣缸的行程。氣缸的行程與使用的場合和機構的行程有關，但一般不選用滿行程。（3）氣缸的強度和穩定性計算（4）氣缸的安裝形式。氣缸的安裝形式根據安裝位置和使用目的等因素決定。一般情況下，采用固定式氣缸。在需要隨工作機構連續回轉時（如車床、磨床等），應選用回轉氣缸。在活塞桿除直線運動外，還需作圓弧擺動時，則選用軸銷式氣缸。有特殊要求時，應