氣壓缸

中文名稱：氣壓缸

英文名稱：pneumatic cylinder

定義：將氣壓能轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運動機(jī)械功的一種能量轉(zhuǎn)換的氣壓執(zhí)行元件。

氣壓缸是將氣壓能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的、做直線往復(fù)運動（或擺動運動）的氣壓執(zhí)行元件。它結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠。用它來實現(xiàn)往復(fù)運動時，可免去減速裝置，并且沒有傳動間隙，運動平穩(wěn)，因此在各種機(jī)械的氣壓系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)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、緩沖裝置與排氣裝置組成。緩沖裝置與排氣裝置視具體應(yīng)用場合而定，其他裝置則必不可少。

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

采用滾壓加工，由于表面層留有表面殘余壓應(yīng)力，有助于表面微小裂紋的封閉，阻礙侵蝕作用的擴(kuò)展。從而提高表面抗腐蝕能力，并能延緩疲勞裂紋的產(chǎn)生或擴(kuò)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(nèi)壁的耐磨性，同時避免了因磨削引起的燒傷。滾壓后，表面粗糙度值的減小，可提高配合性質(zhì)。

油缸是工程機(jī)械最主要部件，傳統(tǒng)的加工方法是：拉削缸體——精鏜缸體——磨削缸體。采用滾壓方法是：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(jī)（幾萬——幾百萬），滾壓刀（1仟——幾萬）。滾壓后，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(nèi)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(shù)據(jù)說明，滾壓工藝是高效的，能大大提高缸筒的表面質(zhì)量。

油缸經(jīng)過滾壓后，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(yè)特別重要。

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(dāng)流量閥或方向閥閥芯卡住或閥孔堵塞時，氣壓缸易發(fā)生誤動作或動作失靈。此時應(yīng)檢查油氣的污染情況；檢查臟物或膠質(zhì)沉淀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(yīng)檢查活塞及活塞桿密封是否太緊，是否進(jìn)入臟物及膠質(zhì)沉淀物：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(tǒng)控制壓力太低?？刂乒苈分泄?jié)流阻力可能過大，流量閥調(diào)節(jié)不當(dāng)，控制壓力不合適，壓力源受到干擾。此時應(yīng)檢查控制壓力源，保證壓力調(diào)節(jié)到系統(tǒng)的規(guī)定值。

(4)氣壓系統(tǒng)中進(jìn)入空氣。主要是因為系統(tǒng)中有泄漏發(fā)生。此時應(yīng)檢查氣壓油箱的氣位，氣壓泵吸油側(cè)的密封件和管接頭，吸油粗濾器是否太臟。若如此，應(yīng)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(dǎo)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，在低溫下可借助加熱器或用機(jī)器自身加熱以提升啟動時的油溫。

氣壓缸工作時不能驅(qū)動負(fù)載

主要表現(xiàn)為活塞桿停位不準(zhǔn)、推力不足、速度下降、工作不穩(wěn)定等其原因是

(1)氣壓缸內(nèi)部泄漏。氣壓缸內(nèi)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(zhì)、變形等，此時應(yīng)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(diào)節(jié)不當(dāng)，造成過高的背壓以及密封件安裝不當(dāng)或氣壓油污染。其次是裝配時有異物進(jìn)入及密封材料質(zhì)量不好。其后果是動作緩慢、無力，嚴(yán)重時還會造成活塞及缸筒的損壞，出現(xiàn)“拉缸”現(xiàn)象。處理方法是調(diào)整速度控制閥，對照安裝說明應(yīng)做必要的操作和改進(jìn)；清洗過濾器或更換濾芯、氣壓油。

(2)氣壓回路泄漏。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并消除氣壓連接管路的泄漏。

(3)氣壓油經(jīng)溢流閥旁通回油箱。若溢流閥進(jìn)入臟物卡住閥芯，使溢流閥常開，氣壓油會經(jīng)溢流閥旁通直接流回油箱，導(dǎo)致氣壓缸沒油進(jìn)入。若負(fù)載過大，溢流閥的調(diào)節(jié)壓力雖已達(dá)到最大額定值，但氣壓缸仍得不到連續(xù)動作所需的推力而不動作。若調(diào)節(jié)壓力較低，則因壓力不足達(dá)不到仍載所需的椎力，表現(xiàn)為推力不夠。此時應(yīng)檢查并調(diào)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(wěn)定。主要原因如下：

(1)氣壓缸內(nèi)部澀滯。氣壓缸內(nèi)部零件裝配不當(dāng)、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(xiàn)滑移或爬行。原因大多是由于零件裝配質(zhì)量差，表面有傷痕或燒結(jié)產(chǎn)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(dǎo)軌安裝位置偏移，密封環(huán)裝得過緊或過松等。解決方法是重新修理或調(diào)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(dǎo)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(nèi)工作時，摩擦阻力會時大時小，產(chǎn)生滑移或爬行。排除辦法是先修磨氣壓缸，再按配合要求配制活塞，修磨活塞桿，配置導(dǎo)向套。

(3)氣壓泵或氣壓缸進(jìn)入空氣?？諝鈮嚎s或膨脹會造成活塞滑移或爬行。排除措施是檢查氣壓泵，設(shè)置專門的排氣裝置，快速操作全行程往返數(shù)次排氣。

(4)密封件質(zhì)量與滑移或爬行有直接關(guān)系。O形密封圈在低壓下使用時，與U形密封圈比較，由于面壓較高、動靜摩擦阻力之差較大，容易產(chǎn)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(yīng)提高，但動靜摩擦阻力之差也變大，內(nèi)壓增加，影響橡膠彈性，由于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，為防止其傾翻可采用支承環(huán)保持其穩(wěn)定。

根據(jù)常用氣壓缸的結(jié)構(gòu)形式，可將其分為四種類型：

氣壓缸活塞式

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

氣壓缸柱塞式

（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(xiàn)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，故適于做 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(dǎo)向 單邊磨損，故其垂直使用更有利。

氣壓缸伸縮式

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(xiàn)較長的行程，而縮回時長度較短，結(jié)構(gòu)較為緊湊。此種氣壓缸常用于工程機(jī)械和農(nóng)業(yè)機(jī)械上。

氣壓缸擺動式

擺動式氣壓缸是輸出扭矩并實現(xiàn)往復(fù)運動的執(zhí)行元件，也稱擺動式氣壓馬達(dá)。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(zhuǎn)子連接在一起。根據(jù)進(jìn)油方向， 葉片將帶動轉(zhuǎn)子作往復(fù)擺動。

金屬工件在表面滾壓加工后，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(jīng)過滾壓后，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。并且有較高的生產(chǎn)效率，有些工件可在數(shù)分或數(shù)秒鐘內(nèi)完成。

滾壓加工能解決某些工藝方法不易實現(xiàn)的關(guān)鍵問題。例如對特大形缸體的加工。同時它也適用于特小孔的精整加工或某些特殊材料的精整加工。

滾壓加工使用范圍廣，在各大、中及小型工廠均能使用。不論是從加工質(zhì)量、生產(chǎn)效率，生產(chǎn)成本等方面來看，滾壓加工都是一項比較優(yōu)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。 按外力傳遞到滾壓工具的加工方法可分為機(jī)械式、滾壓式和彈簧式三類。

按加工性質(zhì)，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(tǒng)中將氣壓能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的執(zhí)行元件。其故障可基本歸納為氣壓缸誤動作、無力推動負(fù)載以及活塞滑移或爬行等。由于氣壓缸出現(xiàn)故障而導(dǎo)致設(shè)備停機(jī)的現(xiàn)象屢見不鮮，因此，應(yīng)重視氣壓缸的故障診斷與使用維護(hù)工作。

根據(jù)常用氣壓缸的結(jié)構(gòu)形式，可將其分為四種類型：

動力缸活塞式

單活塞桿氣壓缸只有一端有活塞桿。

動力缸柱塞式

（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(xiàn)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，故適于做 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(dǎo)向 單邊磨損，故其垂直使用更有利。

動力缸伸縮式

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(xiàn)較長的行程，而縮回時長度較短，結(jié)構(gòu)較為緊湊。此種氣壓缸常用于工程機(jī)械和農(nóng)業(yè)機(jī)械上。

動力缸擺動式

擺動式氣壓缸是輸出扭矩并實現(xiàn)往復(fù)運動的執(zhí)行元件，也稱擺動式氣壓馬達(dá)。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(zhuǎn)子連接在一起。根據(jù)進(jìn)油方向， 葉片將帶動轉(zhuǎn)子作往復(fù)擺動。

缸筒作為氣壓缸、礦用單體支柱、氣壓支架、炮管等產(chǎn)品的主要部件，其加工質(zhì)量的好壞直接影響整個產(chǎn)品的壽命和可靠性。缸筒加工要求高對同軸度、耐磨性要求嚴(yán)格。缸筒的基本特征是深孔加工，其加工一直困擾加工人員。

采用滾壓加工，由于表面層留有表面殘余壓應(yīng)力，有助于表面微小裂紋的封閉，阻礙侵蝕作用的擴(kuò)展。從而提高表面抗腐蝕能力，并能延緩疲勞裂紋的產(chǎn)生或擴(kuò)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(nèi)壁的耐磨性，同時避免了因磨削引起的燒傷。滾壓后，表面粗糙度值的減小，可提高配合性質(zhì)。

油缸是工程機(jī)械最主要部件，傳統(tǒng)的加工方法是：拉削缸體——精鏜缸體——磨削缸體。采用滾壓方法是：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(jī)（幾萬至幾百萬），滾壓刀（1千至幾萬）?？椎谋砻嬗捕忍岣呒s30%，缸筒內(nèi)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(shù)據(jù)說明，滾壓工藝是高效的，能大大提高缸筒的表面質(zhì)量。

油缸經(jīng)過滾壓后，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(yè)特別重要。