機器設備維修培訓教材-氣缸的使用與維修(DOC21頁)

1、來自資料搜索網() 海量資料下載 氣缸及使用與維修 氣缸是氣壓傳動系統(tǒng)的主要執(zhí)行元件，它把壓縮空氣的壓力能轉化為機械能，氣缸用于實現(xiàn)直線往復運動，輸出力和直線位移。5.1 氣缸概述5.1.1 氣缸的分類氣缸的種類很多，分類的方法也不同，一般按壓縮空氣作用在活塞端面上的方向、結構、功能和安裝形式來分類。來自資料搜索網() 海量資料下載按壓縮空氣在活塞端面作用力方向分為單作用氣缸與雙作用氣缸。單作用氣缸只有一個方向靠壓縮空氣推動，復位靠彈簧力、自重和其他外力。雙作用氣缸的往返運動全靠壓縮空氣推動。按氣缸的結構特點有活塞式、薄膜式、柱塞式、擺動式氣缸等。按氣缸的功能分為普通氣缸與特殊氣缸。普通氣缸包

2、括單作用式和雙作用式氣缸。特殊氣缸包括沖擊氣缸、緩沖氣缸、氣液阻尼缸、步進氣缸、擺動氣缸、回轉氣缸和伸縮氣缸等。按氣缸的安裝方式分為耳座式、法蘭式、軸銷式和凸緣式。 5.1.2 氣缸的工作原理1 普通氣缸（1）單作用氣缸 如圖5-1所示為彈簧復位式單作用氣缸，這種氣缸在夾緊裝置中應用較多。這種汽缸一個方向的運動由氣壓驅動，另一方向的運動由其他機械力驅動。 1 后缸蓋 2活塞 3彈簧 4活塞桿 5密封件 6前缸蓋圖5-1 彈簧復位式單作用氣缸（2）雙作用氣缸 單活塞桿雙作用氣缸的結構原理如圖5-2所示。所謂雙作用是指活塞的往復運動均由壓縮空氣來推動。在單伸出活塞桿的動力缸中，因活塞右邊面積比較大

3、，當空氣壓力作用在右邊時，提供一慢速的和作用力大的工作行程；返回行程時，由于活塞左邊的面積較小，所以速度較快而作用力變小。此類氣缸的使用最為廣泛，一般應用于包裝機械、食品機械、加工機械等設備上。1.后缸蓋 2密封圈 3緩沖密封圈 4活塞密封圈 5活塞 6緩沖柱塞 7活塞桿 8缸筒 9緩沖節(jié)流閥 10導向套 11前缸蓋 12防塵密封圈 13磁鐵 14導向環(huán) 圖5-2 普通型單活塞桿雙作用氣缸2特殊氣缸（1）氣液阻尼缸 氣液阻尼氣缸是由氣缸和液壓缸組合而成，它以壓縮空氣為能源，利用油液的不可壓縮性和控制流量來獲得活塞的平穩(wěn)運動，調節(jié)活塞的運動速度。圖5-3所示的工作原理。它的液壓缸和氣缸共用同一缸

4、體，兩活塞固定在同一活塞桿上。 1氣缸 2液壓缸 3單向閥 4油箱 5節(jié)流閥圖5-3 氣液阻尼缸氣液阻尼缸運動平穩(wěn)，停位精確，噪聲小，與液壓缸相比，它不需要液壓源，經濟性好。同時具有氣缸和液壓缸的優(yōu)點。（2）薄膜式氣缸 如圖5-4所示為薄膜式氣缸，它是一種利用膜片在壓縮空氣作用下產生變形來推動活塞桿做直線運動的氣缸。它有單作用式（圖5-4a）所示和雙作用式（圖5-4b）所示兩種。薄膜式氣缸中的膜片有平膜片和盤形膜片兩種，因受膜片變形量限制，活塞位移較小，一般都不超過50mm。 圖5-4 薄膜式氣缸1缸體 2膜片 3膜盤 4活塞桿（3）無活塞桿氣缸 無桿氣缸沒有普通氣缸的剛性活塞桿，它利用活塞直

5、接或間接實現(xiàn)直線運動，如圖5-5所示，無桿氣缸由缸筒2，防塵和抗壓密封件7、4，無桿活塞3，左右端蓋1，傳動舌片5，導架6等組成。拉制而成的鋁氣缸筒沿軸向長度方向開槽，為防止內部壓縮空氣泄漏和外部雜物侵入，槽被內部抗壓密封件4和外部防塵密封件7密封。內、外密封件都是塑料擠壓成形件，且互相夾持固定，如圖1010b所示。無桿活塞3的兩端帶有唇型密封圈?；钊麅啥朔謩e進、排氣，活塞將在缸筒內往復移動。該運動通過缸筒槽的傳動舌片5被傳遞到承受負載的導架6上。此時，傳動舌片將防塵密封件7與抗壓密封件4擠開，但它們在缸筒的兩端仍然是互相夾持的。因此，傳動舌片與導架組件在氣缸上移動時無壓縮空氣泄漏。 無桿氣缸

6、缸徑范圍為2563mm，行程可達l0m。這種氣缸最大的優(yōu)點是節(jié)省了安裝空間，特別適用于小缸徑長行程的場合。在自動化系統(tǒng)、氣動機器人中獲得大量應用。 圖5-5 無桿氣缸 a)無桿氣缸結構圖 b)缸筒槽密封布置l一左、右缸蓋2一缸筒3一無桿活塞4一內部抗壓密封件 5一傳動舌片6一導架7一外部防塵密封件（4）沖擊氣缸 沖擊氣缸把壓縮空氣的能量轉化為活塞高速運動能量的一種氣缸?；钊畲笏俣瓤梢赃_到10m/s以上，利用此動能做功，與同尺寸的普通氣缸相比，其沖擊能要大上百倍。沖擊氣缸有普通型和快速型兩種，它們的工作原理相同，圖5-6所示為普通沖擊氣缸的結構原理圖。圖5-6 普通沖擊氣缸的結構原理圖沖擊氣缸

7、在結構上分為活塞桿腔5、活塞腔4和蓄能腔1三個工作腔，以及帶有排氣小孔3的中蓋2，沖擊氣缸的工作過程一般分為如下三步。1）壓縮空氣進入沖擊氣缸活塞桿腔，蓄能腔與活塞腔通大氣，活塞上移至上限位置，封住中蓋上的噴嘴，中蓋與活塞間的環(huán)型空間經排氣小孔與大氣相通。2）蓄能腔進氣，其壓力逐漸上升，在與中蓋噴嘴口相密封接觸的活塞面上，其承受的向下推力逐漸增大，與此同時，活塞桿腔排氣，其壓力逐漸變小，活塞桿腔活塞下端面上的受力逐漸減小。3）當活塞上端推力大于下端的推力時，活塞立即離開噴嘴口向下運動，在噴嘴打開的瞬間， 活塞腔與蓄能腔立刻連通，活塞上端的承壓面突然增大為整個活塞面，于是活塞在巨大的壓力差作用下

8、，加速向下運動，使活塞、活塞桿等運動部件在瞬間加速達到很高的速度，獲得最大沖擊速度和能量。（5）擺動氣缸 擺動氣缸也稱擺動氣馬達，是一種在小于360°角度范圍內做往復擺動的氣動執(zhí)行元件，輸出力矩使機構實現(xiàn)往復擺動。擺動氣缸的最大擺動角度分別為90°、180°、270°三種規(guī)格。擺動氣缸按結構特點分為葉片式、齒輪齒條式等。葉片式擺動氣缸分為單葉片式和雙葉片式兩種。單葉片式輸出軸擺動角度小于360°，雙葉片式輸出軸擺動角小于180°。它是由葉片軸轉子（輸出軸）、定子、缸體和前后端蓋等組成的。圖5-7所示為葉片式擺動氣缸的結構原理，在輸出轉

9、矩相同的擺動氣缸中，葉片式體積最小，質量最輕。圖5-7 葉片式擺動氣缸的結構原理圖5.1.3 氣缸的選用汽缸選用的基本原則是：1）根據(jù)工作任務對機構運動要求，選擇氣缸的結構形式及安裝方式（參考表5-1與表5-2 ）。2）根據(jù)工作機構所需力的大小來確定活塞桿的推力和拉力。3）根據(jù)工作機構任務的要求，確定行程。一般不使用滿行程。4）推薦氣缸工作速度在0.5lm/s左右，并按此原則選擇管路及控制元件。表5-1 常用氣缸的結構及功能類 型名 稱簡 圖原 理 及 功 能單 作用氣缸活塞式氣缸 壓縮空氣驅動活塞向一個方向運動，借助外力復位，可以節(jié)約壓縮空氣，節(jié)省能源壓縮空氣作用在膜片上，使活塞桿向一個方向

10、運動，靠彈簧復位，密封性好，適用于小行程薄膜式氣缸 壓縮空氣作用在膜片上，使活塞桿向一個方向運動，靠彈簧復位，密封性好，適用于小行程柱塞式氣缸 柱塞向一個方向運動，靠外力返回。穩(wěn)定性較好，用于小直徑氣缸雙作用氣缸普通式氣缸 利用壓縮空氣使活塞向兩個方向運動，兩個方向箱出的力和速度不等雙出桿氣缸 活塞兩個方向運動的速度和輸出力均相等，適用于長行程不可調緩沖式氣缸活塞臨近行程終點時，減速制動，減速值不可調整。( a )為單向緩沖， ( b )為雙向緩沖可調式緩沖氣缸 活塞臨近行程終點時，減速制動，可根據(jù)需要調整減速值。( a )為單向緩沖，( b )為雙向緩沖表5-2 氣缸的安裝形式分 類簡 圖說

11、 明固定式氣缸耳座式軸 向 耳 座軸向耳座，耳座承受力矩，氣缸直徑越大，力矩越大切 向 耳 座同上法蘭式前 法 蘭前法蘭緊固，安裝螺釘受拉力較大后法蘭后法蘭緊固，安裝螺釘受拉力較小自 配 法 蘭法蘭由使用時視安裝條件現(xiàn)配軸銷式氣缸尾 部 軸 銷氣缸可繞尾軸擺動頭 部 軸 銷氣缸可繞頭部軸擺動中 間 軸 銷氣缸可繞中間軸擺動5.2 氣缸常見故障及排除氣缸工作的平穩(wěn)性直接影響到驅動機構能否正常工作。氣缸的爬行等異?，F(xiàn)象對驅動機構工作的平穩(wěn)性影響較大。5.2.1 汽缸故障分析 1 氣源處理不符合要求 由于氣源干燥得不夠或氣缸在高溫潮濕的條件下工作，氣源內的水分集積于氣缸工作腔內，導致活塞或活塞桿工作

12、表面銹蝕，加大了缸筒和活塞密封圈、活塞桿和組合密封困之間的摩擦力。由這種原因引起的爬行現(xiàn)象，在維修中會發(fā)現(xiàn)工作腔內有銹水。 另外氣源中的雜質也會引起氣缸出現(xiàn)爬行現(xiàn)象。防范的辦法是加強氣源的過濾和干燥，定期排放分水濾氣器和油水分離器的污水。定期檢查分水濾氣器是否正常工作。 2 裝配不符合要求氣缸的裝配若不符合要求，會引起氣缸出現(xiàn)爬行現(xiàn)象。主要原因有：一是氣缸端蓋密封圈壓得太死或活塞密封圈的預緊力過大；二是活塞或活塞桿在裝配中出現(xiàn)偏心。防范的辦法是適當?shù)販p小密封圈的預緊力或重新安裝活塞和活塞桿，使活塞或活塞桿不受偏心載荷。 3 關鍵的工作表面加工精度不符合要求 對氣缸來說，缸筒內徑的加工精度要求是

13、比較高的，表面粗糙度根據(jù)活塞所使用的密封圈的形式而異。 用O形橡膠密封圈時為3級精度，粗糙度Ra為0.4；用Y形橡膠密封圈時為45級精度，粗糙度Ra為0.4。圓柱度、圓度誤差不能超過尺寸公差的一半，端面與內徑的垂直度誤差不大于尺寸公差的23。有些氣缸，缸筒內壁的粗糙度遠遠不能滿足要求，從而使活塞上的孔用密封圈與缸筒之間的摩擦系數(shù)加大，導致氣缸起動壓力升高，出現(xiàn)爬行現(xiàn)象。活塞上的密封圈損加劇，從而導致氣缸內泄現(xiàn)象，不能滿足工作要求。防范的辦法是提高缸筒和活塞桿工作表面的加工精度。 4 潤滑不良和設計時未充分考慮相應的使用條件氣缸的相對滑動面潤滑的好壞，直接影響氣缸的正常工作。在裝配時，所有氣動元

14、件的相對運動工作表面都應涂以潤滑脂。在氣動系統(tǒng)運行過程中，油霧器應保持正常工作狀態(tài)。若油霧器出現(xiàn)故障，會使相對運動工作表面之間的摩擦加劇，引起氣缸的輸出力不足，動作不平穩(wěn)并出現(xiàn)爬行現(xiàn)象。同時在設計時也應充分考慮氣缸的工作環(huán)境，防止冷卻水噴射到氣缸上引起銹蝕。應調整活塞桿的中心；檢查油霧器的工作是否可靠；供氣管路是否被堵塞。當氣缸內存有冷凝水和雜質時，應及時清除。5 緩沖故障   氣缸的緩沖效果不良，一般是因緩沖密封圈磨損或調節(jié)螺釘損壞所致。此時，應更換密封圈和調節(jié)螺釘。   氣缸的活塞桿和缸蓋損壞，一般是因活塞桿安裝偏心或緩沖機構不起作用而造成的。對此，

15、應調整活塞桿的中心位置；更換緩沖密封圈或調節(jié)螺釘。6 泄漏氣缸出現(xiàn)內、外泄漏，一般是因活塞桿安裝偏心，潤滑油供應不足，密封圈和密封環(huán)磨損或損壞，氣缸內有雜質及活塞桿有傷痕等造成的。所以，當氣缸出現(xiàn)內、外泄漏時，應重新調整活塞桿的中心，以保證活塞桿與缸筒的同軸度；須經常檢查油霧器工作是否可靠，以保證執(zhí)行元件潤滑良好；當密封圈和密封環(huán)出現(xiàn)磨損或損環(huán)時，須及時更換；若氣缸內存在雜質，應及時清除；活塞桿上有傷痕時，應換新。5.2.2 氣缸的故障原因與對策氣缸的常見故障和排除方法列于表5-3 表5-5。 表5-3 氣缸的故障原因及處理對策故 障原 因對 策輸出力不足壓力不足活塞密封件磨損檢查壓力是否正常

16、更換密封件緩沖不良緩沖密封件破損緩沖調節(jié)閥松動緩沖通路堵塞負載過大速度過快更換緩沖密封件再調節(jié)后鎖定除掉異物(固化油、密封帶等)外部加設緩沖機構加設外部緩沖機構或減速回路速度過慢排氣通路受阻負載與氣缸實際輸出力相比過大活塞桿彎曲檢查單向節(jié)流閥、換向閥、配管的尺寸提高使用壓力增大氣缸內徑更換活塞桿并消除彎曲的主要原因動作不穩(wěn)定活塞桿被咬住缸筒生銹、劃傷混入冷凝液、異物產生爬行現(xiàn)象檢查安裝情況，去掉橫向載荷 修理，傷痕過大則更換 拆卸、清掃、加設過濾器 速度低于50mms時，使用氣一液缸或氣一液轉換器活塞桿和襯套之間漏泄活塞桿密封件磨損活塞桿偏心活塞桿被劃傷混入異物更換密封件 調整氣缸安裝，去掉加

17、入的橫向載荷傷痕小可修補、傷痕大則應更換 除去異物、安裝防塵罩活塞桿彎曲與負載相連接的活塞桿不能伸出行程終端有沖擊，緩沖效果差對安裝進行再調整。在固定式安裝活塞桿端部與負載應采用浮動式接頭。耳環(huán)式和軸銷式安裝時，氣缸的運動平面要和負載的運動平面一致缸的緩沖容量不夠時在外部另裝設緩沖裝置，或在氣動回路中設置緩沖機構活塞兩端串氣活塞密封圈損壞潤滑不良活塞被卡住密封面混入雜質更換密封圈檢查油霧器是否失靈重新安裝調整使活塞桿不受偏心和橫向載荷清洗除去雜質，加裝過濾器鎖緊氣缸停止時超越量大配管距離過長帶動的負載過重運動速度過快為加快響應，缸與閥間距離應盡量短，制動排氣孔可裝設快排閥 確認規(guī)格，減少負載至

18、允許值 確認規(guī)格，使速度低于允許速度，以提高定位精度活塞桿損壞 有偏心橫向負荷 活塞桿受沖擊負荷 氣缸的速度太快 消除偏心橫向負荷 沖擊不能加在活塞桿上 設置緩沖裝置 缸蓋損壞 緩沖機構不起作用 在外部或回路中設置緩沖機構 表5-4 擺動氣缸故障原因及處理對策故 障原 因對 策擺動速度慢速度控制閥關閉閥、配管的氣體流量不足負載過大調整單向節(jié)流閥換成大尺寸元件換輸出力大的元件動作不圓滑擺動速度過慢密封件泄漏負載大小在擺動途中有變化(如受重力影響等)使用氣一液轉換器或氣一液擺動缸，用液阻調速更換密封件使用氣一液轉換器或氣一液擺動缸輸出軸部分有空氣泄漏輸出軸密封件磨損(葉片式)活塞密封件磨損(齒輪齒

19、條式)更換密封件更換密封件表5-5 氣一液元件的故障原因及處理對策故 障原 因對 策由氣一液轉換器的氣孔中冒油液壓油量過多液面上升速度超過200 mms回路中產生氣泡，液壓油的視在體積增大，產生溢流執(zhí)行元件有內漏。液壓油滲漏到空氣腔室中當執(zhí)行元件運動到頂端時油面越過上限增大氣一液轉換的內徑以減低液面上升速度增大配管直徑使管內流速低于3 ms，管內無負壓回路中加裝斷流閥，使停止運動時封閉液壓回路雖然用了液壓單向阻尼閥但速度仍不均勻與缸的推力相比，工件的阻力過大提高工作壓力，增大缸徑使負載變化的比例減小雖使用了增壓器但液壓缸的輸出力仍不足使用的液壓配管是橡膠軟管，未考慮軟管膨脹的影響液壓配管中含有

20、氣泡，油壓升不起來 增壓器、執(zhí)行元件有內漏將部分配管或全部配管改為金屬管，減少膨脹損失把配管、執(zhí)行元件內的空氣全部排掉，使液壓管內無氣檢查并更換密封件使用增壓器工作時，執(zhí)行元件的退回和增壓器的退回不同步因配管的阻力大，增壓器的退回速度比執(zhí)行元件的退回速度大(配管內產生真空)配管過長時減短液壓油黏度高時換低的增壓器的空氣一側加裝單向節(jié)流閥以減少退回速度5.3 氣缸維修要點 5.3.1 氣缸的拆卸與檢修氣缸的拆卸與檢修基本過程是：將氣缸拆解，先對各零部件進行清洗，檢查，處理，逐一潤滑或密封，再裝配。 1 活塞 氣缸活塞受氣壓作用產生推力并在缸筒內滑動，要求活塞具有良好的滑動特性，同時活塞與缸筒之間要有良好的密封，而二者之間的密封是通過Yx形密封圈實現(xiàn)的，因此Yx形密封圈為易損件，其結構如圖5-8所示。 圖5-8 Yx形密封圈Yx形密封圈斷面有兩個不等腳長度的唇邊，密封圈安裝在活塞的溝槽中，當右側受氣壓作用時，密封圈唇部在氣壓作用下張開，并緊貼在缸筒壁上起密封作用。氣缸拆解后注意觀察，若發(fā)現(xiàn)Yx形密封圈唇部已磨平，則應將其從活塞上取下，換上新件，涂抹潤滑脂。 緩沖柱塞與缸蓋接觸頻繁，也應涂潤滑脂。 2 缸蓋 氣缸工作時，活塞會撞擊缸蓋，缸蓋緩沖密