　　氣動技術(shù)是以壓縮空氣為介質(zhì)來傳動和控制機械的一門專業(yè)技術(shù)。由于它具有節(jié)能、無污染、、低成本、安全可靠、結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于各種機械和生產(chǎn)線上。過去汽車、拖拉機等生產(chǎn)線上的氣動系統(tǒng)及其元件，都由各廠自行設(shè)計、制造和維修。

氣動技術(shù)應(yīng)用面的擴大是氣動工業(yè)發(fā)展的標(biāo)志。氣動元件的應(yīng)用主要為兩個方面：維修和配套。過去國產(chǎn)氣動元件的銷售要用于維修，近幾年，直接為主要配套的銷售份額逐年增加。國產(chǎn)氣動元件的應(yīng)用，從價值數(shù)千萬元的冶金設(shè)備到只有1~2百元的椅子。鐵道扳岔、機車輪軌潤滑、列車的煞車、街道清掃、特種車間內(nèi)的起吊設(shè)備、軍事指揮車等都用上了專門開發(fā)的國產(chǎn)氣動元件。這說明氣動技術(shù)已“滲透”到各行各業(yè)，并且正在日益擴大。

　　我國的氣動工業(yè)雖然達到了一定規(guī)模與技術(shù)水平，但是與較高水平相比，差距甚大。我國氣動產(chǎn)品產(chǎn)值只占世界總產(chǎn)值的1.3%，僅為美國的1/21，日本的1/15，德國的1/8。這與10多億人口的大國很不相稱。從品種上看，日本一家公司有6500個品種，我國只有它的1/5。產(chǎn)品性能和質(zhì)量水平的差距也很大。

　　由于氣動技術(shù)越來越多地應(yīng)用于各行業(yè)的自動裝配和自動加工小件、特殊物品的設(shè)備上，原有傳統(tǒng)的氣動元件性能正在不斷提高，同時陸續(xù)開發(fā)出適應(yīng)市場要求的新產(chǎn)品，使氣動元件的品種日益增加，其發(fā)展趨勢主要有以下幾個方面：

　　體積更小，重量更輕，功耗更低.在電子元件、藥品等制造行業(yè)中，由于被加工件體積很小，勢必限制了氣動元件的尺寸，小型化、輕型化是氣動元件的*個發(fā)展方向。國外已開發(fā)了僅大拇指大小、有效截面積為0.2mm2的超小型電磁閥。能開發(fā)出外形尺寸小而流量較大的元件更為理想。為此，相同外形尺寸的閥，流量已提高2~3.3倍。有一種系列的小型電磁閥，其閥體寬僅10mm，有效面積可達5mm2;寬15mm,有效面積達10mm2等。

　　國外電磁閥的功耗已達0.5W，還將進一步降低，以適應(yīng)與微電子相結(jié)合。

　　氣源處理組合件，國內(nèi)外大多采用了積木式的砌塊結(jié)構(gòu)，不僅尺寸緊湊，而且結(jié)合、維修都很方便。

　　執(zhí)行元件的定位精度提高，剛度增加，活塞桿不回轉(zhuǎn)，使用更方便.為了提高氣缸的定位精度，附帶制動機構(gòu)和伺服系統(tǒng)的氣缸應(yīng)用越來越普遍。帶伺服系統(tǒng)的氣缸，即使供氣壓力和所負的載荷變化，仍可獲得±0.1mm的定位精度。

　　在展覽會上，各種異型截面缸筒和活塞桿的氣缸甚多，這類氣缸由于活塞桿不會回轉(zhuǎn)，應(yīng)用在主機上時，無須附加導(dǎo)向裝置即可保持一定精度。此外還開發(fā)了不少帶各種導(dǎo)向機構(gòu)的氣缸和氣缸滑動組件，例如具有兩根導(dǎo)向桿的氣缸、雙活塞桿雙缸筒氣缸等。

　　筒外形已不限于圓形、而是方形、米字形或其它形狀，在型材上開了導(dǎo)向槽、傳感器和開關(guān)的安裝槽等，讓用戶安裝使用更方便。

　　多功能化，復(fù)合化.為了方便用戶，適應(yīng)市場的需要開發(fā)了各種由多只氣動元件組合并配有控制裝置的小型氣動系統(tǒng)。如用于移動小件物品的組件，是將帶導(dǎo)向器的兩只氣缸分別按X軸和Z軸組合而成。該組件可搬動3kg重物，配有電磁閥、程控器，結(jié)構(gòu)緊湊，占有空間小，行程可調(diào)整。又如一種上、下料模塊，有七種不同功能的模塊形式，能完成精密裝配線上的上、下料作業(yè)，可按作業(yè)內(nèi)容將不同模塊任意組合。還有一種機械手是由外形小并能改變擺動角度的擺動氣缸與夾頭的組合件，夾頭部位有若干種夾頭可選配。

　　與電子技術(shù)結(jié)合，大量使用傳感器，氣動元件智能化.帶開關(guān)的氣缸國內(nèi)已普遍使用，開關(guān)體積將更小，性能更高，可嵌入氣缸缸體；有些還帶雙色顯示，可顯示出位置誤差，使系統(tǒng)更可靠。用傳感器代替流量計、壓力表、能自動控制壓縮空氣的流量、壓力，可以節(jié)能并保證使用裝置正常運行。氣動伺服定位系統(tǒng)已有產(chǎn)品進入市場。該系統(tǒng)采用三位五通氣動伺服閥，將預(yù)定的定位目標(biāo)與位置傳感器的檢測數(shù)據(jù)進行比較，實施負反饋控制。氣缸zui大速度達2m/s、行程300mm時，系統(tǒng)定位精度±0.1mm。日本試制成功一種新型智能電磁閥，這種閥配帶有傳感器的邏輯回路，是氣動元件與光電子技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物。它能直接接受傳感器的信號，當(dāng)信號滿足條件時，不必通過外部控制器，即可自行完成動作，達到控制目的。它已經(jīng)應(yīng)用在物體的傳送帶上，能識別搬運物體的大小，使大件直接下送，小件分流。

　　更高的安全性和可靠性.從近幾年的氣動技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)可知，標(biāo)準(zhǔn)不僅提出了互換性要求，并且強調(diào)了安全性。管接頭、氣源處理外殼等耐壓試驗的壓力提高到使用壓力的4~5倍，耐壓時間增加到5~15min，還要在高、低溫度下進行試驗。如果貫徹這些標(biāo)準(zhǔn)，國內(nèi)的缸筒、端蓋、氣源處理鑄件和管接頭等都難達到標(biāo)準(zhǔn)要求。除耐壓試驗處，結(jié)構(gòu)上也作了某些規(guī)定，如氣源處理的透明殼外部規(guī)定要加金屬防護罩。

　　康茂勝氣動控制元件的許多使用場合，如軋鋼機、紡織流水線等，在工作時間內(nèi)不能因為氣動元件的質(zhì)量問題而中斷，否則會造成巨大損失，因此氣動元件的工作可靠性顯得非常重要。在航海輪船上，使用的氣動元件不少，但能打進這個領(lǐng)域的氣動元件廠不多，原因是其對氣動元件的可靠性要求特別高，必須通過有關(guān)機械的認證。

　　向高速、高頻、高響應(yīng)、高壽命方向發(fā)展.為了提高生產(chǎn)設(shè)備的生產(chǎn)效率，提高執(zhí)行元件的工作速度勢在必行?，F(xiàn)在我國的氣缸工作速度一般在0.5m/s以下。根據(jù)日本專家預(yù)測，五年以后大部分的氣缸工作速度將提高到1~2m/s，有的要求達5m/s。氣缸工作速度的提高，不僅要求氣缸的質(zhì)量提高，而且結(jié)構(gòu)上也要相應(yīng)改進，例如要配置油壓吸震器以增加緩沖效果等。電磁閥的響應(yīng)時間將小于10ms，壽命提高到5000萬次以上。美國有一種間隙密封的閥，由于閥芯懸浮在閥體內(nèi)，相互不接觸，在無需潤滑下，壽命高達2億次。

　　普遍使用無油潤滑技術(shù)，滿足某些特殊要求.由于環(huán)境污染以及電子、醫(yī)療、食品等行業(yè)的要求，環(huán)境中不允許有油，因此無油潤滑是氣動元件的發(fā)展趨向，同時無油潤滑可使系統(tǒng)簡化。歐洲市場上油霧器已屬淘汰的產(chǎn)品，普遍做到了無油潤滑。此外，為了滿足某些

　　特殊要求，除臭、除菌和精密過濾器正在不斷開發(fā)，過濾精度已達0.1~0.3μm，過濾效率已達99.9999%。

　　針對某些特殊要求，改進和開發(fā)氣動產(chǎn)品，即可占領(lǐng)一塊市場，獲得不小的經(jīng)濟效益，這已被大家共識。濟南華能氣動元器件公司為鐵路編組和輪軌潤滑的特殊要求開發(fā)了氣缸和閥，受到了鐵道部門的關(guān)注。

　　使用新材料，與新技術(shù)相結(jié)合.國外開發(fā)了膜式干燥器，該干燥器利用高科技的反滲析薄膜濾去壓縮空氣中的水分，有節(jié)能、壽命長、可靠性高、體積小、重量輕等特點、適用于流量不大的場合。

　　以聚四氟乙烯為主體的復(fù)合材料制造的氣動密封件能耐熱（260℃），耐寒（-55℃）和耐磨，其使用場合越來越多。

　　為了提高質(zhì)量，真空壓鑄、氫氧爆炸去毛刺等新技術(shù)正在氣動元件制造中逐步推廣。

　　便于保養(yǎng)、維修和使用.國外正在研究使用傳感器實現(xiàn)氣動元件及系統(tǒng)具有故障預(yù)報和自診斷功能。

　　從上述的氣動技術(shù)發(fā)展方向可知，在氣動產(chǎn)品的開發(fā)上我們有許多工作可做。任何一個氣動元件廠，即使其規(guī)模不大，只要突破一個方面，并保持技術(shù)，就可以在市場上占一席之地，在激烈的競爭中獲得生存和發(fā)展。

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,實現(xiàn)一個方向運動.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,重力等. 其原理及結(jié)構(gòu)見圖 42.2-2. 圖 42.2-2 單作用氣缸 1—缸體;2—活塞;3—彈簧;4—活塞桿; 單作用的特點是: 1）僅一端進（排）氣,結(jié)構(gòu)簡單,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過程中是變化的. 由于以上特點,單作用活塞氣缸多用于短行程.其推力及運動速度均要求不高場合,如氣吊,定位和夾緊等裝置上.單作用柱塞缸則不然,可用在長行程,高載荷的場合. 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,實現(xiàn)雙向運動的氣缸.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. 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,其所帶載荷（如工作臺）與氣缸兩活塞桿連成一體,壓縮空氣依次進入氣缸兩腔（一腔進氣另一腔排氣） ,活塞桿帶動工作臺左右運動,工作臺運動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,為管路連接方便,活塞桿制成空心,缸體與載荷（工作臺）連成一體,壓縮空氣從空心活塞桿的左端或右端進入氣缸兩腔,使缸體帶動工作臺向左或向左運動,工作臺的運動范圍為其有效行程 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）缸體固定;b）活塞桿固定 1—缸體;2—工作臺;3—活塞;4—活塞桿;5—機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,其往返運動輸出力及速度均相等. 2）緩沖氣缸對于接近行程末端時速度較高的氣缸,不采取必要措施,活塞就會以很大的力（能量）撞擊端蓋,引起振動和損壞機件.為了使活塞在行程末端運動平穩(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下向右運動時,缸右腔的氣體經(jīng)柱塞孔 4 及缸蓋上的氣孔 8 排出.在活塞運動接近行程末端時,活塞右側(cè)的緩沖柱塞 3 將柱塞孔 4 堵死,活塞繼續(xù)向右運動時,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動所具有的全部能量相平衡,即會取得緩沖效果,使活塞在行程末端運動平穩(wěn),不產(chǎn)生沖擊.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.若令活塞反向運動時,從氣孔 8 輸入壓縮空氣,可直接頂開單向閥 5,推動活塞向左運動.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)然也可以在氣動回路上采取措施,達到緩沖目的. 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.*,通常氣缸采用的工作介質(zhì)是壓縮空氣,其特點是動作快,但速度不易控制,當(dāng)載荷變化較大時,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)是通常認為不可壓縮的液壓油,其特點是動作不如氣缸快,但速度易于控制,當(dāng)載荷變化較大時,采用措施得當(dāng),一般不會產(chǎn)生"爬行"和"自走"現(xiàn)象.把氣缸與液壓缸巧妙組合起來,取長補短,即成為氣動系統(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,其進出口間裝有液壓單向閥,節(jié)流閥及補油杯.當(dāng)氣缸右端供氣時,氣缸克服載荷帶動液壓缸活塞向左運動（氣缸左端排氣） ,此時液壓缸左端排油,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),這時若將節(jié)流閥閥口開大,則液壓缸左腔排油通暢,兩活塞運動速度就快,反之,若將節(jié)流閥閥口關(guān)小,液壓缸左腔排油受阻,兩活塞運動速度會減慢.這樣,調(diào)節(jié)節(jié)流閥開口大小, 就能控制活塞的運動速度.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-液阻尼缸.串聯(lián)型缸體較長;加工與安裝時對同軸度要求較高;有時兩缸間會產(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,會產(chǎn)生附加力矩,會增加導(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,工作過程中需要儲油或補油,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,除補充泄漏之外就不存在儲油,補油問題,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）慢進慢退式; 2）慢進快退式; 3）快進慢進快退式. 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,單向閥單獨設(shè)置或裝于缸蓋上;單向閥裝在活塞上（如擋板式單向閥） ;缸壁上開孔,開溝槽,缸內(nèi)滑柱式, 機械浮動聯(lián)結(jié)式, 行程閥控制快速趨近式等. 活塞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,活塞向右運動時,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,實現(xiàn)快退,用活塞上孔的多少和大小來控制快退時的速度.活塞向左運動時,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)活塞慢進的速度.其結(jié)構(gòu)較為簡單,制造加工較方便. 圖 42.2-8 為采用機械浮動聯(lián)接的快速趨近式氣-液阻尼缸原理圖.靠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 s1,實現(xiàn)空程快速趨近,然后再帶動液壓缸活塞,通過節(jié)流阻尼,實現(xiàn)慢進.返程時也是先走空行程 s1,再與液壓活塞一起運動,通過單向閥,實現(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)式節(jié)流閥,使活塞往復(fù)運動的速度可調(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.活塞向右運動時,單向閥關(guān)閉,節(jié)流慢進;活塞向左運動時,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的場合快速趨近單向節(jié)流調(diào)速將液壓缸的ƒ點與 α 點用管路相通,活塞開始向右運動時,右腔油經(jīng)由 fgea 回路直接流入 α 端實現(xiàn)快速趨近,當(dāng)活塞移過ƒ點,油只能經(jīng)節(jié)流閥流入 α 端,實現(xiàn)慢進,活塞向左運動時,單向閥打開,實現(xiàn)快退.由于快速趨近,節(jié)省了空程時間,提高了勞動生產(chǎn)率.是各種機床,設(shè)備zui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 1—圖 42.2-9 是又一種浮動聯(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 s1（前者調(diào)節(jié)頂絲即可方便調(diào)節(jié) s1 的大小） . 1.2.4 特殊氣缸（1）沖擊氣缸圖 42.2-9 浮動聯(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,活塞桿高速運動的能量,利用此動能去做功. 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 42.2-10.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述為如下五個階段（見圖 42.2-11） : *階段:復(fù)位段.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 進氣,孔 B 排氣, 活塞 5 在壓差的作用下,克服密封阻力及運動部件重量而上移,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.zui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:儲能段.見圖 42.2-10 和圖 42.2-11b,換向閥換向,B 孔進氣充入蓄氣缸腔內(nèi),A 孔排氣.由于蓄氣缸腔內(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,活塞才開始移動. 式中 d——中蓋噴氣口直徑（m） ; p30——活塞開始移動瞬時蓄氣缸腔內(nèi)壓力（壓力）（Pa） ; p20——活塞開始移動瞬時有桿腔內(nèi)壓力（壓力）（Pa） ; G——運動部件（活塞,活塞桿及錘*模具等）所受的重力（N） ; D——活塞直徑（m） ; d1——活塞桿直徑（m） ; Fƒ0——活塞開始移動瞬時的密封摩擦力（N） . 若不計式（42.2-1）中 G 和 Fƒ0 項,且令 d=d1, ,則當(dāng) 時,活塞才開始移動.這里的 p20,p30 均為壓力.可見活塞開始移動瞬時,蓄氣缸腔與有桿腔的壓力差很大.這一點很明顯地與普通氣缸不同. 圖 42.2-10 普通型沖擊氣缸第三階段:沖擊段.活塞開始移動瞬時,蓄氣缸腔內(nèi)壓力 p30 可認為已達氣源壓力 ps,同時,容積很小的無桿腔（包括環(huán)形空間 C）通過排氣孔 3 與大氣相通,故無桿腔壓力 p10 等于大氣壓力 pa.由于 pa/ps 大于臨界壓力比 0.528,所以活塞開始移動后,在zui小流通截面處（噴氣口與活塞之間的環(huán)形面）為聲速流動,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 p1（作用在活塞全面積上）比有桿腔壓力 p2（作用在活塞桿側(cè)的環(huán)狀面積上）大得多, 活塞在這樣大的壓差力作用下,獲得很高的運動加速度,使活塞高速運動,即進行沖擊.在此過程 B 口仍在進氣,蓄氣缸腔至無桿腔已連通且壓力相等,可認為蓄氣-無桿腔內(nèi)為略帶充氣的絕熱膨脹過程.同時有桿腔排氣孔 A 通流面積有限,活塞高速沖擊勢必造成有桿腔內(nèi)氣體迅速壓縮（排氣不暢） ,有桿腔壓力會迅速升高（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Ⅱ區(qū) 段.可認為第Ⅱ區(qū)段的有桿腔內(nèi)為邊排氣的絕熱壓縮過程.整個沖擊段時間很短,約幾十毫秒.見圖 42.2-11c. 圖 42.2-11 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,從能量觀點來說,蓄氣缸腔內(nèi)壓力能轉(zhuǎn)化成活塞動能,而活塞的部分動能又轉(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)生反向運動,結(jié)果又會使蓄氣-無桿腔壓力增加,且又大于有桿腔壓力.如此便出現(xiàn)活塞在缸體內(nèi)來回往復(fù)運動—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. 第五階段:耗能段.活塞下行至終點后,如換向閥不及時復(fù)位,則蓄氣-無桿腔內(nèi)會繼續(xù)充氣直至達到氣源壓力.再復(fù)位時,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.實際使用時應(yīng)避免此段（令換向閥及時換向返回復(fù)位段） . 對內(nèi)徑 D=90mm 的氣缸,在氣源壓力 0.65MPa 下進行實驗,所得沖擊氣缸特性曲線見圖 42.2-12.上述分析基本與特性曲線相符. 對沖擊段的分析可以看出,很大的運動加速使活塞產(chǎn)生很大的運動速度,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,在某個沖程處,運動速度必達zui大值,此時的沖擊能也達zui大值.各種沖擊作業(yè)應(yīng)在這個沖程附近進行. 沖擊氣缸在實際工作時,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)可認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（有時是較大部分能量）被消耗于克服背壓（即 p2）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通型沖擊氣缸的下部增加了"快排機構(gòu)"構(gòu)成.快排機構(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 F1 同時向 K1,K3 充氣,K2 通大氣.閥 F1 輸出口 A 用直管與 K1 孔連通,而用彎管與 K3 孔連通,彎管氣阻大于直管氣阻.這樣,壓縮空氣先經(jīng) K1 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.然后經(jīng) K3 孔向有桿腔進氣,蓄氣一無桿腔氣體經(jīng) K4 孔通過閥 F2 排氣,則活塞上移.當(dāng)活塞封住中蓋噴氣口時,裝在錘頭上的壓塊觸動推桿 6,切換閥 F3,發(fā)出信號控制閥 F2 使之切換,這樣氣源便經(jīng)閥 F2 和 K4 孔向蓄氣腔內(nèi)充氣,一直充至氣源壓力. 沖擊工作開始時,使閥 F1 切換,則 K2 進氣,K1 和 K3 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 上的多個圓孔（8 個） ,再經(jīng)過快排缸體 4 上的多個方孔 T（10 余個）及 K3 直接排至大氣中. 因為上述多個圓孔和方孔的通流面積遠遠大于 K3 的通流面積,所以有桿腔的壓力可以在極短的時間內(nèi)降低到接近于大氣壓力.當(dāng)降到一定壓力時,活塞便開始下移.錘頭上壓塊便離開行程閥 F3 的推桿 6,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 F2 卻延時復(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 F3 復(fù)位,F2 同時復(fù)位的話,蓄氣缸腔內(nèi)壓縮空氣就會在錘頭沒有運動到行程終點之前已經(jīng)通過 K4 孔和閥 F2 排氣了,所以當(dāng)錘頭開始沖擊后,F2 的復(fù)位動作需延時幾十毫秒.因所需延時時間不長,沖擊缸沖擊時間又很短,往往不用氣阻,氣容也可以, 只要閥 F2 的換向時間比沖擊時間長就可以了. 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)字氣缸它由活塞 1,缸體 2,活塞桿 3 等件組成.活塞的右端有 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)沿缸軸向運動,而兩者不能脫開, 若干活塞如此順序串聯(lián)置于缸體內(nèi),T 字頭在凹形孔中左右可移動的范圍就是此活塞的行程量.不同的進氣孔 A1～Ai（可能是 A1,或是 A1 和 A2,或 A1,A2 和 A3,還可能是 A1 和 A3,或 A2 和 A3 等等）輸入壓縮空氣（0.4～0.8MPa）時,相應(yīng)的活塞就會向右移動,每個活塞的向右移動都可推動活塞桿 3 向右移動,因此,活塞桿 3 每次向右移動的總距離等于各個活塞行程量的總和.這里 B 孔始終與低壓氣源相通（0.05～0.1MPa） ,當(dāng) A1～Ai 孔排氣時,在低壓氣的作用下,活塞會自動退回原位.各活塞的行程大小, 可根據(jù)需要的總行程 s 按幾何級數(shù)由小到大排列選取.設(shè) s=35mm,采用 3 個活塞,則各活塞的行程分別取 α1=5mm;α2=10mm;α3=20mm.如 s=31.5mm,可用 6 個活塞,則 α1,α2,α3……α6 分別設(shè)計為 0.5,1,2,4,8,16mm,由這些數(shù)值組合起來,就可在 0.5～31.5mm 范圍內(nèi)得到 0.5mm 整數(shù)倍的任意輸出位移量.而這里的 α1,α2,α3……αi 可以根據(jù)需要設(shè)計成各種不同數(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)直線運動,導(dǎo)氣頭體 9 外接管路,固定不動. 固轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)如圖 42.2-15b 所示.為增大其輸出力采用兩個活塞串聯(lián)在一根活塞桿上,這樣其輸出力比單活塞也增大約一倍,且可減小氣缸尺寸,導(dǎo)氣頭體與導(dǎo)氣頭芯因需相對轉(zhuǎn)動,裝有滾動軸承,并以研配間隙密封,應(yīng)設(shè)油杯潤滑以減少摩擦,避免燒損或卡死. 回轉(zhuǎn)氣缸主要用于機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.其特點是安裝空間小, 行程可較長. 第二種撓性氣缸是滾子撓性氣缸見圖 42.2-17. 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 端進氣時,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,滾子夾帶動載荷運動.可稱為撓性筒滾子氣缸.這種的特點是所占空間小,輸出力較小, 載荷率較低,可實現(xiàn)雙作用. （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下往復(fù)運動,鋼絲繩帶動載荷運動,安裝兩個滑輪,可使活塞與載荷的運動方向相反. 這種氣缸的特點是可制成行程很長的氣缸,如制成直徑為 25mm ,行程為 6m 左右的氣缸也不困難.鋼索與導(dǎo)向套間易產(chǎn)生泄漏.：劉小燕

康茂勝氣動控制元件,康茂盛汽缸

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