气动施行元件和管制元件

气动施行元件是一种能量更改装配，它是将紧缩空气的压力能转折为死板能，启动机构实行直线往来行动、摆动、回旋行动或攻击行为。气动施行元件分为气缸和蔼马达两大类。气缸用于供应直线往来行动或摆动，输效劳和直线速率或摆动角位移。气马达用于供应延续反转行动，输出转矩和转速。

气动管制元件用来调治紧缩空气的压力流量和方位等，以保证施行机构按章程的程序寻常举办处事。气动管制元件按功效可分为压力管制阀、流量管制阀和方位管制阀。

一、气缸的处事道理、分类及装配样子

1.气缸的榜样结谈判处事道理

图1－1平凡双影响气缸

1－缓冲柱塞2－活塞4－缸筒5－导向套6－防尘圈7－前端盖8－气口9－传感器10－活塞杆11－耐磨环12－密封圈13－后端盖14－缓冲俭朴阀

以气动系统中最常运用的单活塞杆双影响气缸为例来讲解，气缸榜样布局如图1－1所示。它由缸筒、活塞、活塞杆、前端盖、后端盖及密封件等构成。双影响气缸内部被活塞分红两个腔。有活塞杆腔称为有杆腔，无活塞杆腔称为无杆腔。

当从无杆腔输入紧缩空气时，有杆腔排气，气缸两腔的压力差影响在活塞上所造成的力降服阻力负载驱策活塞行动，使活塞杆伸出；当有杆腔进气，无杆腔排气时，使活塞杆缩回。倘有杆腔和无杆腔瓜代进气和排气，活塞实行往来直线行动。

2.气缸的分类

气缸的品种良多，寻常按气缸的布局特性、功效、启动方法或装配法子等举办分类。分类的法子也不同。按布局特性，气缸重要分为活塞式气缸和膜片式气缸两种。按行动样子分为直线行动气缸和摆动气缸两类。

3.气缸的装配样子

气缸的装配样子可分为

1）停止式气缸气缸装配在机体上停止不动，有足座式和法兰式。

2）轴销式气缸缸体盘绕停止轴可做肯定角度的摆动，有U形钩式和耳轴式。

3）反转式气缸缸体停止在机床主轴上，可随机床主轴做高速回旋行动。这类气缸罕用于机床上气动卡盘中，以实行工件的主动装卡。

4）嵌入式气缸气缸缸筒直接制做在夹详细内。

二、罕用气缸的布局道理

1.平凡气缸

包含单影响式和双影响式气缸。罕用于无特别请求的局面。

图1－2为最罕用的单杆双影响平凡气缸的原形布局，气缸寻常由缸筒、先后缸盖、活塞、活塞杆、密封件和紧固件等零件构成。

缸筒7与先后缸盖停止延续。有活塞杆侧的缸盖5为前缸盖，缸底侧的缸盖14为后缸盖。在缸关上开有进排气通口，有的还设有气缓冲机构。前缸关上，设有密封圈、防尘圈3，同时还设有导向套4，以提升气缸的导向精度。活塞杆6与活塞9紧固邻接。活塞上除有密封圈10，11防备活塞左右两腔彼此漏气外，再有耐磨环12以提升气缸的导向性；带磁性开关的气缸，活塞上装有磁环。活塞双侧常装有橡胶垫做为缓冲垫8。假如是气缓冲，则活塞双侧沿轴线方位设有缓冲柱塞，同时缸关上有缓冲俭朴阀弛缓冲套，当气缸行动到端头时，缓冲柱塞加入缓冲套，气缸排气需经缓冲俭朴阀，排气阻力添加，造成排气背压，造成缓冲气垫，起到缓冲影响。

图1－2平凡双影响气缸

1－弹簧挡圈2－防尘圈压板3－防尘圈4－导向套5－杆侧端盖6－活塞杆7－缸筒8－缓冲垫9－活塞10－活塞密封圈11－密封圈12－耐磨环14－无杆侧端盖

2.特别气缸

图1－3薄膜气缸

1－缸体2－膜片3－膜盘4－活塞杆

为了餍足不同的处事需求，在平凡气缸的原形上，经过变换或添加气缸的部份布局，策画开拓出多种特别气缸。

（1）薄膜式气缸图1－3为膜片气缸的处事道理图。膜片有平膜片和盘形膜片两种寻常用夹织物橡胶、钢片或磷青铜片制成，厚度为5～6mm（实用1～2mm厚膜片的）。

图1－3所示的膜片气缸的功效近似于弹簧复位的活塞式单影响气缸，处事时，膜片在紧缩空气影响下驱策活塞杆行动。它的益处是：布局简明、紧凑、体积小、分量轻、密封性好、不易漏气、加工简明、成本低、无磨损件、培修便利等，合用于路途短的局面。缺陷是路途短，寻常不趁过50mm。平膜片的路途更短，约为其直径的1/10。

（2）磁性开关气缸磁性开关气缸是指在气缸的活塞上装配有磁环，在缸筒上直接装配磁性开关，磁性开关用来探测气缸路途的场所，管制气缸往来行动。是以，就不需求在缸筒上装配路途阀或路途开关来探测气缸活塞场所，也不需求在活塞杆上配置挡块。

其处事道理如图1－4所示。它是在气缸活塞上装配永远磁环，在缸筒外壳上装有舌簧开关。开关内装有舌簧片、爱护电路和行为批示灯等，均用树脂塑封在一个盒子内。当装有永远磁铁的活塞行动到舌簧片临近，磁力线经过舌簧片使其磁化，两个簧片被吸引来往，则开关接通。当永远磁铁返回离开时，磁场衰弱，两簧片弹开，则开关断开。由于开关的接通或断开，使电磁阀换向，进而实行气缸的往来行动。

图1－4磁性开关气缸

1－行为批示灯2－爱护电路3－开关外壳4－导线5－活塞6－磁环7－缸筒8－舌簧开关

气缸磁性开关与别的开关的对照见表1-1。

开关样子

管制道理

成本

调换装配繁杂性

磁性开关

磁场变换

低

便利，不占场所

路途开关

死板触点

低

费事，占场所

逼近开关

阻抗变换

高

费事，占场所

光电开关

光的变换

高

费事，占场所

带阀气缸是由气缸、换向阀和速率管制阀等构成的一种组合式气动施行元件。它省去了延续管道和管磋议，缩小了能量耗费，具备布局紧凑，装配便利等益处。带阀气缸的阀有电控、气控、机控和手控等百般管制方法。阀的装配样子有装配在气缸尾部、上部等几种。如图1－5所示，电磁换向阀装配在气缸的上部，当有电记号时，则电磁阀被切换，输出气压可直接纳制气缸行为。

图1－5带阀组合气缸

1－管磋议2－气缸3－气管4－电磁换向阀5－换向阀底板6－单向俭朴阀组合件7－密封圈。

带导杆气缸图1－6为带导杆气缸，在缸筒双侧配导向用的滑动轴承（轴瓦式或滚珠式），是以导向精度高，蒙受横向载荷本事强。

图1－6榜样带导杆气缸的布局

无杆气缸无杆气缸是指操纵活塞直接或直接方法延续外界施行机构，并使其跟从活塞实行往来行动的气缸。这类气缸的最大益处是俭省装配空间。

磁性无杆气缸活塞经过磁力动员缸体外部的挪动体做同步挪动，其布局如图1－7所示。它的处事道理是：在活塞上装配一组高强磁性的永远磁环，磁力线经过薄壁缸筒与套在外貌的另一组磁环影响，由于两组磁环磁性相悖，具备很强的吸力。当活塞在缸筒内被气压驱策时，则在磁力影响下，动员缸筒外的磁环套一同挪动。气缸活塞的推力务必与磁环的吸力相适应。

图1－7磁性无杆气缸

1－套筒2－外磁环3－外磁导板4－内磁环5－内磁导板6－压盖7－卡环8－活塞9－活塞轴10－缓冲柱塞11－气缸筒12－端盖13－进、排气口

死板来往式无杆气缸称死板来往式无杆气缸，其布局如1－8所示。在气缸缸管轴向开有一条槽，活塞与滑块在槽上部挪动。

为了防备泄露及防尘需求，在启齿部采取聚氨脂密封带和防尘不锈钢带停止在两头缸关上，活塞架穿过槽，把活塞与滑块连成一体。活塞与滑块延续在一同，动员停止在滑块上的施行机构实行往来行动。这类气缸的特性是：

1)与平凡气缸比拟，在一样路途下可收缩1/2装配场所；

2)不需配置防转折构；

3)合用于缸径10～80mm，最大路途在缸径≥40mm时可达7m；4)速率高，准则型可达0.1～0.5m/s；高速型可抵达0.3～3.0m/s。

4)其缺陷是：1)密封机能差，简明造成外泄露。在运用三位阀时务必采用中压式；2)受负载力小，为了添加负载本事，务必添加导向机构。

图1－8死板来往式无杆气缸

l－俭朴阀2－缓冲柱塞3－密封带4－防尘不锈钢带5－活塞6－滑块7－活塞架

锁紧气缸带有锁紧装配的气缸称为锁紧气缸按锁紧场所分为路途末尾锁紧型和大肆场所锁紧型。

路途末尾锁紧型气缸如图1－9所示，当活塞行动到路途末尾，气压释放后，锁定活塞1在弹簧力的影响下插入活塞杆的卡槽中，活塞杆被锁定。供气加压时，锁定活塞1缩回退出卡槽而开锁，活塞杆就可行动。

图1－9带端锁气缸的布局道理

a）手动废除非锁式b）手动废除锁式。

1－锁定活塞2－橡胶帽3－帽4－缓冲垫圈5－锁用弹簧6－密封件7－导向套8－螺钉9－旋钮10－弹簧11－限位环

大肆场所锁紧型气缸按锁紧方法可分为卡套锥面式、弹簧式和偏爱式等多种样子。卡套锥面式锁紧装配由锥形制动活塞6、制动瓦1、制动臂4和制转动簧7等构成，其布局道理如图1－10所示。影响在锥状锁紧活塞上的弹簧力由于楔的影响而被强调，再由杠杆道理获得强调。这个强调的做使劲影响在制动瓦1上，把活塞杆锁紧。要释放对活塞的锁紧，向供气口A′供给紧缩空气，把锁紧弹簧力撤掉。

图1－10制动气缸制动装配处事道理

a）自如状况b）锁紧状况l－制动瓦2－制动瓦座3－转轴4－制动臂5－压轮6－锥形制动活塞7－制转动簧

气着手爪气着手爪这类施行元件是一种变型气缸。它能够用来抓取物体，实行死板手百般行为。在主动化系统中，气着手爪常运用在搬运、传递工件机构中抓取、拾放物体。

图1－11平行开合手指

气着手爪有平行开合手指（如图1－11所示）、肘节摆动开合手爪、有两爪、三爪和四爪等表率，此中两爪中有平开式和支点开闭式启动方法有直线式和回旋式。

气着手爪的开闭寻常是经过由气缸活塞造成的往来直线行动动员与手爪邻接的曲柄连杆、滚轮或齿轮等机构，启动各个手爪同步做开、闭行动。

气液阻尼缸气缸以可紧缩空气为处事介质，行为快，但速率安稳性差，当负载变换较大时，简明造成“匍匐”或“自走”局面。别的，紧缩空气的压力较低，因此气缸的输效劳较小。为此，常常采取气缸和油缸相贯串的方法，构成百般气液组合式施行元件，以抵达管制速率或增大输效劳的方针。

气液阻尼缸是操纵气缸启动油缸，油缸除起阻尼影响外，还能添加气缸的刚性（由于油是弗成紧缩的），表现了液压传动安稳、传动速率较匀称的益处。罕用于机床和切削装配的进给启动装配。

串连式气液阻尼缸的布局如图1－12所示。

它采取一根活塞杆将两活塞串在一同，油缸和蔼缸之间用隔板隔绝，防备气体串入油缸中。当气缸左端进气时，气缸将降服负载阻力，动员油缸向右行动，调治俭朴阀开度就可以变换阻尼缸活塞的行动速率。

图1－12气液阻尼缸（10）摆动气缸摆动气缸是一种在小于°角度领域内做往来摆动的气缸，它是将紧缩空气的压力能更改成死板能，输效劳矩使

机构实行往来摆动。摆动气缸按布局特性可分为叶片式和活塞式两种。

叶片式摆动气缸单叶片式摆动气缸的布局道理如图1－13所示。它是由叶片轴转子（即输出轴）、定子、缸体和先后端盖等部份构成。定子和缸体停止在一同，叶片和转子联在一同。在定子上有两条气路，当左路进气时，右路排气，紧缩空气驱策叶片动员转子顺时针摆动。反之，做逆时针摆动。

叶片式摆动气缸体积小，分量最轻，但建立精度请求高，密封难题，泄露是较大，况且动密封来往面积大，密封件的争持阻力损失较大，输出效率较低，小于80%。是以，在运用上遭到束缚，寻常只用在装配场所遭到束缚的局面，如夹具的反转，阀门开闭及处事台转位等。

图1－13单叶片式摆动气缸处事道理图

1－叶片2－转子3－定子4－缸体

活塞式摆动气缸活塞式摆动气缸是将活塞的往来行动经过机构更改成输出轴的摆动行动。按布局不同可分为齿轮齿条式、

螺杆式和曲柄式等几种。

图1－14齿轮齿条式摆动气缸布局道理

1－齿条组件2－弹簧柱销3－滑块4－端盖5－缸体6－轴承7－轴8－活塞9－齿轮

齿轮齿条式摆动气缸是经过延续在活塞上的齿条使齿轮反转的一种摆动气缸，其布局道理如图1－14所示。活塞仅做往来直线行动，

争持损失少，齿轮传动的效率较高，此摆动气缸效率可抵达95%左右。

三、气缸的技艺参数

1）气缸的输效劳气缸理论输效劳的策画谋略与液压缸近似，可参拜液压缸的策画谋略。如双影响单活塞杆气缸推力谋略以下：

理论推力（活塞杆伸出）

Ft1＝A1p（1-1）

理论拉力（活塞杆缩回）

Ft2＝A2p（1-2）

式中Ft1、Ft2——气缸理论输效劳（N）；

A1、A2——无杆腔、有杆腔活塞面积（m2）；

p—气缸处事压力（Pa）。

本质中，由于活塞等行动部件的惯性力以及密封等部份的争持力，活塞杆的本质输效劳小于理论推力，称这个推力为气缸的本质输效劳。

气缸的效率h是气缸的本质推力和理论推力的比值，即

（1-3）

因此

（1-4）

气缸的效率取决于密封的品种，气缸内表面和活塞杆加工的状况及光滑状况。其余，气缸的行动速率、排气腔压力、外载荷形象及管道状况等城市对效率造成肯定的影响。

2）负载率β从对气缸运转特性的协商可知，要精准断定气缸的本质输效劳是难题的。因而在协商气缸机能和断定气缸的效劳时，罕用到负载率的观点。气缸的负载率β界说为

（l－5）

气缸的本质负载是由本质工况所决议的，若断定了气缸负载率q，则由界说就可以断定气缸的理论输效劳，进而能够谋略气缸的缸径。

关于阻性负载，如气缸用做气动夹具，负载不造成惯性力，寻常采取负载率β为0.8；关于惯性负载，如气缸用来推送工件，负载将造成惯性力，负载率β的取值以下

β＜0.65当气缸低速行动，v＜mm/s时；

β＜0.5当气缸中速行动，v＝～mm/s时；

β＜0.35当气缸高速行动，v＞mm/s时。

3）气缸耗度量气缸的耗度量是活塞每分钟挪动的容积，称这个容积为紧缩空气耗度量，寻常情景下，气缸的耗度量是指自如空气耗度量。

4）气缸的特性气缸的特性分为静态特性和动态特性。气缸的静态特性是指与缸的输效劳及耗度量亲昵关联的最低处事压力、最高处事压力、争持阻力等参数。气缸的动态特性是指在气缸行动流程中气缸两腔内空气压力，温度，活塞速率、位移等参数随工夫的变换情景。它能可靠地响应气缸的处事机能。

四、气缸的选型及谋略

1.气缸的选型环节

气缸的选型应按照处事要乞降前提，准确取舍气缸的表率。底下以单活塞杆双影响缸为例讲解气缸的选型环节。

（1）气缸缸径。按照气缸负载力的巨细来断定气缸的输效劳，由此谋略出气缸的缸径。

（2）气缸的路途。气缸的路途与运用的局面和机构的路途关联，但寻常不采用满路途。

（3）气缸的强度和安稳性谋略

（4）气缸的装配样子。气缸的装配样子按照装配场所和运用方针等成分决议。寻常情景下，采取停止式气缸。在需求随处事机构延续反转时（如车床、磨床等），应采用反转气缸。在活塞杆除直线行动外，还需做圆弧摆动时，则采用轴销式气缸。有特别请求时，应采用响应的特种气缸。

（5）气缸的缓冲装配。按照活塞的速率决议能否应采取缓冲装配。

（6）磁性开关。当气动系统采取电气管制方法时，可采用带磁性开关的气缸。

（7）别的请求。如气缸处事在有尘埃等顽劣处境下，需在活塞杆伸出端装配防尘罩。请求无玷污时需采用无给油或无油光滑气缸。

2.气缸直径谋略

气缸直径的策画谋略需按照其负载巨细、运转速率和系统处事压力来决议。首先，按照气缸装配及启动负载的本质工况，解析谋略出气缸轴向本质负载F，再由气缸平衡运转速率来选定气缸的负载率q，开端选定气缸处事压力（寻常为0.4MPa～0.6MPa），再由F／q，谋略出气缸理论效劳Ft，结尾谋略出缸径及杆径，并按准则圆整获得本质所需的缸径和杆径。

例题气缸推开工件在程度导轨上行动。已知工件等行动件原料为m＝kg，工件与导轨间的争持系数m＝0.25，气缸路途s为mm，经1.5s工夫工件行动到位，系统处事压力p=0.4MPa，试选定气缸直径。

解：气缸本质轴向负载

F＝mg＝0.25′′9.81＝.13N

气缸平衡速率

选定负载率

q＝0.5

则气缸理论输效劳

双影响气缸理论推力

气缸直径

按准则选定气缸缸径为63mm。

(免费下载)最完全的PLC触摸屏变频器材料合集

西门子S7-PLC视频集

e网打尽：S7-SMART视频集

西门子S7-1PLC与博途运用（79集）

最全Eplan视频（集）

最全FATEK永宏PLC视频合集

G西门子佳构视频教程

最全三菱FX5U系列PLC视频

最全MCGS昆仑通态视频合集

免责讲解：本文系网络转载或改编，版权归原做家一共！

加

转载请注明:http://www.aideyishus.com/lktp/1065.html