氣缸的種類(lèi)很多，一般按氣缸的結(jié)構(gòu)特征、功能、驅(qū)動(dòng)方式或安裝方法等進(jìn)行分類(lèi)。按結(jié)構(gòu)特征，氣缸主要分為活塞式氣缸和膜片式氣缸兩種；按運(yùn)動(dòng)形式分為直線運(yùn)動(dòng)氣缸和擺動(dòng)氣缸兩類(lèi)。接下來(lái)賢集網(wǎng)小編詳細(xì)介紹各類(lèi)氣缸的工作原理，其中包括：普通氣缸的基本組成和原理、典型氣缸的結(jié)構(gòu)和工作原理、機(jī)械接觸式無(wú)桿氣缸的結(jié)構(gòu)和工作原理、磁性無(wú)桿氣缸的結(jié)構(gòu)和工作原理、齒輪齒條式擺動(dòng)氣缸的結(jié)構(gòu)和工作原理、葉片式擺動(dòng)氣缸和工作原理、變形氣缸氣動(dòng)手爪的工作原理、薄膜氣缸的結(jié)構(gòu)和工作原理、帶閥組合氣缸的結(jié)構(gòu)和工作原理磁性開(kāi)關(guān)氣缸的結(jié)構(gòu)和工作原理。
詳細(xì)介紹氣缸運(yùn)動(dòng)類(lèi)型：
氣缸有往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)和往復(fù)擺動(dòng)兩種類(lèi)型：
1、直線運(yùn)動(dòng)氣缸又分為：?jiǎn)巫饔脷飧?，雙作用氣缸，膜片式氣缸和沖擊氣缸。
①單作用氣缸：僅一端有活塞桿，從活塞一側(cè)供氣聚能產(chǎn)生氣壓，氣壓推動(dòng)活塞產(chǎn)生推力伸出，靠彈簧或自重返回。
②雙作用氣缸：從活塞兩側(cè)交替供氣，在一個(gè)或兩個(gè)方向輸出力。
③膜片式氣缸：用膜片代替活塞，只在一個(gè)方向輸出力，用彈簧復(fù)位。它的密封性能好，但行程短。
④沖擊氣缸：這是一種新型組件。它把壓縮氣體的壓力能轉(zhuǎn)換為活塞高速(10-20米/秒)運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能，借以做功。
⑤無(wú)桿氣缸：沒(méi)有活塞桿的氣缸總稱(chēng)。有磁性氣缸，纜索氣缸兩大類(lèi)。
2、做往復(fù)擺動(dòng)的氣缸稱(chēng)擺動(dòng)氣缸，由葉片將內(nèi)腔分隔為二，向兩腔交替供氣，輸出軸做擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)，擺動(dòng)角小于280度。此外，還有回轉(zhuǎn)氣缸，氣液阻尼缸和步進(jìn)氣缸等。
氣缸的結(jié)構(gòu)組成部分：
1）缸筒
缸筒的內(nèi)徑大小代表了氣缸輸出力的大小?；钊诟淄矁?nèi)做平穩(wěn)的往復(fù)滑動(dòng)，缸筒內(nèi)表面的表面粗糙度應(yīng)達(dá)到Ra0.8um。缸筒材質(zhì)除使用高碳鋼管外，還是用高強(qiáng)度鋁合金和黃銅。
2）端蓋
端蓋上設(shè)有進(jìn)排氣通口，有的還在端蓋內(nèi)設(shè)有緩沖機(jī)構(gòu)。桿側(cè)端蓋上設(shè)有密封圈和防塵圈6，以防止從活塞桿處向外漏氣和防止外部灰塵混入缸內(nèi)。桿側(cè)端蓋上設(shè)有導(dǎo)向套5，以提高氣缸的導(dǎo)向精度。
3）活塞
活塞是氣缸中的受壓力零件。為防止活塞左右兩腔相互竄氣，設(shè)有活塞密封圈12。還設(shè)有耐磨環(huán)11以提高氣缸的導(dǎo)向性。
4）活塞桿
活塞桿是氣缸中最重要的受力零件。通常使用高碳鋼，表面經(jīng)鍍硬鉻處理，或使用不銹鋼，以防腐蝕，并提高密封圈的耐磨性。
5）緩沖柱塞、緩沖節(jié)流閥
活塞兩側(cè)沿軸線方向設(shè)有緩沖柱塞1、3，同時(shí)缸蓋上有緩沖節(jié)流閥14和緩沖套15，當(dāng)氣缸運(yùn)動(dòng)到端頭時(shí)，緩沖柱塞進(jìn)入緩沖套，氣缸排氣需經(jīng)緩沖節(jié)流閥，排氣阻力增加，產(chǎn)生排氣背壓，形成緩沖氣墊，起到緩沖作用。
普通氣缸原理與基本組成
組成:缸體，活塞，密封圈，磁環(huán)（有sensor的氣缸）
原理:壓力空氣使活塞移動(dòng)，通過(guò)改變進(jìn)氣方向，改變活塞桿的移動(dòng)方向。
失效形式:活塞卡死，不動(dòng)作；氣缸無(wú)力，密封圈磨損，漏氣。
典型氣缸工作原理和結(jié)構(gòu)
以氣動(dòng)系統(tǒng)中最常使用的單活塞桿雙作用氣缸為例來(lái)說(shuō)明，氣缸典型結(jié)構(gòu)如下圖所示。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(nèi)部被活塞分成兩個(gè)腔。有活塞桿腔稱(chēng)為有桿腔，無(wú)活塞桿腔稱(chēng)為無(wú)桿腔。
當(dāng)從無(wú)桿腔輸入壓縮空氣時(shí)，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(fù)載推動(dòng)活塞運(yùn)動(dòng)，使活塞桿伸出；當(dāng)有桿腔進(jìn)氣，無(wú)桿腔排氣時(shí)，使活塞桿縮回。若有桿腔和無(wú)桿腔交替進(jìn)氣和排氣，活塞實(shí)現(xiàn)往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。
機(jī)械接觸式無(wú)桿氣缸的結(jié)構(gòu)和工作原理
機(jī)械接觸式無(wú)桿氣缸，其結(jié)構(gòu)如下圖所示。在氣缸缸管軸向開(kāi)有一條槽，活塞與滑塊在槽上部移動(dòng)。為了防止泄漏及防塵需要，在開(kāi)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(guò)槽，把活塞與滑塊連成一體。活塞與滑塊連接在一起，帶動(dòng)固定在滑塊上的執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
這種氣缸的特點(diǎn)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(shè)置防轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)；3)適用于缸徑10～80mm，最大行程在缸徑≥40mm時(shí)可達(dá)7m；4)速度高，標(biāo)準(zhǔn)型可達(dá)0.1～0.5m/s；高速型可達(dá)到0.3～3.0m/s。其缺點(diǎn)是：1)密封性能差，容易產(chǎn)生外泄漏。在使用三位閥時(shí)必須選用中壓式；2)受負(fù)載力小，為了增加負(fù)載能力，必須增加導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。
磁性無(wú)桿氣缸的結(jié)構(gòu)和工作原理
活塞通過(guò)磁力帶動(dòng)缸體外部的移動(dòng)體做同步移動(dòng)，其結(jié)構(gòu)如下圖所示。它的工作原理是：在活塞上安裝一組高強(qiáng)磁性的永久磁環(huán)，磁力線通過(guò)薄壁缸筒與套在外面的另一組磁環(huán)作用，由于兩組磁環(huán)磁性相反，具有很強(qiáng)的吸力。當(dāng)活塞在缸筒內(nèi)被氣壓推動(dòng)時(shí)，則在磁力作用下，帶動(dòng)缸筒外的磁環(huán)套一起移動(dòng)。氣缸活塞的推力必須與磁環(huán)的吸力相適應(yīng)。
齒輪齒條式擺動(dòng)氣缸的結(jié)構(gòu)和工作原理
齒輪齒條式擺動(dòng)氣缸是通過(guò)連接在活塞上的齒條使齒輪回轉(zhuǎn)的一種擺動(dòng)氣缸，其結(jié)構(gòu)、工作原理如下圖所示。活塞僅作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，摩擦損失少，齒輪傳動(dòng)的效率較高，此擺動(dòng)氣缸效率可達(dá)到95%左右。
葉片式擺動(dòng)氣缸的工作原理
單葉片式擺動(dòng)氣缸的結(jié)構(gòu)原理如下圖所示。它是由葉片軸轉(zhuǎn)子（即輸出軸）、定子、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(zhuǎn)子聯(lián)在一起。在定子上有兩條氣路，當(dāng)左路進(jìn)氣時(shí)，右路排氣，壓縮空氣推動(dòng)葉片帶動(dòng)轉(zhuǎn)子順時(shí)針擺動(dòng)。反之，作逆時(shí)針擺動(dòng)。
葉片式擺動(dòng)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(dòng)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(yīng)用上受到限制，一般只用在安裝位置受到限制的場(chǎng)合，如夾具的回轉(zhuǎn)，閥門(mén)開(kāi)閉及工作臺(tái)轉(zhuǎn)位等。
變型氣缸——?dú)鈩?dòng)手爪的工作原理
氣動(dòng)手爪氣動(dòng)手爪這種執(zhí)行元件是一種變型氣缸。它可以用來(lái)抓取物體，實(shí)現(xiàn)機(jī)械手各種動(dòng)作。在自動(dòng)化系統(tǒng)中，氣動(dòng)手爪常應(yīng)用在搬運(yùn)、傳送工件機(jī)構(gòu)中抓取、拾放物體。
氣動(dòng)手爪有平行開(kāi)合手指，肘節(jié)擺動(dòng)開(kāi)合手爪、有兩爪、三爪和四爪等類(lèi)型，其中兩爪中有平開(kāi)式和支點(diǎn)開(kāi)閉式驅(qū)動(dòng)方式有直線式和旋轉(zhuǎn)式。
氣動(dòng)手爪的開(kāi)閉一般是通過(guò)由氣缸活塞產(chǎn)生的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)與手爪相連的曲柄連桿、滾輪或齒輪等機(jī)構(gòu)，驅(qū)動(dòng)各個(gè)手爪同步做開(kāi)、閉運(yùn)動(dòng)。
薄膜氣缸工作原理和結(jié)構(gòu)
下圖為膜片氣缸的工作原理圖。膜片有平膜片和盤(pán)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5～6mm（有用1～2mm厚膜片的）。
下圖所示的膜片氣缸的功能類(lèi)似于彈簧復(fù)位的活塞式單作用氣缸，工作時(shí)，膜片在壓縮空氣作用下推動(dòng)活塞桿運(yùn)動(dòng)。它的優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、體積小、重量輕、密封性好、不易漏氣、加工簡(jiǎn)單、成本低、無(wú)磨損件、維修方便等，適用于行程短的場(chǎng)合。缺點(diǎn)是行程短，一般不趁過(guò)50mm。平膜片的行程更短，約為其直徑的1/10。
帶閥組合氣缸的結(jié)構(gòu)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(dòng)執(zhí)行元件。如下圖所示,它省去了連接管道和管接頭，減少了能量損耗，具有結(jié)構(gòu)緊湊，安裝方便等優(yōu)點(diǎn)。帶閥氣缸的閥有電控、氣控、機(jī)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(dāng)有電信號(hào)時(shí)，則電磁閥被切換，輸出氣壓可直接控制氣缸動(dòng)作。
磁性開(kāi)關(guān)氣缸的結(jié)構(gòu)和工作原理
磁性開(kāi)關(guān)氣缸是指在氣缸的活塞上安裝有磁環(huán)，在缸筒上直接安裝磁性開(kāi)關(guān)，磁性開(kāi)關(guān)用來(lái)檢測(cè)氣缸行程的位置，控制氣缸往復(fù)運(yùn)動(dòng)。因此，就不需要在缸筒上安裝行程閥或行程開(kāi)關(guān)來(lái)檢測(cè)氣缸活塞位置，也不需要在活塞桿上設(shè)置擋塊。
磁性開(kāi)關(guān)氣缸工作原理：它是在氣缸活塞上安裝永久磁環(huán)，在缸筒外殼上裝有舌簧開(kāi)關(guān)。開(kāi)關(guān)內(nèi)裝有舌簧片、保護(hù)電路和動(dòng)作指示燈等，均用樹(shù)脂塑封在一個(gè)盒子內(nèi)。當(dāng)裝有永久磁鐵的活塞運(yùn)動(dòng)到舌簧片附近，磁力線通過(guò)舌簧片使其磁化，兩個(gè)簧片被吸引接觸，則開(kāi)關(guān)接通。當(dāng)永久磁鐵返回離開(kāi)時(shí)，磁場(chǎng)減弱，兩簧片彈開(kāi)，則開(kāi)關(guān)斷開(kāi)。由于開(kāi)關(guān)的接通或斷開(kāi)，使電磁閥換向，從而實(shí)現(xiàn)氣缸的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
三、氣缸常見(jiàn)故障問(wèn)題與原因
1、外泄漏：活塞桿端面漏氣、缸筒與缸蓋間漏氣、緩沖調(diào)節(jié)處漏氣。
原因分析：活塞桿安裝偏心、潤(rùn)滑油供應(yīng)不足、活塞密封圈磨損活塞桿軸承配合面有雜質(zhì)、活塞有傷痕。
2、內(nèi)泄漏：活塞兩端串氣、活塞密封圈損壞、潤(rùn)滑不良、活塞被卡住、活塞
配合面有缺陷、雜質(zhì)擠入密封面。
3、輸出力不足動(dòng)作不平穩(wěn)：潤(rùn)滑不良、活塞或活塞桿卡住、供氣量不足、有冷凝水質(zhì)。
4、緩沖效果不良：緩沖密封圈磨損、調(diào)節(jié)螺釘損壞、汽缸速度太快。
以上就是關(guān)于各類(lèi)氣缸工作原理、結(jié)構(gòu)的介紹，其中也包括了幾種無(wú)桿氣缸工作原理的講解。希望對(duì)大家有所幫助。
