讲解常用气缸组成与原理的方法_讲解常用气缸组成与原理

“以气动系统中最常用的单活塞杆双作用缸为例。下图显示了气缸的典型结构。它由气缸、活塞、活塞杆、前端盖、后端盖和密封件组成。双作用气缸的内部被活塞分成两个腔室。有活塞杆的腔称为有杆腔，没有活塞杆的腔称为无杆腔。”

我们先来解释一下普通气缸的基本组成和原理：

气缸的组成：缸体、活塞、密封圈和磁环(带传感器的气缸)

原理：加压空气使活塞运动，通过改变进气方向来改变活塞杆的运动方向。

故障形式：活塞卡住不动；气缸不牢固，密封圈磨损，漏气。

典型气缸的结构和工作原理；

以气动系统中最常用的单活塞杆双作用气缸为例，气缸的典型结构如下图所示。它由气缸、活塞、活塞杆、前端盖、后端盖和密封件组成。双作用气缸的内部被活塞分成两个腔室。有活塞杆的腔称为有杆腔，无活塞杆的腔称为无杆腔。

当无杆腔输入压缩空气时，有杆腔排气，气缸两腔压力差形成的力作用在活塞上，克服阻力载荷，推动活塞运动，使活塞杆伸出；当杆腔内有进气而没有排气时，活塞杆缩回。如果有杆腔和无杆腔交替进排气，活塞实现往复直线运动。

普通双作用气缸

1、3-缓冲柱塞、2-活塞、4-缸筒、5-导套、6-防尘圈、7-前端盖、8-通气口、9-传感器、10-活塞杆、11-耐磨环、12-密封圈、13-后端盖和14-缓冲节流阀。

机械接触式无杆气缸的结构和工作原理：

机械接触式无杆气缸的结构如图3所示。缸筒的轴向有一个凹槽，活塞和滑块在凹槽的上部运动。为了防漏防尘，在开口处用聚氨酯密封带和防尘不锈钢带固定两端的气缸盖，活塞架穿过凹槽将活塞和滑块连接成一体。活塞与滑块连接，驱动固定在滑块上的致动器实现往复运动。

这种缸的特点是：1)与普通缸相比，相同行程下安装位置可减少1/2；2)不需要防转机构；3)适用于缸径10 ~ 80 mm，缸径40mm时最大行程可达7m；4)速度高，标准型可达0.1 ~ 0.5m/s；高速型可达0.3 ~ 3.0m/s，其缺点是：1)密封性能差，易产生外泄漏。使用三位阀时，必须选择中压型；2)负载小，为了增加负载能力，必须增加导向机构。

机械接触无杆气缸

l-节流阀，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。

磁力无杆气缸的结构和工作原理：

活塞通过磁力驱动气缸外的运动体同步运动，其结构如图4所示。其工作原理是在活塞上安装一组高磁性的永磁环，磁力线通过薄壁圆筒与套在外面的另一组磁环相互作用。因为两组磁环的磁性相反，所以有很强的吸引力。当活塞被缸内气压推动时，在磁力的作用下，带动缸外的磁环套一起运动。气缸活塞的推力必须适应磁环的吸力。

磁性无杆气缸

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

齿轮齿条摆动气缸的结构和工作原理

叶片式摆动气缸及其工作原理：

单叶摆动油缸的结构原理如图6所示。由叶轴转子(即输出轴)、定子、缸体和前后端盖组成。定子和汽缸固定在一起，叶片和转子连接在一起。定子上有两条气路。当左进气口、右出气口和压缩空气推动叶片带动转子顺时针摆动时。反之，逆时针摆动。

叶片式摆动气缸体积小，重量最轻，但制造精度要求高，密封困难，泄漏量大。而且动密封接触面积大，密封摩擦阻力损失大，输出效率低，不到80%。因此应用受到限制，一般只用于安装位置受限制的地方，如夹具的旋转、阀门的开闭、工作台的分度等。

单叶片摆动气缸

1叶片、2转子、3定子、4气缸

气动夹具的原理：

气动手爪的执行机构是一个变体气缸。它可以用来抓取物体，实现机械手的各种动作。在自动化系统中，气动手爪常用于搬运和输送工件的机构中抓取和拾取物体。

气动手爪有平行开合手指(如图)、肘杆摆动开合手爪、两爪、三爪、四爪等类型，其中两爪有平开和支点开合驱动方式，直线和旋转。

气动抓手的开合一般是通过气缸活塞的往复直线运动来驱动与抓手连接的曲柄连杆、滚轮或齿轮来驱动各抓手同步开合。

隔膜缸的结构和工作原理；

下图是隔膜缸的工作原理图。振膜有平板振膜和圆盘振膜两种，一般用织物橡胶、钢片或磷青铜片制成，厚度为5 ~ 6mm (1 ~ 2mm厚振膜有用)。

下图所示的隔膜缸类似于带弹簧复位的活塞单作用缸。工作时，膜片在压缩空气的作用下推动活塞杆运动。其优点是结构简单紧凑、体积小、重量轻、密封性能好、不漏气、加工简单、成本低、无易损件、维修方便等。而且适合短距离的场合。缺点是行程短，一般不超过50 mm，平膜片行程较短，约为其直径的1/10。

薄膜圆筒

1缸，2膜片，3膜片盘，4活塞杆

带阀组合缸的结构及工作原理：

阀缸是由气缸、换向阀和调速阀组成的组合式气动执行机构。如下图所示，省去了连接管和管接头，降低了能耗，具有结构紧凑、安装方便的优点。带阀缸的阀门有多种控制方式，如电控、气动、机控和手动控制。阀门的安装形式是安装在气缸的尾部和上部。如下图所示，电磁换向阀安装在气缸的上部。当有电信号时，电磁阀进行切换，输出气压可以直接控制气缸动作。

带阀门的组合气缸

1-管接头，2-气缸，3-气管，4-电磁换向阀，5-换向阀底板，6-单向节流阀总成，7-密封圈。

磁力开关气缸的结构和工作原理；

磁开关气缸是指在气缸的活塞上安装一个磁环，直接在气缸上安装一个磁开关。磁性开关用于检测气缸行程的位置并控制气缸的往复运动。因此，不需要在气缸上安装行程阀或行程开关来检测气缸活塞的位置，也不需要在活塞杆上设置挡块。

其工作原理如下图所示。气缸活塞上安装有永磁环，气缸外壳上安装有簧片开关。开关配有簧片、保护电路和动作指示灯，都用树脂封装在一个盒子里。当带有永久磁铁的活塞移动到舌簧附近时，磁场