液压与气压传动教程气动技术第5章气动执行元件

作者：未知来源：起重运输机械日期： 2018-11-05 人气：

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第5章气动执行元件

5.1 概述

在气动系统中，将压缩空气的能量转变为机械能，实现直线、转动或摆动运动的传动装置称为气动执行元件。气动执行元件有产生直线往复运动的气缸，在一定角度范围内摆动的摆动马达以及产生连续转动的气动马达三大类。气动执行元件的分类如图5.1所示。

液压与气压传动教程气动技术第5章气动执行元件

气动执行元件特点如下：

1)与液压执行元件相比，气动执行元件的运动速度快，工作压力低，适用于低输出力的场合。能正常工作的环境温度范围宽，一般可在-35～+80℃ (有的甚至可达+200℃)的环境下正常工作。

2)相对机械传动来说，气动执行元件的结构简单，制造成本低，维修方便，便于调节其输出力和速度的大小。另外，其安装方式、运动方向和执行元件的数目，又可根据机械装置的要求由设计者自由地选择．特别是制造技术的发展，气动执行元件已向模块化、标准化发展。借助于计算机数据传输技术发展起来的气动阀岛，使气动系统的接线大大简化。这就为简化整个机械的结构设计和控制提供了有利条件。目前已有精密气动滑台、气动手指等功能部件构成的标准气动机械手产品出售。

3)由于气体的可压缩性，使气动执行元件在速度控制、抗负载影响等方面的性能劣于液压执行元件。当需要较精确地控制运动速度，减少负载变化对运动的影响时，常需要借助气动一液压联合装置等来实现。

5.2 气缸表5.1气缸的分类

分类依据

类别

按受压运动件

按活塞杆数目

按驱动方式

按缓冲方式

按尺寸规格

按安装形式

按润滑形式

按功能

活塞式、无活塞式

单活塞杆型、双活塞杆型

单向作用、双向作用

无缓冲型、缓冲型(单侧缓冲、双

侧缓冲)

微型、小型、中型、大型

固定式、摆动式、回转式、嵌入式

给油润滑、无给油润滑、无油润滑

普通型、特殊型

一、气缸的分类

气缸的种类繁多，可按不同方法进行分类，详见表5.1。

活塞式气缸的内部装有带密封的活塞，而无活塞式气缸则使用膜片或膜盒等，其特点是无摩擦力，但行程较短。

单活塞杆气缸是各类气缸中应用最广的一种气缸，由于它只在活塞的一端有活塞杆，活塞两侧压缩空气作用的面积不等，因而活塞杆伸出时的推力大于退回时的拉力。双活塞杆气缸活塞两侧都有活塞杆，活塞两侧受压缩空气作用的面积相同，活塞杆伸出时的推力和退回时的拉力相等。双活塞杆气缸又可分为缸体固定式和活塞杆固定式两种。

单向作用气缸是由一侧气口供给压缩空气驱动活塞运动；依靠弹簧力、外力或自重等退回，而双向作用气缸是由两侧气口供给压缩空气使活塞作往复运动。

为防止活塞冲击缸盖，可在气缸的行程终端设置缓冲装置，这种气缸称缓冲气缸。在缸径为32mm以上的大中型气缸中，有利用空气可压缩性的可调式缓冲装置；有单侧缓冲型和双侧缓冲型。而缸径在32mm以下的小型气缸中，常使用由聚氨酯橡胶等制成的固定式弹性缓冲装置。

表5.2 气缸的分类、原理与特点

类别	名称	简图	原理和特点	名称	简图	原理和特点
单作用气缸	柱塞式气缸		压缩空气驱动柱塞向一个方向运动；借助外力复位；对负载的稳定性较好，输出力小，主要用于小直径气缸。	活塞式气缸		压缩空气驱动活塞向一个方向运动；借助外力或重力复位；较双向作用气缸耗气量小。
薄膜式气缸		以膜片代替活塞的气缸。单向作用，借助弹簧力复位。行程短、结构简单、密封性好，缸体不需加工。仅适用短行程。		压缩空气驱动活塞向一个方向运动；借助弹簧力复位；结构简单耗气量小，弹簧起背压作用，输出力随行程变化而变化。适用于小行程
双作气用缸	普通气缸		压缩空气驱动活塞向两个方向运动，活塞行程可根据实际需要选定。双向作用的力和速度不同。	双杆气缸		压缩空气驱动活塞向两个方向运动，且其速度和行程分别相等。适用于长行程。
不可调缓冲气缸		设有缓冲装置以使活塞临近行程终点时减速，防止活塞撞击缸端盖，减速值不可调整。ａ为一侧缓冲；ｂ为两侧缓冲。	可调缓冲气缸		设有缓冲装置，使活塞接近行程终点时减速，且减速值可根据需要调整。(ａ)为一侧可调缓冲；(ｂ)为两侧可调缓冲。
特殊气缸	差动气缸		气缸活塞两侧有效面积差较大，利用压力差原理使活塞往复运动，工作时活塞杆侧始终通以压缩空气，其推力和速度均较小	双活塞气缸		两个活塞同时向相反方向运动。
多位气缸		活塞沿行程长度方向可占有四个位置，当气缸的任一空腔接通气源，活塞杆就可占有四个位置中的一个	串联气缸		在一根活塞杆上串联多个活塞，应各活塞有效面积总和大，所以增加了输出推力。

类别	名称	简图	原理和特点	名称	简图	原理和特点
	冲击式气缸		利用突然大量供气和快速排气相结合的方法得到活塞杆的快速冲击运动，用于切断、冲孔、打入工件等。	滚动膜片气缸		利用了膜片式优点，克服其缺点，可获得较大行程，但膜片因受气缸和活塞之间不间断的滚压所以寿命较低。动作灵活，摩擦小。
数字气缸		将若干个活塞沿轴向依次装在一起，每个活塞的行程由小到大按几何级数增加	伺服气缸		将输入的气压信号成比例地转换为活塞杆的机械位移。包括测量环节、比较环节、放大转换环节、执行环节及反馈环节，用于自动调节系统中。
缸体可转缸		进排气导管和气缸本体可相对转动。用于机床央具和线材卷曲装置上。	增压气缸		活塞杆两端面积不相等，利用压力与面积乘积不变原理，可由小活塞端输出高压气体。
气液增压缸		根据液体是不可压缩和力的平衡原理，利用两个相连活塞面积的不等，压缩空气驱动大活塞，可由小活塞输出高压液体。	气液阻尼缸		利用液体不可压缩的性能及液体排最易于控制的优点，获得活塞杆的稳速运动。
绕性气缸		气缸为挠性管材，左端进气滚轮向滚动，可带动机构向右移动，反之向左移动，常用于门窗阀开闭。	缸索性气缸		活塞杆是由钢索构成，当活塞靠气压推动时，钢索跟随移动，并通过该轮牵动托盘，可带动托盘往复移动。
伸缩气缸		伸缩缸由套筒构成，可增大活塞行程适用做翻斗车气缸。推力和速度随行程而变化	磁性无杆缸		活塞内有磁性环，移动时带动气缸外有磁性的滑台运动。用于行程大、位置小及轻载时。