技術(shù)文章
Technical articlesSMC 氣缸工作介質(zhì)與特性:
SMC 氣缸可以把壓縮氣體的壓力能轉(zhuǎn)化為活塞快速(10~20 米/秒)運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)做功。沖擊氣缸增加了帶有噴口和泄流口的中蓋。
中蓋和活塞把氣缸分成了儲(chǔ)氣腔、頭腔和尾腔這三個(gè)部分。它的應(yīng)用相當(dāng)廣泛,像下料、沖孔、破碎以及成型等好多作業(yè)中都能用到。
那種作往復(fù)擺動(dòng)的氣缸被叫做擺動(dòng)氣缸,是靠葉片把內(nèi)腔分為兩部分,交替給兩腔供氣,輸出軸就會(huì)作擺動(dòng)運(yùn)動(dòng),擺動(dòng)角度小于 280°。另外,還有像回轉(zhuǎn)氣缸、氣液阻尼缸以及步進(jìn)氣缸等不同類型。
氣缸的作用
氣缸能夠?qū)嚎s空氣的壓力能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能,驅(qū)動(dòng)相關(guān)機(jī)構(gòu)做直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)、擺動(dòng)還有旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
氣缸的分類
涵蓋了做直線運(yùn)動(dòng)往復(fù)運(yùn)動(dòng)的氣缸、做擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)的擺動(dòng)氣缸以及氣爪等等。
氣缸的結(jié)構(gòu)
SMC 氣缸缸筒的內(nèi)徑大小決定了氣缸輸出力的大小。活塞要在缸筒里平穩(wěn)地往復(fù)滑動(dòng),缸筒內(nèi)表面的表面粗糙度得達(dá)到 Ra0.8um。
對(duì)于鋼管缸筒來說,內(nèi)表面還得鍍硬鉻,這樣能降低摩擦阻力和磨損,還能防止生銹。缸筒的材質(zhì)除了高碳鋼管,也會(huì)用到高強(qiáng)度鋁合金和黃銅。小型氣缸會(huì)用不銹鋼管。
要是帶磁性開關(guān)的氣缸或者在耐腐蝕環(huán)境中使用的氣缸,缸筒就得采用不銹鋼、鋁合金或者黃銅這類材質(zhì)。
SMC CM2 氣缸的活塞通過組合密封圈來實(shí)現(xiàn)雙向密封,活塞和活塞桿是壓鉚連接的,不需要螺母。
端蓋
端蓋上設(shè)有進(jìn)排氣通口,有的端蓋內(nèi)部還設(shè)置了緩沖機(jī)構(gòu)。桿側(cè)端蓋上配備了密封圈和防塵圈,能防止從活塞桿那里向外漏氣以及外部灰塵進(jìn)到缸內(nèi)。
桿側(cè)端蓋上有導(dǎo)向套,能提高氣缸的導(dǎo)向精度,承受活塞桿上少量的橫向負(fù)載,減少活塞桿伸出時(shí)的下彎量,延長氣缸的使用時(shí)間。導(dǎo)向套一般用燒結(jié)含油合金、前傾銅鑄件。
端蓋以前常用可鍛鑄鐵,為了減輕重量和防銹,現(xiàn)在經(jīng)常用鋁合金壓鑄,微型缸會(huì)使用黃銅材料。
SMC 氣缸設(shè)置的緩沖裝置有很多種,上面說的只是其中一種。當(dāng)然啦,也能在氣動(dòng)回路上采取一些措施,來達(dá)到緩沖的目的。
組合氣缸
組合氣缸一般說的是氣缸與液壓缸組合在一起形成的氣-液阻尼缸、氣-液增壓缸等等。大家都知道,通常氣缸用的工作介質(zhì)是壓縮空氣,特點(diǎn)是動(dòng)作迅速,不過速度不容易控制,
當(dāng)載荷變化比較大的時(shí)候,容易出現(xiàn)“爬行"或者“自走"的現(xiàn)象;而液壓缸用的工作介質(zhì)通常認(rèn)為是不可壓縮的液壓油,特點(diǎn)是動(dòng)作沒有氣缸快,但是速度容易控制,當(dāng)載荷變化比較大時(shí),
如果措施得當(dāng),一般不會(huì)產(chǎn)生“爬行"和“自走"現(xiàn)象。把氣缸和液壓缸巧妙地組合起來,取長補(bǔ)短,就形成了在氣動(dòng)系統(tǒng)中普遍采用的氣-液阻尼缸。
實(shí)際上,它就是氣缸和液壓缸的串聯(lián),兩個(gè)活塞固定在同一個(gè)活塞桿上。液壓缸不需要泵供油,只要充滿油就行,它的進(jìn)出口之間裝有液壓單向閥、節(jié)流閥以及補(bǔ)油杯。當(dāng)氣缸右端供氣的時(shí)候,
氣缸克服載荷帶著液壓缸活塞向左運(yùn)動(dòng)(氣缸左端排氣),這個(gè)時(shí)候液壓缸左端排油,單向閥關(guān)閉,油只能通過節(jié)流閥流到液壓缸右腔和油杯里。這時(shí)候,如果把節(jié)流閥閥口開大,那么液壓缸左腔排油就通暢,
兩個(gè)活塞運(yùn)動(dòng)速度就會(huì)加快;反過來,如果把節(jié)流閥閥口關(guān)小,液壓缸左腔排油就受阻,兩個(gè)活塞運(yùn)動(dòng)速度就會(huì)減慢。這樣一來,通過調(diào)節(jié)節(jié)流閥開口的大小,就能控制活塞的運(yùn)動(dòng)速度。很容易看出來,
氣液阻尼缸的輸出力應(yīng)該是氣缸中壓縮空氣產(chǎn)生的力(推力或者拉力)與液壓缸中油的阻尼力的差值。
氣缸的輸出力
氣缸理論輸出力的設(shè)計(jì)計(jì)算和液壓缸類似,可以參考液壓缸的設(shè)計(jì)計(jì)算。比如說,雙作用單活塞桿氣缸的推力計(jì)算是這樣的:
理論推力(活塞桿伸出)Ft1=A1p (13-1) ;理論拉力(活塞桿縮回)Ft2=A2p 式中 (13-2) Ft1、Ft2——?dú)飧桌碚撦敵隽Γ∟) ;A1、A2——無桿腔、有桿腔活塞面積(m2) ;
p — 氣缸工作壓力(Pa) 。實(shí)際上,由于活塞等運(yùn)動(dòng)部件的慣性力以及密封等部分的摩擦力,活塞桿的實(shí)際輸出力要比理論推力小,這個(gè)推力被叫做氣缸的實(shí)際輸出力。
氣缸的效率 η 是氣缸的實(shí)際推力和理論推力的比值,也就是 F η= Ft (13-3) 所以 F = η ( A1 p ) (13-4) 。氣缸的效率取決于密封的種類、氣缸內(nèi)表面和活塞桿的加工狀態(tài)以及潤滑情況。
另外,氣缸的運(yùn)動(dòng)速度、排氣腔壓力、外載荷狀況還有管道狀態(tài)等都會(huì)對(duì)效率有一定的影響。