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1、氣壓缸種類認識及應用,NWInG 自動化技委會應知應會教材,Page:1/29,版次:Rev.A 製作日期:2008.08.28 適用期限,前 言,課程對象：自動化職系相關人員 上課時間：共3H 課程特色：圖文式教學,由於壓縮空氣作為動力源容易取得,經濟便利,清潔,因此氣動技術已廣泛應用在工廠自動化領域。氣缸是我们 用得最多的氣動元件，為加強相關人員對氣缸的認識與應用，故開設此課程。,課 程 目 標,本課程的目標是常用氣缸的選擇及應用，介紹其氣動基本原理以及氣缸選擇的基本步驟，使學員對於氣缸的選擇應用有更進一步的了解。,在本次課程中，你將學習到氣動基本原理氣缸選擇的步驟氣缸的應用,目 錄,氣動
2、基本原理氣缸推力計算氣缸選擇的基本步驟常見氣缸分類及介紹氣缸不動作故障診斷,Confidential,Page:4/23,一.氣動基本原理,氣缸將氣壓轉化為動能,提供機構操作所須的水平、垂直推力和力矩。氣缸中作直线 运 动 的氣缸可输 出力,作摆 动 的气缸和旋转 运 动 的氣动 马 达 可输 出力矩.氣爪主要是抓取工件.,在氣動執行元件中,使用最多的是直線運動的氣缸.按照氣缸受壓結構不同可分為活塞式和非活塞式(如膜片式).膜片式封閉性好,无 摩擦力,无 需潤滑,但行程短,大多用於夹 緊和開閉.,活塞式,膜片式,雙作用氣缸結構剖視图,一.氣動基本原理,氣缸伸出力理論值：F=*D2*P/4氣缸縮
3、回力理論值：F=*(D2-d2)*P/4 F-氣缸理論輸出力（單位：N）-圓周率 D-氣缸缸徑(單位：mm)d-氣缸桿缸徑(單位：mm)P-工作壓強(單位：MPa),二.氣缸推力計算,1.對於靜負載（如夾緊，低速鉚接等），F2阻力很小，A0.7 2.對於氣缸速度在50500mm/s范圍內的水平或垂直動作，A0.5 3.對於氣缸速度大於500mm/s的動作，F2影響很大，A0.3,氣缸在实 际 的工作中它的阻力主要来 自于缸内 密封件及导 向部位的阻力F1和排氣侧 产 生的阻力F2。F1是無論氣缸如何動作都會有,而F2與氣缸的運動速度緊密相關。如此針對氣缸出力之阻力，由氣缸尺寸、壓力、速度等條件
4、而產生變化，因此需選擇較大之尺寸。氣缸實際輸出力N=A*F A為安全系數(負荷率),二.氣缸推力計算,1.確定使用條件,三.氣缸選擇的基本步驟,從氣缸動作的方式可分為三類:,雙作用氣缸=,三.氣缸選擇的基本步驟,2.選擇氣缸類型,3.選擇氣缸缸徑和行程,計算有關負載的重量根據負載和動作方向確定氣缸缸徑大小氣缸行程的選定：氣缸行程應大於工作行程,單作用/彈簧引入氣缸=,單作用/彈簧推出氣缸=,注：單作用氣缸一般用於行程短，對輸出力和運動速度要求不高的場合,根據設計機構及要求,選用合適的氣缸.常見氣缸有:薄型氣缸 針型氣缸 標準型氣缸 擺動氣缸夾緊氣缸 滑台氣缸 帶導杆氣缸 增壓氣缸 止動氣缸 真
5、空氣缸 氣爪,三.氣缸選擇的基本步驟,其基本安裝形式如下:基本型 腳座型 杆側法蘭型 無杆側法蘭型單耳環型 雙耳環型 杆側耳軸型 無杆側耳軸型中央耳軸型,不同的氣缸有不同的安裝形式,應根據氣缸的用途選擇安裝方式.,4.選擇氣缸系列,5.選擇安裝形式,按照用途需要,選擇合適的緩衝形式.,橡膠緩衝和氣緩衝為氣缸內部緩沖,其緩衝形式有:,三.氣缸選擇的基本步驟,6.選擇緩衝形式,目的：緩和其衝擊力與噪音.,無緩衝 墊緩衝 氣緩衝 液壓緩衝器,由於氣壓缸作動時所搭載之負荷於行程終點停止時，無外部制動器，氣缸內部之活塞與端蓋產生衝擊，此時，為緩和其衝擊力與噪音，故內藏緩衝機構。,A、無緩沖适合微型氣缸、
6、小型氣缸和中小型薄型氣缸。B、墊缓 冲 适合缸速不大于750mm/s的中小型氣缸和缸速不大于100mm/s的單作用氣缸。,三.氣缸選擇的基本步驟,注：當氣缸動作停止在行程中間、負載較大或速度較快時，需要單獨增加外部緩沖（液壓缓 沖器）。,C、氣缓 冲 将 動能转 换 为 封閉空間的壓力能，适合缸速不大于500mm/s的大中型氣缸和缸速不大于1000mm/s的中小型氣缸。D、液壓缓 沖器转 化为 热 能和油壓弹性能，适合缸速大于1000mm/s和缸速不大的高精度气缸。,6.選擇緩衝形式,按照機構設計的需要,選擇適合活塞杆端的配件,亦可 根據需要自行設計接頭,標準接頭分肘接頭和浮動接頭,肘接頭:I
7、型單肘接頭 Y型雙肘接頭（多用於搖擺機構）,浮動接頭:標準型 簡易型,磁性開關是用與檢測氣缸位置,易于实 現電氣聯合控制。但存在机械碰撞损 坏问 题，还 需要采取防磁措施。,注:不同的氣缸有不同的磁性開關,亦有不同的安裝方式,設計人員應根據機構要求選用,7.選擇磁性開關,三.氣缸選擇的基本步驟,8.選擇氣缸配件,1.自由安裝型氣缸，扁平狀2.模具氣缸，長寬比較小3.筆形氣缸，活塞行程較大，缸體呈圓柱狀 4.雙桿氣缸，兩根活塞穩定性較好 5.滑台氣缸，缸體活動，活塞固定6.無桿氣缸，活塞與運動部件之間為磁性聯接7.旋轉氣缸，輸出軸在一定角度范圍內往復轉動8.夾爪氣缸，活塞帶動夾爪實現開、合動作，
8、完成類似人手夾取動作9.增壓氣缸，通過氣液轉換器將氣壓轉換成為液壓以增大所需的壓力,四.常見氣缸分類及介紹,氣缸的分類：,常見氣缸的種類：,標準氣缸 復合型氣缸 特殊氣缸 擺動氣缸 氣爪,四.常見氣缸分類及介紹,自由安裝型氣缸,模具氣缸,筆形氣缸,雙桿氣缸,滑台氣缸,無桿氣缸,旋轉氣缸,夾爪氣缸,常見氣缸的種類：,省空間氣缸是指氣缸的軸向或徑向尺寸比標準氣缸由較大或較小的氣缸。具有結構緊湊、重量輕、佔用空間小等优点。常用省空間氣缸有薄型氣缸，自由安裝型氣缸。,1.省空間氣缸,薄型氣缸,自由安裝型氣缸,常用氣缸介紹：,四.常見氣缸分類及介紹,擺動氣缸是利用壓縮空气驅動輸出軸在一定角度范圍内 作往
9、复回轉運動的氣動執行元件。用於物體的轉位、翻轉和閥門的開閉等。擺動氣缸有齒輪式和葉片式兩類。它們的特點如下：,2.擺動氣缸,四.常見氣缸分類及介紹,齒輪式擺缸是氣壓力推動活塞帶動齒條作直線運動，齒條推動齒輪作回轉運動，由齒輪軸輸出力矩並帶動外負載擺動。SMC公司齒輪齒條式擺缸有CRJ、CRJU（缸大小代號0.5、1mm），CRA1（缸徑30100mm標準型）、CRQ2（缸徑1040mm薄型）、MSQ（缸徑10200mm擺動平台）系列可供選擇。,齒輪式擺動氣缸實物和動作原理,2.擺動氣缸,四.常見氣缸分類及介紹,葉片式擺缸是用內部止動塊或外部擋塊來改變其擺動角度。止動塊於缸體固定在一起，葉片於轉
10、軸連在一起。氣壓作用在葉片上，帶動轉軸回轉，並輸出力矩。葉片式擺缸由單片式和雙片式。雙片式的輸出力矩比單片式大一倍，但轉角小於180度。SMC公司葉片式擺缸有CRB2、CRBU2（缸徑1040mm），CRB1（缸徑50100mm）、MSUB（缸大小代號1、3、7、20擺動平台型）系列可供選擇。,葉片式擺動氣缸實物和動作原理,2.擺動氣缸,四.常見氣缸分類及介紹,3.無桿气缸,無桿氣缸節省安裝空间：有杆气缸的安裝空間約2.2L(行程),無桿氣缸約1.2L，行程缸徑比可達50至200,定位精度高無桿氣缸有磁性偶合式（CYI）和機械式接触式（MY1）無桿气缸已經廣乏應用于數控机床，大型壓鑄机，注塑机
11、等的開門裝置上，紙張塑料薄膜的切斷上，重物提升，多功能坐標移動機械受的位移，生產流水線上工件的傳送等,活塞兩側受壓面積相等,具有同樣的推力,有利於提高定位精度,長行程制作可能。磁性無桿氣缸重量輕、結構簡單、佔用空間小、無外泄露，但限位器使負載停止時，活塞与移動體有脫桿的可能。,磁性偶合式：,四.常見氣缸分類及介紹,SMC公司的磁性偶合式無桿氣缸有CY1B（基本型），CY1R（直接安裝型），CY1S（滑動軸承型），CY1L（球軸承型），CY1H（高精度導軌型）系列，具体選用可參考公司樣本資料。,動作原理,氣缸剖視圖,3.無桿气缸,四.常見氣缸分類及介紹,机械式無桿氣缸有較大的承載能力和抗力矩能力
12、，可能有輕微外漏。SMC公司的机械偶合式無桿氣缸有MY1B（基本型），MY1M（滑動導軌型），MY1C（凸輪隨動導軌型），MY1HT（高剛度、高精度導軌雙軸），MY1H（高精度導軌型單軸）系列產品。,3.無桿气缸,机械式原理图,機械結合式：,四.常見氣缸分類及介紹,雙聯氣缸是將兩個單桿气缸并聯成一体，用於要求較高精度導向的場合。,4.雙聯气缸,實物图,剖面图,四.常見氣缸分類及介紹,氣動滑台是將滑台通過各种与气缸緊湊的一体化的氣動元件。工件可安裝在滑台上，通過氣缸推動滑台運動。适用于精密組装、定位、傳送工件等。,5.氣動滑台,四.常見氣缸分類及介紹,氣爪主要用於工件的抓取。,6.夾爪气缸,平行
13、開閉型工作原理图,回轉驅動型3爪,支點開閉型2爪,滑動導軌型2爪,四.常見氣缸分類及介紹,鎖緊氣缸：用於高精度的中途停止、异常事故的緊急停止和防止下落，以确保安全。,7.其它气缸,四.常見氣缸分類及介紹,夾緊氣缸：,低摩擦型气缸：是指活塞滑動阻力很小的气缸。,SMC公司的低摩擦气缸的最低工作壓力可達0.005MPa（MQQ系列）。,擴展品种气缸：杆不回轉型，直接安裝型杆 不回轉直接安裝型，低摩擦型,加緊側帶鎖：夾緊狀態保持，防止因工件重量而使用滑落，鎖住使活塞桿不能上升非加緊側帶鎖：:未夾緊狀態保持，防止因夾緊臂重量而落至工作位置，鎖住使活塞杆不能伸出,五.氣缸不動作故障分析,為延長氣缸使用壽命，應對壓縮空氣進行幹燥，過濾和給油處理（用於給油型氣缸）。注：不給油气缸一旦給油就要持續給油，因為預放的潤滑脂被油沖洗掉,氣缸不動作，其本質原因是氣缸內氣壓力不足或阻力太大，以致氣缸不能推動負載運動。氣缸電磁閥、管路系統、控制線路都有可能出現故障，造成氣壓不足，而某一方面故障又有可能是由於不同原因引起的。逐級進行故障原因推理，可以畫出如下圖所示故障分析方框圖。,ENDTHANK YOU,
