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安沃馳AVENTICS氣缸工作原理以及種類介紹

單向閥裝在活塞上（如擋板式單向閥）；缸壁上開孔、開溝槽、缸內(nèi)滑柱式、機(jī)械浮動聯(lián)結(jié)式、行程閥控制快速趨近式等。活塞上有擋板式單向閥的氣-液阻尼缸見圖42.2-7?；钊蠋в袚醢迨絾蜗蜷y，活塞向右運(yùn)動時，擋板離開活塞，單向閥打開，液壓缸右腔的油通過活塞上的孔（即擋板單向閥孔）流至左腔，實(shí)現(xiàn)快退，用活塞上孔的多少和大小來控制快退時的速度?；钊蜃筮\(yùn)動時，擋板擋住活塞上的孔，單向閥關(guān)閉，液壓缸左腔的油經(jīng)節(jié)流閥流至右腔（經(jīng)缸外管路）。調(diào)節(jié)節(jié)流閥的開度即可調(diào)節(jié)活塞慢進(jìn)的速度。其結(jié)構(gòu)較為簡單，制造加工較方便。圖42.2-8為采用機(jī)械浮動聯(lián)接的快速趨近式氣-液阻尼缸原理圖。靠液壓缸活塞桿端部的T形頂塊與氣缸活塞桿端部的拉鉤間有一空行程s1，實(shí)現(xiàn)空程快速趨近，然后再帶動液壓缸活塞，通過節(jié)流阻尼，實(shí)現(xiàn)慢進(jìn)。返程時也是先走空行程s1，再與液壓活塞一起運(yùn)動，通過單向閥，實(shí)現(xiàn)快退。表42.2-3氣-液阻尼缸調(diào)速特性及應(yīng)用調(diào)速方式結(jié)構(gòu)示意圖特性曲線作用原理應(yīng)用雙向節(jié)流調(diào)速在氣-液阻尼缸的回油管路裝設(shè)可調(diào)式節(jié)流閥，使活塞往復(fù)運(yùn)動的速度可調(diào)并相同適用于空行程及工作行程都較短的場合（s＜20mm）單向節(jié)流調(diào)速將一單向閥和一節(jié)流閥并聯(lián)在調(diào)速油路中?；钊蛴疫\(yùn)動時，單向閥關(guān)閉，節(jié)流慢進(jìn)；活塞向左運(yùn)動時，單向閥打開，不經(jīng)節(jié)流快退。適用于空行程較短而工作行程較長的場合快速趨近單向節(jié)流調(diào)速將液壓缸的?點(diǎn)與α點(diǎn)用管路相通，活塞開始向右運(yùn)動時，右腔油經(jīng)由fgea回路直接流入α端實(shí)現(xiàn)快速趨近，當(dāng)活塞移過?點(diǎn)，油只能經(jīng)節(jié)流閥流入α端，實(shí)現(xiàn)慢進(jìn)，活塞向左運(yùn)動時，單向閥打開，實(shí)現(xiàn)快退。由于快速趨近，節(jié)省了空程時間，提高了勞動生產(chǎn)率。是各種機(jī)床、設(shè)備的方式圖42.2-7活塞上有擋板式單向閥的氣-液阻尼缸圖42.2-8浮動聯(lián)接氣-液阻尼缸原理圖1-氣缸；2?頂絲；3?T形頂塊；4?拉鉤；5?液壓缸1?圖42.2-9是又一種浮動聯(lián)接氣-液阻尼缸。與前者的區(qū)別在于：T形頂塊和拉鉤裝設(shè)位置不同，前者設(shè)置在缸外部。后者設(shè)置在氣缸活塞桿內(nèi)，結(jié)構(gòu)緊湊但不易調(diào)整空行程s1（前者調(diào)節(jié)頂絲即可方便調(diào)節(jié)s1的大小）。1.2.4特殊氣缸（1）沖擊氣缸圖42.2-9浮動聯(lián)接氣-液阻尼缸沖擊氣缸是把壓縮空氣的能量轉(zhuǎn)化為活塞、活塞桿高速運(yùn)動的能量，利用此動能去做功。沖擊氣缸分普通型和快排型兩種。1）普通型沖擊氣缸普通型沖擊氣缸的結(jié)構(gòu)見圖42.2-10。與普通氣缸相比，此種沖擊氣缸增設(shè)了蓄氣缸1和帶流線型噴氣口4及具有排氣孔3的中蓋2。其工作原理及工作過程可簡述為如下五個階段（見圖42.2-11）：第一階段：復(fù)位段。見圖42.2-10和圖42.2-11a，接通氣源，換向閥處復(fù)位狀態(tài)，孔A進(jìn)氣，孔B排氣，活塞5在壓差的作用下，克服密封阻力及運(yùn)動部件重量而上移，借助活塞上的密封膠墊封住中蓋上的噴氣口4。中蓋和活塞之間的環(huán)形空間C經(jīng)過排氣小孔3與大氣相通。最后，活塞有桿腔壓力升高至氣源壓力，蓄氣缸內(nèi)壓力降至大氣壓力。第二階段：儲能段。見圖42.2-10和圖42.2-11b，換向閥換向，B孔進(jìn)氣充入蓄氣缸腔內(nèi)，A孔排氣。由于蓄氣缸腔內(nèi)壓力作用在活塞上的面積只是噴氣口4的面積，它比有桿腔壓力作用在活塞上的面積要小得多，故只有待蓄氣缸內(nèi)壓力上升，有桿腔壓力下降，

油只能經(jīng)節(jié)流閥流入α端，實(shí)現(xiàn)慢進(jìn)，活塞向左運(yùn)動時，單向閥打開，實(shí)現(xiàn)快退。由于快速趨近，節(jié)省了空程時間，提高了勞動生產(chǎn)率。是各種機(jī)床、設(shè)備的方式圖42.2-7活塞上有擋板式單向閥的氣-液阻尼缸圖42.2-8浮動聯(lián)接氣-液阻尼缸原理圖1-氣缸；2?頂絲；3?T形頂塊；4?拉鉤；5?液壓缸1?圖42.2-9是又一種浮動聯(lián)接氣-液阻尼缸。與前者的區(qū)別在于：T形頂塊和拉鉤裝設(shè)位置不同，前者設(shè)置在缸外部。后者設(shè)置在氣缸活塞桿內(nèi)，結(jié)構(gòu)緊湊但不易調(diào)整空行程s1（前者調(diào)節(jié)頂絲即可方便調(diào)節(jié)s1的大小）。1.2.4特殊氣缸（1）沖擊氣缸圖42.2-9浮動聯(lián)接氣-液阻尼缸沖擊氣缸是把壓縮空氣的能量轉(zhuǎn)化為活塞、活塞桿高速運(yùn)動的能量，利用此動能去做功。沖擊氣缸分普通型和快排型兩種。1）普通型沖擊氣缸普通型沖擊氣缸的結(jié)構(gòu)見圖42.2-10。與普通氣缸相比，此種沖擊氣缸增設(shè)了蓄氣缸1和帶流線型噴氣口4及具有排氣孔3的中蓋2。其工作原理及工作過程可簡述為如下五個階段（見圖42.2-11）：第一階段：復(fù)位段。見圖42.2-10和圖42.2-11a，接通氣源，換向閥處復(fù)位狀態(tài)，孔A進(jìn)氣，孔B排氣，活塞5在壓差的作用下，克服密封阻力及運(yùn)動部件重量而上移，借助活塞上的密封膠墊封住中蓋上的噴氣口4。中蓋和活塞之間的環(huán)形空間C經(jīng)過排氣小孔3與大氣相通。最后，活塞有桿腔壓力升高至氣源壓力，蓄氣缸內(nèi)壓力降至大氣壓力。第二階段：儲能段。見圖42.2-10和圖42.2-11b，換向閥換向，B孔進(jìn)氣充入蓄氣缸腔內(nèi)，A孔排氣。由于蓄氣缸腔內(nèi)壓力作用在活塞上的面積只是噴氣口4的面積，它比有桿腔壓力作用在活塞上的面積要小得多，故只有待蓄氣缸內(nèi)壓力上升，有桿腔壓力下降，直到下列力平衡方程成立時，活塞才開始移動。式中d??中蓋噴氣口直徑（m）；

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p30??活塞開始移動瞬時蓄氣缸腔內(nèi)壓力（絕對壓力）（Pa）；p20??活塞開始移動瞬時有桿腔內(nèi)壓力（絕對壓力）（Pa）；G??運(yùn)動部件（活塞、活塞桿及錘頭號模具等）所受的重力（N）；D??活塞直徑（m）；d1??活塞桿直徑（m）；F?0??活塞開始移動瞬時的密封摩擦力（N）。若不計式（42.2-1）中G和F?0項(xiàng)，且令d=d1，，則當(dāng)時，活塞才開始移動。這里的p20、p30均為絕對壓力?？梢娀钊_始移動瞬時，蓄氣缸腔與有桿腔的壓力差很大。這一點(diǎn)很明顯地與普通氣缸不同。圖42.2-10普通型沖擊氣缸第三階段：沖擊段?；钊_始移動瞬時，蓄氣缸腔內(nèi)壓力p30可認(rèn)為已達(dá)氣源壓力ps，同時，容積很小的無桿腔（包括環(huán)形空間C）通過排氣孔3與大氣相通，故無桿腔壓力p10等于大氣壓力pa。由于pa/ps大于臨界壓力比0.528，所以活塞開始移動后，在最小流通截面處（噴氣口與活塞之間的環(huán)形面）為聲速流動，使無桿腔壓力急劇增加，直至與蓄氣缸腔內(nèi)壓力平衡。該平衡壓力略低于氣源壓力。以上可以稱為沖擊段的第I區(qū)段。第I區(qū)段的作用時間極短（只有幾毫秒）。在第I區(qū)段，有桿腔壓力變化很小，故第I區(qū)段末，無桿腔壓力p1（作用在活塞全面積上）比有桿腔壓力p2（作用在活塞桿側(cè)的環(huán)狀面積上）大得多，活塞在這樣大的壓差力作用下，獲得很高的運(yùn)動加速度，使活塞高速運(yùn)動，即進(jìn)行沖擊。在此過程B口仍在進(jìn)氣，蓄氣缸腔至無桿腔已連通且壓力相等，可認(rèn)為蓄氣-無桿腔內(nèi)為略帶充氣的絕熱膨脹過程。同時有桿腔排氣孔A通流面積有限，活塞高速沖擊勢必造成有桿腔內(nèi)氣體迅速壓縮（排氣不暢），有桿腔壓力會迅速升高（可能高于氣源壓力）這必將引起活塞減速，直至下降到速度為0。以上可稱為沖擊段的第Ⅱ區(qū)段?？烧J(rèn)為第Ⅱ區(qū)段的有桿腔內(nèi)為邊排氣的絕熱壓縮過程。整個沖擊段時間很短，約幾十毫秒。見圖42.2-11c。圖42.2-11普通型沖擊氣缸的工作原理1?蓄氣缸；2?中蓋；3?排氣孔；4?噴氣口；5?活塞第四階段：彈跳段。在沖擊段之后，從能量觀點(diǎn)來說，蓄氣缸腔內(nèi)壓力能轉(zhuǎn)化成活塞動能，而活塞的部分動能又轉(zhuǎn)化成有桿腔的壓力能，結(jié)果造成有桿腔壓力比蓄氣-無桿腔壓力還高，即形成“氣墊"，使活塞產(chǎn)生反向運(yùn)動，結(jié)果又會使蓄氣-無桿腔壓力增加，且又大于有桿腔壓力。如此便出現(xiàn)活塞在缸體內(nèi)來回往復(fù)運(yùn)動?即彈跳。直至活塞兩側(cè)壓力差克服不了活塞阻力不能再發(fā)生彈跳為止。待有桿腔氣體由A排空后，活塞便下行至終點(diǎn)。第五階段：耗能段?；钊滦兄两K點(diǎn)后，如換向閥不及時復(fù)位，則蓄氣-無桿腔內(nèi)會繼續(xù)充氣直至達(dá)到氣源壓力。再復(fù)位時，充入的這部分氣體又需全部排掉。可見這種充氣不能作用有功，故稱之為耗能段。實(shí)際使用時應(yīng)避免此段（令換向閥及時換向返回復(fù)位段）。對內(nèi)徑D=90mm的氣缸，在氣源壓力0.65MPa下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，所得沖擊氣缸特性曲線見圖42.2-12。上述分析基本與特性曲線相符。對沖擊段的分析可以看出，很大的運(yùn)動加速使活塞產(chǎn)生很大的運(yùn)動速度，但由于必須克服有桿腔不斷增加的背壓力及摩擦力，則活塞速度又要減慢，因此，在某個沖程處，運(yùn)動速度必達(dá)最大值，此時的沖擊能也達(dá)最大值。各種沖擊作業(yè)應(yīng)在這個沖程附近進(jìn)行。沖擊氣缸在實(shí)際工作時，錘頭模具撞擊工件作完功，一般就借助行程開關(guān)發(fā)出信號使換向閥復(fù)位換向，缸即從沖擊段直接轉(zhuǎn)為復(fù)位段。這種狀態(tài)可認(rèn)為不存在彈跳段和耗能段。2）快排型沖擊氣缸由上述普通型沖擊氣缸原理可見