双活塞杆型作用气缸。活塞两侧受压面积相等,两侧运动行程和输出力相等。这种气缸两侧都可以对外做功。这样由于在它的两端都有导向套,使得气缸的导向功能得到了改善。其两导向套之间的间距不变,因此可承担较小的径向载荷;活塞两侧的有效作用面积相等,所以两个方向上的输出力相等。
膜片式单作用气缸
膜片式单作用气缸的结构简单,主要由膜片、活塞、缸体组成。活塞通过膜片变形运动,不需要密封圈进行密封,但由于膜片变形限制,这种气缸的行程一般较小。膜片式单作用气缸的作用面积大,驱动力大,常用于加紧的场合,气缸活塞复位由外力驱动。采用的滚动膜片也可以实现较大的行程。
气压传动中将压缩气体的压力能转换为机械能的气动执行元件。气缸有做往复直线运动的和做往复摆动两种类型,如图《气缸》所示。做往复直线运动的气缸又可分为单作用气缸、双作用气缸、膜片式气缸和冲击气缸4种。
①单作用气缸:仅一端有活塞杆,从活塞一侧供气聚能产生气压,气压推动活塞产生推力伸出,靠弹簧或自重返回。
②双作用气缸:从活塞两侧交替供气,在一个或两个方向输出力。
③膜片式气缸:用膜片代替活塞,只在一个方向输出力,用弹簧复位。它的密封性能好,但行程短。
④冲击气缸:这是一种新型元件。它把压缩气体的压力能转换为活塞高速(10~20米/秒)运动的动能,借以做功。
⑤无杆气缸:没有活塞杆的气缸的总称。有磁性气缸,缆索气缸两大类。
做往复摆动的气缸称摆动气缸,由叶片将内腔分隔为二,向两腔交替供气,输出轴做摆动运动,摆动角小于 280°。此外,还有回转气缸、气液阻尼缸和步进气缸等。
气缸结构:
气缸是由缸筒、端盖、活塞、活塞杆和密封件等组成。
1、缸筒:
缸筒的内径大小代表了气缸输出力的大小。活塞要在缸筒内做平稳的往复滑动,缸筒内表面的表面粗糙度应达到Ra0.8um。对钢管缸筒,内表面还应镀硬铬,以减小摩擦阻力和磨损,并能防止锈蚀。缸筒材质除使用高碳钢管外,还是用高强度铝合金和黄铜。小型气缸有使用不锈钢管的。带磁性开关的气缸或在耐腐蚀环境中使用的气缸,缸筒应使用不锈钢、铝合金或黄铜等材质。
2、端盖:
端盖上设有进排气通口,有的还在端盖内设有缓冲机构。杆侧端盖上设有密封圈和防尘圈,以防止从活塞杆处向外漏气和防止外部灰尘混入缸内。杆侧端盖上设有导向套,以提高气缸的导向精度,承受活塞杆上少量的横向负载,减小活塞杆伸出时的下弯量,延长气缸使用寿命。导向套通常使用烧结含油合金、前倾铜铸件。端盖过去常用可锻铸铁,现在为减轻重量并防锈,常使用铝合金压铸,微型缸有使用黄铜材料的。
3、活塞:
活塞是气缸中的受压力零件。为防止活塞左右两腔相互窜气,设有活塞密封圈。活塞上的耐磨环可提高气缸的导向性,减少活塞密封圈的磨耗,减少摩擦阻力。耐磨环长使用聚氨酯、聚四氟乙烯、夹布合成树脂等材料。活塞的宽度由密封圈尺寸和必要的滑动部分长度来决定。滑动部分太短,易引起早期磨损和卡死。活塞的材质常用铝合金和铸铁,小型缸的活塞有黄铜制成的。
4、活塞杆:
活塞杆是气缸中重要的受力零件。通常使用高碳钢,表面经镀硬铬处理,或使用不锈钢,以防腐蚀,并提高密封圈的耐磨性。
5、密封圈:
回转或往复运动处的部件密封称为动密封,静止件部分的密封称为静密封。
缸筒与端盖的连接方法主要有以下几种:整体型、铆接型、螺纹联接型、法兰型、拉杆型。
6、气缸工作时要靠压缩空气中的油雾对活塞进行润滑。也有小部分免润滑气缸。
气缸的零件很多,每个零件都有不同的作用。
1.护罩初基本的功能是复盖护罩密封,在保持机油内部的同时,将污垢和湿气等污染物隔绝到外部。这听起来似乎简单,但通常是难做好的一个方面。
2、盖罩的另一功能是充当机油加注口。这种结构可以简单至一个孔,在其中拧入机油加注口盖即可;也可以是更加复杂的注油管。
3、盖罩的第三个功能是将机油与空气隔离。发动机运转过程中会形成油雾。盖罩较冷的内表面会聚集油雾,使机油冷凝并向下流回机油壳。盖子还承担曲轴箱通风的责任。当活塞在气缸中运动时,发动机内部会集聚压力。如果置之不理,此压力会使各个密封件泄漏,导致发动机效率降低。为了避免这种情况,用管子连接盖和进气口,以便燃烧空气。可使用带槽软管接头、螺纹接头或快插接头连接此管道。盖子上的挡板或过滤器用于避免油流向。
气缸原理源于大炮。
1680年,荷兰科学家霍因斯受到大炮原理的启发,心想如将炮弹的强大力量用来推动其它机械不是挺好吗?他一开始仍用作燃烧,将炮弹改成“活塞”,把炮筒作“气缸”,并开一个单向阀。他在气缸内注入,当点燃后,猛烈地爆炸燃烧,推动活塞向上运动,并产生动力。同时,爆炸气的压力还推开单向阀,排出废气。而后,气缸内残余废气逐渐变冷,气压变低,气缸外部的大气压又推动活塞向下运动,以准备进行下一次爆炸。当然,由于行程过长,效率太低,他终没有取得成功。但是,正是霍因斯先提出了“内燃机”的设想,后人在此基础上才发明了汽车用的发动机。
早期汽车使用单缸机
汽车鼻祖卡尔·奔驰和戴姆勒在当年设计制造汽车时,他们不约而同地只用了一个气缸的发动机。就像我们认为一辆汽车不可能使用两台或更多台发动机一样,估计当时的人们也不会想象出还会用两个气缸或更多气缸的发动机。然而现在不同了,先别说发达国家,看看国内汽车广告就会发现,不少厂家总拿发动机的气缸数目和排列形式来说事,卖微型车的力吹鼓他的车用的是四缸机而非三缸,用v6发动机的一定要把v字弄得醒目惹眼,广告宣传确实起到了很大效果,不少车迷已认同了 “4缸比3缸好”、“6缸比4缸好”、“v型比直列好”、“v型发动机是发动机”等概念。国产车中已有近20种车装配了v6或v8型发动机。