气压缸
气压缸是一种利用压缩气体的推力产生往复线性运动的机械元件[1]:85。
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/9/90/Einfachwirkender_Zylinder_funktionsprinziep.gif)
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/8/88/Doppelwirkender_Zylinder_Funktionsprinziep.gif)
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/0/0d/Pneumatic_cylinder_%28animation%29.gif)
如同液压缸一样,压力作用于圆盘或圆柱体的活塞上使活塞沿所压力作用的方向移动,活塞杆再将其产生的力传递到要移动的物体上。[1] : 85而因为气压元件较安静且较清洁,也不需要大量空间来存储液压槽,故工程师通常较喜欢使用气动工具,。
由于操作流体是气体,因此气压缸如有泄漏也不会有液体滴落而污染周围环境,因此气动元件非常适合在需要保持清洁的环境中操作。 例如,在迪斯尼乐园Tiki Room中的机械木偶,使用气动装置来防止有液体滴落到经过木偶下面的人身上。
操作
编辑概念
编辑作动时,压缩空气就会由活塞的一端进入气压缸内,并对活塞上施加压力使活塞产生移位。
气体的可压缩性
编辑气体的可压缩性是工程师在使用气缸时遇到的一个主要问题。 许多研究针对作用在气缸上的负载压缩所用气体的方式,会如何影响气压缸的精度。 在垂直负载下,如果全部负载都作用在气压缸上,对气压缸定位精度的影响最大。 台湾国立成功大学的一项研究得出的结论是,精度约为±100nm,仍为可接受的范围内,但证明空气的可压缩性会对系统产生影响。 [2]
失效安全机构
编辑气动系统常在被设罝在低比例且短暂的系统失效都无法接受的环境中。在失效的情况下,当供气中断(或压力下降)的情况下,安全锁有时可以用作安全机构,以补救或减轻这种情况下产生的任何损坏。 输入或输出处漏气将降低输出压力。
种类
编辑尽管气压缸的外观、尺寸和功能有所不同,但它们通常可分为以下几种类别。 然而,仍有许多为特定和特殊的功能而设计的其他类型气压缸。
双作动气压缸
编辑双作动气压缸(双动缸)利用空气的压力作动伸出和缩回行程。 它们有两个进气口,一个用于前进行程,另一个用于后退行程。 行程长度可以不受限制,但是,活塞杆更容易挫曲和弯曲,需要做应力计算。 [1] :89
多段套筒式气压缸
编辑套筒气压缸,可以是单动的也可以是双动。 套筒式气压缸包括一个活塞杆,该活塞杆嵌套在一系列直径不断增大的空心套筒中。 在作动时,活塞杆和每个后段“套筒”作为分段活塞。 这种设计的主要优点是允许较长行程且有相同缩回长度的单段气压缸的行程。 套筒式气压缸的一个缺点是由于分段设计,增加了活塞弯曲的可能性。 因此,套筒式气压缸主要应用于活塞承受极小侧向负载中。 [3]
其他
编辑尽管单动缸和双动缸是较常见的气压缸类型,但仍可见以下类型的气压缸:[1]:89
- 双杆缸: 活塞杆延伸穿过气缸的两侧,以使两侧的力和速度相等。
- 缓冲缸:排气量可调的气缸,以避免在活塞杆和气压缸端盖之间产生冲击。
- 旋转缸:使用空气推动转子作旋转运动的致动器。
- 无杆缸:没有活塞杆。 它们是使用机械或磁性耦合致动器,通常应用在将力施加到沿气压缸的长度方向移动但不会超出气压缸长度的工作台或其他物体。
- 倍力缸:通常为两个共活塞杆的气压缸串联组装。
- 冲击缸:带有专门设计的端盖的气压缸,可以承受活塞杆高速伸缩的冲击。
无杆缸
编辑此种气压缸活塞相对较长,但无活塞杆。缆线无杆缸为无杆缸中的一种。气压缸在一端或两端都留有开口,但要通过一根可挠性的缆线而不是活塞杆。该缆线具有光滑的塑胶护套用于密封的目的。而其中一根线缆必须保持张力。[4]. 其他无杆缸的两端均为封闭,而活塞以磁性或机构方式耦合于延伸在气压缺外的致动器。磁性类型中,气压缸是薄壁且由非磁性材料制成,气压缸是具有强力磁铁,并沿着外部拉动具有磁性的滑块。机械类型中,活塞由气压缸在延移动方向切开的长狭槽与外部连接。气压缸的内部(防止气体逸出)和外部(防止污染)以可挠性金属密封带密封该槽。活塞本身两端都有密封件,在它们之间有凸出的表面,之后可由突出的连结机构将其“剥离”更换。而活塞的内部则处于大气压下。[5] 许多现代航空母舰上使用的飞机弹射器即是一种广为人知的机械类型之运用(尽管其为使用蒸汽动力)。
参考文献
编辑- ^ 1.0 1.1 1.2 1.3 [1] (页面存档备份,存于互联网档案馆)Majumdar, S.R. Pneumatic System: Principles and Maintenance. New Delhi: Tata McGraw-Hill. 1995.
- ^ 气压缸精密定位设计与控制于受垂直负荷之研究
- ^ Ergo-Help Pneumatics, EHTC Telescoping Cylinders. [2020-09-08]. (原始内容存档于2013-08-28).
- ^ Tolomatic Pneumatic Actuators. Tolomatic. [May 3, 2011]. (原始内容存档于2015-06-25).
- ^ [2] (页面存档备份,存于互联网档案馆), (产品型录, 7.4 MB) 第6页和第7页上显示了该原理的图。剖视图中只显示了一个活塞。另一个是相反对称的但未显在图上。 Parker/Origa (页面存档备份,存于互联网档案馆) 也出产使用封带的无杆缸。