氣缸的工作原理及分類
引言:渦輪機、旋轉活塞式發動機等的殼體通常也稱“氣缸”。氣缸的應用領域在印刷(張力控制)、半導體(點焊機、芯片研磨)、自動化控制、機器人等領域。氣缸在生產生活中的應用也是十分廣泛的,那么什么是氣缸?氣缸又有哪些種類呢?
氣缸的基本概念
內燃機缸體上安放活塞的空腔。是活塞運動的軌道,燃氣在其中燃燒及膨脹,通過氣缸壁還能散去一部分燃氣傳給的爆發余熱,使發動機保持正常的工作溫度。氣缸的型式有整體式和單鑄式。單鑄式又分為干式和濕式兩種。氣缸和缸體鑄成一個整體時稱整體式氣缸;氣缸和缸體分別鑄造時,單鑄的氣缸筒稱為氣缸套。氣缸套與冷卻水直接接觸的稱作濕式氣缸套;不與冷卻水直接接觸的稱作干式氣缸套。為了保持氣缸與活塞接觸的嚴密性,減少活塞在其中運動的摩擦損失,氣缸內壁應有較高的加工精度和精確的形狀尺寸。
氣缸的運動速度主要由所驅動的工作機構的需要來決定。要求速度緩慢、平穩時,宜采用氣液阻尼缸或采用節流調速。節流調速的方式有:水平安裝推力載荷推薦用排氣節流;垂直安裝升舉載荷推薦用進氣節流;具體回路見基本回路一節。用緩沖氣缸可使缸在行程終點不發生沖擊現象,通常緩沖氣缸在阻力載荷且速度不高時,緩沖效果才明顯。如果速度高,行程終端往往會產生沖擊。
氣缸的分類
氣壓傳動中將壓縮氣體的壓力能轉換為機械能的氣動執行元件。氣缸有做往復直線運動的和做往復擺動兩種類型,如圖《氣缸》所示。做往復直線運動的氣缸又可分為單作用氣缸、雙作用氣缸、膜片式氣缸和沖擊氣缸4種。
①單作用氣缸:僅一端有活塞桿,從活塞一側供氣聚能產生氣壓,氣壓推動活塞產生推力伸出,靠彈簧或自重返回。
②雙作用氣缸:從活塞兩側交替供氣,在一個或兩個方向輸出力。
③膜片式氣缸:用膜片代替活塞,只在一個方向輸出力,用彈簧復位。它的密封性能好,但行程短。
④沖擊氣缸:這是一種新型元件。它把壓縮氣體的壓力能轉換為活塞高速(10~20米/秒)運動的動能,借以做功。
⑤無桿氣缸:沒有活塞桿的氣缸的總稱。有磁性氣缸,纜索氣缸兩大類。
氣缸原理源于大炮,1680年,荷蘭科學家霍因斯受到大炮原理的啟發,心想如將炮彈的強大力量用來推動其它機械不是挺好嗎?他一開始仍用作燃燒爆炸物,將炮彈改成“活塞”,把炮筒作“氣缸”,并開一個單向閥。他在氣缸內注入,當點燃后,猛烈地爆炸燃燒,推動活塞向上運動,并產生動力。同時,爆炸氣巨大的壓力還推開單向閥,排出廢氣。
而后,氣缸內殘余廢氣逐漸變冷,氣壓變低,氣缸外部的大氣壓又推動活塞向下運動,以準備進行下一次爆炸。當然,由于行程過長,效率太低,他最終沒有取得成功。但是,正是霍因斯首先提出了“內燃機”的設想,后人在此基礎上才發明了汽車用的發動機。
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