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氣缸的基本構造

所謂，氣動執行元件，就是采用壓縮空氣作為動力，驅動機構作直線、擺動和旋轉運動的元件。

拿常用的基本型氣缸作為例子：

單作用氣缸：

活塞僅一側供氣，氣壓推動活塞產生推力伸出，靠彈簧或自重返回。

雙作用氣缸：

氣缸活塞兩側都有氣壓力，來實現前進或后退動作。

氣缸的緩沖

但是，氣缸也有一個問題，如果不使用緩沖裝置，當活塞運動到終端時，特別是行程長、速度快的氣缸，活塞撞擊端蓋的動能就會很大，很容易損壞零件，縮短氣缸的壽命。

氣缸緩沖設計：

一種液壓緩沖，也是簡單氣缸緩沖的方法：在氣缸前端安裝液壓緩沖器。通過*的阻尼孔設計，使用礦物油作為介質，來平穩實現從高速輕載到低速重載的轉變。特點：從小能量到大能力量的范圍都無需調節，可以實現佳的能量吸收。

第二種橡膠緩沖，為了在工廠更緊湊的安裝，第二種方法：橡膠緩沖：活塞桿的兩端設置了緩沖墊

注意事項：

1）緩沖能力固定不可變，緩沖能力小，多用于小型氣缸，防止作動噪音。

2）需要注意橡膠老化而導致變形、剝落等現象。

第三種氣緩沖，通過活塞運動時，緩沖套及密封圈共同作用在一側形成一個封閉的氣室/緩沖腔，來實現緩沖。緩沖腔內的氣體只能通過緩沖閥排出。當緩沖閥的開度很小時，腔內壓力快速上升，該壓力對于活塞產生反作用力，從而使活塞減速，直至停止。

注意事項：

1）通過調節緩沖閥的開度，緩沖能力可調。開度越小，緩沖力越大。

2）利用氣缸動作時的背壓而實現緩沖。氣缸背壓小。緩沖能力也將變小。在使用時，須注意負載率和氣缸速度的控制方法。

磁性開關

它是判斷氣缸是否運行到位的反饋信號，控制相應的電磁閥完成切換動作。

原理：隨活塞移動的磁環靠近或離開開關，開關中的被磁化相互吸引或斷開，發出電信號。

特點是不需要在氣缸行程兩端設置機控閥及其安裝架，不需要在活塞桿端設置撞塊，所以使用方便，結構緊湊，可靠性高，壽命長，成本低，開關反應時間快，獲得了的應用。

氣壓傳動是指以壓縮空氣為動力源來驅動和控制各種機械設備以實現生產過程機械化和自動化的一種技術。隨著工業機械化自動化的發展，氣動技術越來越廣泛地應用于各個領域。

一、氣壓傳動的簡介：

氣動是“氣動技術"或“氣壓傳動與控制"的簡稱。氣動技術是以空氣壓縮機為動力源，以壓縮空氣為工作介質，進行能量傳遞或信號傳遞的工程技術．是實現各種生產控制、自動控制的重要手段。隨著工業機械化和自動化的發展，氣動技術越來越廣泛地應用于各個領域。特別是成本低廉、結構簡單的氣動自動裝置已得到了廣泛的普及與應用。

二、系統組成：

氣動傳動系統組成：

在氣壓傳動系統中，根據氣動元件和裝置的不同功能，可將氣壓傳動系統分成以下四個組成部分。

1、氣源裝置。氣源裝置將原動機提供的機械能轉變為氣體的壓力能，為系統提供壓縮空氣。它主要由空氣壓縮機構成，還配有儲氣罐、氣源凈化裝置等附屬設備。

2、執行元件。執行元件起能量轉換的作用，把壓縮空氣的壓力能轉換成工作裝置的機械能。它的主要形式有氣缸輸出直線往復式機械能、擺動氣缸和氣馬達分別輸出回轉擺動式和旋轉式的機械能。對于以真空壓力為動力源的系統，采用真空吸盤以完成各種吸吊作業。

3、控制元件。控制元件用來對壓縮空氣的壓力、流量和流動方向凋節和控制，使系統執行機構按功能要求的程序和性能工作。根據完成功能不同，控制元件種類分為很多種，氣壓傳動系統中一般包括壓力、流量、方向和邏輯等四大類控制元件。

4、輔助元件。輔助元件是用于元件內部潤滑、排氣噪聲、元件間的連接以及信號轉換、顯示、放大、檢測等所需的各種氣動元件，如油霧器、消聲器、管件及管接頭、轉換器、顯示器、傳感器等。

三、氣動傳動的特點：

1．氣壓傳動的優點

(1)空氣來源方便，用后直接排出，無污染。

(2)空氣黏度小，氣體在傳輸中摩擦力較小，故可以集中供氣和遠距離輸送。

(3)氣動系統對工作環境適應性好。特別在易燃、易爆、多塵埃、強磁、輻射、振動等惡劣工作環境工作時，安全可靠性優于液壓、電子和電氣系統。

(4)氣動動作迅速、反應快、調節方便，可利用氣壓信號實現自動控制。

(5)氣動元件結構簡單、成本低且壽命長，易于標準化、系列化和通用化。

四、氣動傳動的應用：

氣動技術應用的最典型的代表是工業機器人。代替人類的手腕、手以及手指能正確并迅速的做抓取或放開等細微的動作。除了工業生產上的應用之外，在游樂場的過山車上的剎車裝置，機械制作的動物表演以及人形報時鐘的內部，均采用了氣動技術，實現細小的動作。

氣動技術適用姿態控制　生命維持系統、氣墊床、人造心臟 、省力產業、機器人、真空搬運、空氣門、氣控噴涂、空氣幕簾、空調計量設備、氣動量儀、液面檢測裝置、紡織、氣動精紡化學工業、過程控制、液化氣體控制、可動元件、純流體元件海洋開發、水中空氣呼吸器、海底送氣系統、潛水車輛、氣動門、氣動離合器、氣動剎車、空氣輪胎礦山業、風鎬(鑿巖機)造船、防暴控制、氣墊船氣動工具、氣動研磨機、、空氣錘農業、娛樂產業　空氣墊、充氣帳篷、充氣船、運輸、空氣傳送帶工業機械、機床的自動控制、食品機械自控制、包裝機械的自動控制、沖壓機械的自動控制。

AIRTEC型材氣缸XL-050-0160-050，德國愛爾泰克AIRTEC氣缸

德國愛爾泰克AIRTEC型材氣缸訂貨型號：

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方向控制回路

單作用氣缸換向回路利用電磁換向閥通斷電，將壓縮空氣間歇送人氣缸的無桿腔，與彈簧一起推動活塞往復運動。雙作用氣缸換向回路分別將控制信號到氣控換向閥的 K1、K2 的控制腔，使換向閥的換向，從而控制壓縮空氣實現使氣 缸的活塞往復運動。

1、差動控制回路是用二位三通手拉閥控制差動聯接氣缸，實現氣缸的差動控制。 

2、多位運動控制回路給各三位換向閥分別加入開關量信號時，各氣缸可分別完成向左、 向右、停止三種運動狀態。當信號解除后，缸可以停止在原位；若更換不同中為機能的三位換向閥，缸可以得到不同的停留狀態。

速度控制回路 

1、單作用氣缸速度控制回路

雙向調速回路：采用二只單向節流閥串聯分別實現進氣節流和排氣節流，控制氣缸活塞的運動速度。 

慢進快退調速回路：在圖示回路中當有控制信號K時，換向閥換向，其輸出經 節流閥、快排閥入單作用缸的無桿 腔，使活塞桿慢速伸出，伸出速度的大小取 決于節流閥的開口量；當無控制信號K時，換向閥復位，缸無桿腔余氣經快排閥排入大氣，活塞在彈 簧作用下縮回。

2、雙作用氣缸速度控制回路 

雙向調速回路：在換向閥的排氣口上安裝排氣節流閥，兩種調速回路的調速效果基本相同。 

慢進快退回路：控制活塞桿伸出時采用排氣節流控制，活塞桿慢速伸出；活塞桿縮回時，無桿腔余氣經快排閥排空，活塞桿快速退回。

3、緩沖回路是對于氣缸行程較長速度較快的應用場合，可以通過回路來實現緩沖；

氣—液聯動速度控制回路

在氣—液聯動速度控制回路中，采用氣—液聯動目的，使氣缸得到平穩的運動速度。常用兩種方式：氣—液阻尼缸的回路；用氣—液轉換器的回路。 慢進快退回路：在氣—液阻尼缸中，氣缸是動力缸，油缸是阻尼缸，氣缸與阻尼缸串聯聯接。

變速回路 

氣液缸串聯調速回路：通過單向節流閥，利用液壓油不可壓縮的特點，實現氣缸單方向的無級調速，油杯用于補充油缸漏油。 氣液缸串聯變速回路：當活塞桿右行到撞塊碰到機動換向閥后開始作慢速運動。改變撞塊的安裝位置，即可改變開始變速的位置。

氣-液轉換器的調速回路 

氣-液轉換器是一種氣液共存又可以相互轉換的氣~液轉換元件。其作用是在一段輸入壓縮空氣時，另一端輸出液體。

安全保護回路

往復運動回路

氣源裝置與輔助元件

氣源系統的組成

氣源系統的輔助裝置 

一、氣動系統的基本組成示例 空壓機分類 

1.往復式壓縮機 b.兩級活塞式壓縮機 

2.旋轉式壓縮機 空氣干燥，冷凍干燥法 進入干燥器的空氣首先進入熱交換器冷卻，經初步冷卻的空氣中析出的水份和油份經分離器排出。然后，空氣再進入致冷器，這使空氣進一步冷卻到2~5℃，使空氣中含有的氣態水份、油份等由于溫度的降低而大量進一步地析出，經分離器排出。冷卻后的空氣再進入熱交換器加熱輸出 空氣干燥，吸收干燥法 吸收干燥法是一個純化學過程。在干燥罐中，壓縮空氣中水分與干燥劑發生反應，使干燥劑溶解。液態干燥劑可從干燥罐底部排出。根據壓縮空氣溫度、含濕量和流速，必須及時填滿干燥劑。

壓縮空氣的過濾裝置

標準過濾器

壓縮空氣的調壓裝置 所有的氣動系統均有一個適合的工作壓力，而在各種氣動系統中，皆可出現或多或少的壓力波動。氣動與液壓傳動不同，一個氣源系統輸出的壓縮空氣通常可供多臺氣動裝置使用。氣源系統輸出的空氣壓力都高于每臺裝置所需的壓力，且壓力波動較大。如果壓力過高，將造成能量的損失并增加損耗；過低的壓力則出力不足，造成不良效率。 例如空壓機的開啟與關閉所產生的壓力波動對系統的功能會產生不良影響。因此每臺氣動裝置的供氣壓力都需要用減壓閥減壓，并保持穩定。 溢流減壓閥 不論進氣壓力是否波動，減壓閥都可以保持工作壓力恒定不變。當耗氣量增加時，工作壓力降低，在調壓彈簧作用下，減壓閥閥口開大 若工作壓力增大，則中間膜片打開，壓縮空氣就經閥體上的溢流孔排出。

壓縮空氣的潤滑裝置

1.使壓縮空氣產生油霧主要由油霧器來完成。油霧器是以壓縮空氣為動力，將潤滑油噴射成霧狀并混合于壓縮空氣中，使該壓縮空氣具有潤滑氣動元件的能力。目前，氣動控制系統中的控制閥、氣缸和氣馬達主要是靠帶有油霧的壓縮空氣來實現潤滑的，其優點是方便、干凈、潤滑質量高。

2.普通型油霧器也稱為全量式油霧器，把霧化后的油霧全部隨壓縮空氣輸出，油霧粒徑約為20um。普通型油霧器又分為固定節流式和自動節流式兩種，前者輸出的油霧濃度隨空氣的流量變化而變化，后者輸出的油霧濃度基本保持恒定。不隨空氣流量的變化而變化。 壓縮空氣的潤滑裝置 通常壓縮空氣是干燥和無油的。對于某個氣動系統來說，有些地方需要潤滑的壓縮空氣，有些地方則不需要，因此，應對壓縮空氣的潤滑進行限制。 當壓縮空氣通過油霧器時，其在油室與視油器之間產生一個壓降，該壓降使油液經吸油管上升，并經噴嘴引射到壓縮空氣中，油滴被霧化，隨壓縮空氣流出。

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空氣壓縮站(簡稱空壓站)是氣動自動化控制系統的重要組成部分，為氣動設備提供滿足要求的壓縮空氣動力源。空壓站的主要組成裝置有氣壓發生裝置(空氣壓縮機，簡稱空壓機)、貯氣罐和后冷卻器。

空壓機是氣壓發生裝置是將機械能轉換為氣體壓力能的轉換裝置。常見的空壓機有活塞式空壓機、葉片式空壓機和螺桿式空壓機氣種。

活塞式空壓機的工作原理。在氣缸內作往復運動的活塞向右移動時，氣缸內活塞左腔的壓力低于大氣壓力Pa，吸氣閥開啟，外界空氣吸入缸內，這個過程稱為壓縮過程當缸內壓力高于輸出空氣管道內壓力P后，排氣閥打開。壓縮空氣送至輸氣管內，這個過程稱為排氣過程。活塞的往復運動是由電動機帶動的曲柄滑塊機構形成的。曲柄的旋轉運動轉換為滑動——活塞的往復運動。這種結構的壓縮機在排氣過程結束時總有剩余容積存在。在下一次吸氣時，剩余容積內的壓縮空氣會膨脹，從而減少了吸人的空氣量，降低了效率，增加了壓縮功。且由于剩余容積的存在，當壓.縮比增大時，溫度急劇升高：故當輸出壓力較高時，應采取分級壓縮。分級壓縮可降低排氣溫度，節省壓縮功，提高容積效率，增加壓縮氣體排氣量。

葉片式空壓機的工作原理，把轉子偏心安裝在定子(機體)內，葉片插在轉子的放射狀槽內，葉片能在槽內滑動二葉片、轉子和機體內壁溝成的容積空問在轉子回轉過程中逐漸變小，由此從進氣口吸入的空氣就逐漸被壓縮排出。這樣，在回轉過程中不需要活塞式空壓機中具有的吸氣閥和排氣閥：在轉子的每一次回轉中，將根據葉片的數目多次進行吸氣、壓縮和排氣，所以輸出壓力的脈動小。通常情況下，葉片式空壓機需采用潤滑油對葉片、轉子和機體內部進行潤滑、冷卻和密封，所以排出的壓縮空氣中含有大量的油份。因此在排氣口需要安裝油分離器和冷卻器，以便把油份從壓縮空氣中分離出來進行冷卻并循環使用。通常所說的無油空壓機，是采用石墨或有機合成材料等自潤滑材料作為葉片材料。運轉時無需添加任何潤滑油，壓縮空氣不被污染，滿足了無油化的要求。此外，在進氣口設置空氣流量調節閥，根據排出氣體壓力的變化自動調節流量，使輸出壓力保持恒定。

葉片式空壓機的優點是能連續排出脈動小的額定壓力的版縮空氣，所以一般無需設置貯氣罐，并且結構簡單，制造容易，操作維修方便，運轉噪聲小。缺點是葉片、轉子和機體之間機械摩擦較大。產生較高的能量損失，因而效率也較低。

螺桿式空壓機的工作原理。在殼體中裝有一對互相嚙合的螺旋轉子，其中一根轉子具有凸面齒形，另一根轉子具有凹面齒形，兩根轉子之間及殼體圍成的空間，在轉子回轉過程中沿軸向移動，其容積逐漸減小。這樣，從進口吸人的空氣逐漸被壓縮，并從出口排出。螺桿式空壓機與葉片式空壓機一樣，也需要加油進行冷卻，潤滑及密封，所以在出口處也要設置油分離器。螺桿式空壓機的優點是排氣壓力脈動小，輸出流量大，無需設置貯氣罐，結構中無易損件，壽命長，效率高。缺點是制造精度要求高，運轉噪聲大。且由于結構剛度的限制，只適用于中低壓范圍使用。

貯氣罐

貯氣罐的作用是：

（1）用來貯存一定量的壓縮空氣，調節空壓機輸出氣量與用戶耗氣量之間的不平衡狀況，保證連續、穩定的氣流輸出。

（2）當出現空壓機停機、突然停電等意外事故時，可用貯氣罐中貯存的壓縮空氣實施緊急處理保證安全。

（3）減小空壓機輸出氣流脈動，穩定空壓站管道中的壓力此外，還能降低壓縮空氣溫度，分離壓縮空氣中的部分水份和油份。

后冷卻器

后冷卻器的作用是使溫度高達120~180℃的空壓機排出氣體冷卻到40~50℃，并使其中的水蒸氣和油霧冷凝成水滴和油滴，以便對壓縮空氣實施進一步凈化處理。

后冷卻器有風冷式和水冷式兩大類。風冷式是靠風扇產生的冷空氣吹向帶散熱片的熱空氣管道，經風冷后的壓縮空氣的出口溫度大約比環境溫度高15℃左右。水冷式是通過強迫冷卻水洽壓縮空氣流動方向的反方向流動來進行冷卻，壓縮空氣出日溫度大約比環境溫度高10℃左右 。