气动基础部分培训手册（气动基础知识二）

图：无杆气缸

1、气压传动标准件供应商：

日本：SMC（中高端市场）、喜开理（CKD）、小金井（KOGANEI）等；

中国：台湾亚德客（AirTAC）、华能、台湾新恭（SHAKO）、气立可（CHELIC）等；

德国：费斯托（Festo）（高端市场）

美国：博世力士乐（Bosch-Rexroth）、Park等。

英国：诺冠

2、典型气动系统的组成：

气动系统一般有方向控制阀、气动执行元件、各种气动辅助元件及气源净化元件组成。

3、压缩空气的压强一般为0.5~0.7MPa。

4、工厂内对于耗气量比较大或需要稳定气压的设备一般需要为设备单独添置储气罐。

5、常用的气动元件：

1）气源处理组合单元：干燥机、干燥器、防湿气凝结管、空气过滤器、雾分离器、油雾分离器、除臭过滤器、自动排水器、电动式自动排水器、减压阀、过滤减压阀、缓慢启动电磁阀、电气比例阀、增压阀等

2）气动控制元件：3通先到电磁阀、3通直动式电磁阀、3通气控阀、5通先导式电磁阀、5通气控阀、2通先导式电磁阀、2通直动式电磁阀、2通气控阀等

3）气动执行元件：气动马达、喷枪、微型气缸CJ1、针形气缸CJP2/CJP、标准型气缸CJ2、自由安装型气缸CU、机械接合式无杆气缸MY1、磁偶式无杆气缸CY3B/CY3R、气动滑台MXH、导向轴承双缸气缸MXQ、带导杆气缸MGJ、双联/基本型气缸CXS、旋转夹紧气缸MK、止动气缸RSQ、行程可读出气缸CE1、叶片旋转气缸/齿轮齿条旋转气缸、摆动气缸CRQ2、伸摆气缸MRQ、气爪（平行式、支点式）/阔型气爪等

4）电动执行元件

5）真空元件：真空发生器、真空负压表、真空吸盘等；

6）压力检测元件

7）除静电元件

8）辅助气动元件：空压机、储气罐、管接头

6、熟悉气缸的型号

1）（空间布局、动力特性、连接固定方式和配件信息等），熟悉标示和每个字母、数字的含义，并能快速查阅型录获得技术信息。

2）熟悉气缸的动力特性和空间布局。像定位、夹紧等对于气缸输出力、速度和行程要求不高，或者要求停电不会造成安全事故隐患的场合，可考虑用单作用气缸，其他的情况一般采用双作用气缸；需要大动力时可用串联增压气缸，运动有精度要求时刻用带导杆气缸或滑台气缸。

3）搜集或积累一些经验数据。

4）两个平行安装的气缸缸筒间距应大于40mm，否则这两个气缸的磁性开关可能会互相干扰，造成误动作。

5）除非是防旋转的单轴气缸，否则单轴气缸的轴在运动过程中是会旋转的，这有可能会造成活塞杆头部螺栓的连接松动。

6）气缸动作过程中突然断电或者断气，可能造成搬运物的掉落，砸坏机台或损伤产品，可以选择双线圈的电磁阀，他能在断电的情况下保持气缸原本的动作。

7、气缸的分类

1）按动作分类：单作用气缸和双作用气缸。单作用气缸分为弹簧压出或弹簧亚辉两种。

2）按功能分类：如标准气缸、复合型气缸、特殊用途气缸、摆动气缸、气爪等。比较常用的有自由安装型气缸、薄型气缸、笔形气缸、双杆气缸、滑台气缸、无杆气缸、旋转气缸、夹爪气缸、阻挡气缸等。

气指气缸选用注意事项：需根据产品和工艺，设计相应的定位夹爪与气缸配合使用，设计时尽可能设计的小巧灵活，并注意互换性和可靠性；确保气指气缸有足够的夹持力，在对夹持力有要求或对外观严格的场合，尽量选用电动夹爪（价格高，但夹持力可控）或者选用真空吸附的方式。

7、气缸的选型设计计算

1）确定气缸缸径

（1）根据实际负载大小、运行速度和系统工作压力来确定。

气缸输出力理论值：

F=π*D^2*P/4

式中：

F一气缸理论输出力，N；

D一气缸缸径，mm；

P一工作压力，MPa；根据气源供气条件，应小于减压阀进口压力的85%。

气缸缩回力理论值：

F’=π*（D^2-d^2）*P/4

式中：

F’一气缸理论缩回力，N；

d一气缸活塞杆杆径，mm；

气缸的工作阻力，主要来自于缸内密封件及导向部位的阻力F1和排气侧产生的阻力F2。F2的大小与气缸的运行速度密切相关。

气缸实际输出力：

N=η*F

式中：

N一气缸的实际输出力或负载力，N；

η一安全系数或负载率η，有实际工况需求决定。

（2）根据负载的运动状态，确定气缸的负载率η；

负载率η的值与气缸的运动速度有关，一般推荐：

对于静载荷或低速时，F2阻力很小，η≤0.7；

对于气缸速度在50~500mm/s范围内的水平或垂直运动，η≤0.5；

对于气缸速度大于500mm/s的动作，F2影响很大，η≤0.3。

往期文章：气缸理论出力一览表

（3）根据供气条件确定气缸的工作压力。

对于N的大小的确定，设计者需要在平时多做积累，注意实际工况的分析和已知条件的拟定。在进行机构设计时，对于垂直、水平布局的机构受力分析时不要遗漏了重力带来的影响。

2）确定气缸的工作行程注意事项

根据气缸操作距离及传动机构的行程比来预选气缸行程。为了防止活塞与缸盖相碰撞，一般不选满行程。像夹紧机构等，应按计算所需的行程增加1~2mm以上的余量；限位要平稳可靠；应尽量选用标准行程，这样可缩短供货期和节省成本。

3）确定气缸类型：根据气缸使用的具体要求及其安装要求来选择气缸的品种。

4）气缸的缓冲装置：根据活塞的速度决定是否应采用缓冲装置，如果负载与速度较大或要求气缸到达行程终端无冲击现象和碰撞噪声时，紧靠气缸本身的缓冲时很难吸收冲击能力的，因此必须设计缓冲回路或设计使用外部缓冲器以缓和冲击。

5）确定气缸是否带磁：根据实际情况，确定气缸是否带磁石，并选择相应的感应开关。不同的气缸有不同的磁性开关，也有不同的安装方式，如T型槽、夹紧、顶紧、卡箍锁紧等，设计者需灵活选用。在进行机构设计时需考虑好磁性开关的安装方式，避免让位不够或实际安装时无法走线。气缸上的磁性开关在特殊场合下（如气缸的使用场合为含铁粉，或处于磁场环境中）使用时还要采取必要防磁措施，否则容易失效，并避免碰撞损坏。

6）选择气缸的安装方式：根据气缸使用和安装要求来选择气缸的安装方式，一般气缸的安装形式都有好几种，可根据实际使用灵活运动。设计人员在平时的工作中应注意积累某一系列的气缸的缸径、行程系列值，充分理解并能快速查阅产品样本。

7）选择气缸活塞杆连接方式：在气缸预选后，根据其不同的安置方式，有必要对气缸的活塞杆（特别是在细长比较大状态时的）稳定性进行验算；并且对气缸在实际使用条件下的耗气量进行验算。

8）考虑是气缸的工作环境，是否需要安装活塞杆防尘罩。如果是要求无污染的场合需要选择无给油或无油润滑的气缸等。

8、气缸配件的选型：

气缸配件主要有控制阀（电磁阀）、单向节流阀（调速接头或速度控制阀）、浮动接头、三联件、液压缓冲器、真空发生器、消声器、真空吸盘、管接头（注意螺纹类型）等；

电磁阀的选型一般是根据所需流量计驱动形式，选定电磁阀系列和控制机能、然后选定电气规格（直流or交流及电压等级，还有接线方式如何）和配管形式及配管口径。

电磁阀的类型：两位五通阀等

电磁阀的选择依据是气缸工作所需的气体流量（即一方面要满足阀门的有效面积和工作气缸相吻合；另一方面要满足匹配气缸的工作速度）。

单向节流阀：

气缸的速度主要取决于气缸输入压缩空气的流量、气缸进排气口的大小及导管内径的大小。气缸运行速度一般为50~1000mm/s，对于高速运动的气缸，应选择大内经的进气管道。没有调速要求时，选用普通的快速接头，如果要调速，则一般选用调速接头。

调速接头分为进气节流和排气节流。进气可调大小，出气不受控制的称为进气节流，反之为排气节流。一般情况下使用的都是排气节流阀（具有低速平稳性好，阀的开度与速度成比例关系等优点），但在特殊场合如单作用气缸中靠弹簧力复位，要调节伸出速度，就需要进气能调节大小以克服弹簧力，此时就要使用进气节流阀。

调试注意事项：

1、气缸两端应安装调速阀，为了安全起见气缸调试时，其节流阀应从全闭状态逐渐打开，从低速慢慢地将气缸的驱动速度调整到所需要的速度。

2、节流阀的安装一般有排气节流和进气节流两种方式。在气动系统中大多采用排气节流方式，是因为通过排气节流可使气缸在工作中产生背压而使气缸的行进速度或其速度的调节较稳定，而且能避免启动时活塞杆突然快速推进而装机缸盖。

3、带缓冲的气缸在气缸调试时，应根据负载与速度的大小对装在缸盖上的缓冲阀由小到大重新调整至气缸不产生反跳现象，注意在调节过程中不要用力调死缓冲，否则会出现缓冲不良或活塞在快速情况下损坏密封件。

连接注意事项：

1）气缸活塞杆螺纹：内螺纹还是外螺纹、粗牙还是细牙；

2）浮动接头注意螺纹的类型；

3）液压缓冲器的螺纹类型；

4）安装时，气缸的活塞杆不得承受偏心载荷可横向载荷，应使载荷方向与活塞杆轴线相一致。

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