气压缸

中文名称：气压缸

英文名称：pneumatic cylinder

定义：将气压能转变为直线运动机械功的一种能量转换的气压执行元件。

气压缸是将气压能转变为机械能的、做直线往复运动（或摆动运动）的气压执行元件。它结构简单、工作可靠。用它来实现往复运动时，可免去减速装置，并且没有传动间隙，运动平稳，因此在各种机械的气压系统中得到广泛应用。气压缸输出力和活塞有效面积及其两边的压差成正比；气压缸基本上由缸筒和缸盖、活塞和活塞杆、密封装置、缓冲装置与排气装置组成。缓冲装置与排气装置视具体应用场合而定，其他装置则必不可少。

缸筒作为气压缸、矿用单体支柱、气压支架、炮管等产品的主要部件，其加工质量的好坏直接影响整个产品的寿命和可靠性。缸筒加工要求高，其内表面粗糙度要求为Ra0.4～0.8µm，对同轴度、耐磨性要求严格。缸筒的基本特征是深孔加工，其加工一直困扰加工人员。

采用滚压加工，由于表面层留有表面残余压应力，有助于表面微小裂纹的封闭，阻碍侵蚀作用的扩展。从而提高表面抗腐蚀能力，并能延缓疲劳裂纹的产生或扩大，因而提高缸筒疲劳强度。通过滚压成型，滚压表面形成一层冷作硬化层，减少了磨削副接触表面的弹性和塑性变形，从而提高了缸筒内壁的耐磨性，同时避免了因磨削引起的烧伤。滚压后，表面粗糙度值的减小，可提高配合性质。

油缸是工程机械最主要部件，传统的加工方法是：拉削缸体——精镗缸体——磨削缸体。采用滚压方法是：拉削缸体——精镗缸体——滚压缸体，工序是3部分，但时间上对比：磨削缸体1米大概在1-2天的时间，滚压缸体1米大概在10-30分钟的时间。投入对比：磨床或绗磨机（几万——几百万），滚压刀（1仟——几万）。滚压后，孔表面粗糙度由幢滚前Ra3.2～6.3µm减小为Ra0.4～0.8µm，孔的表面硬度提高约30%，缸筒内表面疲劳强度提高25%。油缸使用寿命若只考虑缸筒影响，提高2～3倍，镗削滚压工艺较磨削工艺效率提高3倍左右。以上数据说明，滚压工艺是高效的，能大大提高缸筒的表面质量。

油缸经过滚压后，表面没有锋利的微小刃口，长时间的运动摩擦也不会损伤密封圈或密封件，这点在气压行业特别重要。

气压缸误动作或动作失灵

原因和处理方法有以下几种： 　(1)阀芯卡住或阀孔堵塞。当流量阀或方向阀阀芯卡住或阀孔堵塞时，气压缸易发生误动作或动作失灵。此时应检查油气的污染情况；检查脏物或胶质沉淀物是否卡住阀芯或堵塞阀孔；检查阀体的磨损情况。

(2)活塞杆与缸筒卡住或气压缸堵塞。此时无论如何操纵，气压缸都不动作或动作甚微。这时应检查活塞及活塞杆密封是否太紧，是否进入脏物及胶质沉淀物：活塞杆与缸筒的轴心线是否对中，易损件和密封件是否失效。

(3)气压系统控制压力太低。控制管路中节流阻力可能过大，流量阀调节不当，控制压力不合适，压力源受到干扰。此时应检查控制压力源，保证压力调节到系统的规定值。

(4)气压系统中进入空气。主要是因为系统中有泄漏发生。此时应检查气压油箱的气位，气压泵吸油侧的密封件和管接头，吸油粗滤器是否太脏。若如此，应补充气压油，处理密封及管接头，清洗或更换粗滤芯。

(5)气压缸初始动作缓慢。在温度较低的情况下，气压油黏度大，流动性差，导致气压缸动作缓慢。改善方法是，更换黏温性能较好的气压油，在低温下可借助加热器或用机器自身加热以提升启动时的油温。

气压缸工作时不能驱动负载

主要表现为活塞杆停位不准、推力不足、速度下降、工作不稳定等其原因是

(1)气压缸内部泄漏。气压缸内部泄漏包括气压缸体密封、活塞杆与密封盖密封及活塞密封均磨损过量等引起的泄漏。

活塞杆与密封盖密封泄漏的原因是，密封件折皱、挤压、撕裂、磨损、老化、变质、变形等，此时应更换新的密封件。

活塞密封过量磨损的主要原因是速度控制阀调节不当，造成过高的背压以及密封件安装不当或气压油污染。其次是装配时有异物进入及密封材料质量不好。其后果是动作缓慢、无力，严重时还会造成活塞及缸筒的损坏，出现“拉缸”现象。处理方法是调整速度控制阀，对照安装说明应做必要的操作和改进；清洗过滤器或更换滤芯、气压油。

(2)气压回路泄漏。包括阀及气压管路的泄漏。检修方法是通过操纵换向阀检查并消除气压连接管路的泄漏。

(3)气压油经溢流阀旁通回油箱。若溢流阀进入脏物卡住阀芯，使溢流阀常开，气压油会经溢流阀旁通直接流回油箱，导致气压缸没油进入。若负载过大，溢流阀的调节压力虽已达到最大额定值，但气压缸仍得不到连续动作所需的推力而不动作。若调节压力较低，则因压力不足达不到仍载所需的椎力，表现为推力不够。此时应检查并调整溢流阀。

气压缸活塞滑移或爬行

气压缸活塞滑移或爬行将使气压缸工作不稳定。主要原因如下：

(1)气压缸内部涩滞。气压缸内部零件装配不当、零件变形、磨损或形位公差超限，动作阻力过大，使气压缸活塞速度随着行程位置的不同而变化，出现滑移或爬行。原因大多是由于零件装配质量差，表面有伤痕或烧结产生的铁屑，使阻力增大，速度下降。例如：活塞与活塞杆不同心或活塞杆弯曲，气压缸或活塞杆对导轨安装位置偏移，密封环装得过紧或过松等。解决方法是重新修理或调整，更换损伤的零件及清除铁屑。

(2)润滑不良或气压缸孔径加工超差。因为活塞与缸筒、导轨与活塞杆等均有相对运动，如果润滑不良或气压缸孔径超差，就会加剧磨损，使缸筒中心线直线性降低。这样，活塞在气压缸内工作时，摩擦阻力会时大时小，产生滑移或爬行。排除办法是先修磨气压缸，再按配合要求配制活塞，修磨活塞杆，配置导向套。

(3)气压泵或气压缸进入空气。空气压缩或膨胀会造成活塞滑移或爬行。排除措施是检查气压泵，设置专门的排气装置，快速操作全行程往返数次排气。

(4)密封件质量与滑移或爬行有直接关系。O形密封圈在低压下使用时，与U形密封圈比较，由于面压较高、动静摩擦阻力之差较大，容易产生滑移或爬行；U型密封圈的面压随着压力的提高而增大，虽然密封效果也相应提高，但动静摩擦阻力之差也变大，内压增加，影响橡胶弹性，由于唇缘的接触阻力增大，密封圈将会倾翻及唇缘伸长，也容易引起滑移或爬行，为防止其倾翻可采用支承环保持其稳定。

根据常用气压缸的结构形式，可将其分为四种类型：

气压缸活塞式

单活塞杆气压缸只有一端有活塞杆。一种单活塞气压缸。其两端进出口油口A和B都可通压力油或回油，以实现双向运动，故称为双作用缸。

气压缸柱塞式

（1） 柱塞式气压缸是一种单作用式气压缸，靠气压力只能实现一个方向的运动，柱 塞回程要靠其它外力或柱塞的自重；

（2）柱塞只靠缸套支承而不与缸套 接触，这样缸套极易加工，故适于做 长行程气压缸；

（3）工作时柱塞总受压，因而它必须 有足够的刚度；

（4）柱塞重量往往较大，水平放置时 容易因自重而下垂，造成密封件和导向 单边磨损，故其垂直使用更有利。

气压缸伸缩式

伸缩式气压缸具有二级或多级活塞，伸缩式气压缸中活塞伸出的顺序式从大到小，而空载缩回的顺序则一般是从小到大。伸缩缸可实现较长的行程，而缩回时长度较短，结构较为紧凑。此种气压缸常用于工程机械和农业机械上。

气压缸摆动式

摆动式气压缸是输出扭矩并实现往复运动的执行元件，也称摆动式气压马达。有单叶片和双叶片两种形式。定子块固定在缸体上，而叶片和转子连接在一起。根据进油方向， 叶片将带动转子作往复摆动。

金属工件在表面滚压加工后，表层得到强化极限强度和屈服点增大，工件的使用性能、抗疲劳强度、耐磨性和耐腐蚀性都有明显的提高。经过滚压后，硬度可提高15～30%，而耐磨性提高15%。 　 滚压加工可以使表面粗糙度从Ra6.3提高到Ra2.4～Ra0.2。并且有较高的生产效率，有些工件可在数分或数秒钟内完成。

滚压加工能解决某些工艺方法不易实现的关键问题。例如对特大形缸体的加工。同时它也适用于特小孔的精整加工或某些特殊材料的精整加工。

滚压加工使用范围广，在各大、中及小型工厂均能使用。不论是从加工质量、生产效率，生产成本等方面来看，滚压加工都是一项比较优越的加工方法。在某些方面，它完全可代替精磨、研磨、珩磨等光整加工。 按外力传递到滚压工具的加工方法可分为机械式、滚压式和弹簧式三类。

按加工性质，可分为光精加工、强化加工两类。

故障诊断

气压缸是气压系统中将气压能转换为机械能的执行元件。其故障可基本归纳为气压缸误动作、无力推动负载以及活塞滑移或爬行等。由于气压缸出现故障而导致设备停机的现象屡见不鲜，因此，应重视气压缸的故障诊断与使用维护工作。

根据常用气压缸的结构形式，可将其分为四种类型：

动力缸活塞式

单活塞杆气压缸只有一端有活塞杆。

动力缸柱塞式

（1） 柱塞式气压缸是一种单作用式气压缸，靠气压力只能实现一个方向的运动，柱 塞回程要靠其它外力或柱塞的自重；

（2）柱塞只靠缸套支承而不与缸套 接触，这样缸套极易加工，故适于做 长行程气压缸；

（3）工作时柱塞总受压，因而它必须 有足够的刚度；

（4）柱塞重量往往较大，水平放置时 容易因自重而下垂，造成密封件和导向 单边磨损，故其垂直使用更有利。

动力缸伸缩式

伸缩式气压缸具有二级或多级活塞，伸缩式气压缸中活塞伸出的顺序式从大到小，而空载缩回的顺序则一般是从小到大。伸缩缸可实现较长的行程，而缩回时长度较短，结构较为紧凑。此种气压缸常用于工程机械和农业机械上。

动力缸摆动式

摆动式气压缸是输出扭矩并实现往复运动的执行元件，也称摆动式气压马达。有单叶片和双叶片两种形式。定子块固定在缸体上，而叶片和转子连接在一起。根据进油方向， 叶片将带动转子作往复摆动。

缸筒作为气压缸、矿用单体支柱、气压支架、炮管等产品的主要部件，其加工质量的好坏直接影响整个产品的寿命和可靠性。缸筒加工要求高对同轴度、耐磨性要求严格。缸筒的基本特征是深孔加工，其加工一直困扰加工人员。

采用滚压加工，由于表面层留有表面残余压应力，有助于表面微小裂纹的封闭，阻碍侵蚀作用的扩展。从而提高表面抗腐蚀能力，并能延缓疲劳裂纹的产生或扩大，因而提高缸筒疲劳强度。通过滚压成型，滚压表面形成一层冷作硬化层，减少了磨削副接触表面的弹性和塑性变形，从而提高了缸筒内壁的耐磨性，同时避免了因磨削引起的烧伤。滚压后，表面粗糙度值的减小，可提高配合性质。

油缸是工程机械最主要部件，传统的加工方法是：拉削缸体——精镗缸体——磨削缸体。采用滚压方法是：拉削缸体——精镗缸体——滚压缸体，工序是3部分，但时间上对比：磨削缸体1米大概在1-2天的时间，滚压缸体1米大概在10-30分钟的时间。投入对比：磨床或绗磨机（几万至几百万），滚压刀（1千至几万）。孔的表面硬度提高约30%，缸筒内表面疲劳强度提高25%。油缸使用寿命若只考虑缸筒影响，提高2～3倍，镗削滚压工艺较磨削工艺效率提高3倍左右。以上数据说明，滚压工艺是高效的，能大大提高缸筒的表面质量。

油缸经过滚压后，表面没有锋利的微小刃口，长时间的运动摩擦也不会损伤密封圈或密封件，这点在气压行业特别重要。