气缓冲气缸
神威气动 文档标题：气缓冲气缸
一、气缓冲气缸的介绍：
引导活塞在缸内进行直线往复运动的圆筒形金属机件。
空气在发动机气缸中通过膨胀将热能转化为机械能；气体在压缩机气缸中接受活塞压缩而提高压力。
涡轮机、旋转活塞式发动机等的壳体通常也称“气缸”。
气缸的应用领域：印刷（张力控制）、半导体（点焊机、芯片研磨）、自动化控制、机器人等等。
二、气缸种类：
①单作用气缸：仅一端有活塞杆，从活塞一侧供气聚能产生气压，气压推动活塞产生推力伸出，靠弹簧或自重返回。
②双作用气缸：从活塞两侧交替供气，在一个或两个方向输出力。
③膜片式气缸：用膜片代替活塞，只在一个方向输出力，用弹簧复位。
它的密封性能好，但行程短。
④冲击气缸：这是一种新型元件。
它把压缩气体的压力能转换为活塞高速（10～20米/秒）
运动的动能，借以做功。
⑤无杆气缸：没有活塞杆的气缸的总称。
有磁性气缸，缆索气缸两大类。
做往复摆动的气缸称摆动气缸，由叶片将内腔分隔为二，向两腔交替供气，输出轴做摆动运动，摆动角小于280°。
此外，还有回转气缸、气液阻尼缸和步进气缸等。
三、气缸结构：
气缸是由缸筒、端盖、活塞、活塞杆和密封件等组成，其内部结构如图所示：
2：端盖
端盖上设有进排气通口，有的还在端盖内设有缓冲机构。
杆侧端盖上设有密封圈和防尘圈，以防止从活塞杆处向外漏气和防止外部灰尘混入缸内。
杆侧端盖上设有导向套，以提高气缸的导向精度，承受活塞杆上少量的横向负载，减小活塞杆伸出时的下弯量，延长气缸使用寿命。
导向套通常使用烧结含油合金、前倾铜铸件。
端盖过去常用可锻铸铁，为减轻重量并防锈，常使用铝合金压铸，微型缸有使用黄铜材料的。
3：活塞
活塞是气缸中的受压力零件。
为防止活塞左右两腔相互窜气，设有活塞密封圈。
活塞上的耐磨环可提高气缸的导向性，减少活塞密封圈的磨耗，减少摩擦阻力。
耐磨环长使用聚氨酯、聚四氟乙烯、夹布合成树脂等材料。
活塞的宽度由密封圈尺寸和必要的滑动部分长度来决定。
滑动部分太短，易引起早期磨损和卡死。
活塞的材质常用铝合金和铸铁，小型缸的活塞有黄铜制成的。
神威气动 4：活塞杆
活塞杆是气缸中最重要的受力零件。
通常使用高碳钢、表面经镀硬铬处理、或使用不锈钢、以防腐蚀，并提高密封圈的耐磨性。
5：密封圈
回转或往复运动处的部件密封称为动密封，静止件部分的密封称为静密封。
缸筒与端盖的连接方法主要有以下几种：
整体型、铆接型、螺纹联接型、法兰型、拉杆型。
6：气缸工作时要靠压缩空气中的油雾对活塞进行润滑。
也有小部分免润滑气缸。
四、气缸工作原理：
1：根据工作所需力的大小来确定活塞杆上的推力和拉力。
由此来选择气缸时应使气缸的输出力稍有余量。
若缸径选小了，输出力不够，气缸不能正常工作；但缸径过大，不仅使设备笨重、成本高，同时耗气量增大，造成能源浪费。
在夹具设计时，应尽量采用增力机构，以减少气缸的尺寸。
2：下面是气缸理论出力的计算公式：
F：气缸理论输出力（kgf)
F′：效率为85%时的输出力（kgf）－－（F′=F×85%）
D：气缸缸径（mm)
P：工作压力（kgf/C㎡）
例：直径340mm的气缸，工作压力为3kgf/cm2时，其理论输出力为多少?芽输出力是多少?
将P、D连接，找出F、F′上的点，得：
F=2800kgf；F′=2300kgf
在工程设计时选择气缸缸径，可根据其使用压力和理论推力或拉力的大小，从经验表1－1中查出。
神威气动 例：有一气缸其使用压力为5kgf/cm2，在气缸推出时其推力为132kgf，（气缸效率为85%）问：该选择多大的气缸缸径?
由气缸的推力132kgf和气缸的效率85%，可计算出气缸的理论推力为F=F′/85%=155(kgf)
由使用压力5kgf/cm2和气缸的理论推力，查出选择缸径为?63的气缸便可满足使用要求。
五：气缸图片展示：
抱紧气缸如下图：
带阀气缸：
神威气动
带锁气缸
迷你气缸
笔型气缸
神威气动
薄型气缸
手指气缸。
mgp气缸(SMC带导杆)
!"#$%MGP (ø12ø100)· 体积小、轻巧。
· 耐横向负载能力强。
· 耐扭矩能力强。
· 不回转精度高。
· 导向杆的轴承可选择滑动轴承或球轴承。
· 安装方便。
· 二面接管位置可供选择。
最大横向负载F(N) 最大扭矩T(N •m)扭矩：T(N型号表示方法* 中间行程间隔为1mm(ø12~ø32)或5mm(ø40~ø100); 若需要非标准行程需加垫板于标准 行程气缸内。
** 磁性开关规格及特性可参阅磁性开关系列。
在磁性开关型号后，附 导线长度表示记号：无记号－0.5m ，L －3m ，Z-5m 。
例：Y59A, Y59AL行程/磁性开关型号MGPM , MGPL 共同尺寸表4-NN通孔4-øOA 通孔4-øOB 沉孔深OLPA + 行程XX部详细图C + 行程B + 行程A + 行程12 ~ ø25深深部深深部部深!"=E FXX 部详细图32 ~ ø63MGPM (滑动轴承)尺寸A,DB,EMGPL (球轴承)尺寸A,DB,E4-NN 通孔4-øOA 通孔4-øOB 沉孔深OLC + 行程B + 行程A + 行程PA + 行程深部深部深深部深ø80 ~ ø100MGPM (滑动轴承)MGPL (球轴承)st = 行程MGPM , MGPL 共同尺寸表XX 部详细图4-NN 通孔4-øOA 通孔4-øOB 沉孔深OLPA + 行程C + 行程B + 行程A + 行程深部深部深部深ø6H7深106H710ø6H7深10ø6H7深1057ø6H 7规格缸径(mm)最高使用压力(MPa)最低使用压力(MPa)缓冲＊其它规格参见P.1.197。
气缸QGBZ
两侧可调缓冲
缓冲行程（mm）
16
20
定举例：QGBZ100-120
（表二）
技术参数及型号表
QGBZ125
QGBZ160
QGBZ200
QGBZ250
最大行程（mm）
2000
使用压力范围（MPa）
0.10～1.00
工作介质
干燥、洁净、带油雾压缩空气
使用速度（mm/Sec）
50～700
使用温度范围（℃）
①气缸缸径：
Φ50、Φ63、Φ80、Φ100、Φ125、Φ160、Φ200、Φ250
②气缸行程：
0～2000mm
③安装形式：
无标记-基本型
MF1-前法兰式
MF2-后法兰式
S2-轴向脚架式
MP1-双悬耳式
MP3-单悬耳式
MT4-中间铰轴式
3、气缸QGBZ技术参数
（表一）
技术参数及型号表
QGBZ50
QGBZ63
气缸QGBZ
1、气缸QGBZ概述
重型气缸QGBZ是单活塞双作用两侧可调缓冲气缸。气缸外形安装尺寸符合ISO6430国际标准。主要材料选用优质碳素结构钢制造，坚固耐用，适用于恶劣条件下工作。可替代QGA、QGB系列气缸。其特点为尺寸紧凑，安装空间可以减少。
2、气缸QGBZ型号说明
QGBZ ① - ② - ③
-5～60
理论作用力
P=0.5MPa
推力
5213N
8602N
13440N
21000N
拉力
4871N
8064N
12902N
20319N
缓冲
两侧可调缓冲
缓冲行程（mm）
20
23
第六章 气动执行元件
2、磁性耦合式无杆气缸
在活塞上安装了一组高磁性的永久磁环4，磁力 线通过缸筒与套在外面的另一组磁环2作用。由于 两组磁环极性相反具有很强的吸力。当活塞在一 侧输入气压作用下移动时，则在磁耦合力作用下 带动套筒与负载一起移动。
它的特点：小型、重量轻、无外部空气泄 漏、维修保养方便。当速度快、负载大时 ，内外磁环易脱开，即负载大小受速度影 响，且磁耦合的无杆气缸中间不可能增加 支撑点，最大行程受到限制。
如符合国际标准ISO6430、ISO6431、 ISO6432，符合我国标准GB8103-87（即 ISO6431）的都为标准化气缸。
对于ISO6431标准而言，标准主要内容 是对气缸的缸径系列、活塞杆伸出部分的 螺纹尺寸作了规定，对同一缸径的气缸的 外形尺寸(其长度、宽度、高度)作了限制， 对气缸的连接尺寸作了统一的规定。这一 规定仅针对外部连接尺寸的统一，而连接 件与气缸的连接尺寸未作规定。因此，对 于两家都符合ISO6431标准的气缸不能直 接互换，而必须连同连接件一起更换。这 一点在气缸选用时要特别注意
6．1．8 气液转换器
气液转换器是将气压直接转换为油压（增 压比为1:1）的一种气液转换元件。由于空 气有压缩性，而油液一般可不考虑压缩性 ，通过气液转换器可以获得液压驱动良好 的定位、稳定速度和调速特性，可用于精 密切削、精密稳定的进给运动。
当压缩空气由上部输 入管输入后，经管道 末端的缓冲装置使压 缩空气作用在液压油 面上，因而液压油即 以压缩空气相同的压 力，由转化器主体下 部的排油孔输出到液 压缸，使其动作。
6．1．3 冲击气缸
冲击气缸把压缩空气的能量转化为活塞高 速运动能量的一种气缸。活塞最大速度可 以达到10m/s以上，利用此动能做功，与 同尺寸的普通气缸相比，其冲击能要大上 百倍。
SMC气缸选型手册
配管通口
行程 行程
行程
配管通口
CJ2B10,16
行程 行程
行程
*
*
18.3
＊( )内置磁环型尺寸。 双耳环型：弹簧压出 CJ2D ¥CDJ2D 行程 配管通口 行程 耳环用销子
T形座 详细请参见1.06 页
行程
18.3
18.3
＊脚座，法兰，肘节接头，T形座，销子，螺母尺寸，请参阅第1.06页。
1.8 1.08
无记号 无磁性开关
＊磁性开关型号参见行 程/磁性开关型号表 ＊无内置磁环 ＊气缸无此项
安装形式 记号 安装形式 标准型 带磁性开关 ● 基本型 B ● ● 法兰型 F ● ● 脚座型 L ● ● 耳环型 D － ● 耳轴型 T －
行程/磁性开关型号表
磁性开关安装件
97 93A
BP-1
＊磁性开关的规格及特性可参阅磁性开关系列。 导线长度表示记号：无记号－0.5m, L-3m, Z-5m 例: 93A, 93AL
无铜离子型
20－CJ2 B 缸径 － 行程
*以上各种气缸规格及尺寸，可与SMC营业员联络。
1.9 1.09
!" (
)
!
CM2
(ø20
ø40)
标准规格
缸径 (mm) 使用流体 动作方式 最高使用压力 最低使用压力 环境和流体温度 活塞速度 缓冲 行程长度公差 mm 接管口径 (Rc)
1/ 8 1/ 8
记号
行程 缸径(mm)
S 5 10 15 20
5
Z 10 15 20
4
18 23 28 33 51 56 61 66
CJ1B2-□SU4
使用ø4/ø2.5聚氨酯管(TU0425)或 软尼龙管(TS0425)
各种气缸工作原理
气缸工作原理一、单作用气缸只有一腔可输入压缩空气，实现一个方向运动。
其活塞杆只能借助外力将其推回；通常借助于弹簧力，膜片张力，重力等。
单作用气缸的特点是：1）仅一端进（排）气，结构简单，耗气量小一、单作用气缸只有一腔可输入压缩空气，实现一个方向运动。
其活塞杆只能借助外力将其推回；通常借助于弹簧力，膜片张力，重力等。
单作用气缸的特点是：1）仅一端进（排）气，结构简单，耗气量小。
2）用弹簧力或膜片力等复位，压缩空气能量的一部分用于克服弹簧力或膜片张力，因而减小了活塞杆的输力。
3）缸内安装弹簧、膜片等，一般行程较短；与相同体积的双作用气缸相比，有效行程小一些。
4）气缸复位弹簧、膜片的张力均随变形大小变化，因而活塞杆的输出力在行进过程中是变化的。
由于以上特点，单作用活塞气缸多用于短行程。
其推力及运动速度均要求不高场合，如气吊、定位和夹紧等装置上。
单作用柱塞缸则不然，可用在长行程、高载荷的场合。
二、双作用气缸工作原理图双作用气缸指两腔可以分别输入压缩空气，实现双向运动的气缸。
其结构可分为双活塞杆式、单活塞杆式、双活塞式、缓冲式和非缓冲式等。
此类气缸使用最为广泛。
1）双活塞杆双作用气缸双活塞杆气缸有缸体固定和活塞杆固定两种。
缸体固定时，其所带载荷（如工作台）与气缸两活塞杆连成一体，压缩空气依次进入气缸两腔（一腔进气另一腔排气），活塞杆带动工作台左右运动，工作台运动范围等于其有效行程s的3倍。
安装所占空间大，一般用于小型设备上。
活塞杆固定时，为管路连接方便，活塞杆制成空心，缸体与载荷（工作台）连成一体，压缩空气从空心活塞杆的左端或右端进入气缸两腔，使缸体带动工作台向左或向左运动，工作台的运动范围为其有效行程s的2倍。
适用于中、大型设备。
三、缓冲气缸图缓冲气缸1—活塞杆；2—活塞；3—缓冲柱塞；4—柱塞孔；5—单向密封圈；6—节流阀；7—端盖；8—气孔缓冲气缸对于接近行程末端时速度较高的气缸，不采取必要措施，活塞就会以很大的力（能量）撞击端盖，引起振动和损坏机件。
气动执行元件课件
气缸分类
按活塞端面受压力分
按结构特征分 气 缸 分 类 按运动形式分
按功能分 按外形分
单作用气缸(弹簧压出、压回） 双作用气缸（单杆、双杆）
活塞式气缸 柱塞式气缸 薄膜式气缸 叶片式摆动气缸 齿轮齿条式摆动气缸
往复直线式气缸 摆动式气缸
普通气缸 特殊功能气缸
标准型气缸 特殊外形气缸
按缓冲方式分
气
动密封：回转或往复直线运动的部件密封 静密封：静止部件密封（缸筒密封圈，缓冲螺纹密封圈）
压缩密封圈：将密封圈放入密封沟槽内时，留有预压缩量， 靠密封面上的接触压力阻塞通路
特点：预压缩量越大，密封性越好，但摩擦阻力大， 能双向密封
气压密封圈：靠气压将密封圈的唇面压紧在密封面上 特点：气压越高，密封性越好 只能单向密封 唇部对磨损有一定的自补偿作用
齿轮齿条式摆动气缸
基本计算:
（1）摆动角度 = 2L / D0 单= L / D0
2 省空间气缸 （1）薄型气缸 （2）自由安装气缸
3 高位置精度气缸 4 无杆气缸 5 制动气缸 6 其他特殊气缸
(一) 标准气缸
1 单（向）作用气缸
(1)弹簧退回
(2)弹簧压出
(3)重力压出
(4)重力退回
（1） 基本结构
A：进、排气口
R：呼吸孔（过滤片）
（2） 特点 （a）结构简单，耗气量少 （b）由于弹簧作用，缩短了气缸的有效行程 （c）气缸输出力随运动行程的增大而减小 （d）弹簧吸收动能，减小活塞的撞击作用
（3）应用场合 输出力、运动速度要求不高的场合
2 双（向）作用气缸
（2） 分类 （a）无缓冲：活塞撞击端盖 （b）有缓冲：吸收撞击能
或者： （a）单活塞杆：两侧输出力和速度不相等 （b）双活塞杆：两侧输出力和速度不相等
气缸的速度特性
气缸的速度特性
活塞在整个运动过程中，其速度是变化的。
速度的最大值称为最大速度，记为um。
对非气缓冲气缸，最大速度通常在行程末端。
对气缓冲气缸，最大速度通常在进入缓冲前的行程位置。
气缸没有外负载力，并假定气缸排气侧为声速排气，且气源压力不太低的情况下，求出的气缸速度称为理论基准速度。
u0=1920*S/A
其中，u0为理论基准速度
S为排气回路的合成有效截面积
A为排气侧活塞的有效截面积。
理论速度与无负载时气缸的最大速度非常接近，故令无负载时气缸的最大速度等于u0。
.随着负载的加大，气缸的最大速度um将减小。
气缸的平均速度v是气缸的运动行程L除以气缸的动作时间（通常按到达时间计算）t。
通常所说的气缸的速度都是指平均速度。
在粗略计算时，气缸的最大速度一般取平均速度1.4倍。
标准气缸的使用速度范围大多是50~500mm/s。
当速度小于50mm/s时，由于气缸摩擦阻力的影响增大，加上气体的可压缩性，不能保证活塞作平稳移动，会出现时走时停的现象，称为“爬行”。
当速度高于500mm/s时，气缸密封圈的摩擦生热加剧，加速密封件磨损，造成漏气，寿命缩短，还会加大行程末端的冲击力，影响到机械寿命。
要想气缸在低速度下工作，宜使用气液阻尼缸，或通过气液转换器，利用气液联用缸进行低速控制。
要想在更高速下工作，需加长缸筒长度、提高气缸筒的加工精度，改善密封圈材质以减小摩擦阻力，改善缓冲性能等。
气缓冲气缸和液压缓冲气缸的区别
缓冲气缸产生的原因：
对于接近行程末端时速度较高的气缸，活塞就会以很大的力(能量)撞击端盖，引起振动和损坏机件，如果不采取措施，气缸的寿命就会迅速减短，增加设备使用成本。
所以需要采取缓冲措施。
气缓冲气缸和液压缓冲气缸的区别：通过两种气缸的优势即可比对出他们之间的区别。
气缓冲气缸的优势和特点：
这种缓冲方式当缓冲行程较小时，缓冲力就较大，调节合理可以不存在反弹现象，但因缓冲腔容积不大，又由于强度限制，缓冲腔室的高压力不宜太大，则大缓冲力也不会太大，故气缓冲气缸只能吸收较小的能量。
液压缓冲气缸的优势：
可在很短行程内，使缓冲力达到大值，设计合理的话，在行程范围内，可保持缓冲力基本不变，由于液压缓冲器在高压下工作，很小直径的缓冲器便可得到较大的缓冲力，故能吸收大的冲击能。
由于所吸收能量都转化成热能，不会出现反弹现象。
气缸分类及工作原理图
如今目前大量使用的气缸有以下5种：一、单作用气缸只有一腔可输入压缩空气，实现一个方向运动。
其活塞杆只能借助外力将其推回；通常借助于弹簧力，膜片张力，重力等。
单作用气缸的特点是：1）仅一端进（排）气，结构简单，耗气量小。
2）用弹簧力或膜片力等复位，压缩空气能量的一部分用于克服弹簧力或膜片张力，因而减小了活塞杆的输力。
3）缸内安装弹簧、膜片等，一般行程较短；与相同体积的双作用气缸相比，有效行程小一些。
4）气缸复位弹簧、膜片的张力均随变形大小变化，因而活塞杆的输出力在行进过程中是变化的。
由于以上特点，单作用活塞气缸多用于短行程。
其推力及运动速度均要求不高场合，如气吊、定位和夹紧等装置上。
单作用柱塞缸则不然，可用在长行程、高载荷的场合。
二、双作用气缸工作原理图双作用气缸指两腔可以分别输入压缩空气，实现双向运动的气缸。
其结构可分为双活塞杆式、单活塞杆式、双活塞式、缓冲式和非缓冲式等。
此类气缸使用最为广泛。
1）双活塞杆双作用气缸双活塞杆气缸有缸体固定和活塞杆固定两种。
缸体固定时，其所带载荷（如工作台）与气缸两活塞杆连成一体，压缩空气依次进入气缸两腔（一腔进气另一腔排气），活塞杆带动工作台左右运动，工作台运动范围等于其有效行程s的3倍。
安装所占空间大，一般用于小型设备上。
活塞杆固定时，为管路连接方便，活塞杆制成空心，缸体与载荷（工作台）连成一体，压缩空气从空心活塞杆的左端或右端进入气缸两腔，使缸体带动工作台向左或向左运动，工作台的运动范围为其有效行程s 的2倍。
适用于中、大型设备。
三、缓冲气缸图缓冲气缸1—活塞杆；2—活塞；3—缓冲柱塞；4—柱塞孔；5—单向密封圈；6—节流阀；7—端盖；8—气孔缓冲气缸对于接近行程末端时速度较高的气缸，不采取必要措施，活塞就会以很大的力（能量）撞击端盖，引起振动和损坏机件。
为了使活塞在行程末端运动平稳，不产生冲击现象。
在气缸两端加设缓冲装置，一般称为缓冲气缸。
缓冲气缸见上图，主要由活塞杆1、活塞2、缓冲柱塞3、单向密封圈5、节流阀6、端盖7等组成。
气动系统气缸的分类
类别名称简图使用特点活塞式气缸单作用气缸薄膜式气缸普通气缸柱塞式气缸双活塞杆气缸不可调缓冲气缸可调缓冲气缸双作用气缸活塞向两个方向运动都是通过压缩空气驱动设有缓冲装置以使活塞临近行程终点时减速，防止与缸体发生撞击，但缓冲过程和缓冲效果不可以调整，A图所示为一侧有缓冲，B图所示为两侧有缓冲设有缓冲装置，缓冲的速度过程和缓冲的效果可以根据需要进行调整，A图所示为一侧有缓冲，B图所示为两侧有缓冲柱塞外伸运动靠气压驱动，复位借助柱塞重力（垂直安装时），或者借助其他外力压缩空气只能使活塞向一个方向运动，需借助外力或者重力回复压缩空气使活塞向一个方向运动，借助弹簧力回复以膜片代替活塞的气缸，借助弹簧力回复，形成短，结构简单，缸体内壁不需要加工活塞向两个方向运动都是通过压缩空气驱动，活塞行程可根据实际需要选定气缸的分类气缸差动气缸双活塞气缸多位气缸串联气缸冲击气缸数字气缸活塞杆沿行程方向可以占有多个位置，图示结构可以占有四个位置，气缸的任一以空腔接通气源，活塞杆即可占有其中的一个位置回转气缸伺服气缸根据需要进行调整，A图所示为一侧有缓冲，B图所示为两侧有缓冲气缸活塞两端有效作用面积差别较大，在两个腔同时压缩空气且两腔联通时，通过两侧气压对活塞作用力的差，来驱动活塞运动两个活塞同时向相反方向运动特殊气缸塞，用于输出力小、占地空间小、行程较长的场合，缸筒可适当弯曲在一根活塞杆上串联多个活塞，气缸总的输出力等于作用在各活塞上的力之和，可以获得较大的驱动力利用突然大量供气和快速排气相结合的方法得到活塞杆的快速运动，对作用对象产生冲击作用，常用于切断，冲孔，打击工作等将若干个活塞沿轴向一次装在一起，每个活塞的行程由小到大，按几何级数增加进排气导管和导气头固定而奇怪本体可以相对转动。
可用于机床夹具和线材卷曲装置上将输入的气压信号成比例的转换为活塞杆的机械位移，用于自动控制系统中钢索式气缸扰性气缸伸缩气缸利用液体压缩性低，控制性好的特点，通过气缸与液压缸联动，用气缸推动液压缸，使活塞杆获得稳定运动缸筒由扰性材料制成，由夹住缸筒的滚子代替活塞，用于输出力小、占地空间小、行程较长的场合，缸筒可适当弯曲有多个可依次运动的活塞或者柱塞，运动速度和推、拉力均是变化的，适用于较大工作行程的使用场合以钢丝绳代替刚性活塞杆的一种气缸，用于小直径，特长行程（如直径为25mm，行程为6m）的场合利用两端活塞面积差，可增加小活塞端气体输出压力通过气缸与液压缸的联动，用气缸推动液压缸，由于气缸的活塞面积大于液压缸的活塞，液压缸排出的液体压力增加增压气缸气液增压缸气液阻尼缸。