FESTO气缸原理和好处

气缸只有腔可输入压缩空气，实现个方向运动。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。    
1—缸体；2—活塞；3—弹簧；4—活塞杆；        单作用气缸的特点是：
仅端进（排）气，结构简单，耗气量小。
用弹簧力或膜片力等复位，压缩空气能量的部分用于克服弹簧力或膜片张力，因而减小了活塞杆的输出力。
缸内安装弹簧、膜片等，般行程较短；与相同体积的双作用气缸相比，行程小些。
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。

FESTO气缸原理和好处
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。
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。其工作原理见图42.2-3。
缸体固定时，其所带载荷（如工作台）与气缸两活塞杆连成体，压缩空气依次进入气缸两腔（腔进气另腔排气），活塞杆带动工作台左右运动，工作台运动范围等于其行程s的3倍。安装所占空间大，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行程s的2倍。适用于中、大型设备。

FESTO气缸原理和好处
1—缸体；2—工作台；3—活塞；4—活塞杆；5—机架        双活塞杆气缸因两端活塞杆直径相等，故活塞两侧受力面积相等。当输入压力、流量相同时，其往返运动输出力及速度均相等。
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，般称为缓冲气缸。缓冲气缸见图42.2-4，主要由活塞杆1、活塞2、缓冲柱塞3、单向阀5、节流阀6、端盖7等组成。其工作原理是：当活塞在压缩空气推动下向右运动时，缸右腔的气体经柱塞孔4及缸盖上的气孔8排出。在活塞运动接近行程末端时，活塞右侧的缓冲柱塞3将柱塞孔4堵死、活塞继续向右运动时，封在气缸右腔内的剩余气体被压缩，缓慢地通过节流阀6及气孔8排出，被压缩的气体所产生的压力能如果与活塞运动所具有的全部能量相平衡，即会取得缓冲效果，使活塞在行程末端运动平稳，不产生冲击。调节节流阀6阀口开度的大小，即可控制排气量的多少，从而决定了被压缩容积（称缓冲室）内压力的大小，以调节缓冲效果。若令活塞反向运动时，从气孔8输入压缩空气，可直接顶开单向阀5，推动活塞向左运动。如节流阀6阀口开度固定，不可调节，即称为不可调缓冲气缸。

1—活塞杆；2—活塞；3—缓冲柱塞；4—柱塞孔；5—单向阀
6—节流阀；7—端盖；8—气孔        气缸所设缓冲装置种类很多，上述只是其中之，当然也可以在气动回路上采取措施，达到缓冲目的。
组合气缸般指气缸与液压缸相组合形成的气-液阻尼缸、气-液增压缸等。*，通常气缸采用的工作介质是压缩空气，其特点是动作快，但速度不易控制，当载荷变化较大时，容易产生“爬行”或“自走”现象；而液压缸采用的工作介质是通常认为不可压缩的液压油，其特点是动作不如气缸快，但速度易于控制，当载荷变化较大时，采用措施得当，般不会产生“爬行”和“自走”现象。把气缸与液压缸巧妙组合起来，取长补短，即成为气动系统中普遍采用的气-液阻尼缸。
气-液阻尼缸工作原理见图42.2-5。实际是气缸与液压缸串联而成，两活塞固定在同活塞杆上。液压缸不用泵供油，只要充满油即可，其进出口间装有液压单向阀、节流阀及补油杯。当气缸右端供气时，气缸克服载荷带动液压缸活塞向左运动（气缸左端排气），此时液压缸左端排油，单向阀关闭，油只能通过节流阀流入液压缸右腔及油杯内，这时若将节流阀阀口开大，则液压缸左腔排油通畅，两活塞运动速度就快，反之，若将节流阀阀口关小，液压缸左腔排油受阻，两活塞运动速度会减慢。这样，调节节流阀开口大小，就能控制活塞的运动速度。可以看出，气液阻尼缸的输出力应是气缸中压缩空气产生的力（推力或拉力）与液压缸中油的阻尼力之差。

图42.2-5 气-液阻尼缸
1—节流阀；2—油杯；3—单向阀；4—液压缸；5—气缸；6—外载荷        气-液阻尼缸的类型有多种。
按气缸与液压缸的连接形式，可分为串联型与并联型两种。前面所述为串联型，图42.2-6为并联型气-液阻尼缸。串联型缸体较长；加工与安装时对同轴度要求较高；有时两缸间会产生窜气窜油现象。并联型缸体较短、结构紧凑；气、液缸分置，不会产生窜气窜油现象；因液压缸工作压力可以相当高，液压缸可制成相当小的直径（不必与气缸等直径）；但因气、液两缸安装在不同轴线上，会产生附加力矩，会增加导轨装置磨损，也可能产生“爬行”现象。串联型气-液阻尼缸还有液压缸在前或在后之分，液压缸在后参见图42.2-5，液压缸活塞两端作用面积不等，工作过程中需要储油或补油，油杯较大。如将液压缸放在前面（气缸在后面），则液压缸两端都有活塞杆，两端作用面积相等，除补充泄漏之外就不存在储油、补油问题，油杯可以很小。
若不计式（42.2-1）中G和Fƒ0项，且令d=d1，，则当
时，活塞才开始移动。这里的p20、p30均为压力。可见活塞开始移动瞬时，蓄气缸腔与有杆腔的压力差很大。这点很明显地与普通气缸不同。

普通型冲击气缸        三阶段：冲击段。活塞开始移动瞬时，蓄气缸腔内压力p30可认为已达气源压力ps，同时，容积很小的无杆腔（包括环形空间C）通过排气孔3与大气相通，故无杆腔压力p10等于大气压力pa。由于pa/ps大于临界压力比0.528，所以活塞开始移动后，在zui小流通截面处（喷气口与活塞之间的环形面）为声速流动，使无杆腔压力急剧增加，直与蓄气缸腔内压力平衡。该平衡压力略低于气源压力。以上可以称为冲击段的I区段。I区段的作用时间极短（只有几毫秒）。在I区段，有杆腔压力变化很小，故I区段末，无杆腔压力p1（作用在活塞全面积上）比有杆腔压力p2（作用在活塞杆侧的环状面积上）大得多，活塞在这样大的压差力作用下，获得很高的运动加速度，使活塞高速运动，即进行冲击。在此过程B口仍在进气，蓄气缸腔无杆腔已连通且压力相等，可认为蓄气-无杆腔内为略带充气的热膨胀过程。同时有杆腔排气孔A通流面积有限，活塞高速冲击势必造成有杆腔内气体迅速压缩（排气不畅），有杆腔压力会迅速升高（可能高于气源压力）这必将引起活塞减速，直下降到速度为0。以上可称为冲击段的Ⅱ区段。可认为Ⅱ区段的有杆腔内为边排气的热压缩过程。整个冲击段时间很短，约几十毫秒。见图42.2-11c。
普通型冲击气缸的工作原理

蓄气缸；2—中盖；3—排气孔；4—喷气口；5—活塞        四阶段：弹跳段。在冲击段之后，从能量观点来说，蓄气缸腔内压力能转化成活塞动能，而活塞的部分动能又转化成有杆腔的压力能，结果造成有杆腔压力比蓄气-无杆腔压力还高，即形成“气垫”，使活塞产生反向运动，结果又会使蓄气-无杆腔压力增加，且又大于有杆腔压力。如此便出现活塞在缸体内来回往复运动—即弹跳。直活塞两侧压力差克服不了活塞阻力不能再发生弹跳为止。待有杆腔气体由A排空后，活塞便下行终点。
五阶段：耗能段。活塞下行终点后，如换向阀不及时复位，则蓄气-无杆腔内会继续充气直达到气源压力。再复位时，充入的这部分气体又需全部排掉。可见这种充气不能作用有功，故称之为耗能段。实际使用时应避免此段（令换向阀及时换向返回复位段）。
对内径D=90mm的气缸，在气源压力0.65MPa下进行实验，所得冲击气缸特性曲线见图42.2-12。上述分析基本与特性曲线相符。

对冲击段的分析可以看出，很大的运动加速使活塞产生很大的运动速度，但由于必须克服有杆腔不断增加的背压力及摩擦力，则活塞速度又要减慢，因此，在某个冲程处，运动速度必达zui大值，此时的冲击能也达zui大值。各种冲击作业应在这个冲程附近进行（参见图42.2-11c）。
冲击气缸在实际工作时，锤头模具撞击工件作完功，般就借助行程开关发出信号使换向阀复位换向，缸即从冲击段直接转为复位段。这种状态可认为不存在弹跳段和耗能段。
快排型冲击气缸由上述普通型冲击气缸原理可见，其部分能量（有时是较大部分能量）被消耗于克服背压（即p2）做功，因而冲击能没有充分利用。假如冲击开始，就让有杆腔气体全排空，即使有杆腔压力降大气压力，则冲击过程中，可节省大量的能量，而使冲击气缸发挥更大的作用，输出更大的冲击能。这种在冲击过程中，有杆腔压力接近于大气压力的冲击气缸，称为快排型冲击气缸。其结构见图42.2-13a。
快排型冲击气缸是在普通型冲击气缸的下部增加了“快排机构”构成。快排机构是由快排导向盖1、快排缸体4、快排活塞3、密封胶垫2等零件组成。
快排型冲击气缸的气控回路见图42.2-13b。接通气源，通过阀F1同时向K1、K3充气，K2通大气。阀F1输出口A用直管与K1孔连通，而用弯管与K3孔连通，弯管气阻大于直管气阻。这样，压缩空气经K1使快排活塞3推到上边，由快排活塞3与密封胶垫2起切断有杆腔与排气口T的通道。然后经K3孔向有杆腔进气，蓄气无杆腔气体经K4孔通过阀F2排气，则活塞上移。当活塞封住中盖喷气口时，装在锤头上的压块触动推杆6，切换阀F3，发出信号控制阀F2使之切换，这样气源便经阀F2和K4孔向蓄气腔内充气，直充气源压力。