气缸是用于实现直线往复运动或摆动并做功的元件，是气压传动系统中最常用的一种执行元件。与液压缸相比，它具有结构简单、制造成本低、污染少、便于维修、动作迅速等优点，但由于推力小，所以广泛用于轻载系统。
1.气缸的分类
（1）按压缩空气对活塞端面作用力的方向可分为：单作用气缸，气缸在压缩空气作用下实现单向运动，活塞的复位靠弹簧力、自重或其他外力完成；双作用气缸，双作用气缸的往返运动全靠压缩空气来完成。
（2）按气缸结构可分为：活塞式气缸、叶片式气缸、薄膜式气缸、气液式阻尼缸。
（3）按气缸安装方式可分为：固定式气缸，气缸安装在机体上固定不动，有耳座式、凸缘式和法兰式；轴销式气缸，气缸围绕一固定轴可作一定角度的摆动。
（4）按气缸的功能可分为：普通气缸，包括单作用气缸和双作用气缸，常用于无特殊要求的场合；特殊气缸，用于有特殊要求的场合，包括薄膜式气缸、气液式阻尼缸、冲击气缸、摆动气缸和回转气缸等。
2.标准化气缸的参数
在设计和生产中要求尽可能选用标准化气缸。
1）标准化气缸的标记和系列
标准化气缸使用的标记是用符号“QG”表示气缸，符号“A、B、C、D、H”表示五种系列，具体的标记方法是：
五种标准化气缸的标记和系列为：
QGA——无缓冲普通气缸
QGB——细杆（标准杆）缓冲气缸
QGC——粗杆缓冲气缸
QGD——气液式阻尼缸
QGH——回转气缸
例如：QGA 100 ×125 表示缸径为100 mm，行程为125 mm 的无缓冲普通气缸。
2）标准化气缸的主要参数
标准化气缸的主要参数是缸筒内径D 和行程L。因为在一定的气源压力下，缸筒内径标志气缸活塞的理论输出力，行程标志气缸的作用范围。
缸筒内径D （mm）：如表9－2－1 所示。
行程L （mm）：对无缓冲气缸：L＝（0.5～2）D
对有缓冲气缸：L＝（1～10）D
表9-2-1 气缸的缸筒内径系列
注：括号中数据非优先选用。
3.气缸的结构
根据以上气缸的分类，重点介绍以下几种气缸的结构和工作原理。其中气液式阻尼缸、薄膜式气缸等为特殊气缸。
图9-2-1 单作用气缸结构原理图
1）单作用气缸
单作用气缸是指压缩空气仅在气缸的一端进气，并推动活塞运动，而活塞的返回则是借助于其他外力，如重力、弹簧力等，其结构原理如图9－2－1 所示。
单作用气缸由于单边进气，其结构简单，耗气量小；缸体内安装弹簧减小了空间，使活塞的有效行程缩短；由于使用弹簧复位，使压缩空气的能量有一部分用来克服弹簧的弹力，故减小了活塞杆的输出推力。另外，复位弹簧的弹力随其变形程度而变化，因此活塞杆的推力和运动速度在行程中是有变化的。
基于以上特点，单作用气缸多用于短行程及对活塞杆推力、运动速度要求不高的场合，如定位和夹紧装置。
2）双作用气缸
单活塞杆双作用气缸是使用最为广泛的一种普通气缸，其结构如图9－2－2 所示。
(www.xing528.com)
图9-2-2 单活塞杆双作用气缸结构原理图
双活塞杆双作用气缸使用得较少，其结构与单活塞杆双作用气缸基本相同，只是活塞两侧都装有活塞杆。因两端活塞杆直径相同，所以活塞往复运动的速度和输出力均相等。这种气缸常用于气缸加工机械及包装机械设备。
缓冲气缸的运动速度一般都较快，常达1 m/s，为了防止活塞与气缸端盖发生碰撞，必须设置缓冲装置，使活塞接近端盖时逐渐减速，其结构如图9－2－3 所示，此气缸的两侧都设置了缓冲装置。在活塞到达行程终点前，缓冲柱塞将柱塞孔堵死，活塞再向前运动时，封闭在缸内的空气被压缩，吸收部件惯性力所产生的动能，从而使运动速度减慢。在实际应用中，常使用节流阀将封闭在气缸内的空气缓慢地排出。
图9-2-3 缓冲气缸结构原理图
1—压盖；2，9—节流阀；3—前缸盖；4—缸体；5—活塞杆；6，8—缓冲柱塞；7—活塞；10—后缸盖；11，12—单向阀
3）气液式阻尼缸
普通气缸工作时，由于气体的压缩性，当外部载荷变化较大时，会产生“爬行”或“自走”现象，导致气缸工作不稳定。为了使气缸运动平稳，普遍采用气液式阻尼缸。气液式阻尼缸是由气缸和油缸组合而成，其利用油液的不可压缩性和控制油液排量来获得活塞的平稳运动和调节活塞的运动速度。
图9－2－4 为气液式阻尼缸的工作原理图，它将油缸和气缸串联成一个整体，两个活塞固定在一根活塞杆上。气缸活塞的左行速度由节流阀3 来调节，油箱1 起到补油作用。一般将双活塞杆腔作为液压缸，这样可使液压缸两腔的排油量相等，以减少补油箱的容积。
图9-2-4 气液式阻尼缸工作原理图
1—油箱；2—单向阀；3—节流阀；4—液压缸；5—气缸
4）薄膜式气缸
薄膜式气缸是一种利用压缩空气通过膜片推动活塞杆作往复直线运动的气缸。它由缸体、膜片、膜盘和活塞杆等主要零件组成，功能类似于活塞式气缸，分单作用式和双作用式两种。图9－2－5 （a）为单作用式，此气缸只有一个气口。当气口输入压缩空气时，推动膜片2、膜盘3、活塞杆4 向下运动，而活塞杆的上行需依靠弹簧力的作用。图9－2－5（b）为双作用式，有两个气口，活塞杆的上下运动都依靠压缩空气来推动。
图9-2-5 薄膜式气缸
（a）单作用式；（b）双作用式
4.气缸的选择和使用要求
使用气缸应首先立足于选择标准气缸，其次才是设计气缸。如要求高速运动，应选用大内径的进气管道。对于行程中途有变动的情况，为使气缸速度平稳，可选用气液式阻尼缸。当要求行程终端无冲击时，则应选用缓冲气缸。
气缸的选择步骤具体如下。
1）缸筒内径的确定
根据气缸输出力的大小来确定气缸缸筒内径。气缸的缸筒内径尺寸见表9－2－1，摘自GB/T 2348—1993。
2）安装方式
根据负荷的运动方向来选择安装方式。工件做周期性的转动或连续转动时，应选用旋转气缸。此外，在一般场合应尽量选用固定式气缸。
3）根据气缸行程确定活塞杆直径
气缸的行程一般比所需行程长5～10 mm。活塞杆为受压杆件，其强度是很重要的，应采用高强度钢并进行热处理和加大活塞杆直径等以提高其强度（参阅相关手册）。
4）确定密封件的材料
标准气缸密封件的材料一般为丁腈橡胶。
5）确定缓冲装置
根据工作需求确定有无缓冲装置。
6）防尘罩的确定
气缸在沙土、尘埃、风雨等恶劣条件下使用时，有必要对活塞杆进行特别保护。防尘罩要根据周围环境温度选定（参阅相关手册）。
气缸的使用要求具体如下。
（1）正常工作条件。工作气源压力为0.3～0.6 MPa，环境温度为－35～80 ℃。
（2）行程。一般不用满行程，特别是在活塞杆伸出时，应避免活塞杆碰撞缸盖，否则容易破坏零件。
（3）安装。安装时要注意运动方向。活塞杆不允许承受偏载或轴向负载。
（4）润滑。压缩空气必须经过净化处理，在气缸进气口前应安装油雾器（不供油气缸例外），便于气缸工作时相对运动部件的润滑。不允许用油润滑时，可用无油润滑气缸。在灰尘大的场合下，运动件应设防尘罩。
免责声明：以上内容源自网络，版权归原作者所有，如有侵犯您的原创版权请告知，我们将尽快删除相关内容。
