氣缸的工作原理及分類

引言：渦輪機、旋轉活塞式發動機等的殼體通常也稱“氣缸”。氣缸的應用領域在印刷（張力控制）、半導體（點焊機、芯片研磨）、自動化控制、機器人等領域。氣缸在生產生活中的應用也是十分廣泛的，那么什么是氣缸？氣缸又有哪些種類呢？

       氣缸的基本概念

       內燃機缸體上安放活塞的空腔。是活塞運動的軌道，燃氣在其中燃燒及膨脹，通過氣缸壁還能散去一部分燃氣傳給的爆發余熱，使發動機保持正常的工作溫度。氣缸的型式有整體式和單鑄式。單鑄式又分為干式和濕式兩種。氣缸和缸體鑄成一個整體時稱整體式氣缸;氣缸和缸體分別鑄造時，單鑄的氣缸筒稱為氣缸套。氣缸套與冷卻水直接接觸的稱作濕式氣缸套;不與冷卻水直接接觸的稱作干式氣缸套。為了保持氣缸與活塞接觸的嚴密性，減少活塞在其中運動的摩擦損失，氣缸內壁應有較高的加工精度和精確的形狀尺寸。

       氣缸的運動速度主要由所驅動的工作機構的需要來決定。要求速度緩慢、平穩時，宜采用氣液阻尼缸或采用節流調速。節流調速的方式有：水平安裝推力載荷推薦用排氣節流；垂直安裝升舉載荷推薦用進氣節流；具體回路見基本回路一節。用緩沖氣缸可使缸在行程終點不發生沖擊現象，通常緩沖氣缸在阻力載荷且速度不高時，緩沖效果才明顯。如果速度高，行程終端往往會產生沖擊。

       氣缸的分類

       氣壓傳動中將壓縮氣體的壓力能轉換為機械能的氣動執行元件。氣缸有做往復直線運動的和做往復擺動兩種類型，如圖《氣缸》所示。做往復直線運動的氣缸又可分為單作用氣缸、雙作用氣缸、膜片式氣缸和沖擊氣缸4種。

       ①單作用氣缸：僅一端有活塞桿，從活塞一側供氣聚能產生氣壓，氣壓推動活塞產生推力伸出，靠彈簧或自重返回。

       ②雙作用氣缸：從活塞兩側交替供氣，在一個或兩個方向輸出力。

       ③膜片式氣缸：用膜片代替活塞，只在一個方向輸出力，用彈簧復位。它的密封性能好，但行程短。

       ④沖擊氣缸：這是一種新型元件。它把壓縮氣體的壓力能轉換為活塞高速（10～20米/秒）運動的動能，借以做功。

       ⑤無桿氣缸：沒有活塞桿的氣缸的總稱。有磁性氣缸，纜索氣缸兩大類。

       氣缸原理源于大炮，1680年，荷蘭科學家霍因斯受到大炮原理的啟發，心想如將炮彈的強大力量用來推動其它機械不是挺好嗎？他一開始仍用火藥作燃燒爆炸物，將炮彈改成“活塞”，把炮筒作“氣缸”，并開一個單向閥。他在氣缸內注入火藥，當點燃火藥后，火藥猛烈地爆炸燃燒，推動活塞向上運動，并產生動力。同時，爆炸氣巨大的壓力還推開單向閥，排出廢氣。

       而后，氣缸內殘余廢氣逐漸變冷，氣壓變低，氣缸外部的大氣壓又推動活塞向下運動，以準備進行下一次爆炸。當然，由于行程過長，效率太低，他最終沒有取得成功。但是，正是霍因斯首先提出了“內燃機”的設想，后人在此基礎上才發明了汽車用的發動機。