氣缸的瞬態(tài)特性

我們可以以單桿雙作用無緩沖氣缸為例，來分析氣缸的運動狀態(tài)，見下圖。

電磁閥換向，氣源經(jīng)A口向氣缸無桿腔充氣，壓力P1上升。有桿腔內(nèi)氣體經(jīng)B口通過換向閥的排氣口排氣，壓力P2下降。當活塞的無桿側(cè)與有桿側(cè)的壓力差達到氣缸的最低動作壓力以上時，活塞開始移動?；钊坏﹩?，活塞等處的摩擦力即從靜摩擦力突然降至動摩擦力，活塞稍有抖動。活塞啟動后，無桿腔為容積增大的充氣狀態(tài)，有桿腔為容積減小的排氣狀態(tài)。隨外負載大小和充排氣回路的阻抗大小等因素的不同，活塞兩側(cè)壓力P1和P2的變化規(guī)律也不同，因而導(dǎo)致活塞的運動速度及氣缸的有效輸出力的變化規(guī)律也不同。下圖是氣缸的瞬態(tài)特性曲線示意圖。從電磁閥通電開始到活塞開始運動的時間為延遲時間。從電磁閥通電開始到活塞到達行程末端的時間為到達時間。

從上圖可以看出，在活塞的整個運動過程中，活塞兩側(cè)腔室內(nèi)的壓力P1和P2以及活塞的運動速度U都在變化。這是因為有桿腔雖然排氣，但容積在減小，顧p2下降趨勢變緩。若排氣不暢，p2還可能上升。無桿腔雖充氣，但容積在增大，若供氣不足或活塞運動速度過快，p1頁可能下降。由于活塞兩側(cè)腔內(nèi)的壓力差在變化，有影響到有效輸出力及活塞運動速度的變化。假如外負載力及摩擦力頁不穩(wěn)定的話，則氣缸兩腔的壓力和活塞運動速度的變化更復(fù)雜。

氣缸的速度特性

活塞在整個運動過程中，其速度是變化的。速度的最大值稱為最大速度，記為um。對非氣緩沖氣缸，最大速度通常在行程末端。對氣緩沖氣缸，最大速度通常在進入緩沖前的行程位置。

氣缸沒有外負載力，并假定氣缸排氣側(cè)為聲速排氣，且氣源壓力不太低的情況下，求出的氣缸速度稱為理論基準速度。

u0=1920*S/A

其中，u0為理論基準速度

S為排氣回路的合成有效截面積

A為排氣側(cè)活塞的有效截面積。

理論速度與無負載時氣缸的最大速度非常接近，故令無負載時氣缸的最大速度等于u0。.隨著負載的加大，氣缸的最大速度um將減小。

氣缸的平均速度v是氣缸的運動行程L除以氣缸的動作時間（通常按到達時間計算）t。通常所說的氣缸的速度都是指平均速度。在粗略計算時，氣缸的最大速度一般取平均速度1.4倍。

標準氣缸的使用速度范圍大多是50~500mm/s。當速度小于50mm/s時，由于氣缸摩擦阻力的影響增大，加上氣體的可壓縮性，不能保證活塞作平穩(wěn)移動，會出現(xiàn)時走時停的現(xiàn)象，稱為“爬行”。當速度高于500mm/s時，氣缸密封圈的摩擦生熱加劇，加速密封件磨損，造成漏氣，壽命縮短，還會加大行程末端的沖擊力，影響到機械壽命。要想氣缸在低速度下工作，宜使用氣液阻尼缸，或通過氣液轉(zhuǎn)換器，利用氣液聯(lián)用缸進行低速控制。要想在更高速下工作，需加長缸筒長度、提高氣缸筒的加工精度，改善密封圈材質(zhì)以減小摩擦阻力，改善緩沖性能等。

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