氣缸釋義
引導(dǎo)活塞在其中進(jìn)行直線(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)的圓筒形金屬機(jī)件。工質(zhì)在發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸中通過(guò)膨脹將熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能;氣體在壓縮機(jī)氣缸中接受活塞壓縮而提高壓力。渦輪機(jī)、旋轉(zhuǎn)活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)等的殼體通常也稱(chēng)“氣缸"。
動(dòng)機(jī)內(nèi)的圓筒形空室,里面有一個(gè)由工作流體的壓力或膨脹力推動(dòng)的活塞,某些特殊型發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的類(lèi)似的、但非圓筒形的部分。
汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)常用缸數(shù)有3、4、5、6、8、10、12缸。排量1升以下的發(fā)動(dòng)機(jī)常用3缸(如夏利7100)，1—2.5升一般為4缸發(fā)動(dòng)機(jī)，3升左右的發(fā)動(dòng)機(jī)一般為6缸，4升左右為8缸，5.5升以上用12缸發(fā)動(dòng)機(jī)。按照發(fā)動(dòng)機(jī)的排列方式，又可分為有W型12缸發(fā)動(dòng)機(jī)(如大眾輝騰W12、奧迪A8W12)、V型12缸發(fā)動(dòng)機(jī)(如奔馳S600、寶馬760)、W型8缸發(fā)動(dòng)機(jī)(如帕薩特W8)、V型8缸發(fā)動(dòng)機(jī)(如新奧迪A6L4.2)、水平對(duì)置6缸發(fā)動(dòng)機(jī)(如斯巴魯森林人)、V型6缸發(fā)動(dòng)機(jī)、直列5缸發(fā)動(dòng)機(jī)和直列4缸發(fā)動(dòng)機(jī)等。一般來(lái)說(shuō)，在同等缸徑下，缸數(shù)越多，排量越大，功率越高;在同等排量下，缸數(shù)越多，缸徑越小，轉(zhuǎn)速可以提高，從而獲得較大的提升功率。
一般來(lái)說(shuō)，同等排量情況下，氣門(mén)越多，進(jìn)排氣效率越好，就像一個(gè)人跑步，累得氣喘吁吁時(shí)，需要張大嘴巴呼吸。傳統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)多是每缸一個(gè)進(jìn)氣門(mén)和一個(gè)排氣門(mén)，這種二氣門(mén)配氣機(jī)構(gòu)相對(duì)比較簡(jiǎn)單，制造成本低，維修起來(lái)也相對(duì)容易。對(duì)于輸出功率要求不太高的普通發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，兩氣門(mén)就能獲得較為滿(mǎn)意的發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率與扭矩性能。
排量較大、功率較大的發(fā)動(dòng)機(jī)要采用多氣門(mén)技術(shù)。zui簡(jiǎn)單的多氣門(mén)技術(shù)是三氣門(mén)結(jié)構(gòu)，即在一進(jìn)一排的二氣門(mén)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上再加上一個(gè)進(jìn)氣門(mén)。近年來(lái)，世界各大汽車(chē)公司新開(kāi)發(fā)的轎車(chē)大多采用四氣門(mén)結(jié)構(gòu)。四氣門(mén)配氣機(jī)構(gòu)中，每個(gè)氣缸各有兩個(gè)進(jìn)氣門(mén)和兩個(gè)排氣門(mén)。
四氣門(mén)結(jié)構(gòu)能大幅度提高發(fā)動(dòng)機(jī)的吸氣、排氣效率，新款轎車(chē)大都采用四氣門(mén)技術(shù)。當(dāng)然，大眾汽車(chē)多采用五氣門(mén)技術(shù)，如老款捷達(dá)王的20V發(fā)動(dòng)機(jī)，寶來(lái)1.8T發(fā)動(dòng)機(jī)也是五氣門(mén)。
不過(guò)，達(dá)到或超過(guò)六氣門(mén)不僅使配氣結(jié)構(gòu)過(guò)于復(fù)雜，還會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)壽命縮短，氣門(mén)開(kāi)啟的空間簾區(qū)(氣門(mén)的圓周和氣門(mén)的升程)也較小，效率下降。因此，四氣門(mén)技術(shù)目前使用zui為普遍。
氣缸分類(lèi)
直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)往復(fù)運(yùn)動(dòng)的氣缸、擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)的擺動(dòng)氣缸、氣爪等。
氣缸結(jié)構(gòu)
氣缸是由缸筒、端蓋、活塞、活塞桿和密封件等組成
1）缸筒
缸筒的內(nèi)徑大小代表了氣缸輸出力的大小?；钊诟淄矁?nèi)做平穩(wěn)的往復(fù)滑動(dòng)，缸筒內(nèi)表面的表面粗糙度應(yīng)達(dá)到Ra0.8um。對(duì)鋼管缸筒，內(nèi)表面還應(yīng)鍍硬鉻，以減小摩擦阻力和磨損，并能防止銹蝕。缸筒材質(zhì)除使用高碳鋼管外，還是用高強(qiáng)度鋁合金和黃銅。小型氣缸有使用不銹鋼管的。帶磁性開(kāi)關(guān)的氣缸或在耐腐蝕環(huán)境中使用的氣缸，缸筒應(yīng)使用不銹鋼、鋁合金或黃銅等材質(zhì)?！ ?BR>SMCCM2氣缸活塞上采用組合密封圈實(shí)現(xiàn)雙向密封，活塞與活塞桿用壓鉚鏈接，不用螺母?！?BR>2）端蓋
端蓋上設(shè)有進(jìn)排氣通口，有的還在端蓋內(nèi)設(shè)有緩沖機(jī)構(gòu)。桿側(cè)端蓋上設(shè)有密封圈和防塵圈，以防止從活塞桿處向外漏氣和防止外部灰塵混入缸內(nèi)。桿側(cè)端蓋上設(shè)有導(dǎo)向套，以提高氣缸的導(dǎo)向精度，承受活塞桿上少量的橫向負(fù)載，減小活塞桿伸出時(shí)的下彎量，延長(zhǎng)氣缸使用壽命。導(dǎo)向套通常使用燒結(jié)含油合金、前傾銅鑄件。端蓋過(guò)去常用可鍛鑄鐵，現(xiàn)在為減輕重量并防銹，常使用鋁合金壓鑄，微型缸有使用黃銅材料的?！ ?BR>3）活塞
活塞是氣缸中的受壓力零件。為防止活塞左右兩腔相互竄氣，設(shè)有活塞密封圈?；钊系哪湍キh(huán)可提高氣缸的導(dǎo)向性，減少活塞密封圈的磨耗，減少摩擦阻力。耐磨環(huán)長(zhǎng)使用聚氨酯、聚四氟乙烯、夾布合成樹(shù)脂等材料。活塞的寬度由密封圈尺寸和必要的滑動(dòng)部分長(zhǎng)度來(lái)決定。滑動(dòng)部分太短，易引起早期磨損和卡死?；钊牟馁|(zhì)常用鋁合金和鑄鐵，小型缸的活塞有黃銅制成的。
4）活塞桿
活塞桿是氣缸中zui重要的受力零件。通常使用高碳鋼，表面經(jīng)鍍硬鉻處理，或使用不銹鋼，以防腐蝕，并提高密封圈的耐磨性?！ ?BR>5）密封圈
回轉(zhuǎn)或往復(fù)運(yùn)動(dòng)處的部件密封稱(chēng)為動(dòng)密封，靜止件部分的密封稱(chēng)為靜密封?！ ?BR>缸筒與端蓋的連接方法主要有以下幾種：
整體型、鉚接型、螺紋聯(lián)接型、法蘭型、拉桿型?！ ?BR>6）氣缸工作時(shí)要靠壓縮空氣中的油霧對(duì)活塞進(jìn)行潤(rùn)滑。也有小部分免潤(rùn)滑氣缸。
工作原理
根據(jù)工作所需力的大小來(lái)確定活塞桿上的推力和拉力。由此來(lái)選擇氣缸時(shí)應(yīng)使氣缸的輸出力稍有余量。若缸徑選小了，輸出力不夠，氣缸不能正常工作；但缸徑過(guò)大，不僅使設(shè)備笨重、成本高，同時(shí)耗氣量增大，造成能源浪費(fèi)。在夾具設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡量采用增力機(jī)構(gòu)，以減少氣缸的尺寸?！ ?BR>下面是氣缸理論出力的計(jì)算公式：
F：氣缸理論輸出力（kgf)
F′：效率為85%時(shí)的輸出力（kgf）--（F′=F×85%）
D：氣缸缸徑（mm)
P：工作壓力（kgf/cm2）
例：直徑340mm的氣缸，工作壓力為3kgf/cm2時(shí)，其理論輸出力為多少?芽輸出力是多少?
將P、D連接，找出F、F′上的點(diǎn)，得：
F=2800kgf；F′=2300kgf
在工程設(shè)計(jì)時(shí)選擇氣缸缸徑，可根據(jù)其使用壓力和理論推力或拉力的大小
例：有一氣缸其使用壓力為5kgf/cm2，在氣缸推出時(shí)其推力為132kgf，（氣缸效率為85%）問(wèn)：該選擇多大的氣缸缸徑?
由氣缸的推力132kgf和氣缸的效率85%，可計(jì)算出氣缸的理論推力為F=F′/85%=155(kgf)
由使用壓力5kgf/cm2和氣缸的理論推力，查出選擇缸徑為?63的氣缸便可滿(mǎn)足使用要求。
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