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    日本SMC氣缸將壓縮氣體的壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的氣動(dòng)執(zhí)行元件

SMC氣缸是指引導(dǎo)活塞在缸內(nèi)進(jìn)行直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)的圓筒形金屬機(jī)件。空氣在發(fā)動(dòng)機(jī)SMC氣缸中通過膨脹將熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；氣體在壓縮機(jī)SMC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“SMC氣缸”。SMC氣缸的應(yīng)用領(lǐng)域：印刷（張力控制）、半導(dǎo)體（點(diǎn)焊機(jī)、芯片研磨）、自動(dòng)化控制、機(jī)器人等等。

內(nèi)燃機(jī)缸體上安放活塞的空腔。是活塞運(yùn)動(dòng)的軌道，燃?xì)庠谄渲腥紵芭蛎洠ㄟ^SMC氣缸壁還能散去一部分燃?xì)鈧鹘o的爆發(fā)余熱，使發(fā)動(dòng)機(jī)保持正常的工作溫度。SMC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。SMC氣缸和缸體鑄成一個(gè)整體時(shí)稱整體式SMC氣缸;SMC氣缸和缸體分別鑄造時(shí)，單鑄的SMC氣缸筒稱為SMC氣缸套。SMC氣缸套與冷卻水直接接觸的稱作濕式SMC氣缸套;不與冷卻水直接接觸的稱作干式SMC氣缸套。為了保持SMC氣缸與活塞接觸的嚴(yán)密性，減少活塞在其中運(yùn)動(dòng)的摩擦損失，SMC氣缸內(nèi)壁應(yīng)有較高的加工精度和精確的形狀尺寸。

氣壓傳動(dòng)中將壓縮氣體的壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的氣動(dòng)執(zhí)行元件。SMC氣缸有做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)的和做往復(fù)擺動(dòng)兩種類型，如圖《SMC氣缸》所示。做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)的SMC氣缸又可分為單作用SMC氣缸、雙作用SMC氣缸、膜片式SMC氣缸和沖擊SMC氣缸4種。

①單作用SMC氣缸：僅一端有活塞桿，從活塞一側(cè)供氣聚能產(chǎn)生氣壓，氣壓推動(dòng)活塞產(chǎn)生推力伸出，靠彈簧或自重返回。

②雙作用SMC氣缸：從活塞兩側(cè)交替供氣，在一個(gè)或兩個(gè)方向輸出力。

③膜片式SMC氣缸：用膜片代替活塞，只在一個(gè)方向輸出力，用彈簧復(fù)位。它的密封性能好，但行程短。

④沖擊SMC氣缸：這是一種新型元件。它把壓縮氣體的壓力能轉(zhuǎn)換為活塞高速（10～20米/秒）運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能，借以做功。

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

做往復(fù)擺動(dòng)的SMC氣缸稱擺動(dòng)SMC氣缸，由葉片將內(nèi)腔分隔為二，向兩腔交替供氣，輸出軸做擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)，擺動(dòng)角小于 280°。此外，還有回轉(zhuǎn)SMC氣缸、氣液阻尼缸和步進(jìn)SMC氣缸等。

SMC氣缸是由缸筒、端蓋、活塞、活塞桿和密封件等組成，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖《SMCSMC氣缸原理圖》所示：

1）缸筒

缸筒的內(nèi)徑大小代表了SMC氣缸輸出力的大小。活塞要在缸筒內(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Ra0.8μm。

SMC、 CM2SMC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。

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SMC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SMC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。端蓋過去常用可鍛鑄鐵，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。

3）活塞

活塞是SMC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。活塞上的耐磨環(huán)可提高SMC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)長使用聚氨酯、聚四氟乙烯、夾布合成樹脂等材料。活塞的寬度由密封圈尺寸和必要的滑動(dòng)部分長度來決定。滑動(dòng)部分太短，易引起早期磨損和卡死。活塞的材質(zhì)常用鋁合金和鑄鐵，小型缸的活塞有黃銅制成的。如圖2所示

4）活塞桿

活塞桿是SMC氣缸中最重要的受力零件。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。

5）密封圈

回轉(zhuǎn)或往復(fù)運(yùn)動(dòng)處的部件密封稱為動(dòng)密封，靜止件部分的密封稱為靜密封。

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。

6）SMC氣缸工作時(shí)要靠壓縮空氣中的油霧對活塞進(jìn)行潤滑。也有小部分免潤滑SMC氣缸。

SMC氣缸是鑄造而成的，SMC氣缸出廠后都要經(jīng)過時(shí)效處理，使SMC氣缸在鑄造過程中所產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力消除。如果時(shí)效時(shí)間短，那么加工好的SMC氣缸在以后的運(yùn)行中還會(huì)變形。

SMC氣缸在運(yùn)行時(shí)受力的情況很復(fù)雜，除了受SMC氣缸內(nèi)外氣體的壓力差和裝在其中的各零部件的重量等靜載荷外，還要承受蒸汽流出靜葉時(shí)對靜止部分的反作用力，以及各種連接管道冷熱狀態(tài)下對SMC氣缸的作用力，在這些力的相互作用下，SMC氣缸易發(fā)生塑性變形造成泄漏。

SMC氣缸的負(fù)荷增減過快，特別是快速的啟動(dòng)、停機(jī)和工況變化時(shí)溫度變化大、暖缸的方式不正確、停機(jī)檢修時(shí)打開保溫層過早等，在SMC氣缸中和法蘭上產(chǎn)生很大的熱應(yīng)力和熱變形。

SMC氣缸在機(jī)械加工的過程中或經(jīng)過補(bǔ)焊后產(chǎn)生了應(yīng)力，但沒有對SMC氣缸進(jìn)行回火處理加以消除，致使SMC氣缸存在較大的殘余應(yīng)力，在運(yùn)行中產(chǎn)生的變形。

在安裝或檢修的過程中，由于檢修工藝和檢修技術(shù)的原因，使內(nèi)缸、SMC氣缸隔板、隔板套及氣封套的膨脹間隙不合適，或是掛耳壓板的膨脹間隙不合適，運(yùn)行后產(chǎn)生巨大的膨脹力使SMC氣缸變形。

使用的SMC氣缸密封劑質(zhì)量不好、雜質(zhì)過多或是型號不對；SMC氣缸密封劑內(nèi)若有堅(jiān)硬的雜質(zhì)顆粒就會(huì)使密封面難以緊密的結(jié)合。

SMC氣缸螺栓的緊力不足或是螺栓的材質(zhì)不合格。SMC氣缸結(jié)合面的嚴(yán)密性主要靠螺栓的緊力來實(shí)現(xiàn)的。機(jī)組的起停或是增減負(fù)荷時(shí)產(chǎn)生的熱應(yīng)力和高溫會(huì)造成螺栓的應(yīng)力松弛，如果應(yīng)力不足，螺栓的預(yù)緊力就會(huì)逐漸減小。如果SMC氣缸的螺栓材質(zhì)不好，螺栓在長時(shí)間的運(yùn)行當(dāng)中，在熱應(yīng)力和SMC氣缸膨脹力的作用下被拉長，發(fā)生塑性變形或斷裂，緊力就會(huì)不足，使SMC氣缸發(fā)生泄漏的現(xiàn)象。

SMC氣缸螺栓緊固的順序不正確。一般的SMC氣缸螺栓在緊固時(shí)是從中間向兩邊同時(shí)緊固，也就是從垂弧最大處或是受力變形最大的地方緊固，這樣就會(huì)把變形最大的處的間隙向SMC氣缸前后的自由端轉(zhuǎn)移，最后間隙漸漸消失。如果是從兩邊向中間緊，間隙就會(huì)集中于中部，SMC氣缸結(jié)合面形成弓型間隙，引起蒸汽泄漏。