气缸的瞬态特性，气缸的速度特性

气缸的瞬态特性

我们可以以单杆双作用无缓冲气缸为例，来分析气缸的运动状态，见下图。

电磁阀换向，气源经A口向气缸无杆腔充气，压力P1上升。有杆腔内气体经B口通过换向阀的排气口排气，压力P2下降。当活塞的无杆侧与有杆侧的压力差达到气缸的最低动作压力以上时，活塞开始移动。活塞一旦启动，活塞等处的摩擦力即从静摩擦力突然降至动摩擦力，活塞稍有抖动。活塞启动后，无杆腔为容积增大的充气状态，有杆腔为容积减小的排气状态。随外负载大小和充排气回路的阻抗大小等因素的不同，活塞两侧压力P1和P2的变化规律也不同，因而导致活塞的运动速度及气缸的有效输出力的变化规律也不同。下图是气缸的瞬态特性曲线示意图。从电磁阀通电开始到活塞开始运动的时间为延迟时间。从电磁阀通电开始到活塞到达行程末端的时间为到达时间。

从上图可以看出，在活塞的整个运动过程中，活塞两侧腔室内的压力P1和P2以及活塞的运动速度U都在变化。这是因为有杆腔虽然排气，但容积在减小，顾p2下降趋势变缓。若排气不畅，p2还可能上升。无杆腔虽充气，但容积在增大，若供气不足或活塞运动速度过快，p1页可能下降。由于活塞两侧腔内的压力差在变化，有影响到有效输出力及活塞运动速度的变化。假如外负载力及摩擦力页不稳定的话，则气缸两腔的压力和活塞运动速度的变化更复杂。

气缸的速度特性

活塞在整个运动过程中，其速度是变化的。速度的最大值称为最大速度，记为um。对非气缓冲气缸，最大速度通常在行程末端。对气缓冲气缸，最大速度通常在进入缓冲前的行程位置。

气缸没有外负载力，并假定气缸排气侧为声速排气，且气源压力不太低的情况下，求出的气缸速度称为理论基准速度。

u0=1920*S/A

其中，u0为理论基准速度

S为排气回路的合成有效截面积

A为排气侧活塞的有效截面积。

理论速度与无负载时气缸的最大速度非常接近，故令无负载时气缸的最大速度等于u0。.随着负载的加大，气缸的最大速度um将减小。

气缸的平均速度v是气缸的运动行程L除以气缸的动作时间（通常按到达时间计算）t。通常所说的气缸的速度都是指平均速度。在粗略计算时，气缸的最大速度一般取平均速度1.4倍。

标准气缸的使用速度范围大多是50~500mm/s。当速度小于50mm/s时，由于气缸摩擦阻力的影响增大，加上气体的可压缩性，不能保证活塞作平稳移动，会出现时走时停的现象，称为“爬行”。当速度高于500mm/s时，气缸密封圈的摩擦生热加剧，加速密封件磨损，造成漏气，寿命缩短，还会加大行程末端的冲击力，影响到机械寿命。要想气缸在低速度下工作，宜使用气液阻尼缸，或通过气液转换器，利用气液联用缸进行低速控制。要想在更高速下工作，需加长缸筒长度、提高气缸筒的加工精度，改善密封圈材质以减小摩擦阻力，改善缓冲性能等。

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