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美國GAST氣缸將壓縮氣體的壓力能轉換為機械能的氣動執行元件

GAST氣缸是指引導活塞在缸內進行直線往復運動的圓筒形金屬機件。空氣在發動機GAST氣缸中通過膨脹將熱能轉化為機械能；氣體在壓縮機GAST氣缸中接受活塞壓縮而提高壓力。

渦輪機、旋轉活塞式發動機等的殼體通常也稱“GAST氣缸”。GAST氣缸的應用領域：印刷（張力控制）、半導體（點焊機、芯片研磨）、自動化控制、機器人等等。

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GAST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。GAST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。GAST氣缸和缸體鑄成一個整體時稱整體式GAST氣缸;GAST氣缸和缸體分別鑄造時，單鑄的GAST氣缸筒稱為GAST氣缸套。GAST氣缸套與冷卻水直接接觸的稱作濕式GAST氣缸套;不與冷卻水直接接觸的稱作干式GAST氣缸套。為了保持GAST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，GAST氣缸內壁應有較高的加工精度和精確的形狀尺寸。

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。GAST氣缸有做往復直線運動的和做往復擺動兩種類型，如圖《GAST氣缸》所示。做往復直線運動的GAST氣缸又可分為單作用GAST氣缸、雙作用GAST氣缸、膜片式GAST氣缸和沖擊GAST氣缸4種。

①單作用GAST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GAST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GAST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GAST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GAST氣缸：沒有活塞桿的GAST氣缸的總稱。有磁性GAST氣缸，纜索GAST氣缸兩大類。

做往復擺動的GAST氣缸稱擺動GAST氣缸，由葉片將內腔分隔為二，向兩腔交替供氣，輸出軸做擺動運動，擺動角小于 280°。此外，還有回轉GAST氣缸、氣液阻尼缸和步進GAST氣缸等。

GAST氣缸是由缸筒、端蓋、活塞、活塞桿和密封件等組成，其內部結構如圖《SMCGAST氣缸原理圖》所示：

1）缸筒

缸筒的內徑大小代表了GAST氣缸輸出力的大小。活塞要在缸筒內做平穩的往復滑動，缸筒內表面的表面粗糙度應達到Ra0.8μm。

SMC、 CM2GAST氣缸活塞上采用組合密封圈實現雙向密封，活塞與活塞桿用壓鉚鏈接，不用螺母。

2）端蓋

端蓋上設有進排氣通口，有的還在端蓋內設有緩沖機構。桿側端蓋上設有密封圈和防塵圈，以防止從活塞桿處向外漏氣和防止外部灰塵混入缸內。桿側端蓋上設有導向套，以提高GAST氣缸的導向精度，承受活塞桿上少量的橫向負載，減小活塞桿伸出時的下彎量，延長GAST氣缸使用壽命。導向套通常使用燒結含油合金、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GAST氣缸中的受壓力零件。為防止活塞左右兩腔相互竄氣，設有活塞密封圈。活塞上的耐磨環可提高GAST氣缸的導向性，減少活塞密封圈的磨耗，減少摩擦阻力。耐磨環長使用聚氨酯、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部分長度來決定。滑動部分太短，易引起早期磨損和卡死。活塞的材質常用鋁合金和鑄鐵，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GAST氣缸中最重要的受力零件。通常使用高碳鋼、表面經鍍硬鉻處理、或使用不銹鋼、以防腐蝕，并提高密封圈的耐磨性。

5）密封圈

回轉或往復運動處的部件密封稱為動密封，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、螺紋聯接型、法蘭型、拉桿型。

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

GAST氣缸是鑄造而成的，GAST氣缸出廠后都要經過時效處理，使GAST氣缸在鑄造過程中所產生的內應力消除。如果時效時間短，那么加工好的GAST氣缸在以后的運行中還會變形。

GAST氣缸在運行時受力的情況很復雜，除了受GAST氣缸內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對靜止部分的反作用力，以及各種連接管道冷熱狀態下對GAST氣缸的作用力，在這些力的相互作用下，GAST氣缸易發生塑性變形造成泄漏。

GAST氣缸的負荷增減過快，特別是快速的啟動、停機和工況變化時溫度變化大、暖缸的方式不正確、停機檢修時打開保溫層過早等，在GAST氣缸中和法蘭上產生很大的熱應力和熱變形。

GAST氣缸在機械加工的過程中或經過補焊后產生了應力，但沒有對GAST氣缸進行回火處理加以消除，致使GAST氣缸存在較大的殘余應力，在運行中產生的變形。

在安裝或檢修的過程中，由于檢修工藝和檢修技術的原因，使內缸、GAST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，運行后產生巨大的膨脹力使GAST氣缸變形。

使用的GAST氣缸密封劑質量不好、雜質過多或是型號不對；GAST氣缸密封劑內若有堅硬的雜質顆粒就會使密封面難以緊密的結合。

GAST氣缸螺栓的緊力不足或是螺栓的材質不合格。GAST氣缸結合面的嚴密性主要靠螺栓的緊力來實現的。機組的起停或是增減負荷時產生的熱應力和高溫會造成螺栓的應力松弛，如果應力不足，螺栓的預緊力就會逐漸減小。如果GAST氣缸的螺栓材質不好，螺栓在長時間的運行當中，在熱應力和GAST氣缸膨脹力的作用下被拉長，發生塑性變形或斷裂，緊力就會不足，使GAST氣缸發生泄漏的現象。

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