德国力士乐Rexroth气缸的优势和解决方案

     作为全球的传动与控制技术供应商之一，博世力士乐致力于为各类机械和系统设备提供高效、强大、安全的智能运动解决方案。公司在行走机械应用、机械应用与工程及工厂自动化等领域拥有丰富的项目经验，并且凭借其智能元件、定制化解决方案及服务，为实现互联工业奠定了坚实的基础。同时，博世力士乐还为客户提供各种液压、电子传动与控制、齿轮、线性传动及组装技术，软件及物联网的接口。公司业务遍及全球80多个国家与地区，拥有30,500多名专业员工，2017年全球的销售额近55亿欧元。

     当今世界正在经历数字化转型的浪潮，而我们均处于这场科技风暴的中心。力士乐始终关注客户未来的需求，扎实的技术底蕴为我们奠定了持续前进的基础。为助力客户成为行业赢家，200多年来我们不断创新，旨在提供安全高效、智能且强大的解决方案。这是我们的承诺，更是我们的宗旨！

     我们对于未来有一个愿景：工厂内只有墙壁、地板、屋顶是固定的；而所有的生产设备都能根据不同的订单要求迅速移动，配置成不同的产线。与此同时，整个生产流程实现数字化为管理者提供决策依据。从单个电机或机床的传感器，到云端的信息管理系统，所有的元件通过无线网络实时共享相关的数据。

     简单来说，互联液压就是将传统液压方案与现代系统构架和软件功能相结合。在互联液压时代，用户可以实现与第三方硬件的开放式互联，现有液压模块与工业4.0的连接和数据交互、实时监控液压系统并进行预防性维护、远程在线专家等一系列功能。博世集团和博世力士乐是德国工业4.0 战略的重要发起者，也是优秀的践行者及卓越的供应商 — 德国洪堡工厂智能多品种生产线，荣获“工业4.0 创新大奖”，眼见为实；同时，我们也拥有工业4.0 所需的全面软硬件产品和咨询服务，切实可行。

     气缸是内燃机缸体上安放活塞的空腔。是活塞运动的轨道，燃气在其中燃烧及膨胀，通过气缸壁还能散去一部分燃气传给的爆发余热，使发动机保持正常的工作温度。气缸的型式有整体式和单铸式。单铸式又分为干式和湿式两种。

     气缸和缸体铸成一个整体时称整体式气缸;气缸和缸体分别铸造时，单铸的气缸筒称为气缸套。气缸套与冷却水直接接触的称作湿式气缸套;不与冷却水直接接触的称作干式气缸套。为了保持气缸与活塞接触的严密性，减少活塞在其中运动的摩擦损失，气缸内壁应有较高的加工精度和精确的形状尺寸。

    REXROTH力士乐气缸是由缸筒、端盖、活塞、活塞杆和密封件等组成，可引导活塞在缸内进行直线往复运动的圆筒形金属机件。空气在发动机气缸中通过膨胀将热能转化为机械能；气体在压缩机气缸中接受活塞压缩而提高压力。

REXROTH力士乐气缸的种类

     气压传动中将压缩气体的压力能转换为机械能的气动执行元件。气缸有做往复直线运动的和做往复摆动两种类型。做往复直线运动的气缸又可分为单作用气缸、双作用气缸、膜片式气缸和冲击气缸4种。
①单作用气缸：仅一端有活塞杆，从活塞一侧供气聚能产生气压，气压推动活塞产生推力伸出，靠弹簧或自重返回。
②双作用气缸：从活塞两侧交替供气，在一个或两个方向输出力。
③膜片式气缸：用膜片代替活塞，只在一个方向输出力，用弹簧复位。它的密封性能好，但行程短。
④冲击气缸：这是一种新型元件。它把压缩气体的压力能转换为活塞高速（10～20米/秒）运动的动能，借以做功。
⑤无杆气缸：没有活塞杆的气缸的总称。有磁性气缸，缆索气缸两大类。

REXROTH力士乐气缸的竞争优势

1.输出力大
2.REXROTH力士乐气缸具备较大的输出力，相比较普通的气缸产品，由于REXROTH力士乐气缸的生产技术较为先进，在同等能源消耗的前提下，REXROTH力士乐气缸能够提供更高输出范围。虽然不同产品类型的REXROTH力士乐气缸整体输出力不同，但是同等标注下，REXROTH力士乐气缸整体优势明显。

     REXROTH力士乐气缸产品优势涉及：造纸、钢铁厂、电厂、水泥、化纤厂、油田、石化厂、化工厂、铝业厂、石油、陶瓷、机械制造厂、冶金、烟厂、选矿厂、军工厂、食品、纺织、起重设备、汽车制造业等。

     做往复摆动的气缸称摆动气缸，由叶片将内腔分隔为二，向两腔交替供气，输出轴做摆动运动，摆动角小于280°。此外，还有回转气缸、气液阻尼缸和步进气缸等。REXROTH力士乐气缸具备众多优点，由于它整体的设计结构较为新颖，并且体积非常小，因此能够适应更多的使用环境需求。同时还拥有着较为方便的安装性能，能够同时满足不同企业的使用需求。REXROTH力士乐气缸的整体使用性能稳定，可帮助企业以更少的成本投入完成全部的生产任务，以提高企业整体利润。REXROTH力士乐气缸运用的驱动元件进行组合，并能够在工业生产过程中实现不同类型的动作使用。

气缸与电动执行器的区别

     从传统观念来看，气缸与电动执行器一直被认为是属于两个完全不同领域的自动化产品，但是近年来，随着电气化程度的不断提高，电动执行器却慢慢浸入气动领域，二者在应用中既有竞争又相互补充。在本期栏目中，我们将从技术性能、购买和应用成本、能源效率、应用场合及市场形势等几个方面来对比气缸与电动执行器各自的优势

技术性能

    众所周知，相比电动执行器，气缸可在恶劣条件下可靠地工作，且操作简单，基本可实现免维护。气缸擅长作往复直线运动，尤其适于工业自动化中多的传送要求——工件的直线搬运。而且，仅仅调节安装在气缸两侧的单向节流阀就可简单地实现稳定的速度控制，也成为气缸驱动系统大的特征和优势。所以对于没有多点定位要求的用户，绝大多数从使用便利性角度更倾向于使用气缸。目前工业现场使用电动执行器的应用大部分都是要求高精度多点定位，这是由于用气缸难以实现，退而求其次的结果。

    而电动执行器主要用于旋转与摆动工况。其优势在于响应时间快，通过反馈系统对速度、位置及力矩进行控制。但当需要完成直线运动时，需要通过齿形带或丝杆等机械装置进行传动转化，因此结构相对较为复杂，而且对工作环境及操作维护人员的专业知识都有较高要求。

优势

（1）对使用者的要求较低。气缸的原理及结构简单，易于安装维护，对于使用者的要求不高。电缸则不同，工程人员必需具备一定的电气知识，否则极有可能因为误操作而使之损坏。
（2）输出力大。气缸的输出力与缸径的平方成正比；而电缸的输出力与三个因素有关，缸径、电机的功率和丝杆的螺距，缸径及功率越大、螺距越小则输出力越大。一个缸径为50mm的气缸，理论上的输出力可达2000N，对于同样缸径的电缸，虽然不同公司的产品各有差异，但是基本上都不超过1000N。显而易见，在输出力方面气缸更具优势。
（3）适应性强。气缸能够在高温和低温环境中正常工作且具有防尘、防水能力，可适应各种恶劣的环境。而电缸由于具有大量电气部件的缘故，对环境的要求较高，适应性较差。

常见故障
    气缸是铸造而成的，气缸出厂后都要经过时效处理，使气缸在住铸造过程中所产生的内应力完全消除。如果时效时间短，那么加工好的汽缸在以后的运行中还会变形。

    气缸在运行时受力的情况很复杂，除了受气缸内外气体的压力差和装在其中的各零部件的重量等静载荷外，还要承受蒸汽流出静叶时对静止部分的反作用力，以及各种连接管道冷热状态下对气缸的作用力，在这些力的相互作用下，气缸易发生塑性变形造成泄漏。

     气缸的负荷增减过快，特别是快速的启动、停机和工况变化时温度变化大、暖缸的方式不正确、停机检修时打开保温层过早等，在气缸中和法兰上产生很大的热应力和热变形。

     气缸在机械加工的过程中或经过补焊后产生了应力，但没有对气缸进行回火处理加以消除，致使气缸存在较大的残余应力，在运行中产生的变形。

     在安装或检修的过程中，由于检修工艺和检修技术的原因，使内缸、气缸隔板、隔板套及气封套的膨胀间隙不合适，或是挂耳压板的膨胀间隙不合适，运行后产生巨大的膨胀力使气缸变形。

     使用的气缸密封剂质量不好、杂质过多或是型号不对；气缸密封剂内若有坚硬的杂质颗粒就会使密封面难以紧密的结合。

     气缸螺栓的紧力不足或是螺栓的材质不合格。气缸结合面的严密性主要靠螺栓的紧力来实现的。机组的起停或是增减负荷时产生的热应力和高温会造成螺栓的应力松弛，如果应力不足，螺栓的预紧力就会逐渐减小。如果气缸的螺栓材质不好，螺栓在长时间的运行当中，在热应力和汽缸膨胀力的作用下被拉长，发生塑性变形或断裂，紧力就会不足，使气缸发生泄漏的现象。

     气缸螺栓紧固的顺序不正确。一般的气缸螺栓在紧固时是从中间向两边同时紧固，也就是从垂弧大处或是受力变形大的地方紧固，这样就会把变形大的处的间隙向汽缸前后的自由端转移，后间隙渐渐消失。如果是从两边向中间紧，间隙就会集中于中部，气缸结合面形成弓型间隙，引起蒸汽泄漏。

原因

    气缸出现内、外泄漏，一般是因活塞杆安装偏心，润滑油供应不足，密封圈和密封环磨损或损坏，气缸内有杂质及活塞杆有伤痕等造成的。所以，当气缸出现内、外泄漏时，应重新调整活塞杆的中心，以保证活塞杆与缸筒的同轴度；须经常检查油雾器工作是否可靠，以保证执行元件润滑良好；当密封圈和密封环出现磨损或损环时，须及时更换；若气缸内存在杂质，应及时清除；活塞杆上有伤痕时，应换新。

    气缸的输出力不足和动作不平稳，一般是因活塞或活塞杆被卡住、润滑不良、供气量不足，或缸内有冷凝水和杂质等原因造成的。对此，应调整活塞杆的中心；检查油雾器的工作是否可靠；供气管路是否被堵塞。当气缸内存有冷凝水和杂质时，应及时清除。气缸的缓冲效果不良，一般是因缓冲密封圈磨损或调节螺钉损坏所致。此时，应更换密封圈和调节螺钉。

    气缸的活塞杆和缸盖损坏，一般是因活塞杆安装偏心或缓冲机构不起作用而造成的。对此，应调整活塞杆的中心位置；更换缓冲密封圈或调节螺钉。

解决方案

1.汽缸变形较大或漏汽严重的结合面，采用研刮结合面的方法

    如果上缸结合面变形在0.05mm范围内，以上缸结合面为基准面，在下缸结合面涂红丹或是压印蓝纸，根据痕迹研刮下缸。如果上缸的结合面变形量大，在上缸涂红丹，用大平尺研出痕迹，把上缸研平。或是采取机械加工的方法把上缸结合面找平，再以上缸为基准研刮下缸结合面。汽缸结合面的研刮一般有两种方法：

⑴是不紧结合面的螺栓，用千斤顶微微推动上缸前后移动，根据下缸结合面红丹的况来研刮。这种方法适合结构刚性强的高压缸。

⑵是紧结合面的螺栓，根据塞尺的检查结合面的严密性，测出数值及压出的痕迹，修刮结合面，这种方法可以排除汽缸垂弧对间隙的影响。

2.采用适当的汽缸密封材料
    因汽轮机汽缸密封剂还没有统一的国家标准和行业标准，制作原料和配方也各不相同，产品质量参差不齐；在选择汽轮机汽缸密封剂时，就要选在行业内有口碑，产品质量有保证的正规生产厂家，以保证检修处理后汽缸的严密性。

3.局部补焊的方法

    由于汽缸结合面被蒸汽冲刷或腐蚀出沟痕，选用适当的焊条把沟痕添平，用平板或平尺研出痕迹，研刮焊道和结合面在同一平面内。汽缸结合面变形较大或是漏汽严重时，在下缸的结合面补焊一条或两条10—20mm宽的密消除间隙封带，然后用平尺或是扣上缸测量，并涂红丹研刮，直到消除间隙。此操作的工艺也很简单，焊前预热汽缸至150℃，然后在室温下进行分段退焊或跳焊。选用奥氏体焊条，如A407、A412，焊后用石棉布覆盖保温缓冷。待冷却室温后进行打磨修刮。

4.汽缸结合面的涂镀或喷涂

    当汽缸结合面大面积漏汽，间隙在0.50mm左右时，为了减少研刮的工作量，可用涂镀的工艺。用汽缸做阳极，涂具做阴极，在汽缸的结合面上反复涂刷电解溶液，涂层的厚度要根据汽缸结合面间隙的大小而定，涂层的种类要根据汽缸的材料和修刮的工艺而定。喷涂就是用专用的高温火焰喷枪把金属粉末加热至熔化或达到塑性状态后喷射于处理过的汽缸表面，形成一层具有所需性能的涂层方法。其特点就是设备简单，操作方便涂层牢固，喷涂后汽缸温度仅为70℃—80℃不会使汽缸产生变形，而且可获得耐热，耐磨，抗腐蚀的涂层。注意的是在涂渡和喷涂前都要对缸面进行打磨、除油、拉毛，在涂渡和喷涂后要对涂层进行研刮，保证结合面的严密。

5.结合面加垫的方法
    如果结合面的局部间隙泄漏不是很大，可用80—100目的铜网经热处理使其硬度降低，然后剪成适当的形状，铺在结合面的漏汽处，再配以汽缸密封剂。如果结合面的间隙较大，泄漏严重，可在上下结合面开宽50mm深5mm的槽，中间镶嵌IGr18Ni9Ti的齿形垫，齿形垫的厚度一般比槽的深度大0.05—0.08mm左右，并可用同等形状的不锈钢垫片做以调整。

6.控制螺栓应力的方法
     如果汽缸结合面的变形较小，而且很均匀，可在有间隙处更换新的螺栓，或是适当的加大螺栓的预紧力。按从中间向两边同时紧固，也就是从垂弧大处或是受力变形大的地方紧固螺栓。理论上来说，控制螺栓的预紧力可用公式d/L≤A来计算，但由于此计算的数据与测量的手段还在研究当中，没有达到推广，多在螺栓的允许的大应力内根据经验而定。

7.新时期采用的高分子材料方法

    随着技术的进一步发展，高分子复合材料逐渐在气缸维护中取得了成功的应用。相对于传统手段相比，高分子复合材料具有较为优异的耐温性能，良好的耐压性能，以及更为出色的密封性能，且具有良好的塑变性，受热不会固化，密封膜不会被破坏，从而保证了机件密封面的密封；加之易于清除，使用过的密封面可以用无水乙醇或丙酮轻易的擦去，而不会附着于密封面；由于其优异的性能，逐渐受到越来越多气缸企业的青睐。

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