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美国GAST气缸将压缩气体的压力能转换为机械能的气动执行元件

GAST气缸是指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GAST气缸中通过膨胀将热能转化为机械能；气体在压缩机GAST气缸中接受活塞压缩而提高压力。

涡轮机、旋转活塞式发动机等的壳体通常也称“GAST气缸”。GAST气缸的应用领域：印刷（张力控制）、半导体（点焊机、芯片研磨）、自动化控制、机器人等等。

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GAST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。GAST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。GAST气缸和缸体铸成一个整体时称整体式GAST气缸;GAST气缸和缸体分别铸造时，单铸的GAST气缸筒称为GAST气缸套。GAST气缸套与冷却水直接接触的称作湿式GAST气缸套;不与冷却水直接接触的称作干式GAST气缸套。为了保持GAST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，GAST气缸内壁应有较高的加工精度和精确的形状尺寸。

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。GAST气缸有做往复直线运动的和做往复摆动两种类型，如图《GAST气缸》所示。做往复直线运动的GAST气缸又可分为单作用GAST气缸、双作用GAST气缸、膜片式GAST气缸和冲击GAST气缸4种。

①单作用GAST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GAST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GAST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GAST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GAST气缸：没有活塞杆的GAST气缸的总称。有磁性GAST气缸，缆索GAST气缸两大类。

做往复摆动的GAST气缸称摆动GAST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GAST气缸、气液阻尼缸和步进GAST气缸等。

GAST气缸是由缸筒、端盖、活塞、活塞杆和密封件等组成，其内部结构如图《SMCGAST气缸原理图》所示：

1）缸筒

缸筒的内径大小代表了GAST气缸输出力的大小。活塞要在缸筒内做平稳的往复滑动，缸筒内表面的表面粗糙度应达到Ra0.8μm。

SMC、 CM2GAST气缸活塞上采用组合密封圈实现双向密封，活塞与活塞杆用压铆链接，不用螺母。

2）端盖

端盖上设有进排气通口，有的还在端盖内设有缓冲机构。杆侧端盖上设有密封圈和防尘圈，以防止从活塞杆处向外漏气和防止外部灰尘混入缸内。杆侧端盖上设有导向套，以提高GAST气缸的导向精度，承受活塞杆上少量的横向负载，减小活塞杆伸出时的下弯量，延长GAST气缸使用寿命。导向套通常使用烧结含油合金、前倾铜铸件。端盖过去常用可锻铸铁，为减轻重量并防锈，常使用铝合金压铸，微型缸有使用黄铜材料的。

3）活塞

活塞是GAST气缸中的受压力零件。为防止活塞左右两腔相互窜气，设有活塞密封圈。活塞上的耐磨环可提高GAST气缸的导向性，减少活塞密封圈的磨耗，减少摩擦阻力。耐磨环长使用聚氨酯、聚四氟乙烯、夹布合成树脂等材料。活塞的宽度由密封圈尺寸和必要的滑动部分长度来决定。滑动部分太短，易引起早期磨损和卡死。活塞的材质常用铝合金和铸铁，小型缸的活塞有黄铜制成的。如图2所示

4）活塞杆

活塞杆是GAST气缸中最重要的受力零件。通常使用高碳钢、表面经镀硬铬处理、或使用不锈钢、以防腐蚀，并提高密封圈的耐磨性。

5）密封圈

回转或往复运动处的部件密封称为动密封，静止件部分的密封称为静密封。

缸筒与端盖的连接方法主要有以下几种：

整体型、铆接型、螺纹联接型、法兰型、拉杆型。

6）GAST气缸工作时要靠压缩空气中的油雾对活塞进行润滑。也有小部分免润滑GAST气缸。

GAST气缸是铸造而成的，GAST气缸出厂后都要经过时效处理，使GAST气缸在铸造过程中所产生的内应力消除。如果时效时间短，那么加工好的GAST气缸在以后的运行中还会变形。

GAST气缸在运行时受力的情况很复杂，除了受GAST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GAST气缸的作用力，在这些力的相互作用下，GAST气缸易发生塑性变形造成泄漏。

GAST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GAST气缸中和法兰上产生很大的热应力和热变形。

GAST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GAST气缸进行回火处理加以消除，致使GAST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、GAST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GAST气缸变形。

使用的GAST气缸密封剂质量不好、杂质过多或是型号不对；GAST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。

GAST气缸螺栓的紧力不足或是螺栓的材质不合格。GAST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GAST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GAST气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GAST气缸发生泄漏的现象。

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