气液增压缸集气动与液压技术优点于一体，纯气动工作，采用0.4~0.8MPa的压缩空气驱动，气缸输出推力1~50t，需液压泵源与控制元件等装置。增压缸不仅克服了气动压力低及液压易漏油的缺点，而且还具有气动与液压两者的优点，输出力大、能耗低、工作效率高、耐磨损，低噪声、无油污染。

增压缸科学地实现了将加工的工艺过程，依据外负载的变化合理地分为三个过程，并对不同过程的不同外负载分别施加不同的主动压力，因此该技术广泛应用于五金、电子、电器、汽车、机械、钟表、仪器等众多行业的装配、落料、切割、成型，翻边、压入、铆接、冲缝，校准和压印等工序。

1、工作原理

增压缸是能将输入压力变换，以较高压力输出的液压元件。是将一液压缸与增压器作一体式相结合，利用增压器的大小不同受压截面面积之比，因为压力不变，当受压面积由大变小时，则压强也会随大小不同而变化的原理，从而达到将气压压力提高到数十倍的压力效果，以预压式增压缸为例：当工作气压压在液压油(或活塞)表面时，液压油会在压缩空气作用下流向预压行程腔，此时液压油会迅速推动工件作位移，当工作位移遇到阻力大于气压压力时缸则停止动作，此时，增压缸的增压腔因为电信号(或气动信号)动作，开始增压从而达到成型产品的目的。

如图1所示。压缩空气从气缸a口输入，推动活塞带动柱塞向前移动，当与负载平衡时，根据帕斯卡原理“封闭的液体能把外加压的压强大小不变地向各个方向传递”，如不计摩擦阻力，则由气缸活塞受力平衡求得输出油压力p2：

式中p1--输入气缸的空气压力，单位为MPa;

p2--缸内的油压力，单位为MPa;

D--气缸活塞直径，单位为m;

d--气缸柱塞直径，单位为m。

D2/d2称为增压比，由此可见液压缸的油压为气压的D2/d2倍。D/d越大，则增压比也越大。但由于刚度和强度的影响，液压缸直径不可能太小，一般取d=20~50mm，机械效率为为80%~85%。

2、气液增压缸的结构与特点

气液增压缸使用一般气压即能达成液压缸之高出力，不需要液压单元。其结构为:气缸+液压缸+空油转换筒+控制元件。

优点：①速度较快，且出力稳定;②装置简单，调整容易，保养方便;③出力大，可达到油压之高出力;④动力来源取得方便;⑤动作噪声小;⑥无液压系统升温之扰。

缺点：①气液增压缸的行程有一定范围的限制。②吨位一般最大不超过10t。

气液增压缸的结构原理如图2所示。气液增压缸主要由一个气缸及一个液压缸串接而成，且采用液压缸内置式，结构紧凑。气缸活塞两侧带缓冲垫。液压缸活塞与活塞杆由于承受高压，故做成连体式且在轴内开一个比气缸活塞杆直径稍大的孔，以便让其自由伸缩，且孔中的油液可从它们的间隙中排出。自制气控顺序阀12用来控制气缸与液压缸的工作与复位。

气液增压缸的动作步骤：

第一步：向P2口通气，将气、液压缸活塞推至零行程位置。

第二步：将微型高压测压接头调至排气状态。

第三步：自油杯口向油缸中加油，直至加满，此时液压油通过中盖上的开孔充满输出杆内腔。

第四步：旋上油杯口螺堵。

第五步：向p1口通气，则气缸活塞10开始动作，当气缸活塞杆8进入中盖前端密封圈处以后，增压缸筒5内形成封闭油腔，产生高压油推动输出杆输出较大力，完成冲压或注塑工作。

第六步：向p2口通气，增压缸一个动作循环结束。

3、气液增压缸的技术参数

(1)气液增压缸输出力系列：5T、10T、15T、30t。

(2)增力行程：5mm、10mm，15mm。

(3)工作压力：0.3~0.8MPa。

(4)增压比：20~70倍。

(5)快进行程：mm。

(6)快进力：0.2~0.8t。

(7)工作介质：N46、N68。

(8)安装方式:垂直安装。

(9)环境温度：-5~80℃(在不冻结条件下)。

(10)寿命≥30万次。

4、气液增压缸的分类

增压缸有标准型增压缸、直压型增压缸和快速型增压缸。

4.1、标准型增压缸

标准型增压缸主要的组成部分为增压气缸、增压油缸和储油筒，属于油气混合结构，在工作过程中增压缸内部液压油会与外部空气中的水分混合。时间长了之后，液压油中的水分累积会导致油自身出现乳化并且粘度降低的现象。这种情况下，油水混合物就会从排气口中喷出，这是标准型增压缸的一大缺点。

4.2、直压型增压缸

直压型增压缸的内部储油筒放油时不需要与气源直接连接，只需要利用气管与气源连接，再通过气源提供压力推动液压油进行油缸内。

4.3、快速型增压缸

从外形上看，快速型增压缸和其他增压缸并没有什么不同，但是除了气缸、油缸和储油筒外，快速型增压缸的内部设计结构不一样，多了一个关键零部件--快进油缸。与标准型增压缸不同，快速型增压缸采用了油气分离设计。在工作过程中能够将内部液压油和外部空气完全隔离，促使空气中的水分无法再接触并进入液压油内部，解决了标准增压缸产品的喷油问题。

快速型增压缸的速度比标准型增压缸快30%，能够大大提升企业的生产效率，被广泛应用于冲压、铆接、弯曲等冲压工业当中。

5、增压缸使用时的注意事项

在将增压缸接入气路前，请先将管路及元件内的灰尘等杂物清除，以免降低增压缸的使用寿命。缸在正常使用时工作气压必须要按照检验报告中规定的工作气压范围内工作，不得超过规定的工作压力。缸在设计时工作环境的温度已定，若因工作需要变换工作环境超过温度需与增压缸技术相关人员联系。

由于缸中的部分元件为铁质，所以请不要将其置于工况环境特别复杂的环境内使用(如有化学物质的接触环境)，另请在缸前端加装有效的空气处理元件(三点组合)并按时加油润滑及排水处理。增压缸在使用时不可擅自改用其他液体介质(如机油、水等)。为避免缸在增压时动作的压力过大破坏您的模具或工件，可在增压段进入口处加装一减压阀，以便能有效保护产品。

早期增压缸技术源于德国，重要技术是防补油过满装置消除了增压缸的补油问题。增压缸内的卡环限制了储油活塞移动，当增压缸加油过满，多余的油会从减压阀排放出去。同时德国TOX的缸，弹簧具有双重功能，既可使增力活塞回到起始位置，又能使储油腔产生预压力，从而在增压缸气路关闭时，储油腔中的油也能保证一定的预压，保证了缸在任何安装方向和位置都能可靠地工作。这种弹簧装置，对降低气液增压缸在工作时的空气消耗做出了非常杰出的贡献。它的缺点是缸非常的重，安装、维修和操作也不太方便，价格也非常昂贵。

后期，国内自主品牌逐渐以油气结合式代替了TOX的大部分运用领域，这种结合了气缸和液压缸优点而改进设计的气液增压缸液压油与压缩空气严格隔离，缸内的活塞杆接触工作件后自动启程，动作速度快，且较气压传动稳定，缸体装置简单，出力调整容易，相同条件下可达到液压机之高出力、能耗低、软着陆不损模具、占用的空间小，故障少无温升之困扰、寿命长、噪声小等核心特性。

注：本文由机哥整理自《液压气动与密封》年第11期，作者韩艳、宁艳春等。