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气动缸是一种成熟可靠、快速、洁净且经济的线性运动解决方案，其多样的设计、类型和选项可满足绝大多数应用需。
然而，有时在众多选择中做出决策可能令人望而却步。遵循一些简单指南，工程师即可快速为特定应用选定合适的气动缸。
关键在于关注影响气缸性能的因素，包括气缸尺寸与负载的匹配、工作环境、安装硬件以及防止磨损、提高效率的选项。下文将详细探讨。
气缸类型
制造商通常根据动作类型和物理结构对气缸进行分类。线性动作通常分为三类：
单作用气缸仅在伸出或“推”行程中提供动力。通常由内部弹簧等独立力将活塞复位至原始位置，为下一次行程做准备。
反单作用气缸与单作用气缸类似，但其气口位于另一端，仅在缩回或“拉”行程中提供动力。
双作用气缸具有双压力腔，在伸出和缩回行程中均可提供气动力，无需弹簧。
尺寸确定与选型要点
确定气缸尺寸时，另一个关键问题是最小有效气压以及压力是否恒定。这一点很重要，因为较高的压力会加速密封件磨损并对气缸产生应力，而不稳定的压力则可能导致系统故障或失效。以最小有效压力提供稳定气流以维持所需速度，可最大限度地延长使用寿命并优化性能。应根据最小可用压力、以最低可接受速度移动最大负载的要求来确定气缸尺寸。
确定所需力和速度后，可按以下方法确定符合规格的气缸尺寸：气压P乘以活塞面积或由缸径决定的功率因数A，得到力F，即F=PAF=PA。确定尺寸后，还需考虑以下额外因素：
冲程长度：计算活塞必须伸出或缩回以完成任务的距离。
弹簧力：对于单作用气缸，确保弹簧力能够将活塞/杆组件及客户附件返回起始位置。
整体尺寸：精确测量可用空间，确保其能满足气缸安装和操作要求。空间有限时，可考虑节省空间的一次性气缸。
接下来，根据气缸尺寸、力和功能选择安装方式。所有这些因素都至关重要，因为错误的安装方式或不正确的安装会导致活塞杆承受侧向载荷，从而加剧活塞、活塞杆、杆轴承和密封件的磨损。磨损会导致泄漏，这正是气缸失效的常见原因。
侧向载荷的产生原因包括：气缸运行时无活塞杆导向或支撑，以及安装件与活塞杆连接件之间未对准。对于枢轴型安装，当气缸重量对活塞和杆轴承关节施加负载时，也会产生侧向载荷。（更多信息请参见附文“延长气缸使用寿命的安装方法”。）
双活塞气缸的出力是传统气缸的两倍，并能承受更高的径向载荷。
HEPA型气缸比一次性气缸更坚固耐用，但价格也更高。
气压不稳定会导致冲程速度不可预测。流量控制装置可确保气流稳定，运行一致。
常见安装方式
气缸安装方式直接影响使用寿命，因为错误的安装或不当的安装会导致侧向载荷，从而损坏轴承、密封件和其他组件。以下是一些常见设计：
前端-鼻式安装
前端-块式安装
带枢轴或双端的万向安装
后部枢轴安装
后部-块式耳轴安装
延长气缸使用寿命的安装方法
多种气缸安装方式（如鼻式、块式、万向式、枢轴式和耳轴式）几乎可满足任何应用需求。但需注意一些事项。例如，U形夹、枢轴和耳轴安装可消除一个平面内的侧向载荷，但需要在另一平面内仔细对准。而球形安装板和杆端则可在枢轴和U形夹安装中消除两个平面内的侧向载荷。
要充分实现枢轴安装的优势，应在活塞杆上使用杆眼或杆端U形夹。否则其功能如同刚性安装气缸。此外，所有枢轴销应平行设置，以防止卡滞或侧向加载。
对于长冲程、枢轴安装的气缸，由于杆重，不可避免地会产生较高的侧向载荷。在此类应用中，止动管或双活塞至关重要。两者都能增加杆轴承与活塞之间的距离，从而减少这两点处的有效载荷。
对于耳轴安装的气缸，应尽可能将枕块或配对轴承安装在靠近缸头的位置，以最小化缸头中的弯曲应力。切勿在耳轴安装中使用球形轴承枕块，因为它们会引入弯曲应力。
仔细对准刚性安装气缸（如侧装、鼻装、法兰安装和面装单元）与运动方向，以避免侧向载荷。在未对准的应用中，杆眼或杆端U形夹无法防止侧向载荷。如果因某些原因无法实现正确对准，应使用允许一定横向偏差的杆端连接件，例如具有内置轴向余量或轴向补偿的商业杆端联轴器。
可选配件与功能
许多可选组件可提高气缸性能或防止侧向载荷、冲击载荷等问题。以下是一些示例：
缓冲装置：设计在气缸一端或两端的缓冲装置可控制减速，防止过大的行程末端冲击，避免气缸过早失效。
缓冲垫：内置的弹性体盘，可吸收行程末端的冲击，是最大限度减少气缸噪声和振动的极佳方法。
止动管或双活塞：通过增加杆轴承与活塞之间的距离来帮助减少侧向载荷，降低这些点处的有效负载。
速度控制：对于可靠且一致的气缸性能至关重要。气压不稳定会导致冲程速度不可预测，压力过低会导致活塞在行程中运动不规则。在气缸上安装流量控制装置，可确保气流恒定可控，实现精确一致的操作。
位置感应开关：另一种常见的控制选项，可扩展气缸功能，实现精确定位、事件计时、顺序控制和同步。开关通常安装在缸体上，并与附着在活塞上的永磁体相互作用，以闭合电路并启动动作，如激活继电器、定时器或电磁阀。有多种位置感应选项可供选择。
磁簧开关：代表一种较旧但依然有效的技术。当磁铁经过时，它们会建立机械连接，读取特定的预设位置。这种低成本设备提供精确的位置感应，常与继电器逻辑配合使用。然而，它们易磨损，速度比其他类型开关慢，并且可能出现触点抖动。
霍尔效应开关：采用固态技术，在气动系统和可编程逻辑控制器之间提供紧凑、准确、可靠的接口。由于没有易磨损的机械部件，霍尔效应开关的使用寿命几乎是无限的。
环境因素考量
工作环境对气缸运行影响巨大。因此，选择能够应对环境条件的密封件、轴承、润滑剂、材料和表面处理至关重要。
极端温度应用：通常指低于 −20∘F−20∘F(−25∘C−25∘C) 或高于 200∘F200∘F(95∘C95∘C) 的环境。在这种情况下，预计气缸寿命会缩短，并且由于密封件损坏或变脆、金属过应力或润滑剂变得过稠或过稀，意外故障的风险更高。长时间在 0∘F0∘F (−18∘C−18 ∘ C) 以下运行的气缸也可能需要特殊的密封件修改。为获得最佳效果，应指定耐热或耐寒材料，并特别注重定期维护。
辐射：辐射会改变几乎所有材料，在某些情况下会导致材料分解。此时，需确定辐射的类型和强度，以准确估计气缸寿命。
湿度、盐分、化学烟雾、高浓度臭氧或有毒气体：所有这些都会加速腐蚀并缩短密封件寿命。使用苛性冲洗液定期清洁气缸也会腐蚀气缸并缩短其寿命。在这些情况下，可能需要特殊的表面处理和材料（如塑料或不锈钢）以提高耐腐蚀性。
当灰尘和污垢成为问题时，应指定机械解决方案，如杆刮尘器和刮板。这些装置在每次冲程后清洁活塞杆，并防止异物进入气缸。如需额外保护，可安装杆防护罩（一种套在活塞杆上、随杆运动而伸缩的保护套）。
最后，润滑仍然是最大限度地延长气动缸寿命以及确保最高运行效率的关键。当今的环境法规促使人们对无润滑气缸的兴趣日益增长。这些气缸通常使用特殊密封件、浸渍固体润滑剂的轴承以及内孔涂覆二硫化钼等涂层。一些无润滑气缸的寿命已接近传统润滑气缸，但在大多数操作中，后者寿命仍然更长。无论设计如何，未得到适当润滑的气缸可能会过热、损坏部件并毁坏密封件，正如错误的润滑剂也会迅速降解或破坏密封件一样。
