项目十一 气压传动,课题一 气压传动概述 课题二 气源装置和辅助元件 课题三 气动执行元件 课题四 气动控制元件 课题五 气动控制回路,课题一 气压传动概述,一、气压传动的特点 气压传动所具有的特点与其他传动方式的比较见表111。 1.气压传动的优点 （1）空气来源方便，用后直接排出，无污染。 （2）空气黏度小，气体在传输中摩擦力较小，故可以集中供气和远距离输送。 （3）气动系统对工作环境适应性好。特别在易燃、易爆、多尘埃、强磁、辐射、振动等恶劣工作环境工作时，安全可靠性优于液压、电子和电气系统。 （4）气动动作迅速、反应快、调节方便，可利用气压信号实现自动控制。 （5）气动元件结构简单、成本低且寿命长，易于标准化、系列化和通用化。,下一页,返回,课题一 气压传动概述,2.气压传动的缺点 （1）运动平稳性较差。因空气可压缩性较大，其工作速度受外负载变化影响大。 （2）工作压力较低（0.31Mpa），输出力或转矩较小。 （3）空气净化处理较复杂。气源中的杂质及水蒸气必须净化处理。 （4）因空气粘度小，润滑性差，需设置单独的润滑装置。 （5）有较大的排气噪声。,下一页,上一页,返回,课题一 气压传动概述,二、气压传动系统的组成 如图11-1所示为用于气动剪切机的气压传动实例。气压传动与液压传动都是利用流体作为工作介质，具有许多共同点，气压传动系统由以下五个部分组成。 1动力元件其主体部分是空气压缩机。它将原动机供给的机械能转变为气体的压力能，为各类气动设备提供动力。为了方便管理并向各用气点输送压缩空气，用气量较大的厂矿企业都专门建立压缩空气站。 2执行元件执行元件包括各种气缸和气动马达。它的功用是将气体的压力能转变为机械能，带动工作部件作功。,下一页,上一页,返回,课题一 气压传动概述,3控制元件控制元件包括各种阀体。如各种压力阀、方向阀（图中元件8、9）、流量阀、逻辑元件等，用以控制压缩空气的压力、流量和流动方向以及执行元件的工作程序，以便使执行元件完成预定的运动规律。实际工作中，可以使用PLC控制各个阀，从而实现自动控制。 4辅助元件。辅助元件是使压缩空气净化、润滑、消声以及用于元件间连接等所需的装置。如各种冷却器、分水排水器、气罐、干燥器、油雾器及消声器等，它们对保持气动系统可靠、稳定和持久工作起着十分重要的作用。 5工作介质工作介质即为具有一定压力的气体，气压系统是通过压缩空气实现运动和动力的传递。,下一页,上一页,返回,课题一 气压传动概述,三、气压传动系统的工作原理图11-1（a）所示为气动剪切机的工作原理简图（图示位置为工料被剪前的情况），工料12由上料装置（图中未画出）送入剪切机并到达规定位置时，机动阀9的顶杆受压而使阀内通路打开，气控换向阀10的控制腔便与大气相通，阀芯受弹簧力作用而下移。由空气压缩机1产生并经过初次净化处理后储藏在气罐4中的压缩空气，经空气过滤器5、减压阀6和油雾器7及气控换向阀9，进入气缸10的下腔；同时，压缩空气也进入行程阀8的右腔，阀芯左移，压紧工料11。此时，气缸活塞向上运动，带动剪刃将工料切断。工料剪下后，即与机动阀脱开，机动阀8在弹簧的作用下复位，所在的排气通道被封死，气控换向阀9的控制腔气压升高，迫使阀芯上移，气路换向，气缸活塞带动剪刃复位，准备下一次工作循环。由此可以看出，剪切机构克服阻力切断工料的机械能是由压缩空气的压力能转换后得到的。同时，由于换向阀的控制作用使压缩空气的通路不断改变，气缸活塞带动剪切机机构频繁地实现剪切与复位的交替动作。,上一页,返回,课题二 气源装置和辅助元件,一、气源装置一般来说，气源装置是由空气压缩机、储存压缩空气的装置和传输压缩空气的管路系统三个部分组成： 1空气压缩机 （1）空气压缩机的分类空压机的种类很多，按下作原理可分为容积式和速度式两类。容积式空压机是通过机件的运动使密封容积大小发生周期性的变化，而完成对空气吸入和压缩过程。这种空压机又有几种不同的结构形式，如螺杆式和活塞式等。其中最常用的是活塞式低压空压机，由它产生的空气压力通常小于1 MPa 。速度式空压机，其气体压力的提高是由于气体分子在高速流动时突然受阻而停滞下来，动能转化为压力能而达到的。,下一页,返回,课题二 气源装置和辅助元件,（2）空气压缩机的工作原理气压动力元件是气动系统的动力源，即空气压缩机（简称空压机）。图11-2 为活塞式空气压缩机的工作原理图。曲柄由原动机（电动机）带动旋转，通过曲柄连杆机构7 、活塞杆4，带动气缸活塞3在缸体内作直线往复运动。当活塞向右运动时，缸内密封容积增大，形成部分真空，在大气压力作用下打开吸气阀8进入气缸中，此过程称为吸气过程。当活塞向左运动时，吸气阀先关闭，缸内密封容积减小，空气受到压缩而使压力升高，此过程为压缩过程。当压力增大到排气管路中的压力时，排气阀1打开，气体被排出，并经排气管输送到储气罐中，此过程为排气过程。曲柄每旋转一周，活塞就往复运动一次，完成一个工作循环。图11-2所示为单缸空气压缩机，大多数空气压缩机是多缸组合。,下一页,上一页,返回,课题二 气源装置和辅助元件,（3）空气压缩机的选用图113 蛇管式后冷却器空气压缩机的选用应以气压传动系统所需要的工作压力和流量两个参数为依据。一般气动系统需要的工作压力为0.5 0.8MPa，因此选用额定排气压力为0.7 1MPa的低压空气压缩机。此外还有中压空气压缩机，额定排气压力1MPa。高压空气压缩机，额定排气压力为10MPa；超高压空气压缩机，额定排气压力为100MPa。输出流量要根据整个气动系统对压缩空气的需要，再加一定的备用余量，作为选择空气压缩机流量的依据。,下一页,上一页,返回,课题二 气源装置和辅助元件,2压缩空气净化装置由空气压缩机输出的压缩空气，虽然能够满足一定的压力和流量的要求，但不能直接被气动装置使用，因为一般气动设备所使用的空气压缩机都是属于工作压力较低（小于1MPa）、用油润滑的活塞式空气压缩机。它从大气中吸入含有水分和灰尘的空气，经压缩后空气温度升高到140 170C，这时压缩机气缸里的部分润滑油也成为气态。油分、水分以及灰尘便形成混合的胶体微雾及杂质，混合在压缩空气中，会带来如下问题： （1）油气聚集在储气罐内，形成易燃物，同时油分被高温气化后，形成有机酸，对金属设备有腐蚀作用。 （2）水、油、灰尘的混合物沉积在管道内，使管道面积减小，增大气流阻力，造成管道堵塞。,下一页,上一页,返回,课题二 气源装置和辅助元件,（3）在冰冻季节，水汽凝结使附件因冻结而损坏。 （4）灰尘等杂质对运动部件产生研磨作用，泄漏增加，影响它们的使用寿命。因此，必须设置一些除油、除水、除尘并使压缩空气干燥的气源净化处理辅助设备，提高压缩空气质量。净化设备一般包括：后冷却器、油水分离器、干燥器、空气过滤器和储气罐。 二、气动辅助元件 1.油雾器油雾器是一种特殊的注油装置。其作用是使润滑油雾化后，随压缩空气一起进入需要润滑的部件，达到润滑的目的。图11-9（a）（b）是普通油雾器的结构示意图。,下一页,上一页,返回,课题二 气源装置和辅助元件,油雾器的供油量应根据气动设备的情况确定。一般情况下，以10m3未压缩空气供给1cm3润滑油为宜。油雾器的安装尽量靠近换向阀，与阀的距离一般不应超过5m。但必须注意管径的大小和管道的弯曲程度。应尽量避免将油雾器安装在换向阀与气缸之间，以免造成润滑油的浪费。 2.消声器 在大多情况下，气压传动系统用后的压缩空气直接排入大气。这样因气体排出执行元件后，压缩空气的体积急剧膨胀，会产生刺耳的噪声。排气的速度越快、功率越大、噪声也越大，一般可达100 120dB。这种噪声使工作环境恶化，危害人体健康。一般来说。噪声高于85dB的时候都要设法降低，为此可在换向阀的排气口安装消声器来降低排气噪声。,下一页,上一页,返回,课题二 气源装置和辅助元件,常用的消声器有以下几种： （1）吸收型消声器 这种消声器主要依靠吸音材料消声，其结构见图11-10。 （2）膨胀干涉型消声器 这种消声器呈管状，其直径比排气孔大得多，气流在里面扩散发射，互相干涉，减弱了噪声强度，最后经过用非吸音材料制成的、开孔较大的多孔外壳排入大气。它的特点是排气阻力小，可消除中、低频噪声。缺点是结构较大，不够紧凑。,下一页,上一页,返回,课题二 气源装置和辅助元件,（3）膨胀干涉吸收型消声器 膨胀干涉吸收型消声器是结合前两种消声器的特点综合应用的情况。其结构见图11-11所示。进气气流由斜孔引入，在A室扩散、减速、碰壁撞击后反射到B室，气流束相互撞击，干涉，进一步减速，从而使噪声减弱。然后气流经过吸音材料的多孔侧壁排入大气，噪声被再次削弱，所以这种消声器的降低噪声效果更好，低频可消声20dB，高频可消声45dB。,上一页,返回,课题三 气动执行元件,一、气缸 . 气缸的分类气缸是用于实现直线运动并做功的元件，其结构、形状有多种形式，分类方法也很多，常用的有以下几种： （1）按压缩空气作用在活塞端面上的方向，可分为单作用气缸和双作用气缸。 （2）按结构特点可分为活塞式气缸、叶片式气缸、薄膜式气缸、气液阻尼缸等。 （3）按安装方式可分为耳座式、法兰式、轴销式和凸缘式。 （4）按气缸的功能可分为。,下一页,返回,课题三 气动执行元件,1）普通气缸 主要指活塞式单作用气缸和双作用气缸。 2）特殊气缸包括气液阻尼缸、薄膜式气缸、冲击式气缸、增压气缸、步进气缸、回转气缸等。 2气缸的工作原理及用途普通气缸的工作原理及用途类似于液压缸，此处不再详述，下面仅介绍特殊气缸。,下一页,上一页,返回,课题三 气动执行元件,（1）气液阻尼缸 气液阻尼缸是由气缸和液压缸组合而成，它以压缩空气为能源利用油液的不可压缩性和控制流量来获得活塞的平稳运动和调节活塞的运动速度。与气缸相比，它传动平稳，定位精确，噪声小；与液压缸相比，它不需要液压源，经济性好，同时具有气动和液压的优点，因此得到了越来越广泛的应用。图11-12所示为气液阻尼缸的工作原理图。 （2）薄膜式气缸薄膜式气缸是以薄膜取代活塞带动活塞杆运动的气缸。图11-13（a）所示为单作用薄膜式气缸，此气缸只有一个气口。当气口输入压缩空气时，推动膜片2、膜盘3、活塞杆4向下运动，而活塞杆的上行需依靠弹簧力的作用。图11-13（b）为双作用薄膜式气缸，有两个气口，活塞杆的上下运动都依靠压缩空气来推动。,下一页,上一页,返回,课题三 气动执行元件,（3）冲击气缸冲击气缸是将压缩空气的能量转化为活塞高速运动能量的一种气缸，活塞的最大速度可达每秒十几米，能完成下料、冲孔、镦粗、打印、弯曲成形、铆接、破碎、模锻等多种作业。具有结构简单、体积小、加工容易、成本低、使用可靠、冲裁质量好等优点。冲击气缸有普通型、快排型、压紧活塞式三种。 （4）回转气缸 如图11-15所示为回转气缸的工作原理图，该气缸的缸体连同缸盖及导气头芯6可被携带着一起回转，活塞4及活塞杆1只能作往复直线运动，导气头体9外接管路而固定不动。,下一页,上一页,返回,课题三 气动执行元件,3.标准化气缸简介 （1）标准化气缸简介标准化气缸使用的标记是用符号“QG”表示气缸，用符号“A、B、C、D、H”表示五种系列，具体的标记方法是：QG A、B、C、D、H 缸径行程 （2）标准化气缸的主要参数标准化气缸的主要参数是缸筒内径D和行程L。因为在一定的气源压力下，缸筒内径表明气缸活塞杆输出力的大小，行程说明气缸的作用范围是多大。标准化气缸系列有11种规格：缸径D（mm）：40、50、63、80、100、125、160、200、250、320、400行程L（mm）：对无缓冲气缸：L（0.5 2）D对有缓冲气缸：L（1 10）D,下一页,上一页,返回,课题三 气动执行元件,二、气压马达气压马达是把压缩空气的压力能转换成回转机械能的能量转换装置，其作用相当于电动机或者液压马达。气压马达输出转矩，带动被动机构作旋转运动。 1气压马达的分类和工作原理 最常用的气马达有叶片式、活塞式、薄膜式三种。 2气马达的特点 （1）工作安全，可以在易燃、易爆、高温、振动、潮湿、灰尘等恶劣环境和气候下工作，同时不受高温、振动、地理条件的影响。 （2）具有过载保护作用，可长时间满载工作，而温升较小，过载时马达只是降低转速或停车，当过载解除后，立即可重新正常运转。,