液壓與氣動技術(shù)課件

1、第10章 氣壓傳動10.1 氣壓傳動概述10.2 氣源裝置和輔助元件10.3 氣動執(zhí)行元件10.4 氣動控制元件10.5 氣動基本回路10.6 氣動系統(tǒng)應(yīng)用與分析10.1 氣壓傳動概述10.1.1氣動技術(shù)的特點氣壓傳動所具有的特點與其他傳動方式的比較見表10-2。 1.氣壓傳動的優(yōu)點 氣動動作迅速、反應(yīng)快（0.02 s ），調(diào)節(jié)控制方便，維護簡單，不存在介質(zhì)變質(zhì)、補充等問題。 便于集中供氣和遠距離輸送控制；因空氣黏度?。s為液壓的萬分之一），在管內(nèi)流動阻力小，壓力損失小。 氣動系統(tǒng)對工作環(huán)境適應(yīng)性好，特別在易燃、易爆、多塵埃、強磁、輻射、振動等惡劣工作環(huán)境工作時，安全可靠性優(yōu)于液壓、電子和電氣

2、系統(tǒng)。下一頁返回10.1 氣壓傳動概述 由于空氣具有可壓縮性，能夠?qū)崿F(xiàn)過載保護，也便于儲氣罐儲存能量，以備急需。 以空氣為工作介質(zhì)，易于取得，節(jié)省了購買、儲存、運輸介質(zhì)的費用和麻煩，用后的空氣直接排入大氣，處理方便，也不污染環(huán)境。 氣動元件結(jié)構(gòu)簡單，成本低，壽命長，易于標準化、系列化和通用化。 因排氣時氣體膨脹，溫度降低，可以自動降溫。 與液壓傳動一樣，操作控制方便，易于實現(xiàn)自動控制。上一頁下一頁返回10.1 氣壓傳動概述2.氣壓傳動的缺點 運動平穩(wěn)性較差，因空氣可壓縮性較大，其工作速度受外負載影響大。 工作壓力較低（0.31 MPa），不易獲得較大的輸出力或轉(zhuǎn)矩。 空氣凈化處理較復(fù)雜，氣源中

3、的雜質(zhì)及水蒸氣必須凈化處理。 因空氣黏度小，潤滑性差，因此需設(shè)潤滑裝置。 有較大的排氣噪聲。上一頁下一頁返回10.1 氣壓傳動概述10.1.2氣壓傳動系統(tǒng)的組成如圖10-1所示為用于氣動剪切機的氣壓傳動實例。氣壓傳動與液壓傳動都是利用流體作為工作介質(zhì)，具有許多共同點。氣壓傳動系統(tǒng)由以下五個部分組成。1.動力元件（氣源裝置）其主體部分是空氣壓縮機（圖中元件1）。它將原動機（如電動機）供給的機械能轉(zhuǎn)變?yōu)闅怏w的壓力能，為各類氣動設(shè)備提供動力。為了方便管理并向各用氣點輸送壓縮空氣，用氣量較大的廠礦企業(yè)都專門建立壓縮空氣站。2.執(zhí)行元件執(zhí)行元件包括各種氣缸（圖中元件11）和氣動馬達。它的功用是將氣體的壓

4、力能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能，帶動工作部件做功。上一頁下一頁返回10.1 氣壓傳動概述3.控制元件控制元件包括各種閥體，如各種壓力閥（圖中元件7）、方向閥（圖中元件9、10）、流量閥、邏輯元件等，用以控制壓縮空氣的壓力、流量和流動方向以及執(zhí)行元件的工作程序，以便使執(zhí)行元件完成預(yù)定的運動規(guī)律。4.輔助元件輔助元件是使壓縮空氣凈化、潤滑、消聲以及用于元件間連接等所需的裝置，如各種冷卻器、分水排水器、氣罐、干燥器、油霧器（圖中元件2、3、4、5、6、8）及消聲器等。它們對保持氣動系統(tǒng)可靠、穩(wěn)定和持久工作起著十分重要的作用。5.工作介質(zhì)工作介質(zhì)即傳動氣體，為壓縮空氣。氣壓系統(tǒng)是通過壓縮空氣實現(xiàn)運動和動力傳遞的。上

5、一頁下一頁返回10.1 氣壓傳動概述10.1.3氣壓傳動系統(tǒng)的工作原理圖10-1（a）所示為氣動剪切機的工作過程的結(jié)構(gòu)原理簡圖（圖示位置為工料被剪前的情況），工料12由上料裝置（圖中未畫出）送入剪切機并到達規(guī)定位置時，機動閥9的頂桿受壓而使閥內(nèi)通路打開，氣控換向閥10的控制腔便與大氣相通，閥芯受彈簧力作用而下移。由空氣壓縮機1產(chǎn)生并經(jīng)過初次凈化處理后儲藏在氣罐4中的壓縮空氣，經(jīng)空氣干燥器5、空氣過濾器6、減壓閥7和油霧器8及氣控換向閥10，進入氣缸11的下腔；氣缸上腔的壓縮空氣通過閥10排入大氣。此時，氣缸活塞向上運動，帶動剪刃將工料切斷。 上一頁下一頁返回10.1 氣壓傳動概述工料剪下后，即

6、與機動閥脫開，機動閥9復(fù)位，所在的排氣通道被封死，氣控換向閥10的控制腔氣壓升高，迫使閥芯上移，氣路換向，氣缸活塞帶動剪刃復(fù)位，準備下一次工作循環(huán)。由此可以看出，剪切機構(gòu)克服阻力切斷工料的機械能是由壓縮空氣的壓力能轉(zhuǎn)換后得到的。同時，由于換向閥的控制作用使壓縮空氣的通路不斷改變，氣缸活塞帶動剪切機機構(gòu)頻繁地實現(xiàn)剪切與復(fù)位的交替動作。圖10-1（b）所示為該系統(tǒng)的職能圖形符號?？梢钥闯?，氣動職能圖形符號和液壓職能圖形符號有很明顯的一致性和相似性，但也存在不少重大區(qū)別之處，例如，氣動元件向大氣排氣，就不同于液壓元件回油接入油箱的表示方法。上一頁返回10.2 氣源裝置和輔助元件向氣動系統(tǒng)提供壓縮空氣

7、的裝置稱為氣源裝置。氣動系統(tǒng)各部分氣動元件使用的壓縮空氣都是從氣源裝置獲得的。氣源裝置的主體部分是空氣壓縮機，由空氣壓縮機產(chǎn)生的壓縮空氣，因為不可避免的含有過高的雜質(zhì)（灰塵、水分等），不能直接輸入氣動系統(tǒng)使用，還必須進行降溫、除塵、除油、過濾等一系列處理后才能用在氣動系統(tǒng)。這就需要在空氣壓縮機出口管路上安裝一系列輔助元件，如冷卻器、油水分離器、過濾器、干燥器等。此外，為了提高氣動傳動系統(tǒng)的工作性能，還需要用到其他輔助元件，如油霧器、轉(zhuǎn)換器、消聲器等。下一頁返回10.2 氣源裝置和輔助元件10.2.1氣源裝置一般來說，氣源裝置有以下幾個部分組成：空氣壓縮機、儲存壓縮空氣的裝置和設(shè)備，以及傳輸壓縮

8、空氣的管路系統(tǒng)。1.空氣壓縮機（1）空氣壓縮機的分類空氣壓縮機是產(chǎn)生和輸送壓縮空氣的裝置。它將機械能轉(zhuǎn)化為氣體的壓力能。按其工作原理的不同可分為容積式和動力式兩類。在氣壓傳動系統(tǒng)中，一般都采用容積式空氣壓縮機。容積式空氣壓縮機是通過機件的運動，使氣缸容積大小發(fā)生周期性變化，從而完成對空氣的吸入和壓縮過程。這種壓縮機又分為不同的幾種結(jié)構(gòu)形式，其中活塞式是常用的一種。上一頁下一頁返回10.2 氣源裝置和輔助元件（2）空氣壓縮機的工作原理常用的活塞式空氣壓縮機有臥式和立式兩種結(jié)構(gòu)形式。臥式空氣壓縮機的工作原理如圖10-2所示。它是利用曲柄滑塊機構(gòu)，將原動機的回轉(zhuǎn)運動變?yōu)榛钊耐鶑?fù)直線運動。當活塞3向

9、右運動時，氣缸2的容積增大，壓力降低，排氣閥1關(guān)閉，外界空氣在大氣壓的作用下，打開吸氣閥9進入氣缸內(nèi)，此過程稱為吸氣過程；當活塞3向左運動時，氣缸2的容積減小，空氣進入儲氣罐，這一過程稱為壓縮過程。單級單缸壓縮機就是這樣循環(huán)往復(fù)運動，不斷產(chǎn)生壓縮空氣。為了提高效率，大多數(shù)空氣壓縮機是多缸活塞的組合。上一頁下一頁返回10.2 氣源裝置和輔助元件（3）空氣壓縮機的選用空氣壓縮機的選用應(yīng)以氣壓傳動系統(tǒng)所需要的工作壓力和流量兩個參數(shù)為依據(jù)。一般氣動系統(tǒng)需要的工作壓力為0.50.8 MPa，因此選用額定排氣壓力為0.71 MPa的低壓空氣壓縮機。此外還有中壓空氣壓縮機，額定排氣壓力1 MPa。高壓空氣壓

10、縮機，額定排氣壓力為10 MPa；超高壓空氣壓縮機，額定排氣壓力為100 MPa。輸出流量要根據(jù)整個氣動系統(tǒng)對壓縮空氣的需要，再加一定的備用余量，作為選擇空氣壓縮機流量的依據(jù)。一般空氣壓縮機按流量可分為微型（流量小于1 m3/min）、小型（流量在110 m3/min）、中型（流量在10100 m3/min）、大型（流量大于100 m3/min）。上一頁下一頁返回10.2 氣源裝置和輔助元件2.壓縮空氣凈化裝置由空氣壓縮機輸出的壓縮空氣，雖然能夠滿足一定的壓力和流量的要求，但不能直接被氣動裝置使用，因為一般氣動設(shè)備所使用的空氣壓縮機都是屬于工作壓力較低（小于1 MPa）、用油潤滑的活塞式空氣壓

11、縮機。它從大氣中吸入含有水分和灰塵的空氣，經(jīng)壓縮后空氣溫度升高到140170，這時壓縮機氣缸里的潤滑油也部分地成為氣態(tài)。這樣油分、水分以及灰塵變形成混合的膠體微霧及雜質(zhì)，混合在壓縮空氣中，會帶來如下問題： 油氣聚集在儲氣罐內(nèi)，形成易燃物，同時油分被高溫汽化后，形成有機酸，對金屬設(shè)備有腐蝕作用。上一頁下一頁返回10.2 氣源裝置和輔助元件 水、油、灰塵的混合物沉積在管道內(nèi)，使管道面積減小，增大氣流阻力，造成管道堵塞。 在冰凍季節(jié)，水汽凝結(jié)使附件因凍結(jié)而損壞。 灰塵等雜質(zhì)對運動部件產(chǎn)生研磨作用，泄漏增加，影響它們的使用壽命。因此，必須設(shè)置一些除油、除水、除塵并使壓縮空氣干燥的氣源凈化處理輔助設(shè)備，

12、提高壓縮空氣質(zhì)量。凈化設(shè)備一般包括后冷卻器、油水分離器、干燥器、分水濾氣器和儲氣罐。（1）后冷卻器后冷卻器一般安裝在空氣壓縮機的出口管路上。其作用是把空氣壓縮機排出的壓縮空氣的溫度由140170降至4050，使得其中大部分的水、油轉(zhuǎn)化成液態(tài)，以便排出。上一頁下一頁返回10.2 氣源裝置和輔助元件后冷卻器一般采用水冷卻法。其結(jié)構(gòu)形式有蛇管式、列管式、散熱片式和套管式等。圖10-3所示為蛇管式后冷卻器的結(jié)構(gòu)示意圖和圖形符號。熱的壓縮空氣由管內(nèi)流過，冷卻水從管外水套中流動以進行冷卻，在安裝時應(yīng)注意壓縮空氣進、出口的方向和水的流動方向。（2）油水分離器油水分離器的作用是將從后冷卻器降溫析出的水滴、油滴

13、等雜質(zhì)從壓縮空氣中分離出來。其結(jié)構(gòu)形式有環(huán)行回轉(zhuǎn)式、撞擊擋板式、離心旋轉(zhuǎn)式和水浴式等。圖10-4所示為撞擊擋板式油水分離器的結(jié)構(gòu)示意圖和圖形符號，壓縮空氣自入口進入分離器殼體，氣流受隔板的阻擋被撞并沉降于殼體的底部，由排污閥定期排出。為達到良好的效果，氣流回轉(zhuǎn)后上升速度應(yīng)緩慢。上一頁下一頁返回10.2 氣源裝置和輔助元件（3）儲氣罐儲氣罐的作用是消除壓力波動，保證供氣的連續(xù)性、穩(wěn)定性；儲存一定數(shù)量的壓縮空氣以備應(yīng)急時使用，同時，進一步分離空氣中的油分、水分。圖10-5所示為立式儲氣罐的結(jié)構(gòu)示意圖和圖形符號。經(jīng)過以上凈化處理的壓縮空氣已基本滿足一般氣動系統(tǒng)的需求，但對于精密的氣動裝置和氣動儀表用

14、氣，還需要經(jīng)過進一步的凈化處理后才能使用。（4）干燥器干燥器的作用是進一步除去壓縮空氣中的水、油和灰塵。其方法主要有吸附法和冷凍法。吸附法是利用具有吸附性能的吸附劑（如硅膠、鋁膠或分子篩等）吸附壓縮空氣中的水分而使其達到干燥的目的。冷凍法是利用制冷設(shè)備使壓縮空氣冷卻到一定的露點溫度，析出所含的多余水分，從而達到所需要的干燥度。上一頁下一頁返回10.2 氣源裝置和輔助元件如圖10-6所示為吸附式干燥器的結(jié)構(gòu)原理圖和圖形符號。它的外殼為一金屬圓筒，里面設(shè)置有柵板、吸附劑、濾網(wǎng)等。其工作原理是：壓縮空氣由管道18進入干燥器內(nèi)，通過上部吸附劑層、銅絲過濾網(wǎng)16、上柵板15、下部吸附劑層14之后，濕空氣

15、中的水分被吸附劑吸收而干燥，再經(jīng)過銅絲網(wǎng)12、下柵板11、毛氈層10、銅絲網(wǎng)層9過濾氣流中的灰塵和其他固體雜質(zhì)，最后干燥、潔凈的壓縮空氣從輸出管6輸出。當吸附劑在使用一定時間之后，吸附劑中的水分達到飽和狀態(tài)時，吸附劑失去繼續(xù)吸濕的能力，因此需要設(shè)法將吸附劑中的水分排除，使吸附劑恢復(fù)到干燥狀態(tài)，即重新恢復(fù)吸附劑吸附水分的能力，這就是吸附劑的再生。圖10-6中的管3、4、5即是供吸附劑再生時使用的。 上一頁下一頁返回10.2 氣源裝置和輔助元件工作時，先將壓縮空氣的進氣管18和出氣管6關(guān)閉，然后從再生空氣進氣管5向干燥器內(nèi)輸入干燥熱空氣（溫度一般高于180），熱空氣通過吸附層，使吸附劑中的水分蒸發(fā)

16、成水蒸氣，隨熱空氣一起經(jīng)再生空氣排氣管3、4排入大氣中。經(jīng)過一段時間的再生以后，吸附劑即可恢復(fù)吸濕的性能。在氣壓系統(tǒng)中，為保證供氣的連續(xù)性，一般設(shè)置兩套干燥器，一套使用，另一套對吸附劑再生，交替工作。（5）分水濾氣器分水濾氣器又稱二次過濾器。其主要作用是分離水分，過濾雜質(zhì)。濾灰效率可達7099。QSL型分水濾氣器在氣動系統(tǒng)中應(yīng)用很廣，其濾灰效率大于95，分水效率大于75。在氣動系統(tǒng)中，一般稱為分水濾氣器、減壓閥、油霧器為氣動三大件，又稱氣動三聯(lián)件，是氣動系統(tǒng)中必不可少的輔助裝置。上一頁下一頁返回10.2 氣源裝置和輔助元件圖10-7所示為分水濾氣器的結(jié)構(gòu)簡圖。從輸入口進入的壓縮空氣被旋風(fēng)葉子1

17、導(dǎo)向，沿存水杯3的四周產(chǎn)生強烈的旋轉(zhuǎn)，空氣中夾雜的較大的水滴、油滴等在離心力的作用下從空氣中分離出來，沉到杯底。當氣流通過濾芯時，氣流中的灰塵及部分霧狀水分被濾芯攔截濾去，較為潔凈干燥的氣體從輸出口輸出。為防止氣流的旋渦卷起存水杯中的積水，在濾芯的下方設(shè)置了擋水板4。為保證分水濾氣器的正常工作，應(yīng)及時打開其底部的排水閥，排放分離出來的污水。10.2.2輔助元件1.油霧器油霧氣是一種特殊的注油裝置。其作用是使?jié)櫥挽F化后，隨壓縮空氣一起進入需要潤滑的部件，達到潤滑的目的。上一頁下一頁返回10.2 氣源裝置和輔助元件圖10-8（a）是普通油霧器的結(jié)構(gòu)示意圖，圖10-8（b）是職能圖形符號。由圖中可

18、知，壓縮空氣由輸入口進入后，一部分由小孔a通過特殊單向閥進入存油杯5的上腔c，油面受壓，使油經(jīng)過吸油管6將鋼球7頂起，鋼球7不能封住它到節(jié)流閥的通油孔，油可以不斷地經(jīng)節(jié)流閥1的閥口流入滴油管，再滴入噴嘴11中，被主通道中的高速氣流引射出來，霧化后從輸出口輸出。為了改變空氣被油霧化的程度，可以通過調(diào)節(jié)節(jié)流閥1，在0120滴/min的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)滴油量，同時可通過視油器8觀察滴油的情況。圖10-8所示的普通油霧器也稱為一次油霧器。二次油霧器能使油滴在油霧器內(nèi)進行兩次霧化，使油霧粒度更小、更均勻，輸送距離更遠。不論是一次油霧器，還是二次油霧器，其霧化原理是一樣的。上一頁下一頁返回10.2 氣源裝置和輔

19、助元件油霧器的供油量應(yīng)根據(jù)氣動設(shè)備的情況確定。一般情況下，以10 m3未壓縮空氣供給1 cm3潤滑油為宜。油霧器的安裝盡量靠近換向閥，與閥的距離一般不應(yīng)超過5 m，但必須注意管徑的大小和管道的彎曲程度，應(yīng)盡量避免將油霧器安裝在換向閥與氣缸之間，以免造成潤滑油的浪費。另外，有許多氣動應(yīng)用場所是不允許供油潤滑的，如食品和藥品的包裝，這時就應(yīng)該使用不供油潤滑和無油潤滑元件。不供油潤滑元件內(nèi)的滑動部位的密封件由橡膠制成，采用特殊形狀，設(shè)有滯留槽，內(nèi)部存有潤滑劑，以保證密封件的潤滑。其他材料也要用不易生銹的金屬材料。無油潤滑元件使用自潤滑材料，不需潤滑即可長期工作。 上一頁下一頁返回10.2 氣源裝置和

20、輔助元件2.消聲器在大多情況下，氣壓傳動系統(tǒng)用后的壓縮空氣直接排入大氣。這樣因氣體排出執(zhí)行元件后，壓縮空氣的體積急劇膨脹，會產(chǎn)生刺耳的噪聲。排氣的速度越快、功率越大、噪聲也越大，一般可達100120 dB。這種噪聲使工作環(huán)境惡化，危害人體健康。一般來說。噪聲高于85 dB的時候都要設(shè)法降低，為此可在換向閥的排氣口安裝消聲器來降低排氣噪聲。常用的消聲器有以下幾種：（1）吸收型消聲器這種消聲器主要依靠吸音材料消聲，其結(jié)構(gòu)見圖10-9（a） ，圖10-9（b）是消聲器的職能圖形符號。消聲罩2為多孔的吸音材料，一般用聚苯乙烯顆?；蜚~珠燒結(jié)而成。當消聲器的通徑小于20 mm時，多用聚苯乙烯作消音材料制成

21、消聲罩；當消聲器的通徑大于 20 mm 時，消聲罩多采用銅珠燒結(jié)，以增加強度。 上一頁下一頁返回10.2 氣源裝置和輔助元件其消聲原理是：當壓力氣體通過消聲罩時，氣流受到阻力，聲能量被部分吸收而轉(zhuǎn)化為熱能，從而降低了噪聲強度。吸收型消聲器結(jié)構(gòu)簡單，具有良好的消除中、高頻噪聲的性能，消聲效果大于20 dB。在氣壓傳動系統(tǒng)中，排氣噪聲主要是中、高頻噪聲，尤其是高頻噪聲較多，所以大多情況下采用這種消聲器。（2）膨脹干涉型消聲器這種消聲器呈管狀，其直徑比排氣孔大得多，氣流在里面擴散發(fā)射，互相干涉，減弱了噪聲強度，最后經(jīng)過用非吸音材料制成的、開孔較大的多孔外殼排入大氣。它的特點是排氣阻力小，可消除中、低

22、頻噪聲。缺點是結(jié)構(gòu)較大，不夠緊湊。上一頁下一頁返回10.2 氣源裝置和輔助元件（3）膨脹干涉吸收型消聲器膨脹干涉吸收型消聲器是結(jié)合前兩種消聲器的特點綜合應(yīng)用的情況。其結(jié)構(gòu)見圖10-10所示。進氣氣流由斜孔引入，在A室擴散、減速、碰壁撞擊后反射到B室，氣流束相互撞擊、干涉，進一步減速，從而使噪聲減弱。然后氣流經(jīng)過吸音材料的多孔側(cè)壁排入大氣，噪聲被再次削弱，所以這種消聲器的降低噪聲效果更好，低頻可消聲20 dB，高頻可消聲45 dB。對于消聲器的型號的選擇，主要依據(jù)是氣動元件排氣口直徑的大小、噪聲的頻率范圍。上一頁下一頁返回10.2 氣源裝置和輔助元件3.氣液轉(zhuǎn)換器在氣動系統(tǒng)中，為了獲得較平穩(wěn)的速

23、度，常用到氣液阻尼缸或用液壓缸作執(zhí)行元件，這就需要用氣液轉(zhuǎn)換器把氣壓信號轉(zhuǎn)換成液壓信號。氣液轉(zhuǎn)換器主要有兩種，一種是直接作用式，另一種是換向閥式。圖10-11（a）所示為氣液直接接觸式轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)圖，圖10-11（b）所示為氣液轉(zhuǎn)換器的職能圖形符號。上一頁下一頁返回10.2 氣源裝置和輔助元件當壓縮空氣由上部輸入管輸入后，經(jīng)過管道末端的緩沖裝置使壓縮空氣作用在液壓油面上，因此液壓油在壓縮空氣的作用下，具有相同的壓力，由轉(zhuǎn)換器主體下部的排油孔輸出到液壓缸，使液壓缸動作。氣液轉(zhuǎn)換器的儲油量應(yīng)不小于液壓缸最大有效容積的1.5倍。換向閥式氣液轉(zhuǎn)換器是一個氣控液壓換向閥。采用氣控液壓換向閥，需要另外備有

24、液壓源。10.2.3管路系統(tǒng)氣動系統(tǒng)的管路系統(tǒng)的布置要合理、安全、優(yōu)化、經(jīng)濟，這幾個方面有時互相間有一定矛盾，因此，要根據(jù)主要問題作出合理的取舍。上一頁下一頁返回10.2 氣源裝置和輔助元件1.管路系統(tǒng)的布置原則（1）按照供氣壓力考慮在實際應(yīng)用中，如果只有一種壓力要求，則只需設(shè)計一種管道供氣系統(tǒng)。如有多種壓力要求，則其供氣方式有以下三種： 多種壓力管道供氣系統(tǒng)。多種壓力管道供氣系統(tǒng)適用于氣動設(shè)備有多種壓力要求，且用氣量都比較大的情況。應(yīng)根據(jù)供氣壓力大小和使用設(shè)備的位置，設(shè)計幾種不同壓力的管道供氣系統(tǒng)。 降壓管道供氣系統(tǒng)。降壓管道供氣系統(tǒng)適用于氣動設(shè)備有多種壓力要求，但用氣量都不大的情況。應(yīng)根據(jù)

25、最高供氣壓力設(shè)計管道供氣系統(tǒng)，氣動裝置需要的低壓，利用減壓閥降壓來得到。上一頁下一頁返回10.2 氣源裝置和輔助元件 管道供氣與瓶裝供氣相結(jié)合的供氣系統(tǒng)。管道供氣與瓶裝供氣相結(jié)合的供氣系統(tǒng)適用于大多數(shù)氣動裝置都使用低壓空氣，而部分氣動裝置需要高壓空氣，但用氣量不大的情況。應(yīng)根據(jù)對低壓空氣的要求設(shè)計管道供氣系統(tǒng)，而氣量不大的高壓空氣采用氣瓶供氣方式來解決。（2）按供氣的空氣質(zhì)量考慮根據(jù)各氣動裝置對于空氣質(zhì)量的不同要求，分別設(shè)計成一般供氣系統(tǒng)和清潔供氣系統(tǒng)。若一般供氣量不大，為了減少投資，可用清潔供氣代替；若清潔供氣系統(tǒng)的用氣量不大，可單獨設(shè)置小型凈化干燥裝置來解決。上一頁下一頁返回10.2 氣源

26、裝置和輔助元件（3）按供氣可靠性和經(jīng)濟性考慮 單樹枝狀管網(wǎng)供氣系統(tǒng)。如圖10-12（a）所示為單樹枝狀管網(wǎng)供氣系統(tǒng)。這種供氣系統(tǒng)簡單，經(jīng)濟性好，多用于間斷供氣。閥門、串聯(lián)在一起是考慮經(jīng)常使用的閥門萬一不能關(guān)閉，可關(guān)閉閥門。 單環(huán)狀管網(wǎng)供氣系統(tǒng)。如圖10-12（b）所示為單環(huán)狀管網(wǎng)供氣系統(tǒng)。這種系統(tǒng)供氣可靠性高，壓力比較穩(wěn)定。當支管上有一閥門損壞需檢修時，將環(huán)行管道上的兩側(cè)閥門關(guān)閉，整個系統(tǒng)仍能繼續(xù)供氣。該系統(tǒng)投資較高，冷凝水會沒有規(guī)律的流向各個方向，故應(yīng)設(shè)置較多的自動排水器。 雙樹枝狀管網(wǎng)供氣系統(tǒng)。如圖10-12（c）所示為雙樹枝狀管網(wǎng)供氣系統(tǒng)。這種系統(tǒng)的可靠性最高，能保證向所有氣動裝置不間斷

27、供氣。它實際上相當于兩套單樹枝狀管網(wǎng)供氣系統(tǒng)。上一頁下一頁返回10.2 氣源裝置和輔助元件2.管路布置要注意的事項管路的布置直接關(guān)系氣動裝置能不能優(yōu)化、經(jīng)濟、安全的工作，典型的管路布置如圖10-13所示。管道布置時應(yīng)注意以下事項： 供氣管道應(yīng)按現(xiàn)場實際情況布置，盡量與其他電線、管線（如水管、煤氣管、暖氣管）等統(tǒng)一協(xié)調(diào)布置，不要互相交叉、纏繞。 管道進入用氣車間，應(yīng)根據(jù)氣動裝置對空氣質(zhì)量的要求，設(shè)置配氣容器、截止閥、氣動三聯(lián)件等。 車間內(nèi)部壓縮空氣主干管道應(yīng)沿墻或柱子架空鋪設(shè)，其高度不應(yīng)妨礙運行，又便于檢修。管長超過5 m時，順氣流方向管道向下坡度為13。為避免長管道因溫度的變化產(chǎn)生擾度，應(yīng)在適

28、當部位安裝托架，特別注意管道支撐不得與管道直接焊接在一起。上一頁下一頁返回10.2 氣源裝置和輔助元件 沿墻或柱子接出的分支管必須在主管上部采用大角度拐彎后再向下引出。支管沿墻或柱子離地面約1.21.5 m處接一氣源分配器，并在分配器兩側(cè)接分支管或管接頭，以便用軟管接到氣動裝置分配器上使用。在主干管及支管的最低點，一定要設(shè)置集水罐。集水罐下部設(shè)置排水器，以排放污水。 為便于調(diào)整、不停氣進行維修、更換元件，應(yīng)設(shè)置必要的旁通回路和截止閥。上一頁下一頁返回10.2 氣源裝置和輔助元件 管道裝配前，管道、接頭和元件內(nèi)的通道必須清洗干凈，不得有毛刺、鐵屑、氧化皮等異物。 使用鋼管時，一定要選用表面鍍鋅的

29、管子。 在管路中容易積聚冷凝水的部位，如傾斜管末端、分支管下垂部、儲氣罐的底部、凹形管道部位等，必須設(shè)置冷凝水的排放口或自動排水器，并定期檢查。 主管道入口處應(yīng)設(shè)置主過濾器。從分支管至各氣動裝置的供氣回路上應(yīng)設(shè)置獨立的過濾、減壓和油霧裝置。上一頁返回10.3 氣動執(zhí)行元件在氣壓傳動系統(tǒng)中，氣缸和氣壓馬達是氣動執(zhí)行元件。它們的功用都是將壓縮空氣的壓力能轉(zhuǎn)換為機械能，所不同的是氣缸用于實現(xiàn)直線往復(fù)運動或擺動，而氣壓馬達則用于實現(xiàn)回轉(zhuǎn)運動。10.3.1氣缸1.氣缸的分類氣缸是用于實現(xiàn)直線運動并做功的元件。其結(jié)構(gòu)、形狀有多種形式，分類方法也很多，常用的有以下幾種： 按壓縮空氣作用在活塞端面上的方向，可

30、分為單作用氣缸和雙作用氣缸。單作用氣缸只有一個方向的運動是靠氣壓傳動，活塞的復(fù)位是靠彈簧力或重力；雙作用氣缸的往返全都靠壓縮空氣來完成。下一頁返回10.3 氣動執(zhí)行元件 按結(jié)構(gòu)特點可分為活塞式氣缸、葉片式氣缸、薄膜式氣缸和氣液阻尼缸等。 按安裝方式可分為耳座式、法蘭式、軸銷式和凸緣式。 按氣缸的功能可分為普通氣缸和特殊氣缸。普通氣缸主要指活塞式單作用氣缸和雙作用氣缸。特殊氣缸包括氣液阻尼缸、薄膜式氣缸、沖擊式氣缸、增壓氣缸、步進氣缸和回轉(zhuǎn)氣缸等。2. 氣缸的工作原理及用途普通氣缸的工作原理及用途類似于液壓缸，此處不再贅述，下面僅介紹特殊氣缸。上一頁下一頁返回10.3 氣動執(zhí)行元件(1)氣液阻尼

31、缸因空氣具有可壓縮性，一般氣缸在工作載荷變化較大時，會出現(xiàn)“爬行”或“自走”現(xiàn)象，平穩(wěn)性較差，如果對氣缸的運動精度要求較高時，可采用氣液阻尼缸。氣液阻尼缸是由氣缸和液壓缸組合而成，以壓縮空氣為能源，以液壓油作為控制調(diào)節(jié)氣缸速度的介質(zhì)，利用液體的可壓縮性小和控制液體排量來獲得活塞的平穩(wěn)運動和調(diào)節(jié)活塞的運動速度。圖10-14所示為氣液阻尼缸的工作原理圖。氣缸活塞的左行速度可由節(jié)流閥4來調(diào)節(jié)，油箱1起補油作用。一般將雙活塞桿腔作為液壓缸，這樣可使液壓缸兩腔的排油量相等，以減小補油箱1的容積。上一頁下一頁返回10.3 氣動執(zhí)行元件(2)薄膜式氣缸薄膜式氣缸是以薄膜取代活塞帶動活塞桿運動的氣缸。圖10-

32、15（a）所示為單作用薄膜式氣缸，此氣缸只有一個氣口。當氣口輸入壓縮空氣時，推動膜片2、膜盤3、活塞桿4向下運動，而活塞桿的上行需依靠彈簧力的作用。圖10-15（b）為雙作用薄膜式氣缸，有兩個氣口，活塞桿的上下運動都依靠壓縮空氣來推動。薄膜式氣缸結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、制造容易、維修方便、壽命長，但因膜片的變形量有限，氣缸的行程較小，且輸出的推力隨行程的增大而減小。薄膜式氣缸的膜片一般由夾織物橡膠、鋼片或磷青銅片制成。膜片的結(jié)構(gòu)有蝶形膜片如圖10-15（a）所示，平膜片如圖10-15（b）所示，此外還有滾動膜片等。根據(jù)活塞桿的行程可選擇不同的膜片結(jié)構(gòu)，平膜片氣缸的行程僅為膜片直徑的0.1倍，蝶形膜片行

33、程可達0.25倍。 上一頁下一頁返回10.3 氣動執(zhí)行元件(3)沖擊式氣缸沖擊式氣缸是將壓縮空氣的能量轉(zhuǎn)化為活塞高速運動能量的一種氣缸?；钊淖畲笏俣瓤蛇_每秒十幾米，能完成下料、沖孔、鐓粗、打印、彎曲成形、鉚接、破碎、模鍛等多種作業(yè)，具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、加工容易、成本低、使用可靠、沖裁質(zhì)量好等優(yōu)點。沖擊式氣缸有普通型、快排型和壓緊活塞式三種。圖10-16所示為普通型沖擊氣缸的結(jié)構(gòu)簡圖。沖擊式氣缸由缸體、中蓋、活塞、活塞桿等零件組成。中蓋與缸體固結(jié)在一起，其上開有噴嘴口和泄氣口，噴嘴口直徑為缸徑的1/3。中蓋和活塞把缸體分成三個腔室：蓄能腔、活塞腔和活塞桿腔，活塞上安裝橡膠密封墊，當活塞退回到

34、達頂點時，密封墊便封住噴嘴口，使蓄能腔和活塞腔之間不通氣。 上一頁下一頁返回10.3 氣動執(zhí)行元件當壓縮空氣剛進入蓄能腔時，其壓力只能通過噴嘴口，小面積作用在活塞上，還不能克服活塞桿腔的排氣壓力所產(chǎn)生的向上推力以及活塞和缸之間的摩擦阻力，噴嘴口處于關(guān)閉狀態(tài)。隨著空氣的不斷進入，蓄能腔的壓力逐漸升高，當作用在噴嘴口面積上的總推力足以克服活塞受到的阻力時，活塞開始向下運動，噴嘴口打開。此時蓄能腔的壓力很高，活塞腔的壓力為大氣壓力，所以蓄能腔內(nèi)的氣體通過噴嘴口以聲速流向活塞腔作用于活塞的整個面積上。高速氣流進入活塞腔進一步膨脹并產(chǎn)生沖擊波，其壓力可達氣源壓力的幾倍到幾十倍，而此時活塞桿腔的壓力很低，

35、所以活塞在很大壓差的作用下迅速加速，活塞在很短的時間（約為0.251.25 s）內(nèi)，以極高的速度（平均速度可達8 m/s）沖下，從而獲得巨大的動能。上一頁下一頁返回10.3 氣動執(zhí)行元件(4)回轉(zhuǎn)氣缸如圖10-17所示為回轉(zhuǎn)氣缸的工作原理圖。該氣缸的缸體連同缸蓋及導(dǎo)氣頭芯6可被攜帶著一起回轉(zhuǎn)，活塞4及活塞桿1只能作往復(fù)直線運動，導(dǎo)氣頭體9外接管路而固定不動。（1）標準化氣缸簡介標準化氣缸使用的標記是用符號“QG”表示氣缸，用符號“A、B、C、D、H”表示五種系列。具體的標記方法是：QGA、B、C、D、H缸徑行程五種標準化氣缸系列為：QGA無緩沖普通氣缸上一頁下一頁返回10.3 氣動執(zhí)行元件QG

36、B細桿（標準桿）緩沖氣缸QGC粗桿緩沖氣缸QGD氣液阻尼缸QGH回轉(zhuǎn)氣缸例如：QGA 100125表示直徑為100 mm，行程為125 mm的無緩沖普通氣缸。（2）標準化氣缸的主要參數(shù)標準化氣缸的主要參數(shù)是缸筒內(nèi)徑D和行程L。因為在一定的氣源壓力下，缸筒內(nèi)徑表明氣缸活塞桿輸出力的大小，行程說明氣缸的作用范圍是多大。標準化氣缸系列有11種規(guī)格：缸徑D（mm）：40、50、63、80、100、125、160、200、250、320、400行程L（mm）：對無緩沖氣缸的L（0.52）D對有緩沖氣缸的L（110）D上一頁下一頁返回10.3 氣動執(zhí)行元件10.3.2氣壓馬達氣壓馬達是把壓縮空氣的壓力能轉(zhuǎn)

37、換成回轉(zhuǎn)機械能的能量轉(zhuǎn)換裝置。其作用相當于電動機或者液壓馬達。氣壓馬達輸出轉(zhuǎn)矩，帶動被動機構(gòu)作旋轉(zhuǎn)運動。1.氣壓馬達的分類和工作原理最常用的氣壓馬達有葉片式、活塞式和薄膜式三種。上一頁下一頁返回10.3 氣動執(zhí)行元件如圖10-18（a）所示是葉片式氣壓馬達的工作原理。壓縮空氣由A孔輸入后，分為兩路：一路經(jīng)定子兩端密封蓋的槽進入葉片底部（圖中沒有表示出來）將葉片推出，葉片就是靠此氣壓推力和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的離心力作用而緊密地貼緊在定子內(nèi)壁上；另一路經(jīng)A孔進入相應(yīng)的密封工作空間，壓縮空氣作用在兩個葉片上，由于兩葉片伸出長度不等，在葉片上產(chǎn)生的作用力的大小不同，就產(chǎn)生了轉(zhuǎn)矩，因而葉片與轉(zhuǎn)子按逆時針方向旋轉(zhuǎn)。

38、作功后的氣體由定子上的孔C排出。若改變壓縮空氣的輸入方向，就可以改變轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)向。上一頁下一頁返回10.3 氣動執(zhí)行元件如圖10-18（b）所示是徑向活塞式氣壓馬達的原理。壓縮空氣經(jīng)進氣口進入配氣閥后再進入氣缸，推動活塞及連桿組件運動，迫使曲軸旋轉(zhuǎn)，同時，帶動固定在曲軸上的配氣閥同步轉(zhuǎn)動，使壓縮空氣隨著配氣閥角度位置的改變而進入不同的缸內(nèi)，依次推動各個活塞運動。由各活塞及連桿帶動曲軸連續(xù)運轉(zhuǎn)，與此同時，與進氣缸相對應(yīng)的氣缸則處于排氣狀態(tài)。如圖10-18（c）所示是薄膜式氣壓馬達原理。它實際上是一個薄膜式氣缸，當它作往復(fù)運動時，通過推桿端部的棘爪使棘輪作間歇性轉(zhuǎn)動。上一頁下一頁返回10.3 氣動執(zhí)

39、行元件圖10-19是徑向活塞式氣壓馬達的結(jié)構(gòu)。壓縮空氣經(jīng)進氣口進入配氣閥套8及配氣閥7，經(jīng)配氣閥及配氣閥套上的孔和槽以及馬達外殼10上的斜孔進入氣缸6，推動活塞及連桿組件5運動，通過活塞連桿帶動曲軸13旋轉(zhuǎn)。曲軸旋轉(zhuǎn)的同時，帶動由緊固螺釘14固定在曲軸上的配氣閥7同步旋轉(zhuǎn)。配氣閥的旋轉(zhuǎn)使各氣缸依次配氣，從而實現(xiàn)了曲柄的連續(xù)旋轉(zhuǎn)運動。2.氣壓馬達的特點 工作安全，可以在易燃、易爆、高溫、振動、潮濕、灰塵等惡劣環(huán)境和氣候下工作，同時不受高溫、振動、地理條件的影響。 具有過載保護作用，可長時間滿載工作，而溫升較小，過載時馬達只是降低轉(zhuǎn)速或停車，當過載解除后，立即可重新正常運轉(zhuǎn)。上一頁下一頁返回10.

40、3 氣動執(zhí)行元件 可以實現(xiàn)無級調(diào)速，通過調(diào)節(jié)、控制節(jié)流閥的開度來控制進入氣壓馬達的壓縮空氣的流量，就能無級調(diào)節(jié)馬達的轉(zhuǎn)速。 具有較高的啟動轉(zhuǎn)矩，啟動、停止迅速。 功率范圍及轉(zhuǎn)速范圍均較寬，功率小至數(shù)百瓦，大的可以有幾萬瓦，轉(zhuǎn)速可以從每分鐘幾轉(zhuǎn)到上萬轉(zhuǎn)。 結(jié)構(gòu)簡單、操縱方便，正、反方向都能旋轉(zhuǎn)，維修容易、成本低。 氣壓馬達的主要缺點是速度穩(wěn)定性較差，相比液壓傳動來講輸出功率小、耗氣量大、效率低、噪聲大。上一頁下一頁返回10.3 氣動執(zhí)行元件3.氣壓馬達的選擇及使用要求（1）氣壓馬達的選擇不同類型的氣壓馬達具有不同的特點和適用范圍，參看表10-3，在實際應(yīng)用中，一般是根據(jù)氣壓馬達所要負載的功率大小

41、來選擇氣壓馬達的。 （2）氣壓馬達的潤滑這是氣壓馬達正常工作不可缺少的一個環(huán)節(jié)，一般在氣壓馬達的換向閥前安裝油霧器，使氣壓馬達得到及時的、不間斷潤滑。在良好潤滑的情況下，氣壓馬達可在兩次檢修之間至少運轉(zhuǎn)2 5003 000 h。常用的氣壓馬達的主要技術(shù)參數(shù)見表10-4。 上一頁返回10.4 氣動控制元件在氣壓傳動系統(tǒng)中，氣動控制元件的作用是調(diào)節(jié)壓縮空氣的壓力、流量、方向以及發(fā)送相應(yīng)的信號，以保證氣動執(zhí)行元件能得到合適的壓力、流量等氣體參數(shù)，能按照規(guī)定的程序進行動作。按功能分，氣動控制元件一般分為方向控制閥、壓力控制閥和流量控制閥等。10.4.1方向控制閥在氣壓系統(tǒng)中，控制執(zhí)行元件啟動、停止、改

42、變運動方向的元件叫方向控制閥。方向控制閥的作用是改變壓縮空氣的流動方向和氣流的通斷。1.氣壓控制方向閥用壓縮空氣推動氣壓控制方向閥的閥芯移動，使換向閥換向，從而實現(xiàn)氣路換向或通斷。氣壓控制方向閥適用于易燃、易爆、潮濕、灰塵多等工作環(huán)境惡劣的場合，操作安全可靠。氣壓控制方向閥的類別如下：下一頁返回10.4 氣動控制元件（1）單氣控制換向閥如圖10-20（a）所示是無氣控信號時單氣控制換向閥的狀態(tài)，即常態(tài)。此時閥芯1在彈簧2的作用下處于上端位置，使閥口A與T接通。圖10-20（b）是有氣控信號K而動作時的狀態(tài)，由于氣壓力的作用，閥芯1壓縮彈簧2下移，使閥口A與T斷開，P與A接通。圖10-20（c）

43、是該閥的職能圖形符號。（2）雙氣控制換向閥如圖10-21（a）所示為雙氣控制滑閥式換向閥有氣控信號K1時閥的狀態(tài)（閥芯左側(cè)的氣室通大氣），此時閥芯停在左邊，其通路狀態(tài)是P與A相通、B與T2相通。圖10-21（b）為有氣控信號K2時閥的狀態(tài)（閥芯右側(cè)的氣室通大氣）。閥芯換位，其通路狀態(tài)變?yōu)镻與B相通，A與T1相通。雙氣控制滑閥具有記憶功能，即氣控信號消失后，閥芯仍停留在當時的位置，所以閥仍能保持在有氣控信號時的工作狀態(tài)。圖10-21（c）是該閥的職能圖形符號。上一頁下一頁返回10.4 氣動控制元件2.電磁控制換向閥 （1）直動式單電控制電磁換向閥與單氣控制換向閥類似，只不過該閥是利用電磁力的作用

44、使電磁控制換向閥的閥芯移動，實現(xiàn)閥的切換，從而控制氣流流動方向。如圖10-22（a）所示是直動式單電控制電磁閥在電磁線圈不通電的狀態(tài)，此時閥在復(fù)位彈簧的作用下處于上端位置，其通路狀態(tài)為A與T相通。當電磁線圈通電時，電磁鐵1吸動閥芯2向下移，氣路換向，其通路狀態(tài)為P與A相通，如圖10-22（b）所示。圖10-22（c）是該閥的職能圖形符號。上一頁下一頁返回10.4 氣動控制元件（2）直動式雙電控制電磁換向閥直動式雙電控制電磁換向閥有兩個電磁鐵。如圖10-23（a）所示是直動式雙電控制電磁閥，當電磁線圈1通電、2斷電時，閥芯3被推向右端，其通路狀態(tài)是P與A相通、B與T2相通。即便當電磁線圈1斷電時

45、，閥芯仍處于電磁線圈1斷電前的工作狀態(tài)，即具有記憶功能。如圖10-23（b）所示，當電磁線圈2通電、1斷電時，閥芯被推向左端，其通路狀態(tài)為P與B相通、A與T1相通。若電磁線圈2斷電，氣流通路仍會保持電磁線圈2斷電前的工作狀態(tài)。圖10-23（c）是該閥的職能圖形符號。上一頁下一頁返回10.4 氣動控制元件（3）先導(dǎo)式電磁換向閥先導(dǎo)式電磁換向閥的組成主要有電磁先導(dǎo)閥和主閥兩部分。其原理是用先導(dǎo)閥的電磁鐵首先控制氣路，產(chǎn)生先導(dǎo)壓力，再由先導(dǎo)壓力去推動主閥閥芯，使其換向。圖10-24（a）所示為先導(dǎo)式雙電控制換向閥的電磁先導(dǎo)閥1的線圈通電、2的線圈斷電時的狀態(tài)。此時，主閥3的K1腔進氣，K2腔排氣，使

46、主閥閥芯向右移動，P與A相通、B與T2相通。而當電磁先導(dǎo)閥2通電、1斷電時，如圖10-24（b）所示，主閥K2腔進氣，K1腔排氣，主閥閥芯向左移動。此時P與B相通、A與T1相通。先導(dǎo)式雙電控制電磁閥具有記憶功能，即通電時換向，斷電時并不返回原位。為保證主閥正常工作，兩個電磁閥不能同時通電，電路中要采用互鎖控制。先導(dǎo)式電磁換向閥便于實現(xiàn)電、氣聯(lián)合控制，所以應(yīng)用廣泛。圖10-24（c）所示是該閥的職能圖形符號。上一頁下一頁返回10.4 氣動控制元件（4）人工控制換向閥為了操作方便，有手動及腳踏兩種人工操作方式對換向閥進行操作。手動閥的主體部分與氣控閥類似，其操作方式有按鈕式、旋鈕式、鎖式及推拉式等

47、多種形式。如圖10-25所示為推拉式手動閥的工作原理、結(jié)構(gòu)、職能圖形符號圖。當用手將閥芯拉出時，如圖10-25（a）所示，則P與B相通、A與T1相通。當用手壓下閥芯，如圖10-25（b）所示，則P與A相通、B與T2相通。不論拉出或是壓下閥芯后手放開時，閥芯能依靠定位裝置保持狀態(tài)不變。（5）機械控制換向閥機械控制換向閥多用于行程控制（所以又稱行程閥）作為信號閥使用，常依靠凸輪、擋塊或其他機械外力推動閥芯，使閥換向。上一頁下一頁返回10.4 氣動控制元件圖10-26（a）為杠桿滾輪式機控換向閥的結(jié)構(gòu)圖，圖10-26（b）為職能圖形符號。當凸輪或擋塊直接與滾輪1接觸后，通過杠桿2使閥芯5換向，其優(yōu)點

48、是減少了頂桿3所受的側(cè)向力。同時，通過杠桿傳力也減小了外部的機械壓力。（6）或門型梭閥梭閥相當于兩個單向閥組合而成，其作用相當于“或門”的邏輯功能。 如圖10-27（a）所示為梭閥的工作原理圖，圖10-27（b）為其結(jié)構(gòu)示意圖。梭閥有兩個進氣口P1和P2，一個工作口A，閥芯2在兩個方向上起單向閥的作用。其中P1和P2口都可以與A口相通，但P1與P2不相通，當P1進氣時，閥芯2右移，封住P2口，使P1與A相通。當P2進氣時，閥芯2左移，封住P1口，使P2與A相通。若P1與P2都進氣時，閥芯就可停在任意一邊，若P1與P2不等，則高壓氣流的通道打開，低壓口則被封閉，高壓氣流從A輸出。圖10-27（c

49、）是該閥的職能圖形符號。上一頁下一頁返回10.4 氣動控制元件10.4.2壓力控制閥在氣動系統(tǒng)中，壓力控制閥是調(diào)節(jié)和控制氣體壓力大小的控制閥，一般常用的有減壓閥、溢流閥和順序閥。1.氣體減壓閥氣體減壓閥又稱為調(diào)壓閥，利用減壓閥可以把壓力比較高的壓縮空氣調(diào)節(jié)到符合使用要求的較低壓力。減壓閥與節(jié)流閥不同，不但能降壓，而且能使調(diào)后的輸出氣壓保持穩(wěn)定。節(jié)流閥能降低壓力，但不能使降低后的輸出壓力保持穩(wěn)定。減壓閥按照壓力調(diào)節(jié)方式，分為直動式和先導(dǎo)式兩大類。上一頁下一頁返回10.4 氣動控制元件（1）直動式減壓閥圖10-28所示為一種常用的直動式減壓閥結(jié)構(gòu)原理圖和職能圖形符號。此閥可利用手柄直接調(diào)節(jié)調(diào)壓彈簧

50、來改變閥的輸出氣體壓力。如圖10-28（a）所示，順時針旋轉(zhuǎn)手柄1，則壓縮調(diào)壓彈簧2，推動膜片4下移，膜片同時推動閥芯5下移，閥口7被打開。當有氣流通過閥口時，壓力降低；與此同時，部分輸出氣流經(jīng)反饋導(dǎo)管6進入膜片氣室，在膜片上產(chǎn)生一個向上的推力，當此推力與彈簧力相平衡時，輸出壓力在一定的值上穩(wěn)定下來。上一頁下一頁返回10.4 氣動控制元件若輸入壓力發(fā)生波動，例如壓力p1瞬時升高，則輸出壓力p2也隨之升高，作用在膜片的推力增大，膜片上移，向上壓縮彈簧，從溢流口3有瞬時溢流，并靠復(fù)位彈簧8及氣壓力的作用，使閥桿上移，閥門開度減小，節(jié)流作用增大，使輸出壓力p2回降，直到新平衡為止。重新平衡后的輸出壓

51、力又基本恢復(fù)原值。反之，要是輸入壓力瞬時降低，則輸出壓力也跟著相應(yīng)下降，膜片下移，閥門開度增大，阻力減少，對氣流的節(jié)流作用也減少，輸出壓力也基本恢復(fù)原值。如執(zhí)行元件所需的輸出壓力不變，輸出流量有所變化，引起輸出壓力發(fā)生波動（增高或降低）時，依靠溢流口的溢流作用和膜片上力的平衡作用推動閥桿，仍能起穩(wěn)定作用。逆時針旋轉(zhuǎn)手柄時，壓縮彈簧力不斷減小，膜片氣室中的壓縮空氣經(jīng)溢流口不斷從排氣孔a排出，進氣閥芯逐漸關(guān)閉，直至最后輸出壓力降為零。上一頁下一頁返回10.4 氣動控制元件（2）先導(dǎo)式減壓閥先導(dǎo)式減壓閥是使用預(yù)先調(diào)整好壓力的空氣來代替直動式調(diào)壓彈簧進行調(diào)壓的。其調(diào)節(jié)原理和主閥部分的結(jié)構(gòu)與直動式減壓閥

52、相同。先導(dǎo)式減壓閥的調(diào)壓空氣一般是由小型的直動式減壓閥供給的。若將這種直動式減壓閥裝在主閥內(nèi)部，則稱內(nèi)部先導(dǎo)式減壓閥；若將它裝在主閥外部，則稱外部先導(dǎo)式或遠程控制式減壓閥。為了方便操作，安裝減壓閥時，手柄在上部。上一頁下一頁返回10.4 氣動控制元件2.溢流閥氣壓傳動系統(tǒng)中的溢流閥和安全閥在結(jié)構(gòu)與功能方面基本類似，甚至有時可以不加以區(qū)別。溢流閥的作用就是當氣動回路及容器里的氣體壓力上升到超過規(guī)定值的時候，能自動向外排氣，從而保證系統(tǒng)的安全和正常運行。當回路中氣壓上升到所規(guī)定的調(diào)定壓力以上時，氣體需經(jīng)溢流閥排出，以保持輸入壓力不超過設(shè)定值。溢流閥按控制形式分為直動式和先導(dǎo)式兩種。（1）直動式溢流

53、閥直動式溢流閥的工作原理如圖10-29（a）所示，當氣體作用在閥芯3上的力小于彈簧2的力時，閥處于關(guān)閉狀態(tài)。當系統(tǒng)壓力升高，作用在閥芯3上的作用力大于彈簧力時，閥芯向上移動，閥開啟并溢流，使氣壓不再繼續(xù)升高，而維持在一個調(diào)定的值。當系統(tǒng)壓力降至低于調(diào)定值時，閥又重新關(guān)閉。圖10-29（b）是該閥的職能圖形符號。上一頁下一頁返回10.4 氣動控制元件（2）先導(dǎo)式溢流閥圖10-30所示為先導(dǎo)式溢流閥，用一個小型直動式減壓閥或氣動定值器作為它的先導(dǎo)閥。工作時，由減壓閥減壓后的空氣從上部C口進入閥內(nèi)，從而代替了彈簧控制，故不會因調(diào)壓彈簧在閥不同開度時的不同彈簧力而使調(diào)定壓力產(chǎn)生變化，閥的流量特性好，但

54、需一個減壓閥。先導(dǎo)式溢流閥適用于大流量和遠距離控制的場合。3.順序閥利用氣路中壓力的變化來控制各執(zhí)行元件按順序動作的壓力閥叫順序閥。與液動順序閥類似，氣動順序閥也是根據(jù)調(diào)節(jié)彈簧的壓縮量來控制其開啟壓力。當輸入壓力達到順序閥的調(diào)定壓力時，閥口打開，有氣流輸出；反之，閥口關(guān)閉，無氣流輸出。順序閥一般很少單獨使用，往往與單向閥組合在一起。構(gòu)成單向順序閥。上一頁下一頁返回10.4 氣動控制元件圖10-31（a）為單向順序閥正向流動的情況。壓縮空氣由P口進入順序閥體后，單向閥4在壓差及彈簧5的作用下處于關(guān)閉狀態(tài)。作用在活塞3上的氣壓超過壓縮彈簧2的力時，將活塞頂起，順序閥打開，壓縮空氣由A輸出。如圖10

55、-31（b）所示，反向流動時，輸入側(cè)變成排氣口，輸出側(cè)壓力將頂開單向閥4由O口排氣，調(diào)節(jié)1就可改變單向順序閥的開啟壓力，以便在不同的空氣壓力下，控制執(zhí)行元件的順序動作。圖10-31（c）是該閥的職能圖形符號。上一頁下一頁返回10.4 氣動控制元件10.4.3流量控制閥在氣動系統(tǒng)中，控制氣缸運動速度的快慢、控制油霧器的滴油量、控制緩沖氣缸的緩沖能力等都需要用控制壓縮空氣的流量來實現(xiàn)。壓縮空氣流量的調(diào)節(jié)和控制是通過改變流量控制閥的通流截面積來實現(xiàn)的?，F(xiàn)在常用的流量控制閥包括節(jié)流閥、單向節(jié)流閥和排氣節(jié)流閥等。1.節(jié)流閥節(jié)流閥用于調(diào)節(jié)氣體流量的大小，達到滿足執(zhí)行元件對氣體流量的要求。對于節(jié)流閥調(diào)節(jié)特性

56、的要求是流量調(diào)節(jié)范圍要大、閥芯的位移量與通過的流量呈線性關(guān)系。節(jié)流閥節(jié)流口的形狀對調(diào)節(jié)特性影響較大。上一頁下一頁返回10.4 氣動控制元件常用節(jié)流閥的節(jié)流口形式如圖10-32所示。圖10-32（a）所示的是針閥式節(jié)流口，當閥開度較小時，調(diào)節(jié)比較靈敏，但超過一定開度時，調(diào)節(jié)流量的靈敏度就差了；圖10-32（b）所示的是三角槽形式節(jié)流口，通流面積與閥芯位移量呈線性關(guān)系；圖10-32（c）所示的是圓柱斜切式節(jié)流口，通流面積與閥芯位移量成指數(shù)（指數(shù)大于1）關(guān)系，能進行小流量精密調(diào)節(jié)。如圖10-33所示的是節(jié)流閥的結(jié)構(gòu)原理圖及職能圖形符號。當壓縮空氣從P口輸入時，氣流通過節(jié)流通道自A口輸出。旋轉(zhuǎn)閥芯螺桿

57、，就可改變節(jié)流口的開度，從而改變閥的流通面積，達到調(diào)節(jié)氣體流量的目的。上一頁下一頁返回10.4 氣動控制元件2.單向節(jié)流閥單向節(jié)流閥是由單向閥和節(jié)流閥并聯(lián)而成的組合式流量控制閥。一般情況下用該閥控制氣缸的運動速度，故也稱“速度控制閥”。如圖10-34所示是單向節(jié)流閥的結(jié)構(gòu)圖和職能圖形符號。當氣流正向流動時（P A），單向閥關(guān)閉，流量由節(jié)流閥控制；反向流動時（A O），在氣壓作用下單向閥被打開，無節(jié)流作用。若用單向節(jié)流閥控制氣缸的運動速度，安裝時該閥應(yīng)盡量靠近氣缸。當回路中安裝單向節(jié)流閥時不要將方向裝反，否則，不能工作。當對氣缸運動穩(wěn)定性有要求時，要按出口節(jié)流方式安裝單向節(jié)流閥。上一頁下一頁返回

58、10.4 氣動控制元件3.排氣節(jié)流閥排氣節(jié)流閥安裝在氣動裝置的排氣口處，調(diào)節(jié)排入大氣的流量，達到改變、控制執(zhí)行元件運動速度的目的。在大多情況下，為了減少排氣的噪聲，排氣節(jié)流閥上裝有消聲器，同時能防止不清潔的氣體通過排氣孔污染氣動元件。圖10-35是排氣節(jié)流閥的結(jié)構(gòu)原理圖和職能圖形符號。上一頁返回10.5 氣動基本回路氣壓傳動系統(tǒng)與液壓傳動系統(tǒng)一樣，都是由各種不同的基本功能的回路組成的，而且可以相互參考和借鑒。了解氣動系統(tǒng)常用回路的類型和功能，合理選擇各種氣動元件并根據(jù)其功能組合成氣動回路，實現(xiàn)預(yù)定的方向控制、壓力控制和位置控制等功能。10.5.1換向控制回路氣動執(zhí)行元件的換向主要是利用方向控制

59、閥來實現(xiàn)的。如同液壓系統(tǒng)一樣，方向控制閥按照通路數(shù)也分為二通、三通、四通、五通閥等，利用這些方向控制閥可以構(gòu)成單作用執(zhí)行元件和雙作用執(zhí)行元件的各種換向控制回路。下一頁返回10.5 氣動基本回路1.單作用氣缸換向回路如圖10-36（a）所示為二位三通電磁閥控制的單作用氣缸上行、下行回路。電磁鐵通電時，氣缸桿向上；反之，氣缸桿向下。圖10-36（b）所示為三位四通電磁閥控制的單作用氣缸回路，可以控制氣缸上、下和停止。該閥在兩磁鐵都斷電時自動對中，能使氣缸停止在任何位置，但定位精度不高，并且定位時間不長。2.雙作用氣缸換向回路如圖10-37所示為各種雙作用氣缸的換向回路，在實際中，可以根據(jù)執(zhí)行元件的

60、動作與操作方式等，對這些回路進行靈活選用和組合。上一頁下一頁返回10.5 氣動基本回路10.5.2壓力控制回路對系統(tǒng)壓力進行調(diào)節(jié)和控制的回路稱為壓力控制回路。壓力控制回路是使氣動系統(tǒng)中有關(guān)回路的壓力保持在一定的范圍內(nèi)，或者根據(jù)需要使回路得到高、低不同的空氣氣體壓力的基本回路。1.一次壓力控制回路如圖10-38為一次壓力控制回路，也稱氣源壓力控制回路。圖10-38（a）所示是用安全閥1保持供氣壓力基本恒定，用電觸點式壓力表3來控制空氣壓縮機的轉(zhuǎn)、停，使儲氣罐內(nèi)壓力保持在規(guī)定的范圍內(nèi)。圖10-38（b）是用壓力繼電器替代了圖10-38（a）中的電觸點壓力表，其他部分的工作原理都是一樣的。一次壓力控