液壓與氣液傳動任務(wù)十：氣動控制系統(tǒng)元件的選用

情境三汽車生產(chǎn)線氣動元件認(rèn)識

任務(wù)十氣動控制元件的選用氣源裝置為氣動系統(tǒng)提供滿足一定質(zhì)量要求的壓縮空氣，是氣動系統(tǒng)的重要組成部分。氣動系統(tǒng)對壓縮空氣的主要要求：具有一定壓力和流量，并具有一定的凈化程度。氣源裝置組成1.氣壓發(fā)生裝置——空氣壓縮機(jī)；2、后冷卻器；3、油水分離器；4、儲氣罐；5、干燥器；6、過濾器；7、儲氣罐；8、加熱器；9、四通閥；管道系統(tǒng)一、氣源裝置將電機(jī)或內(nèi)燃機(jī)機(jī)械能轉(zhuǎn)化為氣體的壓力能，供氣動機(jī)械使用。最常用的空氣壓縮機(jī)：往復(fù)式活塞空壓機(jī)按輸出壓力大小分低壓空壓機(jī)0．2～1．0MPa中壓空壓機(jī)1．0～10MPa高壓空壓機(jī)10～100MPa超高壓空壓機(jī)＞100MPa1.空氣壓縮機(jī)按空壓機(jī)輸出流量(排量)分微型＜1m3／Min小型1～10m3／Min中型10～100m3／Min大型＞100m3／Min空氣壓縮機(jī)的選用主要根據(jù)氣壓傳動系統(tǒng)所需的工作壓力與流量。1.空氣壓縮機(jī)空氣壓縮機(jī)工作原理吸氣過程：曲柄6回轉(zhuǎn)帶動氣缸活塞2作直線往復(fù)運(yùn)動，當(dāng)活塞2向右運(yùn)動時(shí)，氣缸腔1容積增大形成局部真空，在大氣壓作用下，吸氣閥7打開，大氣進(jìn)入氣缸1。排氣過程：當(dāng)活塞向左運(yùn)動時(shí)，氣缸1內(nèi)容積縮小，氣體被壓縮，壓力升高，排氣閥8打開，壓縮空氣排出。2.氣源的凈化裝置氣動系統(tǒng)對壓縮空氣質(zhì)量的要求：壓縮空氣要具有一定壓力和足夠的流量具有一定的凈化程度。不同的氣動元件對雜質(zhì)顆粒的大小有具體的要求?；烊雺嚎s空氣中的油分、水分、灰塵等雜質(zhì)會產(chǎn)生不良影響，必須要設(shè)置除油、除水、除塵，并使壓縮空氣干燥的提高壓縮空氣質(zhì)量、進(jìn)行氣源凈化處理的輔助設(shè)備。一般包括后冷卻器、油水分離器、貯氣罐、干燥器。(1)后冷卻器作用將空氣壓縮機(jī)排出的壓縮空氣溫度由140～170℃降至40～50℃。這樣就可使壓縮空氣中的油霧和水汽迅速達(dá)到飽和，使其大部分析出并凝結(jié)成油滴和水滴，以便經(jīng)油水分離器排出。結(jié)構(gòu)形式蛇形管式列管式散熱片式管套式(a)蛇管式(b)列管式冷卻方式:水冷和風(fēng)冷作用:分離并排出壓縮空氣中凝聚的油分、水分和灰塵雜質(zhì)等，使壓縮空氣得到初步凈化。結(jié)構(gòu)形式:環(huán)形回轉(zhuǎn)式、撞擊折回式、離心旋轉(zhuǎn)式、水浴式以及以上形式的組合使用蛇形管式

撞擊折回并回轉(zhuǎn)式油水分離器

(2)油水分離器作用:①儲存一定數(shù)量的壓縮空氣，以備發(fā)生故障或臨時(shí)需要應(yīng)急使用；②消除由于空氣壓縮機(jī)斷續(xù)排氣而對系統(tǒng)引起的壓力脈動，保證輸出氣流的連續(xù)性和平穩(wěn)性；③進(jìn)一步分離壓縮空氣中的油、水等雜質(zhì)。貯氣罐一般采用焊接結(jié)構(gòu)，以立式居多儲氣罐(3)儲氣罐(4)干燥器吸附式干燥器冷卻式干燥器進(jìn)一步除去壓縮空氣中的水分、油、顆粒雜質(zhì)。作用:分離水分、過濾雜質(zhì)。類型:一次過濾器分水濾氣器一次過濾器結(jié)構(gòu)圖

普通分水濾氣器結(jié)構(gòu)圖

(5)過濾器二、氣壓執(zhí)行元件

氣缸是氣動系統(tǒng)中普遍使用的執(zhí)行元件,與液壓缸相比，它具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低、污染少、便于維修、動作迅速等優(yōu)點(diǎn)，但由于推力小，所以廣泛用于輕載系統(tǒng)。

1.氣缸的分類

根據(jù)使用條件不同，其結(jié)構(gòu)、形狀也有多種形式。常用的分類方法有以下幾種：

(1)按壓縮空氣對活塞端面作用力的方向分

1)單作用氣缸氣缸只有一個(gè)方向的運(yùn)動靠氣壓驅(qū)動，另一方向靠彈簧力或自重和其它外力。

2)雙作用氣缸氣缸的往返運(yùn)動全靠壓縮空氣來完成。1.氣缸的分類

(2)按氣缸的結(jié)構(gòu)特征分

按氣缸的結(jié)構(gòu)特征，可將氣缸分為活塞式氣缸、薄膜式氣缸和伸縮式氣缸。

(3)按氣缸的安裝形式分

1)固定式氣缸氣缸安裝在機(jī)體上固定不動，有耳座式、凸緣式和法蘭盤式等形式。

2)軸銷式氣缸缸體可圍繞一個(gè)固定軸作一定角度的擺動。

3)回轉(zhuǎn)式氣缸缸體固定在機(jī)床主軸上，可隨機(jī)床主軸作高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。這種氣缸常用于機(jī)床上氣動卡盤中，以實(shí)現(xiàn)工件的自動裝夾。

4)嵌入式氣缸氣缸做在夾具本體內(nèi)。1.氣缸的分類

固定式氣缸

氣缸安裝在機(jī)體上固定不動，如圖（a）（b）（c）（d）所示。擺動式氣缸

缸體圍繞一個(gè)固定軸可作一定角度的擺動。如圖（e）（f）（g）所示。1.氣缸的分類

（1）雙作用氣缸2.常見氣缸原理及應(yīng)用（2）單作用氣缸單作用氣缸只在動作方向需要壓縮空氣，故可節(jié)約一半壓縮空氣。主要用在夾緊、退料、阻擋、壓入、舉起和進(jìn)給等操作上。2.常見氣缸原理及應(yīng)用組成：氣缸和液壓缸組合而成。原理：以壓縮空氣為動力，以液壓油作為阻力，來控制調(diào)節(jié)氣缸的運(yùn)動速度，即利用液體不可壓縮的特性來獲得的穩(wěn)定的運(yùn)動速度。（3）氣液阻尼缸2.常見氣缸原理及應(yīng)用（4）膜式氣缸原理：壓縮空氣推動非金屬膜片推動活塞桿作往復(fù)運(yùn)動，一般是單作用式氣缸。特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、制造容易、維修方便、壽命長類型：按照膜片的結(jié)構(gòu)分平膜片、蝶形膜片和滾動膜片適用于：用于氣動夾具車輛制動等短行程的工作場合。2.常見氣缸原理及應(yīng)用（5）回轉(zhuǎn)氣缸

原理：氣缸的缸體連同缸蓋及導(dǎo)氣頭閥芯可被攜帶回轉(zhuǎn)，活塞及活塞桿只能作往復(fù)直線運(yùn)動，導(dǎo)氣頭體外接管路而固定不動。是由回轉(zhuǎn)式動力分配器與短行程雙作用氣缸制成一體的專用氣缸，用于機(jī)床主軸夾具的夾緊機(jī)構(gòu)。2.常見氣缸原理及應(yīng)用（6）擺動氣缸

擺動氣缸是出力軸被限制在某個(gè)角度內(nèi)做往復(fù)擺動的一種氣缸，又稱為旋轉(zhuǎn)氣缸。擺動氣缸目前在工業(yè)上應(yīng)用廣泛，多用于安裝位置受到限制，或轉(zhuǎn)動角度小于3600的回轉(zhuǎn)工作部件，其動作原理也是將壓縮空氣的壓力能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能。常用的擺動氣缸的最大擺動角度分為900、1800、2700三種規(guī)格。按照擺動氣缸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可分為齒輪齒條式和葉片式兩類。2.常見氣缸原理及應(yīng)用葉片式擺動氣缸2.常見氣缸原理及應(yīng)用（7）氣爪（手指氣缸）氣爪能實(shí)現(xiàn)各種抓取功能，是現(xiàn)代氣動機(jī)械手的關(guān)鍵部件。2.常見氣缸原理及應(yīng)用氣動馬達(dá)是一種作連續(xù)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的氣動執(zhí)行元件，是一種把壓縮空氣的壓力能轉(zhuǎn)換成回轉(zhuǎn)機(jī)械能的能量轉(zhuǎn)換裝置，其作用相當(dāng)于電動機(jī)或液壓馬達(dá)，它輸出轉(zhuǎn)矩、驅(qū)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。在氣壓傳動中使用廣泛的是葉片式、活塞式和齒輪式氣馬達(dá)。3.氣動馬達(dá)（1）氣馬達(dá)的工作原理

當(dāng)壓縮空氣由進(jìn)氣口進(jìn)入氣室后立即噴向葉片1，并作用在葉片的外伸部分，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)力矩帶動轉(zhuǎn)子2作逆時(shí)針轉(zhuǎn)動，輸出旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能，廢氣從排氣口C排出，殘余氣體則經(jīng)B排出(二次排氣)。若進(jìn)、排氣口互換，則轉(zhuǎn)子反轉(zhuǎn)，輸出相反方向轉(zhuǎn)動的機(jī)械能。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的離心力和葉片底部的氣壓力、彈簧力(圖中未畫)使得葉片緊緊地抵在定子3的內(nèi)壁上以保證密封，從而提高容積效率。3.氣動馬達(dá)葉片式氣馬達(dá)主要用于風(fēng)動工具、高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械及礦山機(jī)械等。

氣馬達(dá)具有一些特殊的特點(diǎn)，在某些場合，它比電動馬達(dá)和液壓馬達(dá)更適用，這些特點(diǎn)是：

3.氣動馬達(dá)（2）氣馬達(dá)的的應(yīng)用及特點(diǎn)

1)安全性能好。氣馬達(dá)可在易燃、易爆、潮濕及多塵的場合使用，同時(shí)不受高溫及振動的影響。2)具有過載保護(hù)，可長時(shí)間滿載工作。氣馬達(dá)過載只是速度減慢或停轉(zhuǎn)，當(dāng)過載解除后，可立即重新運(yùn)轉(zhuǎn)。

3)由于壓縮空氣膨脹時(shí)會吸收周圍的熱量，因此能長期工作而溫升很小。

4)有較大的起動轉(zhuǎn)矩，能帶載起動。

5)換向容易，操作簡單，可實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速。

6)與電動機(jī)相比，單位功率尺寸小，質(zhì)量小，適于安裝在位置狹小的場合及手工工具上。3.氣動馬達(dá)（2）氣馬達(dá)的的應(yīng)用及特點(diǎn)

（3）氣馬達(dá)的選擇

(1)葉片式馬達(dá)適用于低轉(zhuǎn)矩、高轉(zhuǎn)速場合，如各種手提工具、復(fù)合工具、傳送帶、升降機(jī)等起動轉(zhuǎn)矩小的中、小功率的機(jī)械。

(2)活塞式氣馬達(dá)適用于中、高轉(zhuǎn)矩，中、低轉(zhuǎn)速，中、大功率的場合，如起重機(jī)、絞車、絞盤、拉管機(jī)等負(fù)荷較大且起、停特性要求較高的機(jī)械。由于活塞式氣馬達(dá)只能單向旋轉(zhuǎn)，因此工作中需要換向的場合不要采用活塞式氣馬達(dá)。

3.氣動馬達(dá)（3）氣馬達(dá)的使用要求

潤滑是氣馬達(dá)正常工作不可缺少的一個(gè)重要條件。氣馬達(dá)在得到正確、良好潤滑的條件下，可在兩次檢修之間運(yùn)行2500h以上。一般在換向閥前安裝油霧器，以進(jìn)行不間斷地潤滑。3.氣動馬達(dá)三、氣動輔助元件

氣動輔助元件是指除了動力元件、執(zhí)行元件、控制元件以外的其它元件。它的功用是轉(zhuǎn)換、傳遞信號、保護(hù)元件、連接元件以及改善系統(tǒng)的工況等。主要有油霧器、消聲器、轉(zhuǎn)換器等。三、氣動輔助元件（1）分水過濾器:作用是除去空氣中的灰塵、雜質(zhì)，并將空氣中的水分分離出來。（2）油霧器:特殊的注油裝置。（3）減壓閥:起減壓和穩(wěn)壓作用。氣動三聯(lián)件是氣動元件及氣動系統(tǒng)使用壓縮空氣的質(zhì)量最后保證。1.氣動三聯(lián)件2.油霧器油霧器是一種特殊的注油裝置。它以空氣為動力，使?jié)櫥挽F化后，注入空氣流中，并隨空氣進(jìn)入需要潤滑的部件，達(dá)到潤滑的目的。油霧器的結(jié)構(gòu)消聲器就是通過阻尼或增加排氣面積來降低排氣速度和功率，從而降低噪聲的。三種類型：吸收型消聲器、膨脹干涉型消聲器和膨脹干涉吸收型消聲器。

吸收型消聲器結(jié)構(gòu)簡圖1-連接螺絲；2-消聲罩3.消聲器管子可分為硬管和軟管兩種。一些固定不動的、不需要經(jīng)常裝拆的地方，使用硬管。連接運(yùn)動部件和臨時(shí)使用、希望裝拆方便的管路應(yīng)使用軟管。硬管有鐵管、銅管、黃銅管、紫銅管和硬塑料管等；軟管有塑料管、尼龍管、橡膠管、金屬編織塑料管以及撓性金屬導(dǎo)管等等。常用的是紫銅管和尼龍管。4.管件與管路系統(tǒng)

四、氣動控制元件1.單向型控制閥單向閥：氣流只能單方向流動。(一）方向控制閥結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：有兩個(gè)輸入口，一個(gè)輸出口。相當(dāng)于兩個(gè)單向閥組成的閥。2.梭閥（或門）

P1，P2有一個(gè)有輸入，A有輸出。都有輸入，A有輸出。2.梭閥（或門）結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：有兩個(gè)輸入口，一個(gè)輸出口。相當(dāng)于兩個(gè)單向閥組成的閥。工作原理：P1，P2有一個(gè)有輸入，A無輸出。、都有輸入，A有輸出。3.雙壓閥（與門）常裝在換向閥和氣缸之間，它使氣缸不通過換向閥而快速排出氣體，可以加快氣缸往復(fù)動作速度?？焖倥艢忾y可使氣缸運(yùn)動速度提高4~5倍。4.快速排氣閥P進(jìn)氣A輸出，到氣缸。A進(jìn)氣O輸出，快速排氣

4.快速排氣閥氣壓控制換向閥是利用氣體壓力來使閥芯移動而使氣體改變流向的。分為：加壓控制、泄壓控制、差壓控制和延時(shí)控制

雙氣控?fù)Q向閥5.氣動換向控制閥(1)單氣控?fù)Q向閥。5.氣動換向控制閥(2)雙氣控?fù)Q向閥。當(dāng)氣控口K1通控制氣體時(shí)，閥芯右移，此時(shí)P與B、A與O1相通；當(dāng)氣控口K2通控制氣體時(shí)，閥芯左移，此時(shí)P與A、B與O2相通5.氣動換向控制閥是一種帶有時(shí)間控制信號功能的換向閥。原理：由氣容C和一個(gè)單向節(jié)流閥組成的時(shí)間控制信號元件控制主閥換向。當(dāng)K口通入氣壓信號時(shí)，此信號通過節(jié)流閥1的節(jié)流口進(jìn)入氣容C，經(jīng)過一定時(shí)間當(dāng)壓力達(dá)到一定值后，使主閥閥芯向右移動而換向。

6.氣壓延時(shí)式換向閥氣壓延時(shí)換向閥的作用相當(dāng)于時(shí)間繼電器。它是由延時(shí)部分和換向部分組成的。當(dāng)無氣控信號時(shí)，P與A斷開；當(dāng)有氣控信圖12-13二位三通延時(shí)換向閥號時(shí)，氣體從K口輸入經(jīng)可調(diào)節(jié)流閥節(jié)流后到氣容a內(nèi)，使氣容不斷充氣，直到氣容內(nèi)的氣壓上升到某一值時(shí)，使閥芯由左向右移動，使P和A接通，A口有輸出。當(dāng)氣控信號消失后，氣容內(nèi)氣壓經(jīng)單向閥到K口排出。這種閥的延時(shí)時(shí)間可在0～20s內(nèi)調(diào)整。6.氣壓延時(shí)式換向閥氣壓傳動中的電磁控制換向閥和液壓傳動中的電磁控制換向閥一樣，也由電磁鐵控制部分和主閥兩部分組成，按控制方式不同可分為電磁鐵直接控制電磁閥和先導(dǎo)型電磁閥兩種。7.電磁控制換向閥是利用電磁力的作用推動閥芯。分為直動式和先導(dǎo)式兩大類：直動式電磁換向閥：直動式電磁換向閥換向閥又分為單電控和雙電控兩種，工作原理與液壓傳動中的電磁換向閥相似。

7.電磁控制換向閥1)直動型電磁閥由電磁鐵直接推動換向閥閥芯換向的閥稱為直動型電磁閥，直動型電磁閥分為單電磁鐵和雙電磁鐵兩種。直動型單電磁鐵電磁換向閥。7.電磁控制換向閥直動型雙電磁鐵電磁換向閥。7.電磁控制換向閥2)先導(dǎo)型電磁閥由電磁先導(dǎo)閥和主閥兩部分組成。用先導(dǎo)閥的電磁鐵控制氣路，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。一般電磁先導(dǎo)閥都單獨(dú)制成通用件，既可用于先導(dǎo)控制，也可用于氣流量較小的直接控制。先導(dǎo)型電磁閥也分單電磁鐵控制和雙電磁鐵控制兩種。7.電磁控制換向閥壓力控制閥主要用來控制系統(tǒng)中氣體壓力的大小，滿足系統(tǒng)對各種不同的壓力需要。其基本原理都是利用壓縮空氣壓力和彈簧力相平衡的原理來進(jìn)行工作的。1)起降壓穩(wěn)壓作用的減壓閥、定值器。

2)起限壓安全保護(hù)作用的安全閥、限壓切斷閥等。

3)根據(jù)氣路壓力不同進(jìn)行某種控制的順序閥、平衡閥等。

（二）壓力控制閥（1）減壓閥—?dú)鈩尤蠹唬糜诜€(wěn)定用氣壓力。