液壓與氣液傳動(dòng)任務(wù)十：氣動(dòng)控制系統(tǒng)元件的選用

情境三汽車(chē)生產(chǎn)線(xiàn)氣動(dòng)元件認(rèn)識(shí)

任務(wù)十氣動(dòng)控制元件的選用氣源裝置為氣動(dòng)系統(tǒng)提供滿(mǎn)足一定質(zhì)量要求的壓縮空氣，是氣動(dòng)系統(tǒng)的重要組成部分。氣動(dòng)系統(tǒng)對(duì)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(chǔ)氣罐；5、干燥器；6、過(guò)濾器；7、儲(chǔ)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(dòng)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(dòng)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(guò)程：曲柄6回轉(zhuǎn)帶動(dòng)氣缸活塞2作直線(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，當(dāng)活塞2向右運(yùn)動(dòng)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(kāi)，大氣進(jìn)入氣缸1。排氣過(guò)程：當(dāng)活塞向左運(yùn)動(dòng)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(kāi)，壓縮空氣排出。2.氣源的凈化裝置氣動(dòng)系統(tǒng)對(duì)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(dòng)元件對(duì)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(huì)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(chǔ)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(duì)系統(tǒng)引起的壓力脈動(dòng)，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(chǔ)氣罐(3)儲(chǔ)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(guò)濾雜質(zhì)。類(lèi)型:一次過(guò)濾器分水濾氣器一次過(guò)濾器結(jié)構(gòu)圖

普通分水濾氣器結(jié)構(gòu)圖

(5)過(guò)濾器二、氣壓執(zhí)行元件

氣缸是氣動(dòng)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(jiǎn)單、成本低、污染少、便于維修、動(dòng)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(lèi)

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(lèi)方法有以下幾種：

(1)按壓縮空氣對(duì)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(dòng)靠氣壓驅(qū)動(dòng)，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(dòng)全靠壓縮空氣來(lái)完成。1.氣缸的分類(lèi)

(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(dòng)，有耳座式、凸緣式和法蘭盤(pán)式等形式。

2)軸銷(xiāo)式氣缸缸體可圍繞一個(gè)固定軸作一定角度的擺動(dòng)。

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(dòng)。這種氣缸常用于機(jī)床上氣動(dòng)卡盤(pán)中，以實(shí)現(xiàn)工件的自動(dòng)裝夾。

4)嵌入式氣缸氣缸做在夾具本體內(nèi)。1.氣缸的分類(lèi)

固定式氣缸

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

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

（1）雙作用氣缸2.常見(jiàn)氣缸原理及應(yīng)用（2）單作用氣缸單作用氣缸只在動(dòng)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(jiàn)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(dòng)力，以液壓油作為阻力，來(lái)控制調(diào)節(jié)氣缸的運(yùn)動(dòng)速度，即利用液體不可壓縮的特性來(lái)獲得的穩(wěn)定的運(yùn)動(dòng)速度。（3）氣液阻尼缸2.常見(jiàn)氣缸原理及應(yīng)用（4）膜式氣缸原理：壓縮空氣推動(dòng)非金屬膜片推動(dòng)活塞桿作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，一般是單作用式氣缸。特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、制造容易、維修方便、壽命長(zhǎng)類(lèi)型：按照膜片的結(jié)構(gòu)分平膜片、蝶形膜片和滾動(dòng)膜片適用于：用于氣動(dòng)夾具車(chē)輛制動(dòng)等短行程的工作場(chǎng)合。2.常見(jiàn)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(xiàn)運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)氣頭體外接管路而固定不動(dòng)。是由回轉(zhuǎn)式動(dòng)力分配器與短行程雙作用氣缸制成一體的專(zhuān)用氣缸，用于機(jī)床主軸夾具的夾緊機(jī)構(gòu)。2.常見(jiàn)氣缸原理及應(yīng)用（6）擺動(dòng)氣缸

擺動(dòng)氣缸是出力軸被限制在某個(gè)角度內(nèi)做往復(fù)擺動(dòng)的一種氣缸，又稱(chēng)為旋轉(zhuǎn)氣缸。擺動(dòng)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(dòng)角度小于3600的回轉(zhuǎn)工作部件，其動(dòng)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(dòng)氣缸的最大擺動(dòng)角度分為900、1800、2700三種規(guī)格。按照擺動(dòng)氣缸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可分為齒輪齒條式和葉片式兩類(lèi)。2.常見(jiàn)氣缸原理及應(yīng)用葉片式擺動(dòng)氣缸2.常見(jiàn)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(dòng)機(jī)械手的關(guān)鍵部件。2.常見(jiàn)氣缸原理及應(yīng)用氣動(dòng)馬達(dá)是一種作連續(xù)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的氣動(dòng)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(dòng)機(jī)或液壓馬達(dá)，它輸出轉(zhuǎn)矩、驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。在氣壓傳動(dòng)中使用廣泛的是葉片式、活塞式和齒輪式氣馬達(dá)。3.氣動(dòng)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(dòng)轉(zhuǎn)子2作逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，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(dòng)的機(jī)械能。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的離心力和葉片底部的氣壓力、彈簧力(圖中未畫(huà))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(dòng)馬達(dá)葉片式氣馬達(dá)主要用于風(fēng)動(dòng)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(chǎng)合，它比電動(dòng)馬達(dá)和液壓馬達(dá)更適用，這些特點(diǎn)是：

3.氣動(dòng)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(chǎng)合使用，同時(shí)不受高溫及振動(dòng)的影響。2)具有過(guò)載保護(hù)，可長(zhǎng)時(shí)間滿(mǎn)載工作。氣馬達(dá)過(guò)載只是速度減慢或停轉(zhuǎn)，當(dāng)過(guò)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(huì)吸收周?chē)臒崃?，因此能長(zhǎng)期工作而溫升很小。

4)有較大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，能帶載起動(dòng)。

5)換向容易，操作簡(jiǎn)單，可實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速。

6)與電動(dòng)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(chǎng)合及手工工具上。3.氣動(dòng)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(chǎng)合，如各種手提工具、復(fù)合工具、傳送帶、升降機(jī)等起動(dòng)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(chǎng)合，如起重機(jī)、絞車(chē)、絞盤(pán)、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(chǎng)合不要采用活塞式氣馬達(dá)。

3.氣動(dòng)馬達(dá)（3）氣馬達(dá)的使用要求

潤(rùn)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(rùn)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(rùn)滑。3.氣動(dòng)馬達(dá)三、氣動(dòng)輔助元件

氣動(dòng)輔助元件是指除了動(dòng)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(hào)、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(dòng)輔助元件（1）分水過(guò)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(lái)。（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(dòng)三聯(lián)件是氣動(dòng)元件及氣動(dòng)系統(tǒng)使用壓縮空氣的質(zhì)量最后保證。1.氣動(dòng)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(dòng)力，使?jié)櫥挽F化后，注入空氣流中，并隨空氣進(jìn)入需要潤(rùn)滑的部件，達(dá)到潤(rùn)滑的目的。油霧器的結(jié)構(gòu)消聲器就是通過(guò)阻尼或增加排氣面積來(lái)降低排氣速度和功率，從而降低噪聲的。三種類(lèi)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(jiǎn)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(dòng)的、不需要經(jīng)常裝拆的地方，使用硬管。連接運(yùn)動(dòng)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(dòng)控制元件1.單向型控制閥單向閥：氣流只能單方向流動(dòng)。(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(mén)）

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(mén)）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(wú)輸出。、都有輸入，A有輸出。3.雙壓閥（與門(mén)）常裝在換向閥和氣缸之間，它使氣缸不通過(guò)換向閥而快速排出氣體，可以加快氣缸往復(fù)動(dòng)作速度?？焖倥艢忾y可使氣缸運(yùn)動(dòng)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(lái)使閥芯移動(dòng)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(dòng)換向控制閥(1)單氣控?fù)Q向閥。5.氣動(dòng)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(dòng)換向控制閥是一種帶有時(shí)間控制信號(hào)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(hào)元件控制主閥換向。當(dāng)K口通入氣壓信號(hào)時(shí)，此信號(hào)通過(guò)節(jié)流閥1的節(jié)流口進(jìn)入氣容C，經(jīng)過(guò)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(dòng)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(wú)氣控信號(hào)時(shí)，P與A斷開(kāi)；當(dāng)有氣控信圖12-13二位三通延時(shí)換向閥號(hào)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(dòng)，使P和A接通，A口有輸出。當(dāng)氣控信號(hào)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(dòng)中的電磁控制換向閥和液壓傳動(dòng)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(dòng)閥芯。分為直動(dòng)式和先導(dǎo)式兩大類(lèi)：直動(dòng)式電磁換向閥：直動(dòng)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(dòng)中的電磁換向閥相似。

7.電磁控制換向閥1)直動(dòng)型電磁閥由電磁鐵直接推動(dòng)換向閥閥芯換向的閥稱(chēng)為直動(dòng)型電磁閥，直動(dòng)型電磁閥分為單電磁鐵和雙電磁鐵兩種。直動(dòng)型單電磁鐵電磁換向閥。7.電磁控制換向閥直動(dòng)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(dòng)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(lái)控制系統(tǒng)中氣體壓力的大小，滿(mǎn)足系統(tǒng)對(duì)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(lái)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?dòng)三大件之一，用于穩(wěn)定用氣壓力。