第10章 氣動元件

10.1氣源裝置與氣動輔件

10.2氣動執(zhí)行元件

10.3氣動控制元件

小結(jié)第10章氣動元件10.1氣源裝置與氣動輔件圖10-1氣源裝置組成示意圖

1-壓縮機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-閥2023/2/6第10章氣動元件圖10-2

單缸活塞式空氣壓縮機工作原理1-排氣閥2-缸體3-活塞4-活塞桿5-滑塊6-連桿7-曲柄8-吸氣閥9-彈簧1.空氣壓縮機(1)分類

按壓力高低可分為低壓型(0.2～1.0MPa)、中壓型(1.0～10MPa)和高壓型(>10MPa)；按排氣量可分為微型壓縮機(V<1m3/min)、小型壓縮機(V＝1～10m3/min)、中型壓縮機(V＝10～100m3/min)和大型壓縮機(V>100m3/min)；按工作原理可分為容積型和速度型。

(2)空氣壓縮機的工作原理2023/2/6第10章氣動元件圖10-3蛇管式水冷卻器結(jié)構(gòu)與符號

將空壓機出口的高溫壓縮空氣冷卻到40～50℃或更低，使其中的水分和油霧冷凝成液態(tài)，以便從放污口排出，以免對氣動元件造成不良的影響。后冷卻器有風冷式和水冷式兩種.2．后冷卻器2023/2/6第10章氣動元件

油水分離器安裝在后冷卻器出口管路上，其作用是將壓縮空氣中的水分、油分和灰塵等雜質(zhì)分離出來，使壓縮空氣得到初步凈化。油水分離器的結(jié)構(gòu)形式有環(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形式。3．油水分離器2023/2/6第10章氣動元件圖10-5

貯氣罐外形及圖形符號1-排水閥2-檢查孔3-安全閥4-壓力表(1)貯存一定量的壓縮空氣。調(diào)節(jié)用氣量，解決空壓機的輸氣量與氣動設(shè)備耗氣量之間的不平衡。(2)作為應(yīng)急氣源。在空壓機發(fā)生故障和臨時需要時維持短時間的供氣，以保證氣動設(shè)備的安全工作。(3)減小輸出氣流的脈動和由此引起的管道等機械振動和噪聲，保持輸出氣流的連續(xù)性、平穩(wěn)性。(4)進一步降低壓縮空氣的溫度，沉積分離掉壓縮空氣中的水分和油分等雜質(zhì)。4．儲氣罐2023/2/6第10章氣動元件干燥器的作用是進一步除去壓縮空氣中的水分、油分和顆粒雜質(zhì)等，使壓縮空氣干燥。目前工業(yè)上常用的干燥器有吸附式干燥器和冷凍式干燥器。圖10-6

吸附式干燥器結(jié)構(gòu)圖1-濕空氣進氣管2-頂蓋3、5、10-法蘭4、6-再生空氣排氣管7-再生空氣進氣管8-干燥空氣排氣管9-排水管11、22-密封墊12、15、20-鋼絲過濾網(wǎng)13-毛氈14-下柵板16、21-吸附劑層17-支撐板18-筒體19-上柵板5．干燥器2023/2/6第10章氣動元件圖10-9

分水過濾器1-旋風葉片2-濾芯3-存水杯4-擋水板5-放水閥

過濾器的作用是在壓縮空氣進入控制回路之前進一步濾除壓縮空氣中的雜質(zhì)，以保證控制元件的可靠工作。6．過濾器2023/2/6第10章氣動元件10.1.2氣動輔件1.油霧器油霧器是一種特殊的給油裝置，它以壓縮空氣為動力，將潤滑油噴射成霧狀并混合于壓縮空氣中，使該壓縮空氣具有潤滑氣動元件的能力。采用油霧器潤滑均勻穩(wěn)定，可以同時對多個元件進行潤滑。油霧器可分為普通型和微霧型兩大類圖10-10普通油霧器的結(jié)構(gòu)示意圖

油霧器可以單獨使用，也可以和空氣過濾器、減壓閥構(gòu)成氣動三聯(lián)件聯(lián)合使用，其位置應(yīng)安裝在過濾器、減壓閥之后，與換向閥的距離不超過5m處。安裝時注意進、出口不能接錯，必須垂直安裝并保持正常油面位置。2023/2/6第10章氣動元件圖10-10

普通油霧器的結(jié)構(gòu)示意圖1-立桿2-閥芯3-彈簧4-閥座5-儲油杯6-吸油管7-單向閥8-節(jié)流閥9-視油器10-油塞

特殊單向閥2023/2/6第10章氣動元件

圖10-11(a)沒有氣流輸入時的情況，閥中的彈簧把鋼球頂起，頂住加壓通道。圖10-11(b)為工作時閥芯狀態(tài)，壓力氣體推開鋼球，加壓通道暢通，氣體進入油杯加壓，彈簧的作用使鋼球正好處于中間位置。圖10-11(c)為不停氣加油時，單向閥的狀態(tài)。首先擰松油霧器加油孔的油塞10，使油杯中氣壓降至大氣壓。此時單向閥的閥芯由中間工作位置被壓下，壓縮空氣無法進入油杯，確保油杯內(nèi)的氣壓保持為大氣壓，不至于使油杯中的油液從加油孔噴出。2023/2/6第10章氣動元件圖10-12

吸收型消聲器2.消聲器圖10-13膨脹干涉吸收型消聲器

膨脹干涉型消聲器的直徑比排氣孔徑大得多，氣流在里面擴散、碰撞、反射、互相干涉，減弱了噪聲強度，最后氣流通過非吸音材料制成的、開孔較大的多孔外殼排入大氣。主要用來消除中、低頻噪聲。

吸收型消聲器主要利用多孔的吸聲材料吸收聲音。2023/2/6第10章氣動元件圖10-14浮子式自動排水器1-蓋板2-噴嘴3-浮子4-濾芯5-排水口6-溢流孔7-彈簧8-操縱桿

自動排水器用于自動排除管道低處、油水分離器、儲氣罐及各種過濾器底部等處的冷凝水?？砂惭b于不便通過自動排水器有氣動式和電動式兩大類。3．自動排水器2023/2/6第10章氣動元件10.2氣動執(zhí)行元件10.2.1

氣缸1.氣缸的分類2023/2/6第10章氣動元件2023/2/6第10章氣動元件2023/2/6第10章氣動元件2023/2/6第10章氣動元件圖10-17彈簧復位單作用氣缸1—活塞桿；2—過濾片；3—止動套；4—彈簧；5—活塞2.常用氣缸(1)普通氣缸圖10-16雙作用氣缸結(jié)構(gòu)及圖形符號1后缸蓋；2活塞；3缸筒；4活塞桿；5緩沖密封圈；6前缸蓋；7導向套；8防塵圈2023/2/6第10章氣動元件雙作用氣缸的輸出推力的計算活塞右行時活塞桿產(chǎn)生的推力F1，左行時活塞桿產(chǎn)生的拉力為F2氣缸一個往復行程壓縮空氣耗氣量q可按下式計算：2023/2/6第10章氣動元件由于空氣的壓縮性，在氣缸工作過程中若載荷的變化較大，會出現(xiàn)工作裝置運動不穩(wěn)定現(xiàn)象。對運動平穩(wěn)性要求較高的場合，將氣缸和液壓缸組合使用，形成了氣液阻尼缸。由氣缸產(chǎn)生驅(qū)動力，用液壓缸獲得平穩(wěn)的運動。(2)氣液阻尼缸2023/2/6第10章氣動元件圖10-19膜片氣缸1—缸體；2—膜片；3—膜盤；4—活塞桿膜片氣缸優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，體積小，重量輕，密封性好，不易漏氣，加工簡單，成本低，無磨損件，維護修理方便等。缺點：行程短，一般不超過50mm。平膜片的行程更短，約為其直徑的1/10。適用于行程短的場合。(3)膜片式氣缸2023/2/6第10章氣動元件

工作過程中即使動力氣源出現(xiàn)故障，由于彈簧力的作用，仍能鎖定活塞桿不使其移動。這種制動氣缸夾緊力大，動作可靠。圖10-20制動氣缸1—活塞桿2—制動閘瓦3-制動活塞4-彈簧5-活塞(4)制動氣缸2023/2/6第10章氣動元件圖10-21回轉(zhuǎn)氣缸1-導氣頭2-軸承3-缸蓋與導氣頭閥芯4-密封圈5-活塞6-缸體7-活塞桿缸體6、連同缸蓋3等可相對于導氣頭1回轉(zhuǎn)。油塞桿只作往復直線運動。(5)回轉(zhuǎn)氣缸2023/2/6第10章氣動元件圖10-22普通型沖擊氣缸1-活塞桿2-前蓋3-氣缸體4-活塞5-中蓋6-后蓋初始狀態(tài)：頭腔進氣，活塞在工作壓力的作用下處于上限位置，封住噴口。蓄能狀態(tài)：蓄能腔充氣，由于噴口的面積為缸徑的1/9，蓄能腔壓力逐漸上升，當蓄能腔作用在噴嘴小面積上的力足以克服活塞下行所受到的阻力時，活塞開始運動，噴嘴打開。沖擊狀態(tài)：活塞開始移動的瞬間，蓄能腔內(nèi)的氣壓已達到工作壓力，活塞上腔通過尾腔與大氣相通，則蓄能腔內(nèi)的壓縮空氣經(jīng)噴口以聲速向尾腔充氣，且氣壓作用在活塞上的面積突然增大8倍，于是活塞快速向下沖擊作功。(6)沖擊氣缸2023/2/6第10章氣動元件沖擊氣缸工作原理2023/2/6第10章氣動元件無桿氣缸是指利用活塞直接或方式連接外界執(zhí)行的機械，并使其跟隨活塞實現(xiàn)往復運動的氣缸，這種氣缸的最大優(yōu)點是節(jié)省安裝空間。(7)無桿氣缸2023/2/6第10章氣動元件10.2.2氣馬達圖10-25

葉片式氣動馬達

1-葉片2-定子3-轉(zhuǎn)子氣馬達是將壓縮空氣能量轉(zhuǎn)換成連續(xù)回轉(zhuǎn)運動機械能的氣動執(zhí)行元件。容積式氣馬達按結(jié)構(gòu)不同，分成葉片式、活塞式、齒輪式等。2023/2/6第10章氣動元件10.3氣動控制元件10.3.1方向控制閥方向閥可分為換向型控制閥和單向型控制閥1.換向型控制閥控制調(diào)節(jié)壓縮空氣的方向、壓力和流量的控制閥。圖10-27推拉式手動閥工作原理與圖形符號

（1）人力控制換向閥2023/2/6第10章氣動元件(3)氣壓控制換向閥(2)機械控制換向閥機械控制換向閥是利用執(zhí)行機構(gòu)或其他機構(gòu)的運動部件，借助凸輪、滾輪、杠桿和撞塊等機械外力推動閥芯，實現(xiàn)換向的閥。加壓控制圖10-27單氣控換向閥工作原理與圖形符號

2023/2/6第10章氣動元件卸壓控制卸壓控制是指加在閥芯上的控制信號的壓力值是漸降的控制方式，當壓力降至某一值時閥便被切換差壓控制圖10-30二位五通差壓控制換向閥圖形符號2023/2/6第10章氣動元件(4)電磁控制換向閥直動型電磁換向閥先導式電磁換向閥圖10-33先導型電磁換向閥圖形符號

圖10-31單電控直動型電磁換向閥

2023/2/6第10章氣動元件圖10-34

單向閥結(jié)構(gòu)原理與圖形符號1-閥體

2-閥芯

3-密封墊

4-彈簧2.單向型控制閥(1)單向閥2023/2/6第10章氣動元件圖10-35

或門型梭閥結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)與圖形符號1-閥體

2-閥芯

3-閥座(2)梭閥(或門式梭閥)2023/2/6第10章氣動元件圖10-37

與門型梭閥工作原理圖(3)與門型梭閥(雙壓閥)2023/2/6第10章氣動元件圖10-39快速排氣閥的結(jié)構(gòu)及職能符號

快速排氣閥用于氣缸或其他氣動裝置快速排氣，簡稱快排閥。(4)快速排氣閥2023/2/6第10章氣動元件10.3.2壓力控制閥壓力控制閥調(diào)節(jié)和控制壓力大小的控制閥。包括減壓閥、安全閥、順序閥等。1.減壓閥圖10-41直動型減壓閥結(jié)構(gòu)原理與圖形符號1-手柄2-調(diào)壓彈簧

3-溢流口

4-膜片

5-閥芯

6-反饋導管7-閥口

8-復位彈簧氣壓傳動系統(tǒng)中，一般由空氣壓縮機先產(chǎn)生壓縮空氣，再將此壓力高的壓縮空氣貯存于貯氣罐中，經(jīng)管路輸送給各氣動裝置，因氣動裝置所要求的工作壓力都比空氣壓縮機輸出的壓力低，而且空氣壓縮機的輸出壓力又是波動變化的，為了供給各氣動裝置所需的穩(wěn)定的工作壓力，就要采用減壓閥。2023/2/6第10章氣動元件2023/2/6減壓閥的主要特性①調(diào)壓范圍：減壓閥輸出壓力的調(diào)節(jié)范圍稱為可調(diào)范圍。②壓力特性：壓力特性是指減壓閥在一定輸出流量下，輸入壓力波動對輸出壓力的影響。③流量特性：流量特性是指減壓閥在一定輸入壓力下，輸出流量的變化對輸出壓力的影響。①減壓閥的進口壓力應(yīng)比最高出口壓力大0.1MPa以上。②安裝減壓閥時，最好手柄在上，以便于操作。閥體上的箭頭方向為氣體的流動方向，安裝時不要裝反。閥體上堵頭可擰下來，裝上壓力表。③連接管道安裝前，要用壓縮空氣吹凈或用酸蝕法將銹屑等清洗干凈。④在減壓閥前安裝分水濾氣器，閥后安裝油霧器，以防減壓閥中的橡膠件過早變質(zhì)。⑤減壓閥不用時，應(yīng)旋松手柄回零，以免膜片經(jīng)常受壓產(chǎn)生塑性變形。減壓閥的使用2023/2/62023/2/6溢流閥的作用是當氣動回路和容器中的壓力上升到超過調(diào)定值時，能自動向外排氣，以保持進口壓力為調(diào)定值。

圖10-46直動型溢流閥的工作原理與圖形符號1-閥芯2-調(diào)壓彈簧3-調(diào)節(jié)手柄2.溢流閥(安全閥)2023/2/62023/2/6順序閥的工作原理與圖形符號依靠氣壓的大小來控制氣動回路中各元件動作先后順序的壓力控制閥，常用來控制氣缸的順序動作。單向順序閥

3.順序閥2023/2/610.3.3流量控制閥1.節(jié)流閥通過改變閥的通流截面積來實現(xiàn)流量控制的元件常見節(jié)流口形式圖10-50節(jié)流閥的工作原理圖與圖形符號2023/2/6第10章氣動元件圖10-51單向節(jié)流閥結(jié)構(gòu)原理與圖形符號2.單向節(jié)流閥2023/2/6第10章氣動元件圖10-52排氣節(jié)流閥結(jié)構(gòu)原理和圖形符號

安裝在氣動裝置的排氣口上，控制排入大氣的氣體流量，以改變執(zhí)行機構(gòu)的運動速度。排氣節(jié)流閥常帶有消聲器以減小排氣噪聲，并能防止不清潔的氣體通過排氣孔污染氣路中的元件。3.排氣節(jié)流閥2023/2/6第10章氣動元件圖10-53柔性節(jié)流閥結(jié)構(gòu)原理

4.柔性節(jié)流閥2023/2/6第10章氣動元件10.3.4氣動邏輯閥按工作壓力：高壓元件:工作壓力為0.2~0.8MPa。低壓元件:工作壓力為0.2~0.8MPa。微壓元件:工作壓力為0.2~0.8MPa。按結(jié)構(gòu)形式：截止式邏輯元件?；y式邏輯元件。膜片式邏輯元件。按邏輯功能：單功能元件。多功能元件。2023/2/6第10章氣動元件氣動邏輯元件是一種多功能元件，由邏輯元件組成邏輯回路和邏輯控制系統(tǒng)形成一定的邏輯運算關(guān)系，表10-3為邏輯元件的基本邏輯功能，通過多個元件的組合可進行多種邏輯運算。2023/2/6第10章氣動元件圖10-54是門和與門原理及符號依靠氣動信號推動閥芯動作，改變氣流的流動方向以實現(xiàn)一定邏輯功能。

特點是行程小、流量大、工作壓力高、對氣源凈化要求低，便于實現(xiàn)集成式安裝和實現(xiàn)集中控制，其拆卸也很方便。1.高壓截止邏輯元件(1)是門和與門邏輯元件2023/2/6第10章氣動元件圖10-55或門元件原理與符號當A和B中只要有一個輸入信號時，S口便有輸出信號，呈邏輯“或”關(guān)系(2)或門元件2023/2/6第10章氣動元件圖10-56非門和禁門元件1-指示活塞

2-膜片

3-閥芯輸入端A沒有信號輸入時，閥芯3在氣源的作用下緊壓在上閥座上，S有輸出信號。當元件的輸入端A有輸入信號時，作用在膜片2上的氣壓力經(jīng)閥桿使閥芯3向下移動，判斷氣源通路，沒有輸出。S與A間呈現(xiàn)了邏輯“非”關(guān)系。若把中間孔不作氣源孔P，而改作另一輸入信號孔B，該元件即為禁門元件。