《液壓與氣動(dòng)技術(shù)》課件第十二章 氣動(dòng)執(zhí)行元件

氣動(dòng)系統(tǒng)中，將壓縮空氣的能量轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，實(shí)現(xiàn)直線、轉(zhuǎn)動(dòng)或擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)裝置稱為氣動(dòng)執(zhí)行元件。氣動(dòng)執(zhí)行元件有產(chǎn)生直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)的氣缸，在一定角度范圍內(nèi)擺動(dòng)的擺動(dòng)馬達(dá)以及產(chǎn)生連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)的氣動(dòng)馬達(dá)三大類。12.1概述1)與液壓執(zhí)行元件相比，氣動(dòng)執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)速度快，工作壓力低，適用于低輸出力的場(chǎng)合。2)相對(duì)機(jī)械傳動(dòng)來說，氣動(dòng)執(zhí)行元件的結(jié)構(gòu)簡單，制造成本低，維修方便，便于調(diào)節(jié)其輸出力和速度的大小。3)由于氣體的可壓縮性，使氣動(dòng)執(zhí)行元件在速度控制、抗負(fù)載影響等方面的性能劣于液壓執(zhí)行元件。當(dāng)需要較精確地控制運(yùn)動(dòng)速度，減少負(fù)載變化對(duì)運(yùn)動(dòng)的影響時(shí)，常需要借助氣動(dòng)一液壓聯(lián)合裝置等來實(shí)現(xiàn)。氣動(dòng)執(zhí)行元件特點(diǎn):氣缸是氣動(dòng)系統(tǒng)的執(zhí)行元件之一。除幾種特殊氣缸外，普通氣缸其種類及結(jié)構(gòu)形式與液壓缸基本相同。氣缸的類型和安裝形式分別列于表12-1-1和表12-1-2中。目前最常選用的是標(biāo)準(zhǔn)氣缸，其結(jié)構(gòu)和參數(shù)都已系列化、標(biāo)準(zhǔn)化、通用化。QGA系列為無緩沖普通氣缸，其結(jié)構(gòu)如圖12-2-1所示；QGB系列為有緩沖普通氣缸，其結(jié)構(gòu)如圖12-2-2所示。12.2氣缸較為典型的特殊氣缸有氣液阻尼缸、薄膜式氣缸和沖擊式氣缸等1．氣液阻尼缸普通氣缸工作時(shí)，由于氣體的壓縮性，當(dāng)外部載荷變化較大時(shí)，會(huì)產(chǎn)生“爬行”或“自走”現(xiàn)象，使氣缸的工作不穩(wěn)定。為了使氣缸運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，普遍采用氣液阻尼缸。2.薄膜式氣缸薄膜式氣缸是一種利用壓縮空氣通過膜片推動(dòng)活塞桿作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)的氣缸。它由缸體、膜片、膜盤和活塞桿等主要零件組成。其功能類似于活塞式氣缸，它分單作用式和雙作用式兩種，如圖12-2-4所示。薄膜式氣缸和活塞式氣缸相比較，具有結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、制造容易、成本低、維修方便、壽命長、泄漏小、效率高等優(yōu)點(diǎn)。但是膜片的變形量有限，故其行程短(一般不超過40～50mm)，且氣缸活塞桿上，的輸出力隨著行程的加大而減小。3.沖擊氣缸沖擊氣缸是一種體積小、結(jié)構(gòu)簡單、易于制造、耗氣功率小但能產(chǎn)生相當(dāng)大的沖擊力的一種特殊氣缸。與普通氣缸相比，沖擊氣缸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是增加了一個(gè)具有一定容積的蓄能腔和噴嘴。它的工作原理如圖12-2-5。氣馬達(dá)也是氣動(dòng)執(zhí)行元件的一種。它的作用相當(dāng)于電動(dòng)機(jī)或液壓馬達(dá)，即輸出力矩，拖動(dòng)機(jī)構(gòu)作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。1.氣馬達(dá)的分類及特點(diǎn)氣馬達(dá)按結(jié)構(gòu)形式可分為：葉片式氣馬達(dá)、活塞式氣馬達(dá)和齒輪式氣馬達(dá)等。最為常見的是活塞式氣馬達(dá)和葉片式氣馬達(dá)。12.3氣馬達(dá)與液壓馬達(dá)相比，氣馬達(dá)具有以下特點(diǎn)：(1)工作安全?？梢栽谝兹家妆瑘?chǎng)所工作，同時(shí)不受高溫和振動(dòng)的影響；(2)可以長時(shí)間滿載工作而溫升較小；(3)可以無級(jí)調(diào)速?？刂七M(jìn)氣流量，就能調(diào)節(jié)馬達(dá)的轉(zhuǎn)速和功率。額定轉(zhuǎn)速以每分鐘幾十轉(zhuǎn)到幾十萬轉(zhuǎn)；(4)具有較高的啟動(dòng)力矩?？梢灾苯訋ж?fù)載運(yùn)動(dòng)；(5)結(jié)構(gòu)簡單，操縱方便，維護(hù)容易，成本低；(6)輸出功率相對(duì)較小，最大只有20kW左右；(7)耗氣量大，效率低，噪聲大。2.氣馬達(dá)的工作原理圖12-3-1(a)是葉片式氣馬達(dá)的工作原理圖。它的主要結(jié)構(gòu)和工作原理與液壓葉片馬達(dá)相似，主要包括一個(gè)徑向裝有3～10個(gè)葉片的轉(zhuǎn)子，偏心安裝在定子內(nèi)，轉(zhuǎn)子兩側(cè)有前后蓋板(圖中未畫出)，葉片在轉(zhuǎn)子的槽內(nèi)可徑向滑動(dòng)，葉片底部通有壓縮空氣，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)是靠離心力和葉片底部氣壓將葉片緊壓在定子內(nèi)表面上。定子內(nèi)有半圓形的切溝，提供壓縮空氣及排出廢氣。當(dāng)壓縮空氣從A口進(jìn)入定子內(nèi)，會(huì)使葉片帶動(dòng)轉(zhuǎn)子作逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。廢氣從排氣口C排出；而定子腔內(nèi)殘留氣體則從B口排出。如需改變氣馬達(dá)旋轉(zhuǎn)方向，只需改變進(jìn)、排氣口即可。圖12-2-1(b)是徑向活塞式馬達(dá)的原理圖。壓縮空氣經(jīng)進(jìn)氣口進(jìn)入分配閥(又稱配氣閥)后再進(jìn)入氣缸，推動(dòng)活塞及連桿組件運(yùn)動(dòng)，再使曲柄旋轉(zhuǎn)。曲柄旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，帶動(dòng)固定在曲軸上的分配閥同步轉(zhuǎn)動(dòng)，使壓縮空氣隨著分配閥角度位置的改變而進(jìn)入不同的缸內(nèi)，依次推動(dòng)各個(gè)活塞運(yùn)動(dòng)，由各活塞及連桿帶動(dòng)曲軸連續(xù)運(yùn)