液壓與氣壓傳動(dòng) 課件 第13章 氣壓傳動(dòng)

液壓與氣壓傳動(dòng)第13章氣壓傳動(dòng)

氣壓傳動(dòng)簡(jiǎn)稱(chēng)氣動(dòng)，是以壓縮空氣為工作介質(zhì)來(lái)傳遞動(dòng)力和控制信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程機(jī)械化、自動(dòng)化的一門(mén)技術(shù)。氣壓傳動(dòng)的工作原理是利用是利用空氣壓縮機(jī)將電動(dòng)機(jī)或其它原動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)榭諝獾膲毫δ?，在控制元件的控制和輔助元件的配合下，通過(guò)執(zhí)行元件把空氣的壓力能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，從而完成直線或回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)并對(duì)外作功。

13.1氣壓傳動(dòng)概述氣源裝置分水濾氣器壓力控制閥油霧器方向控制閥消聲器流量控制閥氣

缸13.1.1氣壓傳動(dòng)的工作原理及組成由氣源裝置、氣動(dòng)執(zhí)行元件、氣動(dòng)控制元件、輔助元件和工作介質(zhì)組成13.1.2氣壓傳動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn)空氣取之不盡，節(jié)省購(gòu)買(mǎi)、貯存、運(yùn)輸?shù)馁M(fèi)用；用后空氣排入大氣，不必設(shè)回氣管，不污染環(huán)境；空氣在管內(nèi)流動(dòng)阻力小，壓力損失小，便于輸送；氣動(dòng)反應(yīng)快，動(dòng)作迅速，維護(hù)簡(jiǎn)單，管路不易堵塞；氣動(dòng)元件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于制造、標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化；氣動(dòng)系統(tǒng)在惡劣工作環(huán)境中，安全可靠性?xún)?yōu)于液壓等系統(tǒng)；氣動(dòng)系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)，可壓縮性氣體便于貯存能量；氣動(dòng)設(shè)備可以自動(dòng)降溫，長(zhǎng)期運(yùn)行也不會(huì)發(fā)生過(guò)熱現(xiàn)象；1.氣壓傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)2.氣壓傳動(dòng)的缺點(diǎn)工作壓力較低，輸出功率較小；需要凈化和潤(rùn)滑；氣信號(hào)傳遞的速度比光、電控制慢，不宜用于高速傳遞的回路中；排氣噪聲大，需加消聲器；空氣的可壓縮性，在載荷變化時(shí)動(dòng)作穩(wěn)定性差；氣壓傳動(dòng)效率較低。

氣動(dòng)系統(tǒng)要求壓縮空氣既具有一定壓力和流量，并具有一定的凈化程度。由空氣壓縮機(jī)產(chǎn)生的壓縮空氣，不但具有一定壓力和流量，同時(shí)也含有一定的水分、油分和灰塵。要滿(mǎn)足氣動(dòng)系統(tǒng)對(duì)空氣質(zhì)量的要求，必須對(duì)壓縮空氣進(jìn)行降溫、凈化和穩(wěn)壓等一系列處理，才能供給控制元件及執(zhí)行元件使用。

13.2氣源裝置及輔件氣源系統(tǒng)一般由氣壓發(fā)生裝置（空氣壓縮機(jī)）、壓縮空氣的凈化處理及儲(chǔ)存裝置、傳輸壓縮空氣的管道系統(tǒng)和氣動(dòng)三聯(lián)件四部分組成。13.2.1氣源裝置1—空氣壓縮機(jī)2—后冷卻器3—油水分離器4、7—貯氣罐5—干燥器6—過(guò)濾器8—加熱器9—四通閥氣源裝置的組成和布置示意圖1.氣源裝置的組成及布置空氣壓縮機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為氣壓能，供氣動(dòng)機(jī)械使用。2.空氣壓縮機(jī)按工作原理分類(lèi)：可分為容積式空壓機(jī)和速度式空壓機(jī)速度式空壓機(jī)的工作原理是提高氣體分子的運(yùn)動(dòng)速度以此增加氣體的動(dòng)能，然后將氣體分子的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為壓力能以提高壓縮空氣的壓力。容積式空壓機(jī)的工作原理是壓縮空壓機(jī)中氣體的體積，使單位體積內(nèi)空氣分子的密度增加以提高壓縮空氣的壓力。按空壓機(jī)輸出壓力大小分類(lèi)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)＞100MPa按空壓機(jī)輸出流量(排量)分類(lèi)微型＜1m3／min小型1～10m3／min中型10～100m3／min大型＞100m3／min

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。后冷卻器油水分離器儲(chǔ)氣罐干燥器3.空氣凈化裝置（1）后冷卻器結(jié)構(gòu)形式：列管式；蛇管式；套管式；散熱片式作用：

將空氣壓縮機(jī)排出具有140℃～170℃的壓縮空氣降至40℃～50℃，壓縮空氣中的油霧和水氣亦凝析出來(lái)。冷卻方式有水冷和氣冷式兩種。

作用:

使水滴、油滴及其他雜質(zhì)顆粒從壓縮空氣中分離出來(lái)。工作原理：

當(dāng)壓縮空氣進(jìn)入分離器后產(chǎn)生流向和速度的急劇變化，再依靠慣性作用，將密度比壓縮空氣大的油滴和水滴分離出來(lái)。（2）油水分離器（除油器）（3）儲(chǔ)氣罐作用：1）存儲(chǔ)一定數(shù)量的壓縮空氣；2）消除壓力波動(dòng)，保證輸出氣流的連續(xù)性和穩(wěn)定性；3）進(jìn)一步分離壓縮空氣中的水分和油分。儲(chǔ)氣罐應(yīng)有：安全閥（比工作壓力高10%）、清理檢查口、壓力表及排污口。工作原理：

壓縮空氣干燥方法主要采用吸附、冷凍等方法。吸附式干燥器是利用具有吸附性能的吸附劑吸附空氣中水蒸氣的一種空氣凈化裝置。作用:進(jìn)一步除去壓縮空氣中含有的水分、油分、顆粒雜質(zhì)等，使壓縮空氣干燥，用于對(duì)氣源質(zhì)量要求較高的氣動(dòng)裝置、氣動(dòng)儀表等。（4）干燥器13.2.2氣動(dòng)三聯(lián)件氣動(dòng)三聯(lián)件是壓縮空氣質(zhì)量的最后保證。空氣過(guò)濾器（分水過(guò)濾器）：除去空氣中的灰塵、雜質(zhì)，并將空氣中的水分分離出來(lái)。油霧器：特殊的注油裝置。將潤(rùn)滑油噴射成霧狀，隨壓縮空氣流入需要的潤(rùn)滑部件，達(dá)到潤(rùn)滑的目的。減壓閥：起減壓和穩(wěn)壓作用。1.空氣過(guò)濾器（分水過(guò)濾器）作用：除去空氣中的灰塵、雜質(zhì)，并將空氣中的水分分離出來(lái)。結(jié)構(gòu)：旋風(fēng)葉子：帶角度的缺口，使空氣切線方向旋轉(zhuǎn)；存水杯、擋水板：水滴、油滴、灰塵濾芯：微塵、霧狀水汽手動(dòng)放水閥圖形符號(hào)：人工放水自動(dòng)放水1—旋風(fēng)葉子2—濾芯3—存水杯4—擋水板5—排水芯2.

減壓閥

氣動(dòng)三大件中所用減壓閥的作用是將較高的輸入壓力調(diào)整到低于輸入壓力的凋定壓力輸出，并能保持輸出壓力穩(wěn)定，以保證氣動(dòng)系統(tǒng)或裝置的工作壓力穩(wěn)定，不受輸出空氣流量變化和氣源壓力波動(dòng)的影響。3.油霧器作用：潤(rùn)滑工作原理：壓縮空氣流過(guò)時(shí)，它將潤(rùn)滑油噴射成霧狀，隨壓縮空氣流入需要的潤(rùn)滑部件，達(dá)到潤(rùn)滑的目的。(a)不工作時(shí)(b)工作進(jìn)氣時(shí)(c)剛開(kāi)始工作時(shí)

不停氣加油時(shí)空氣單向閥的狀態(tài)圖形符號(hào)氣動(dòng)三大件的安裝連接次序：空氣過(guò)濾器（分水過(guò)濾器）、減壓閥、油霧器。多數(shù)情況下，三件組合使用，也可以少于三件，只用一件或兩件。無(wú)管連接時(shí)稱(chēng)為氣動(dòng)三聯(lián)件。4.氣動(dòng)三大件的安裝次序12.2.3氣動(dòng)輔助元件1.消聲器氣缸、氣閥等工作時(shí)排氣速度較高，氣體體積急劇膨脹，會(huì)產(chǎn)生刺耳的噪聲。為了降低噪聲在排氣口要裝設(shè)消聲器。消聲器是通過(guò)阻尼或增加排氣面積來(lái)降低排氣的速度和功率，從而降低噪聲的。吸收型消聲器是依靠吸聲材料來(lái)消聲的。吸聲材料有玻璃纖維、毛氈、泡沫塑料、燒結(jié)材料等。吸收型消聲器2.管道連接件

氣動(dòng)執(zhí)行元件是將壓縮空氣的壓力能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的能量轉(zhuǎn)換裝置，分為氣缸和氣馬達(dá)兩大類(lèi)。氣缸用于提供直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)或擺動(dòng)，氣馬達(dá)用于提供連續(xù)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。13.3氣動(dòng)執(zhí)行元件分類(lèi)

分類(lèi)依據(jù)

類(lèi)

別受壓運(yùn)動(dòng)件活塞桿數(shù)目驅(qū)動(dòng)方式緩沖方式尺寸規(guī)格安裝形式潤(rùn)滑形式

功能

活塞式、膜片式

單活塞桿型、雙活塞桿型

單向作用、雙向作用

無(wú)緩沖型、緩沖型(單側(cè)緩沖、雙側(cè)緩沖)

微型、小型、中型、大型

固定式、擺動(dòng)式、回轉(zhuǎn)式、嵌入式

給油潤(rùn)滑、無(wú)給油潤(rùn)滑、無(wú)油潤(rùn)滑

普通型、特殊型13.3.1氣缸1.活塞式氣缸有單作用和雙作用氣缸兩種。與液壓缸類(lèi)似。1，13－彈簧擋圈2－防塵圈壓板3－防塵圈4－導(dǎo)向套5－桿側(cè)端蓋6－活塞桿7－缸筒8－緩沖墊9－活塞10－活塞密封圈11－密封圈12－耐磨環(huán)14－無(wú)桿側(cè)端蓋

利用膜片代替活塞，在壓縮空氣作用下產(chǎn)生變形來(lái)推動(dòng)活塞桿作直線運(yùn)動(dòng)。缸體、膜片、膜盤(pán)、活塞桿和彈簧組成。

因膜片變形有限，故行程較短，一般不超過(guò)（40~50）mm。2.膜片式氣缸3.無(wú)桿氣缸

無(wú)桿氣桿沒(méi)有普通氣缸的剛性活塞桿，它利用活塞直接或間接實(shí)現(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)。由于沒(méi)有活塞桿，活塞兩側(cè)受壓面積相等，雙向行程具有同樣的推力，有利于提高定位精度。這種氣缸的最大優(yōu)點(diǎn)是節(jié)省了安裝空間，特別適用于小缸徑、長(zhǎng)行程的場(chǎng)合。無(wú)桿氣缸主要分為機(jī)械接觸式和磁性耦合式兩種。通常將磁性耦合無(wú)桿氣缸稱(chēng)為磁性無(wú)桿氣缸。磁性無(wú)桿氣缸1－套筒2－外磁環(huán)3－外磁導(dǎo)板4－內(nèi)磁環(huán)5－內(nèi)磁導(dǎo)板6－壓蓋7－卡環(huán)8－活塞9－活塞軸10－緩沖柱塞11－氣缸筒12－端蓋13－進(jìn)、排氣口機(jī)械接觸式無(wú)桿氣缸優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)緊湊、最大行程和速度比較高；缺點(diǎn)：密封性能差，可承受負(fù)載小。4.氣液阻尼缸

以壓縮空氣為動(dòng)力，以液壓油為阻力來(lái)控制調(diào)節(jié)氣缸的運(yùn)動(dòng)速度。

由液壓缸與氣缸串聯(lián)組成，以雙桿活塞腔為液壓缸。

用于運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性要求較高的場(chǎng)合。沖擊氣缸是一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，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。可用于鍛造、沖壓、下料、破碎等多種場(chǎng)合。5.沖擊氣缸缸體、中蓋、活塞、活塞桿組成。

中蓋和缸體固接，上開(kāi)有噴嘴和泄氣口。

中蓋和活塞將缸體分為三個(gè)腔室：蓄能腔、活塞腔和活塞桿腔。工作過(guò)程由復(fù)位、蓄能和沖擊三個(gè)階段組成。工作原理a)復(fù)位段：氣源由孔A供氣，孔B排氣，活塞上升至密封墊封住噴嘴，氣缸上腔成為密封的儲(chǔ)氣腔。b)儲(chǔ)能段：氣源改由孔B進(jìn)氣，孔A排氣。由于上腔氣壓作用在噴嘴上面積較小，而下腔氣壓作用面積大，故使上腔貯存很高的能量。c)沖擊段：上腔壓力繼續(xù)升高，下腔壓力繼續(xù)降低，當(dāng)上下腔壓力比大于活塞與噴嘴面積比時(shí)，活塞離開(kāi)噴嘴，上腔氣體迅速充入活塞與中蓋間的空間?；钊麑⒁詷O大的加速度向下運(yùn)動(dòng)。氣體的壓力能轉(zhuǎn)換為活塞的動(dòng)能，產(chǎn)生很大的沖擊力。

氣馬達(dá)是一種作連續(xù)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的氣動(dòng)執(zhí)行元件，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)。圖形符號(hào)：13.3.2氣馬達(dá)1.氣馬達(dá)特點(diǎn)1）工作安全，具有防爆性能，適用于惡劣的環(huán)境，在易燃、易爆、高溫、振動(dòng)、潮濕、粉塵等條件下均能正常工作。2）有過(guò)載保護(hù)作用。過(guò)載時(shí)馬達(dá)只是降低轉(zhuǎn)速或停止，當(dāng)過(guò)載解除后運(yùn)轉(zhuǎn)，并不產(chǎn)生故障。3）可以無(wú)級(jí)調(diào)速。只要控制進(jìn)氣流量，就能調(diào)節(jié)馬達(dá)的功率和轉(zhuǎn)速。4）比同功率的電動(dòng)機(jī)輕1／3～1／10，輸出功率慣性比較小。5）可長(zhǎng)期滿(mǎn)載工作，而溫升較小。6）功率范圍及轉(zhuǎn)速范圍均較寬，功率小至幾百瓦，大至幾萬(wàn)瓦，轉(zhuǎn)速可從每分鐘幾轉(zhuǎn)到上萬(wàn)轉(zhuǎn)。7）具有較高的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，可以直接帶負(fù)載啟動(dòng)。啟動(dòng)、停止迅速。8）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操縱方便，可正反轉(zhuǎn)，維修容易，成本低。9）速度穩(wěn)定性差。輸出功率小，效率低，耗氣量大。噪聲大，容易產(chǎn)生振動(dòng)。

2.葉片式氣馬達(dá)的工作原理壓縮空氣由A孔輸入，小部分經(jīng)定子兩端的密封蓋的槽進(jìn)入葉片底部(圖中未表示)，將葉片推出，使葉片貼緊在定于內(nèi)壁上，大部分壓縮空氣進(jìn)入相應(yīng)的密封空間而作用在兩個(gè)葉片上，由于兩葉片伸出長(zhǎng)度不等，就產(chǎn)生了轉(zhuǎn)矩差，使葉片與轉(zhuǎn)子按逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)，作功后的氣體由定子上的孔c和B排出。若改變壓縮空氣的輸入方向（即壓縮空氣由B孔進(jìn)入，A孔和C孔排出），則可改變轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)向。1—葉片2—轉(zhuǎn)子3—定子葉片式氣馬達(dá)的特點(diǎn)葉片式氣動(dòng)馬達(dá)一般在中、小容量，高速回轉(zhuǎn)的范圍使用，其輸出功率為0.1~20kW，轉(zhuǎn)速為500~25000r/min。葉片式氣動(dòng)馬達(dá)起動(dòng)及低速時(shí)的特性不好，在轉(zhuǎn)速500r/min以下場(chǎng)合使用時(shí)，必須要用減速機(jī)構(gòu)。葉片式氣動(dòng)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。1—葉片2—轉(zhuǎn)子3—定子

氣動(dòng)控制元件是控制和調(diào)節(jié)壓縮空氣的壓力、流量和流動(dòng)方向的氣動(dòng)控制元件。按其作用和功能可分為：方向控制閥流量控制閥壓力控制閥13.4氣壓控制元件13.4.1方向控制閥

方向控制閥用來(lái)控制壓縮空氣的流動(dòng)方向和氣流的通、斷。包括單向閥和換向閥兩種類(lèi)型。分類(lèi)方式形式按閥內(nèi)氣體的流動(dòng)方向單向閥、換向閥按閥芯的結(jié)構(gòu)形式截止閥、滑閥按閥的密封形式硬質(zhì)密封、軟質(zhì)密封按閥的工作位數(shù)及通路數(shù)二位三通、二位五通、三位五通等按閥的控制操縱方式氣壓控制、電磁控制、機(jī)械控制、手動(dòng)控制1.氣壓控制換向閥(a)無(wú)控制信號(hào)狀態(tài)

(b)有控制信號(hào)狀態(tài)單氣控加壓截止式換向閥的工作原理圖二位三通單氣控截止式換向閥的結(jié)構(gòu)圖雙氣控滑閥式換向閥的工作原理圖2)雙氣控滑閥式換向閥1)單氣控加壓式換向閥2.電磁控制換向閥直動(dòng)式單電控電磁閥的工作原理圖（a）斷電時(shí)狀態(tài)（b）通電時(shí)狀態(tài)1—電磁鐵2—閥芯

直動(dòng)式雙電控電磁閥的工作原理圖（a）電磁鐵1通電、3斷電時(shí)狀態(tài)（b）電磁鐵3通電、1斷電時(shí)狀態(tài)1、2—電磁鐵3—閥芯1)直動(dòng)式電磁換向閥2）先導(dǎo)式電磁換向閥

先導(dǎo)式雙電控?fù)Q向閥的工作原理圖（a）電磁先導(dǎo)閥1通電、3斷電時(shí)狀態(tài)（b）電磁先導(dǎo)閥3通電、1斷電時(shí)狀態(tài)1、3—電磁先導(dǎo)閥2—主閥先導(dǎo)式電磁閥是由電磁鐵首先控制氣路，產(chǎn)生先導(dǎo)壓力，再由先導(dǎo)壓力推動(dòng)主閥閥芯，使其換向。3.機(jī)械控制換向閥4.手動(dòng)控制換向閥機(jī)械控制換向閥1—滾輪2—杠桿3—頂桿4—緩沖彈簧5—閥芯6—密封彈簧7—閥體二位三通按鈕式手動(dòng)換向閥1—按鈕2—上閥芯3—下閥芯4—閥體5.梭閥梭閥相當(dāng)于兩個(gè)單向閥的組合。A始終與壓力高的一端相通。

減壓閥（調(diào)壓閥）：氣動(dòng)三大件之一，用于保證減壓后的壓力穩(wěn)定；

順序閥：依靠回路中壓力的不同，控制兩個(gè)執(zhí)行元件的順序動(dòng)作，與單向閥并聯(lián)可組成單向順序閥；溢流閥(安全閥）：使壓力控制在某一調(diào)定值范圍內(nèi)，保證氣動(dòng)回路或蓄氣罐的安全。13.4.2壓力控制閥1.減壓閥（調(diào)壓閥）QTY型直動(dòng)式減壓閥1—調(diào)節(jié)手柄2、3—壓縮彈簧4—溢流口5—膜片6—閥桿7—阻尼管8—閥芯9—閥口10—復(fù)位彈簧11—排氣孔安裝減壓閥時(shí)，要按氣流的方向和減壓閥上所示的箭頭方向，依照分水濾氣器→減壓閥→油霧器的安裝次序進(jìn)行安裝。調(diào)壓時(shí)應(yīng)由低向高調(diào)，直至規(guī)定的調(diào)壓值為止。閥不用時(shí)應(yīng)把手柄放松，以免膜片經(jīng)常受壓變形。2.順序閥順序閥是依靠氣路中壓力的作用而控制執(zhí)行元件按順序動(dòng)作的壓力控制閥。順序閥一般很少單獨(dú)使用，往往與單向閥配合在一起，構(gòu)成單向順序閥。順序閥工作原理圖單向順序閥工作原理圖(a)關(guān)閉狀態(tài)；(b)開(kāi)啟狀態(tài)1—調(diào)節(jié)手柄2—彈簧3—活塞4—單向閥3.溢流閥溢流閥在系統(tǒng)中起過(guò)載保護(hù)作用。溢流閥也稱(chēng)為安全閥。開(kāi)啟壓力大小與彈簧的預(yù)壓縮量有關(guān)。溢流閥工作原理圖(a)關(guān)閉狀態(tài)(b)開(kāi)啟狀態(tài)1-調(diào)節(jié)手柄2-壓縮彈簧3-活塞與液壓閥一樣，氣動(dòng)流量控制閥也是通過(guò)改變閥的通流面積或通流長(zhǎng)度來(lái)實(shí)現(xiàn)流量（或流速）控制的元件。節(jié)流閥

單向節(jié)流閥

排氣節(jié)流閥快速排氣閥13.4.3流量控制閥

排氣節(jié)流閥是裝在執(zhí)行元件的排氣口處，調(diào)節(jié)排入大氣中氣體流量的一種控制閥。作用：不僅能進(jìn)行調(diào)速，還能排氣、消聲，降低噪音。1.排氣節(jié)流閥圖形符號(hào)：1—節(jié)流口2—消聲套2.快速排氣閥加快氣缸排氣腔排氣，以提高氣缸運(yùn)動(dòng)速度。通常裝在換向閥與氣缸之間，使氣缸的排氣不需要通過(guò)換向閥而快速完成，從而加快了氣缸往復(fù)運(yùn)動(dòng)的速度。注意：

應(yīng)用氣控流量閥對(duì)氣缸進(jìn)行調(diào)速，比用液控流量閥調(diào)速困難，因氣體壓縮性較大，所以調(diào)速時(shí)必須注意：1、管道上不能存在漏氣現(xiàn)象；2、氣缸、活塞間的潤(rùn)滑狀態(tài)要好；3、外加負(fù)載應(yīng)穩(wěn)定，否則應(yīng)借助液壓或機(jī)械裝置來(lái)補(bǔ)償；4、流量閥應(yīng)盡量靠近氣缸附近。

以比例和伺服控制閥為核心組成的氣動(dòng)比例和伺服控制系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)壓力、流量連續(xù)變化的高精度控制，能夠滿(mǎn)足自動(dòng)化設(shè)備的柔性生產(chǎn)要求。13.5氣動(dòng)比例閥和氣動(dòng)伺服閥氣動(dòng)比例控制閥是一種輸出量與輸入信號(hào)成比例的氣動(dòng)控制閥，可以按給定的輸入信號(hào)連續(xù)地、成比例地控制氣流的壓力、流量和方向等，其輸出壓力、流量可不受負(fù)載變化的影響。輸入信號(hào)可以是氣壓或電信號(hào)，按輸出信號(hào)可分為比例壓力閥和比例流量閥兩大類(lèi)。按輸入信號(hào)不同，氣動(dòng)比例閥分為氣控比例閥和電控比例閥。13.5.1氣動(dòng)比例閥氣流作為控制信號(hào)控制閥的輸出參量；實(shí)際應(yīng)用時(shí)，應(yīng)與電氣轉(zhuǎn)換器相結(jié)合。1.氣控比例閥氣控比例壓力閥結(jié)構(gòu)原理圖1—彈簧

2—閥芯

3—溢流閥芯

4—閥座

5—輸出壓力膜片6—控制壓力膜片7—調(diào)節(jié)針閥2.電控比例閥電磁鐵驅(qū)動(dòng)的比例控制閥1—比例電磁鐵

2—滑柱

3—閥套

4—彈簧

5—閥體可作為壓力閥，也可作為流量閥；做比例流量閥時(shí)，按通數(shù)的不同，比例流量閥又有二通與三通之分。13.5.2氣動(dòng)伺服閥動(dòng)態(tài)響應(yīng)和靜態(tài)性能高；價(jià)格較貴，使用維護(hù)困難；控制信號(hào)均為電信號(hào)。電氣伺服閥1—節(jié)流口2—過(guò)濾器3—?dú)馐?—補(bǔ)償彈簧5—反饋桿

6—噴嘴7—擋板8—線圈9—支持彈簧10—導(dǎo)磁體11—磁鐵動(dòng)圈式壓力伺服閥結(jié)構(gòu)圖1—?jiǎng)尤κ搅︸R達(dá)2—噴嘴3—擋板4—固定節(jié)流口5—閥芯6—閥體7—復(fù)位彈簧8—阻尼孔氣動(dòng)系統(tǒng)一般由最簡(jiǎn)單的氣動(dòng)基本回路和氣動(dòng)常用回路組成：安全保護(hù)回路同步動(dòng)作回路往復(fù)動(dòng)作回路13.6氣動(dòng)回路壓力與力控制回路方向控制回路速度控制回路位置控制回路基本回路常用回路1.方向控制回路作用：使氣缸伸出、縮回。13.6.1氣動(dòng)基本回路單作用氣缸換向回路各種雙作用氣缸的換向回路溢流閥作為安全閥使用。特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，但氣量浪費(fèi)大；電接點(diǎn)壓力表對(duì)電機(jī)及控制要求高，常用于對(duì)小型空壓機(jī)的控制。1）一次壓力控制回路作用：使儲(chǔ)氣罐送出的氣體壓力不超過(guò)規(guī)定壓力。2.壓力和力控制回路采用溢流式減壓閥對(duì)氣源實(shí)行定壓控制。是氣動(dòng)設(shè)備中必不可少的常用回路。2）

二次壓力控制回路作用：氣源壓力控制，由氣動(dòng)三大件——空氣過(guò)濾器（分水濾氣器）、減壓閥與油霧器組成的壓力控制回路。3）高、低壓力控制回路由減壓閥控制同時(shí)輸出高低壓力p1、p2由換向閥控制分時(shí)輸出高低壓力p1、p2電氣比例壓力閥的進(jìn)口應(yīng)設(shè)置油霧分離器，防止油霧及雜質(zhì)進(jìn)入電氣比例閥，影響閥的性能及使用壽命。4）無(wú)級(jí)壓力控制回路作用：為避免太多的減壓閥和換向閥，可使用電氣比例閥來(lái)實(shí)現(xiàn)壓力的無(wú)級(jí)控制。無(wú)級(jí)壓力控制回路1—大流量排氣型減壓閥

2—比例壓力閥3—油霧分離器通過(guò)控制電磁閥的通電個(gè)數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)分段式活塞缸的活塞桿輸出推力的控制。

氣動(dòng)系統(tǒng)一般壓力較低，所以往往是通過(guò)改變執(zhí)行元件的受力面積來(lái)增加輸出力。5）串聯(lián)氣缸回路利用氣液增壓器1把較低的氣壓變?yōu)檩^高的液壓力，提高了氣液缸2的輸出力。6）氣液增壓缸增力回路氣液增壓缸增力回路1—?dú)庖涸鰤焊?—?dú)庖焊?/p>

因氣動(dòng)系統(tǒng)所用功率都不大，故常用的調(diào)速回路主要是節(jié)流調(diào)速。1）單作用氣缸的速度控制回路a)升降速度分別由兩個(gè)節(jié)流閥控制b)快返回路，活塞返回時(shí)，氣缸下腔通過(guò)快速排氣閥排氣。3.速度控制回路2）雙作用氣缸的速度控制回路a）單向調(diào)速回路節(jié)流供氣和節(jié)流排氣兩種調(diào)速方式調(diào)節(jié)節(jié)流閥的開(kāi)度，就可控制不同的進(jìn)氣、排氣速度，從而也就控制了活塞的運(yùn)動(dòng)速度，

通過(guò)兩個(gè)單向節(jié)流閥或兩個(gè)排氣節(jié)流閥控制氣缸伸縮的速度。b）圖進(jìn)氣阻力小。2）雙作用氣缸的速度控制回路b）雙向調(diào)速回路用兩個(gè)快排閥實(shí)現(xiàn)雙作用氣缸的快速往返，可達(dá)到節(jié)省時(shí)間的要求。c）快速往復(fù)運(yùn)動(dòng)回路

利用兩個(gè)二位二通閥與單向節(jié)流閥并聯(lián)，當(dāng)撞塊壓下行程開(kāi)關(guān)時(shí)，發(fā)出電信號(hào)，使二位二通閥換向，改變排氣通路，從而使氣缸速度改變。d）速度換接回路

活塞快速向右運(yùn)動(dòng)接近末端，壓下機(jī)動(dòng)換向閥，氣體經(jīng)節(jié)流閥排氣，活塞低速運(yùn)動(dòng)到終點(diǎn)。

適用于活塞慣性力大的場(chǎng)合。e）緩沖回路

利用比例流量閥實(shí)現(xiàn)氣缸無(wú)級(jí)調(diào)速的控制回路。給比例流量閥1輸入電信號(hào)，可使氣缸以與電信號(hào)大小匹配的速度前進(jìn)或后退。f）無(wú)級(jí)調(diào)速回路1—比例流量閥2—三通電磁閥

利用三位五通電磁換向閥實(shí)現(xiàn)位置控制。中位封閉式換向閥(a)(b)中位加壓式換向閥(c)1)采用三位換向閥的位置控制回路4.位置控制回路

利用機(jī)械擋塊來(lái)確定氣缸的位置，該回路簡(jiǎn)單可靠；

定位精度取決于擋塊的機(jī)械精度。2)采用機(jī)械擋塊的位置控制回路4.位置控制回路

單向減壓閥3來(lái)進(jìn)行負(fù)載的壓力補(bǔ)償。當(dāng)閥1、2斷電時(shí)，氣缸在行程中間制動(dòng)并定位；當(dāng)閥2通電時(shí)，制動(dòng)解除。3)采用制動(dòng)氣缸的位置控制回路4.位置控制回路1.安全保護(hù)回路13.6.2氣動(dòng)常用回路1)過(guò)載保護(hù)回路2)互鎖回路3)雙手同時(shí)操作回路防止由于氣動(dòng)機(jī)構(gòu)負(fù)荷過(guò)載、氣壓突然降低以及氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的快速動(dòng)作等原因危害操作人員或設(shè)備的安全。2.同步動(dòng)作回路將油液密封在回路之中，油路和氣路串接，同時(shí)驅(qū)動(dòng)1、2兩個(gè)缸，使二者運(yùn)動(dòng)速度相同；截止閥3用以放掉混入油液中的空氣。液液氣氣3.往復(fù)動(dòng)作回路行程閥控制的單缸單往復(fù)回路壓力控制的單往復(fù)回路利用阻容回路形成的時(shí)間控制單缸單往復(fù)回路1)單缸往復(fù)動(dòng)作回路2）連續(xù)往復(fù)動(dòng)作回路

按下閥1的按鈕后，閥4換向，活塞向前運(yùn)動(dòng)，這時(shí)閥3復(fù)位，閥4不能復(fù)位，活塞繼續(xù)前進(jìn)。到行程終點(diǎn)壓下行程閥2，使閥4復(fù)位，氣缸返回，在終點(diǎn)壓下閥3，閥4換向，活塞再次向前，形成了連續(xù)往復(fù)動(dòng)作。

提起閥1的按鈕后，閥4復(fù)位，活塞返回而停止運(yùn)動(dòng)。

通過(guò)典型氣動(dòng)系統(tǒng)的分析，熟悉各種氣壓元件在系統(tǒng)中的作用和各種基本回路的構(gòu)成，進(jìn)而