項(xiàng)目九 任務(wù)一：走進(jìn)氣動(dòng)技術(shù)

項(xiàng)目九：氣壓傳動(dòng)任務(wù)一：走進(jìn)氣動(dòng)技術(shù)授課教師：某某某項(xiàng)目描述氣壓傳動(dòng)(簡稱氣動(dòng))是以壓縮空氣作為工作介質(zhì)進(jìn)行能量傳遞的一種傳動(dòng)方式。氣壓傳動(dòng)及其控制技術(shù)目前在國內(nèi)外工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用較多，它與液壓、機(jī)械、電氣和電子技術(shù)一起互相補(bǔ)充,已成為實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程自動(dòng)化的一個(gè)重要手段。01與液壓傳動(dòng)一樣，氣壓傳動(dòng)也利用流體作為工作介質(zhì)而傳動(dòng),在工作原理、系統(tǒng)組成、元件結(jié)構(gòu)和圖形符號(hào)等方面，兩者之間存在很多相似之處。所以在學(xué)習(xí)本章時(shí)，前面液壓傳動(dòng)的一些基本知識(shí)，在此仍有很大的參考和借鑒作用。02項(xiàng)目目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)01熟悉氣壓傳動(dòng)的工作原理。02了解氣壓傳動(dòng)的發(fā)展概況、優(yōu)缺點(diǎn)及在工業(yè)中的應(yīng)用。05掌握常用氣動(dòng)系統(tǒng)回路的分析。04掌握氣動(dòng)基本回路的功能及工作原理。03了解氣源裝置，掌握氣動(dòng)元件的結(jié)構(gòu)組成、工作原理及應(yīng)用。能力目標(biāo)知道氣源裝置的組成。02能分析氣動(dòng)元件的結(jié)構(gòu)組成及工作原理。03認(rèn)識(shí)氣壓傳動(dòng)技術(shù)。01能分析氣動(dòng)基本回路和氣動(dòng)系統(tǒng)的組成及工作原理。04氣動(dòng)技術(shù)在眾多學(xué)科和社會(huì)生活中的廣泛應(yīng)用，進(jìn)一步認(rèn)識(shí)該技術(shù)的科學(xué)價(jià)值、應(yīng)用價(jià)值。了解01“科技興國、科技強(qiáng)國、科技報(bào)國”的使命感。樹立02勞動(dòng)精神、奮斗精神、奉獻(xiàn)精神、創(chuàng)造精神、勤儉節(jié)約的精神。弘揚(yáng)05學(xué)生的質(zhì)量意識(shí)、安全意識(shí)、環(huán)保意識(shí)。培養(yǎng)04素質(zhì)目標(biāo)學(xué)生愛崗敬業(yè)、一絲不茍、勇于創(chuàng)新等職業(yè)道德。培養(yǎng)03職業(yè)能力會(huì)繪制各種氣動(dòng)元件的職能符號(hào)。01會(huì)根據(jù)要求搭建組裝基本的氣動(dòng)回路。02會(huì)識(shí)讀分析基本的氣動(dòng)系統(tǒng)。03目錄CATALOG氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)的工作原理01氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)的組成02氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)的特點(diǎn)03氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)的應(yīng)用04氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展趨勢05任務(wù)概述了解氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)的工作原理、組成和特點(diǎn)及應(yīng)用。01氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)的工作原理知識(shí)與技能一、氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)的工作原理是以壓縮空氣為工作介質(zhì)進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換和信號(hào)傳遞的一門技術(shù)。工作原理是利用空壓機(jī)把電動(dòng)機(jī)或其他原動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為空氣的壓力能，然后在控制元件的作用下，通過執(zhí)行元件把壓力能轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動(dòng)或回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)形式的機(jī)械能，從而完成各種動(dòng)作，并對(duì)外做功。氣壓傳動(dòng)圖9.1剪切機(jī)氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)(a)結(jié)構(gòu)原理圖（b）圖形符號(hào)1-空氣壓縮機(jī)；2-冷卻器；3-油水分離器；4-儲(chǔ)氣罐；5-分水濾氣器；6-減壓閥；7-油霧器；8-行程閥；9-氣動(dòng)換向閥；10-氣缸；11-工料為了對(duì)氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)(簡稱氣動(dòng)系統(tǒng))有一個(gè)概括了解，現(xiàn)以氣動(dòng)剪切機(jī)為例，介紹氣動(dòng)系統(tǒng)的工作原理。圖9.1為氣動(dòng)剪切機(jī)的工作原理圖，圖示位置為剪切前的預(yù)備狀態(tài)?？諝鈮嚎s機(jī)1產(chǎn)生的壓縮空氣，經(jīng)過冷卻器2、油水分離器3進(jìn)行降溫及初步凈化后，送入儲(chǔ)氣罐4備用；壓縮空氣從儲(chǔ)氣罐引出先經(jīng)過分水濾氣器5再次凈化，然后經(jīng)減壓閥6、油霧器7和氣控?fù)Q向閥9到達(dá)氣缸10。此時(shí)換向閥A腔的壓縮空氣將閥心推到上位，使汽缸上腔充壓，活塞處于下位，剪切機(jī)的剪口張開，處于預(yù)備工作狀態(tài)。當(dāng)送料機(jī)構(gòu)將工料11送入剪切機(jī)并送到規(guī)定位置時(shí)，工料將行程閥8的閥心向右推動(dòng)，行程閥將換向閥的A腔與大氣連通。換向閥的閥心在彈簧的作用下移到下位，將氣缸上腔與大氣連通，下腔與壓縮空氣連通。壓縮空氣推動(dòng)活塞帶動(dòng)剪刃快速向上運(yùn)動(dòng)將工料切下。此外，還可根據(jù)實(shí)際需要，在氣路中加入流量控制閥，控制剪切機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)速度。工料被切下后即與行程閥脫開，行程閥閥心在彈黃作用下復(fù)位，將排氣通道封閉。換向閥A腔壓力上升，閥心移至上位，使氣路換向。氣缸下腔排氣，上腔進(jìn)入壓縮空氣，推動(dòng)活塞帶動(dòng)剪刃向下運(yùn)動(dòng)，系統(tǒng)又恢復(fù)到圖示的預(yù)備狀態(tài)，待第二次進(jìn)料剪切。氣路中行程閥的安裝位置可以根據(jù)工料的長度進(jìn)行左右調(diào)整。換向閥是根據(jù)行程閥的指令來改變壓縮空氣的通道使氣缸活塞實(shí)現(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)。氣缸下腔進(jìn)入壓縮空氣時(shí)，活塞向上運(yùn)動(dòng)將壓縮空氣的壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能使剪切機(jī)構(gòu)切斷工料。02氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)的組成由上述氣動(dòng)剪切機(jī)實(shí)例可以看出，氣壓傳動(dòng)與液壓傳動(dòng)都是利用流體作為工作介質(zhì)，具有許多共同點(diǎn)。氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)也是由以下五個(gè)部分組成。二、氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)的組成它是將原動(dòng)機(jī)（如電動(dòng)機(jī)）供給的機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)闅怏w的壓力能，為各類氣動(dòng)設(shè)備提供動(dòng)力。其主體部分是空氣壓縮機(jī)（圖9.1中元件1）。用氣量較大的廠礦企業(yè)都專門建立壓縮空氣站，為以方便管理并向各用氣點(diǎn)輸送壓縮空氣。1.動(dòng)力元件（氣源裝置）圖9.1剪切機(jī)氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)(a)結(jié)構(gòu)原理圖（b）圖形符號(hào)1-空氣壓縮機(jī)；2-冷卻器；3-油水分離器；4-儲(chǔ)氣罐；5-分水濾氣器；6-減壓閥；7-油霧器；8-行程閥；9-氣動(dòng)換向閥；10-氣缸；11-工料圖9.1剪切機(jī)氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)(a)結(jié)構(gòu)原理圖（b）圖形符號(hào)1-空氣壓縮機(jī)；2-冷卻器；3-油水分離器；4-儲(chǔ)氣罐；5-分水濾氣器；6-減壓閥；7-油霧器；8-行程閥；9-氣動(dòng)換向閥；10-氣缸；11-工料控制元件包括各種閥類。如各種壓力閥（圖9.1中元件6）、方向閥（圖9.1中元件8、9）、流量閥、邏輯元件等，用以控制壓縮空氣的壓力、流量和流動(dòng)方向以及執(zhí)行元件的工作程序，以便使執(zhí)行元件完預(yù)定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。3.控制元件它是將氣體的壓力能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的一種能量轉(zhuǎn)換裝置。包括各種氣缸（圖9.1中元件10）和氣動(dòng)馬達(dá)。2.執(zhí)行元件輔助元件是使壓縮空氣凈化、潤滑、消聲以及用于元件間連接等所需的裝置，如各冷卻器、油水分離器、儲(chǔ)氣罐、分水濾氣器、油霧器（圖9.1中元件2、3、4、5、7）及消聲器等。它們對(duì)保持氣動(dòng)系統(tǒng)可靠、穩(wěn)定和持久工作起著十分重要的作用。4.輔助元件圖9.1剪切機(jī)氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)(a)結(jié)構(gòu)原理圖（b）圖形符號(hào)1-空氣壓縮機(jī)；2-冷卻器；3-油水分離器；4-儲(chǔ)氣罐；5-分水濾氣器；6-減壓閥；7-油霧器；8-行程閥；9-氣動(dòng)換向閥；10-氣缸；11-工料工作介質(zhì)即傳動(dòng)氣體，為壓縮空氣。氣動(dòng)系統(tǒng)是通過壓縮空氣實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳遞的。5.工作介質(zhì)03氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)的特點(diǎn)三、氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)的特點(diǎn)表9.1氣壓傳動(dòng)與其他傳動(dòng)方式的比較由于氣壓傳動(dòng)的工作介質(zhì)是空氣，具有壓縮性大、黏性小、清潔度和安全性高等特點(diǎn)，與液玉油差別較大。因此氣壓傳動(dòng)與液壓傳動(dòng)在性能、使用方法、使用范圍和結(jié)構(gòu)上也存在較大的差別。氣壓傳動(dòng)與液壓、電氣、機(jī)械傳動(dòng)方式的比較如表9.1所示。

氣壓傳動(dòng)液壓傳動(dòng)電氣傳動(dòng)機(jī)械傳動(dòng)輸出力大小中等大中等較大動(dòng)作速度較快較慢快較慢裝置構(gòu)成簡單復(fù)雜一般普通受負(fù)載影響較大一般小無傳輸距離中短遠(yuǎn)短速度調(diào)節(jié)較難容易容易難維護(hù)一般較難較難容易造價(jià)較低較高較高一般通過比較可知，氣壓傳動(dòng)具有以下特點(diǎn)。01氣動(dòng)動(dòng)作迅速、反應(yīng)快（0.02s）,調(diào)節(jié)控制方便，維護(hù)簡單，不存在介質(zhì)變質(zhì)、補(bǔ)充等問題。氣壓傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)02便于集中供氣和遠(yuǎn)距離輸送控制；因空氣黏度?。s為液壓油的萬分之一），在管內(nèi)流動(dòng)阻力小，壓力損失小。03氣動(dòng)系統(tǒng)對(duì)工作環(huán)境適應(yīng)性好，特別在易燃、易爆、多塵埃、強(qiáng)磁、輻射、振動(dòng)等惡劣的工作環(huán)境工作時(shí)，安全可靠性優(yōu)于液壓、電子和電氣系統(tǒng)。04由于空氣具有可壓縮性，能夠?qū)崿F(xiàn)過載保護(hù)，也便于儲(chǔ)氣罐儲(chǔ)存能量，以備急需。05以空氣為工作介質(zhì)，易于取得，節(jié)省了購買、儲(chǔ)存、運(yùn)輸介質(zhì)的費(fèi)用和麻煩，用后的空氣直接排入大氣，處理方便，也不污染環(huán)境。06氣動(dòng)元件結(jié)構(gòu)簡單，成本低，壽命長，易于標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化。07因排氣時(shí)氣體膨脹，溫度降低，可以自動(dòng)降溫。08與液壓傳動(dòng)一樣，操作控制方便，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。01運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性較差。因空氣可壓縮性較大，其工作速度受外負(fù)載影響大。氣壓傳動(dòng)的缺點(diǎn)02工作壓力較低（0.3~1.0MPa），不易獲得較大的輸出力或轉(zhuǎn)矩。03空氣凈化處理較復(fù)雜，氣源中的雜質(zhì)及水蒸氣必須凈化處理。04因空氣黏度小，潤滑性差，因此需設(shè)潤滑裝置。05有較大的排氣噪聲。04氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)的應(yīng)用四、氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)的應(yīng)用表9.2氣壓傳動(dòng)的應(yīng)用工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)

用機(jī)械工業(yè)自動(dòng)生產(chǎn)線，各類機(jī)床，工業(yè)機(jī)械手和機(jī)器人，零件加工及檢測裝置輕工業(yè)氣動(dòng)上下料裝置，食品包裝生產(chǎn)線，氣動(dòng)罐裝裝置，制革生產(chǎn)線化工業(yè)化工原料輸送裝置，石油鉆采裝置，射流負(fù)壓采樣器等冶金工業(yè)冷軋、熱軋裝置氣動(dòng)系統(tǒng)，金屬冶煉裝置氣動(dòng)系統(tǒng)，水壓機(jī)氣動(dòng)系統(tǒng)電子工業(yè)印刷電路板自動(dòng)生產(chǎn)線，家用電器生產(chǎn)線，顯像管轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)械手的氣動(dòng)裝置氣壓傳動(dòng)在相當(dāng)長的時(shí)間內(nèi)被用來執(zhí)行簡單的機(jī)械動(dòng)作，但近年來，氣動(dòng)技術(shù)在自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展中起到了極其重要的作用，并得到了廣泛應(yīng)用和迅速發(fā)展。表9.2列舉了氣壓傳動(dòng)在各工業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用。用于食品、醫(yī)藥、包裝、印刷、焊接等。05氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展趨勢五、氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展趨勢氣動(dòng)元件的有些使用場合主要是滿足在有限的空間要求氣動(dòng)元件外形尺寸盡量小的要求，因此小型化是主要發(fā)展趨勢。微型氣動(dòng)元件不但用于機(jī)械加工及電子制造業(yè)，而且用于制藥業(yè)、醫(yī)療技術(shù)、包裝技術(shù)等。在這些領(lǐng)域中，已經(jīng)出現(xiàn)活塞直徑小于2.5mm的氣缸、寬度為10mm的氣閥及相關(guān)的輔助元件，并正在向微型化及系列化方向發(fā)展。小型化、節(jié)能化1最常見的組合是帶閥和開關(guān)的氣缸。在物料搬運(yùn)中，還使用了氣缸、擺動(dòng)氣缸、氣動(dòng)夾頭和真空吸盤的組合體，同時(shí)配有電磁閥、程控器，結(jié)構(gòu)緊湊，占用空間小，行程可調(diào)。組合化、集成化2目前開發(fā)了非圓活塞氣缸、帶導(dǎo)桿氣缸等可減小普通氣缸活塞桿工作時(shí)的擺轉(zhuǎn)；為了使氣缸精確定位開發(fā)了制動(dòng)氣缸等。為了使氣缸的定位更精確，使用了傳感器、比例閥等實(shí)現(xiàn)反饋控制，定位精度達(dá)0.01mm。精密化3目前氣缸的活塞速度范圍為50?750mm/s。為了提高生產(chǎn)率，自動(dòng)化的節(jié)拍正在加快。今后要求氣缸的活塞速度提高到5?10m/s。與此相應(yīng)，閥的響應(yīng)速度也將加快，要求由現(xiàn)在的0.001s級(jí)提高到0.0001s級(jí)。高速化4氣動(dòng)元件大多用于自動(dòng)化生產(chǎn)中，元件的故障往往會(huì)影響設(shè)備的運(yùn)行，使生產(chǎn)線停止工作，造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，因此，對(duì)氣動(dòng)元件的工程可靠性提出了更高的要求。高壽命、高可靠性5智能氣動(dòng)是指具有集成微處理器，并具有處理指令和程序控制功能的元件或單元。最典型的智能氣動(dòng)是內(nèi)置可編程控制器的閥島，以閥島和現(xiàn)場總線技術(shù)的結(jié)合實(shí)現(xiàn)的氣電一體化是目前氣動(dòng)技術(shù)的一個(gè)發(fā)展方向。智能化6為了精確達(dá)到預(yù)定的控制目標(biāo)，應(yīng)采用閉環(huán)反饋控制方式。為了實(shí)現(xiàn)這種控制方式要解決計(jì)算機(jī)的數(shù)字信號(hào)，傳感器反饋模擬信號(hào)和氣動(dòng)控制氣壓或氣流量三者之間的相互轉(zhuǎn)換問題。目前市場上，先進(jìn)的廠家提供的氣-電一體化氣控單元，如CKD公司的閥島，已包含傳感器、總線接口、可編程控制等各種功能；而在氣缸上，除常見的機(jī)械功能以外，還有多維動(dòng)作的組合或兼有伺服調(diào)節(jié)作用的位移傳感功能等。機(jī)電一體化7氣動(dòng)技術(shù)是一門多學(xué)科性技術(shù)，既涉及到傳動(dòng)技術(shù)，又涉及到控制技術(shù)。未來幾年的主要發(fā)展方向，主要還是在器件的高精度、小型化、復(fù)合化、智能化、集成化和節(jié)能化等方面。為了適應(yīng)工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的需求，經(jīng)過研究者多年來不斷努力，推出了許多新元件，在很多場合替代了過去的機(jī)械控制、液壓控制及電器控制形式；尤其是在智能化和網(wǎng)絡(luò)化方面，對(duì)中央控制或集散控制的方式選擇上產(chǎn)生很大的影響。可以預(yù)料，氣動(dòng)技術(shù)將得到更大發(fā)展并在工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)中得到更廣泛應(yīng)用。技能訓(xùn)練訓(xùn)練1按照?qǐng)D9.2搭接調(diào)試氣動(dòng)基本回路01依據(jù)本訓(xùn)練的要求選擇所需的氣動(dòng)元件：單作用氣缸、單向節(jié)流閥、二位三通單電磁換向閥、三聯(lián)件、長度合適的連接軟管，并檢驗(yàn)元件是否正常。圖9.2單作用氣缸工作原理圖1—?dú)庠矗?—分水濾氣器；3—減壓閥；4—壓力表；5—油霧器；6—二位三通電磁閥；7—單向節(jié)流閥；8—單作用氣缸02在看