液壓與氣動技術 課件 氣壓傳動 項目一 工件運轉裝置氣動回路的識讀與裝調(diào)

液壓與氣動技術目錄模塊一氣壓傳動項目一工件運轉裝置氣動回路的識讀與裝調(diào)項目二壓蓋裝置氣功回路的設計與裝調(diào)項目三料倉卸料裝置氣動回路的設計與裝調(diào)項目四沖壓裝置氣動回路的設計與裝調(diào)項目五壓裝裝置電、氣動回路的設計與裝調(diào)項目一工件運轉裝置氣動回路的識讀與裝調(diào)學習任務一氣壓傳動系統(tǒng)認知學習任務二氣動元件認識與選用學習任務三工件運轉裝置氣動回路識讀學習任務三工件運轉裝置氣動回路裝調(diào)項目描述某公司生產(chǎn)木料制品，在生產(chǎn)過程中，需要某方向傳送裝置的來料，推動至與其垂直的傳送裝置上，然后進一步加工，具體見模型圖。本項目以工件運轉裝置氣動控制系統(tǒng)為例，通過對氣動系統(tǒng)傳動原理的分析、氣動傳動回路圖的識讀，完成運轉裝置的氣缸及氣動元件選擇，并完成氣動回路的搭建和調(diào)試。學習任務一氣壓傳動系統(tǒng)認知一、氣壓傳動系統(tǒng)原理分析氣壓傳動系統(tǒng)的工作原理是利用空氣壓縮機將電動機或其它原動機輸出的機械能轉變?yōu)榭諝獾膲毫δ?，然后在控制元件的控制和輔助元件的配合下，通過執(zhí)行元件把空氣的壓力能轉變?yōu)闄C械能，從而完成直線或回轉運動并對外做功。如下圖所示。學習任務一氣壓傳動系統(tǒng)認知工件轉運裝置的工作原理：1.初始位：二位五通換向閥閥芯處于右位，雙作用氣缸處于縮回位置。2.按下手控二位五通換向閥的按鈕，閥芯換位，氣壓源產(chǎn)生的有壓氣體，經(jīng)過氣動二聯(lián)件，通過換向閥左位的1口與4口，有壓氣體進入氣缸的左側，推動活塞向右移動，帶動工作臺伸出。3.松開手控二位五通換向閥的按鈕，閥芯換位，氣壓源產(chǎn)生的有壓氣體，經(jīng)過氣動二聯(lián)件，通過換向閥右位的1口與2口，有壓氣體進入氣缸的右側，推動活塞向左移動，帶動工作臺縮回。學習任務一氣壓傳動系統(tǒng)認知二、氣壓傳動系統(tǒng)組成分析典型的氣壓傳動系統(tǒng)如下圖所示，一般由以下四部分組成：學習任務一氣壓傳動系統(tǒng)認知（1）氣源裝置獲得壓縮空氣的裝置。其主體部分是空氣壓縮機，它將原動機供給的機械能轉變?yōu)闅怏w的壓力能；（2）控制元件用來控制壓縮空氣的壓力、流量和流動方向的，以便使執(zhí)行機構完成預定的工作循環(huán)，它包括各種壓力控制閥、流量控制閥和方向控制閥等；（3）執(zhí)行元件執(zhí)行元件是將氣體的壓力能轉換成機械能的一種能量轉換裝置，包括氣缸、氣馬達、擺動馬達；（4）輔助元件輔助元件是保證壓縮空氣的凈化、元件的潤滑、元件間的連接及消聲等所必須的，它包括過濾器、油霧器、管接頭及消聲器等。學習任務一氣壓傳動系統(tǒng)認知三、氣壓傳動的特點分析1.氣壓傳動的優(yōu)點（1）空氣隨處可取，取之不盡，用后直接排入大氣，對環(huán)境無污染，不必設置回收裝置。（2）空氣粘度小，流動時的壓力損失小，便于集中供氣和遠距離輸送。（3）氣動反應快，動作迅速，調(diào)節(jié)方便，維護簡單，管路不易堵塞。（4）氣動元件結構簡單，制造容易，適于標準化、系列化、通用化。（5）工作環(huán)境適應性好，特別在易燃、易爆、多塵、強磁、輻射、振動等惡劣工作環(huán)境中工作。（6）空氣具有可壓縮性，使氣動系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)過載自動保護。學習任務一氣壓傳動系統(tǒng)認知三、氣壓傳動的特點分析2.氣壓傳動的缺點（1）空氣具有可壓縮性，不易實現(xiàn)準確的速度控制和很高的位置控制。（2）工作壓力較低（一般為0.4～0.8MPa），只適用于壓力較小的場合。（3）因空氣無潤滑性能，故在氣路中應設置給油潤滑裝置。（4）排氣噪聲大，需加消聲器。學習任務一氣壓傳動系統(tǒng)認知四、氣壓傳動的應用氣動傳動在下述幾方面有普遍的應用：（1）機械制造業(yè)包括機械加工生產(chǎn)線上工件的裝夾及搬送，鑄造生產(chǎn)線上的造型、搗固、合箱等。在汽車制造中，汽車自動化生產(chǎn)線、車體部件自動搬運與固定、自動焊接等。（2）電子IC及電器行業(yè)如用于硅片的搬運，元器件的插裝與錫焊，家用電器的組裝等。（3）石油、化工業(yè)用管道輸送介質(zhì)的自動化流程絕大多數(shù)采用氣動控制，如石油提煉加工、氣體加工、化肥生產(chǎn)等。學習任務一氣壓傳動系統(tǒng)認知四、氣壓傳動的應用氣動傳動在下述幾方面有普遍的應用：（4）輕工食品包裝業(yè)包括各種半自動或全自動包裝生產(chǎn)線，例如酒類、油類、煤氣罐裝，各種食品的包裝等。（5）機器人例如裝配機器人，噴漆機器人，搬運機器人以及爬墻、焊接機器人等。（6）其他如車輛剎車裝置、車門開閉裝置、顆粒物質(zhì)的篩選、魚雷導彈自動控制裝置等。1.請你根據(jù)所學寫出生活中你所知道的氣動控制系統(tǒng)應用實例。隨堂測試2.請你結合氣動傳動系統(tǒng)組成分析，補充填寫工件運轉裝置的組成部分：元件類別名稱氣源裝置氣壓縮機控制元件

執(zhí)行元件

輔助元件管接頭在人類追求與自然界和平共處的時代，研究并大力發(fā)展氣壓傳動，對于全球環(huán)境與資源保護有著相當特殊的意義。隨著工業(yè)機械化和自動化的發(fā)展，氣動技術越來越廣泛地應用于各個領域。特別是成本低廉、結構簡單的氣動自動裝置已得到了廣泛的普及與應用，在工業(yè)企業(yè)自動化中具有非常重要的地位。氣壓傳動的應用歷史非常悠久。早在公元前，埃及人就開始利用風箱產(chǎn)生壓縮空氣用于助燃。后來，人們懂得用空氣作為工作介質(zhì)傳遞動力做功，如古代利用自然風力推動風車、帶動水車提水灌溉、利用風能航海。從18世紀的產(chǎn)業(yè)革命開始，氣壓傳動逐漸被應用于各類行業(yè)中，如礦山用的風鉆、火車的剎車裝置、汽車的自動開關門等。而氣壓傳動應用于一般工業(yè)中的自動化、省力化則是近些年的事情。知識鏈接-氣壓傳動技術發(fā)展我國氣動技術發(fā)展于上世紀八十年代，經(jīng)過近四十年的發(fā)展與積累，氣動元件行業(yè)規(guī)模在擴大的同時，氣動元件種類、質(zhì)量及產(chǎn)業(yè)體系也不斷增長和完善，現(xiàn)階段，我國已成為全球最大的氣動市場，占全球市場的比例超過三成。氣動元件是實現(xiàn)生產(chǎn)控制、自動控制的重要手段之一，下游應用涉及到半導體工程、新能源汽車、紡織、食品、生物醫(yī)藥、機器人、航空航天等多個領域?！吨悄苤圃?025》中提出，堅持把可持續(xù)發(fā)展作為建設制造強國的重要著力點，加強節(jié)能環(huán)保技術、工藝、裝備推廣應用，全面推行清潔生產(chǎn)。發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟，提高資源回收利用效率，構建綠色制造體系，走生態(tài)文明的發(fā)展道路。氣動技術實現(xiàn)數(shù)字化轉型，有助于縮短產(chǎn)品項目周期、降低運營成本、提高生產(chǎn)效率、提升產(chǎn)品質(zhì)量、降低資源能源消耗。這與當前我國以創(chuàng)新驅(qū)動為主題，以兩化融合為發(fā)展主線，以智能制造為主攻方向，推進企業(yè)向數(shù)字化、網(wǎng)絡化與智能化轉型的國家戰(zhàn)略，是完全匹配的，氣動技術的發(fā)展必將助力中國智能制造2025。知識鏈接-氣壓傳動技術發(fā)展學習任務二氣動元件認識及選用一、氣源裝置氣壓傳動系統(tǒng)中的氣源裝置是為氣動系統(tǒng)提供滿足一定質(zhì)量要求的壓縮空氣，它是氣壓傳動系統(tǒng)的重要組成部分。由空氣壓縮機產(chǎn)生的壓縮空氣，必須經(jīng)過降溫、凈化、減壓、穩(wěn)壓等一系列處理后，才能供給控制元件和執(zhí)行元件使用。而用過的壓縮空氣排向大氣時，會產(chǎn)生噪聲，應采取措施，降低噪聲，改善勞動條件和環(huán)境質(zhì)量。對壓縮空氣的要求：（1）要求壓縮空氣具有一定的壓力和足夠的流量。（2）要求壓縮空氣有一定的清潔度和干燥度。學習任務二氣動元件認識及選用混在壓縮空氣中的油蒸氣可能聚集在貯氣罐、管道、氣動系統(tǒng)的容器中，有引起爆炸的危險或影響設備的壽命。清潔度是指氣源中含油量，含灰塵雜質(zhì)的質(zhì)量及顆粒大小都要控制在很低范圍內(nèi)。干燥度是指壓縮空氣中含水量的多少，氣動裝置要求壓縮空氣的含水量越低越好。壓縮空氣中含有的飽和水分，在一定的條件下會凝結成水，并聚集在個別管道中。在寒冷的冬季，凝結的水會使管道及附件結冰而損壞，影響氣動裝置的正常工作。壓縮空氣中的灰塵等雜質(zhì)，對氣動系統(tǒng)中作往復運動或轉動的氣動元件的運動副會產(chǎn)生研磨作用，使這些元件因漏氣而降低效率，影響它的使用壽命。因此氣源裝置必須設置一些除油、除水、除塵，并使壓縮空氣干燥，提高壓縮空氣質(zhì)量。學習任務二氣動元件認識及選用二、壓縮空氣站壓縮空氣站的設備一般包括空氣壓縮機和使氣源凈化的輔助設備，見下圖。學習任務二氣動元件認識及選用（1）空氣壓縮機，一般由電動機帶動，其吸氣口裝有空氣過濾器；（2）后冷卻器，用以冷卻壓縮空氣，使凈化的水凝結出來；（3）油水分離器，用以分離并排出降溫冷卻的水滴、油滴、雜質(zhì)等；（4）貯氣罐，用以貯存壓縮空氣，穩(wěn)定壓縮空氣的壓力，并除去部分油分和水分；（5）干燥器，用以進一步吸收或排除壓縮空氣中的水分和油分，使之成為干燥空氣；（6）過濾器，用以進一步過濾壓縮空氣；（7）貯氣罐，貯氣罐4輸出的壓縮空氣可用于一般要求的氣壓傳動系統(tǒng)，貯氣罐7輸出的壓縮空氣可用于要求較高的氣動系統(tǒng)（如氣動儀表等）；學習任務二氣動元件認識及選用三、空氣壓縮機1.空氣壓縮機的分類按其工作原理可分為容積型壓縮機和速度型壓縮機，容積型壓縮機的工作原理是壓縮氣體的體積，使單位體積內(nèi)氣體分子的密度增大以提高壓縮空氣的壓力。速度式壓縮機的工作原理是提高氣體分子的運動速度，然后使氣體的動能轉化為壓力能以提高壓縮空氣的壓力。2.空氣壓縮機的的工作原理氣壓傳動系統(tǒng)中最常用的空氣壓縮機是往復活塞式，如下圖所示。學習任務二氣動元件認識及選用學習任務二氣動元件認識及選用2.空氣壓縮機的的工作原理當活塞3向右運動時，左腔壓力低于大氣壓力，吸氣閥9被打開，空氣在大氣壓力作用下進入氣缸2內(nèi)，這個過程稱為“吸氣過程”。當活塞3向左移動時，吸氣閥9在缸內(nèi)壓縮氣體的作用下關閉，缸內(nèi)氣體被壓縮，這個過程稱為“壓縮過程”。當氣缸內(nèi)空氣壓力增高到略高于輸氣管內(nèi)壓力后，排氣閥1被打開，壓縮空氣進入輸氣管道，這個過程稱為“排氣過程”。3.空氣壓縮機的選用原則選用空氣壓縮機需用根據(jù)壓力和流量兩個參數(shù)。一般空氣壓縮機為中壓空氣壓縮機，額定排氣壓力為1MPa。另外還有低壓空氣壓縮機，排氣壓力0.2MPa；高壓空氣壓縮機，排氣壓力為10MPa；超高壓空氣壓縮機，排氣壓力100MPa。學習任務二氣動元件認識及選用四、氣缸1.單作用氣缸單作用氣缸只在活塞一側可以通入壓縮空氣使其伸出或縮回，另一側是通過呼吸孔開放在大氣中的。這種氣缸只能在一個方向上作功?；钊姆聪騽幼鲃t靠一個復位彈簧或施加外力來實現(xiàn)。由于壓縮空氣只能在一個方向上控制氣缸活塞的運動，所以稱為單作用氣缸。如右圖所示為單作用氣缸的實物及結構圖。1-進、排氣口2-活塞3-活塞密封圈4-呼吸口

5-復位彈簧6-活塞桿單作用氣缸結構及圖形符號學習任務二氣動元件認識及選用單作用氣缸的特點：1）由于單邊進氣，因此結構簡單，耗氣量小。2）缸內(nèi)安裝了彈簧，增加了氣缸長度，縮短了氣缸的有效行程，其行程受彈簧長度限制。3）借助彈簧力復位，使壓縮空氣的能量有一部分用來克服彈簧張力，減小了活塞桿的輸出力。而且輸出力的大小和活塞桿的運動速度在整個行程中隨彈簧變形而變化。學習任務二氣動元件認識及選用2.雙作用氣缸雙作用氣缸活塞的往返運動是依靠壓縮空氣在缸內(nèi)被活塞分隔開的兩個腔室（有桿腔、無桿腔）交替進入和排出來實現(xiàn)的，壓縮空氣可以在兩個方向上作功。由于氣缸活塞的往返運動全部靠壓縮空氣來完成，所以稱為雙作用氣缸。如下圖所示為雙作用氣缸的實物及結構圖。雙作用氣缸結構及圖形符號學習任務二氣動元件認識及選用五、方向控制閥方向控制閥是通過改變壓縮空氣的流動方向和氣流的通斷，來控制執(zhí)行元件啟動、停止及運動方向的氣動閥。按閥內(nèi)氣體的流動方向可分為單向閥、換向閥；按閥芯的結構形式可分為截止閥、滑閥；按閥的密封形式可分為硬質(zhì)密封、軟質(zhì)密封；按閥的工作位數(shù)及通路數(shù)可分為二位三通、二位五通、三位五通等；按閥的控制操縱方式可分為氣壓控制、電磁控制、機械控制、手動控制。它是氣動系統(tǒng)中應用最多的一種控制元件。要設計某一氣動系統(tǒng)方向控制回路，使氣動執(zhí)行元件完成相應的運動，就需要使用方向控制閥對機構實行方向控制。學習任務二氣動元件認識及選用方向控制元件在氣動回路中的位置學習任務二氣動元件認識及選用方向控制閥圖形符號定義學習任務二氣動元件認識及選用1.方向控制閥工作口定義【ISO標準】1—進氣口；4，2—工作口；5，3—排氣口；14，12—氣控口；

學習任務二氣動元件認識及選用1.方向控制閥工作口定義方向控制閥閥口定義學習任務二氣動元件認識及選用2.方向控制閥功能定義功能符號功能符號兩位兩通三位五通中壓兩位三通三位五通中封兩位五通三位五通中泄學習任務二氣動元件認識及選用3.換向閥換向閥按操控方式分主要有人力操縱控制、機械操縱控制、氣壓操縱控制和電磁操縱控制四類。（1）人力操縱換向閥依靠人力對閥芯位置進行切換的換向閥稱為人力操縱控制換向閥，簡稱人控閥。人控閥又可分為手動閥和腳踏閥兩大類。常用的按鈕式換向閥的工作原理如下圖所示。手動兩位三通換向閥工作原理學習任務二氣動元件認識及選用人力操縱換向閥與其它控制方式相比，使用頻率較低，動作速度較慢。因操縱力不宜太大，所以閥的通徑較小，操作也比較靈活。在直接控制回路中，人力操縱換向閥用來直接操縱氣動執(zhí)行元件，用作信號閥。人力操縱換向閥常用操控機構學習任務二氣動元件認識及選用（2）機械操縱換向閥由于它主要用來控制和檢測機械運動部件的行程，所以一般也稱為行程閥。行程閥常見的操控方式有頂桿式、滾輪式、單向滾輪式等，其換向原理與手動換向閥類似。1-氣缸2-凸塊3-滾輪4-閥桿5-行程閥閥體單向滾輪式行程閥工作原理學習任務二氣動元件認識及選用（3）氣壓操縱換向閥氣壓控制換向閥是利用氣壓力來實現(xiàn)換向的，簡稱氣控閥。根據(jù)控制方式的不同可分為加壓控制、卸壓控制和差壓控制三種。加壓控制是指控制信號的壓力上升到閥芯動作壓力時，主閥換向，是最常用的氣控閥；卸壓控制是指所加的氣壓控制信號減小到某一壓力值時閥芯動作，主閥換向；差壓控制是利用換向閥兩端氣壓有效作用面積的不等，使閥芯兩側產(chǎn)生壓力差來使閥芯動作實現(xiàn)換向的。學習任務二氣動元件認識及選用單端氣控彈簧復位二位三通換向閥工作原理：換向前，氣控口12的壓力小于閥芯動作壓力，1口截止，2口和3口導通；換向后，氣控口12的壓力大于閥芯動作壓力，主閥換向，1口和2口導通，3口截止。單端氣控彈簧復位二位三通換向閥工作原理學習任務二氣動元件認識及選用雙端氣控二位五通換向閥工作原理：當氣控口12壓力上升到閥芯動作壓力時，主閥換向，閥芯處于左位，1口和2口導通，4口和5口導通，3口截止；當氣控口14壓力上升到閥芯動作壓力時，主閥換向，閥芯處于右位，2口和3口導通，1口和4口導通，5口截止。雙端氣控二位五通換向閥工作原理學習任務二氣動元件認識及選用常用換向閥的圖形符號1.請你根據(jù)所學說明單作用氣缸換向回路的工作原理。隨堂測試2.說明雙作用氣缸換向回路的工作原理。至今為止，與氣動技術有關的（不包括液壓氣動通用的和其他行業(yè)合用的）現(xiàn)行ISO國際標準有36個。其中涉及氣動產(chǎn)品技術要求的有：氣動系統(tǒng)、過濾器、油霧器、調(diào)壓閥、快換式管接頭、插入式管接頭、氣缸和氣口等。以上產(chǎn)品除氣缸外，另外5類氣動元件和氣口都要求對額定壓力進行驗證，驗證的試驗壓力為額定壓力的4～5倍。對氣動系統(tǒng)要求，在ISO4414:1998中，反復強調(diào)了安全設計和操作。而近期正在修訂的草案中，將原標準中有關安全要求的附錄訂入了正式文本，更加突出了氣動系統(tǒng)的安全性。由此可見，ISO氣動標準十分重視產(chǎn)品的安全性。中國第一個液壓專業(yè)國家標準（gb786-65）液壓系統(tǒng)圖形符號》）于1965年發(fā)布。1979年成立了全國液壓氣動標準化技術委員會，專門負責液壓氣動行業(yè)的標準化工作?，F(xiàn)階段，隨著氣動技術的發(fā)展，我國已經(jīng)形成了基本的行業(yè)化標準體系，該體系逐漸和國際標準接軌。知識鏈接-液壓氣動技術國家標準為了進一步推進氣動技術行業(yè)標準化的發(fā)展，我國國內(nèi)的科研基地和企業(yè)都在積極的投入到氣動技術行業(yè)的標準化修訂過程中。目前，我國的液壓與氣動標準一共有141項，其中氣動相關標準48項。在這48項氣動標準中，國家標準26項、行業(yè)標準22項、等同采用國際標準4項、等效或修改采用國際標準4項、非等效采用國際標準15項，大多數(shù)產(chǎn)品在設計、制造過程中，都可以依據(jù)相關的標準進行工作，這些標準已經(jīng)基本滿足了企業(yè)的產(chǎn)品生產(chǎn)、新品開發(fā)和市場的需要。以下為液壓氣動技術國內(nèi)標準：知識鏈接-液壓氣動技術國家標準知識鏈接-液壓氣動技術國家標準標準代

號名

稱標準代

號名

稱GB/T786.1－1993液壓氣動圖形符號JB/T6375－1992氣動閥用橡膠密封圈

尺寸系列和公差GB/T2346－2003液壓氣動系統(tǒng)及元件

公稱壓力系列JB/T6376－1992氣動閥用橡膠密封圈

溝槽尺寸和公差GB/T2348－1993液壓氣動系統(tǒng)及元件

缸內(nèi)徑及活塞桿外徑JB/T6377－1992氣動氣口連接螺紋

型式和尺寸GB/T2349－1980液壓氣動系統(tǒng)及元件—缸活塞行程系列JB/T6378－1992氣動換向閥

技術條件GB/T2350－1980液壓氣動系統(tǒng)及元件－活塞桿螺紋型式和尺寸系列JB/T6379－2007缸內(nèi)徑32～320mm的可拆式單桿氣缸安裝尺寸GB/T2351－2005液壓氣動系統(tǒng)用硬管外徑和軟管內(nèi)徑JB/T6656－1993氣缸用密封圈尺寸系列和公差GB/T3452.1－2005液壓氣動用O型橡膠密封圈尺寸系列及公差JB/T6657－1993氣缸用密封圈尺寸系列和公差GB/T3452.2－1987O形橡膠密封圈尺寸系列及公差JB/T6658－2007氣動用O形橡膠密封圈溝槽尺寸和公差GB/T3452.3－2005液壓氣動用O形橡膠密封圈

溝槽尺寸和設計計算準則JB/T6659－2007氣動用O形橡膠密封圈尺寸系列和公差GB/T7932－2003氣動系統(tǒng)

通用技術條件JB/T6660－1993氣動用橡膠密封圈

通用技術GB/T7937－2002液壓氣動用管接頭及其附件公稱壓力系列JB/T7056－1993氣動管接頭

通用技術條件GB/T7938－1987液壓缸及氣缸公稱壓力系列JB/T7057－1993調(diào)速式氣動管接頭

技術條件GB/T7940.0－2001五氣口氣動方向控制閥

安裝面JB/T7058－1993快換式氣動管機頭

技術條件GB/T8102－1987缸內(nèi)徑8～25mm的單桿氣缸安裝尺寸JB/T7373－1994齒輪齒條擺動氣缸GB/T9094－2006液壓缸氣壓安裝尺寸和安裝型式代號JB/T7374－1994氣動空氣過濾器

技術條件GB/T14038－1993氣缸氣口螺紋JB/T7375－1994氣動油霧器

技術條件GB/T14513－1993氣動元件流量特性的測定JB/T7376－1994氣動空氣減壓閥

技術條件GB/T14514.1－1993氣動管接頭試驗方法JB/T7377－2007缸內(nèi)徑32～250mm整體式單桿氣缸安裝尺寸GB/T14514.2－1993氣動快換接頭試驗方法JB/T8884－1999氣動元件產(chǎn)品型號編制方法GB/T17446－