液壓與氣動(dòng)技術(shù) 第2版 課件 項(xiàng)目十一 氣動(dòng)元件

項(xiàng)目十一

氣動(dòng)元件【項(xiàng)目要點(diǎn)】◆能正確識(shí)別氣壓系統(tǒng)的基本元件。◆能夠正確使用和維護(hù)氣壓元件。◆能掌握氣壓基本元件的作用?！局R(shí)目標(biāo)】◆能掌握氣源裝置的組成和工作原理?！裟苷莆諝鈩?dòng)控制元件的種類和工作原理?！裟苷莆者壿嬙墓ぷ髟??！裟苷莆諝飧着c氣動(dòng)馬達(dá)的結(jié)構(gòu)和工作原理。項(xiàng)目任務(wù)任務(wù)一氣源裝置的使用任務(wù)二氣動(dòng)控制元件的使用任務(wù)三邏輯元件的使用任務(wù)四執(zhí)行元件的使用任務(wù)一氣源裝置的使用任務(wù)目標(biāo)：了解氣源裝置各組成部分的作用及工作原理，能夠正確使用氣源裝置。任務(wù)描述：根據(jù)空氣的成份以及系統(tǒng)對(duì)壓縮空氣的要求理解氣源裝置的組成，通過實(shí)驗(yàn)臺(tái)來操作設(shè)備，掌握基本的操作要領(lǐng)。（1）空壓機(jī)空氣壓縮機(jī)的種類很多，按輸出壓力大小可分為低壓型（0.2MPa～1.0MPa）、中壓型（1.0MPa～10MPa）和高壓型（>10MPa）；按工作原理可分為容積式和速度式。容積式壓縮機(jī)按結(jié)構(gòu)不同可分為活塞式、膜片式和螺桿式等，速度式壓縮機(jī)按結(jié)構(gòu)不同可分為葉片式和軸流式等。目前，使用最廣泛的是活塞式壓縮機(jī)。

（1）空壓機(jī)（2）后冷卻器壓縮氣體時(shí)，由于氣體體積減小，壓力增高，溫度也增高。一般的空壓機(jī)輸出的壓縮空氣溫度可達(dá)120℃以上，此時(shí)壓縮空氣中含有的油、水均呈氣態(tài)，成為易燃、易爆的氣源，且腐蝕作用很強(qiáng)，會(huì)損壞氣動(dòng)裝置。后冷卻器的作用就是安裝在空壓機(jī)排氣口處，將空壓機(jī)出口的高壓空氣冷卻到40℃～50℃，將大量水蒸氣和油霧冷凝成液態(tài)水滴和油滴，從空氣中分離出來。后冷卻器一般采用水冷換熱方式，其結(jié)構(gòu)型式有蛇管式、套管式、列管式和散熱片式等。（3）貯氣罐（1）消除壓力波動(dòng)，保證輸出氣流的穩(wěn)定性。（2）貯存一定量的壓縮空氣，當(dāng)空壓機(jī)發(fā)生意外事故如停機(jī)或突然停電等，貯氣罐中貯存的壓縮空氣可作為應(yīng)急使用。（3）進(jìn)一步分離壓縮空氣中的水分和油分。貯氣罐有立式和臥式兩種，一般以立式居多。進(jìn)氣口在下，出氣口在上，兩者間的距離應(yīng)盡可能大。貯氣罐上應(yīng)設(shè)置安全閥、壓力表、排污管閥等。（4）空壓機(jī)使用注意事項(xiàng)★空壓機(jī)的安裝地點(diǎn)必須清潔，應(yīng)無粉塵、通風(fēng)好、濕度小、溫度低，且要留有維護(hù)保養(yǎng)的空間，所以一般要安裝在專用機(jī)房?jī)?nèi)。★因?yàn)榭諌簷C(jī)一運(yùn)轉(zhuǎn)就產(chǎn)生噪聲，所以必須考慮噪聲的防治，如設(shè)置隔聲罩、設(shè)置消聲器、選擇噪聲較低的空壓機(jī)等。一般而言，螺桿式空壓機(jī)的噪聲較小?！锸褂脤Ｓ脻?rùn)滑油并定期更換，啟動(dòng)前應(yīng)檢查潤(rùn)滑油位，并用手拉動(dòng)傳動(dòng)帶使機(jī)軸轉(zhuǎn)動(dòng)幾圈，以保證啟動(dòng)時(shí)的潤(rùn)滑。啟動(dòng)前和停車后都應(yīng)及時(shí)排除空壓機(jī)氣罐中的水分。從空壓機(jī)輸出的壓縮空氣中含有大量的水分、油污和灰塵等雜質(zhì)，若不經(jīng)處理直接進(jìn)入管路系統(tǒng)時(shí)，會(huì)造成污染、影響產(chǎn)品質(zhì)量、腐蝕氣動(dòng)元件、管路阻塞、磨損元件、降低設(shè)備的使用壽命等不良后果，因此，壓縮空氣在使用之前必須經(jīng)輔助元件進(jìn)行過濾和干燥等處理后才能更好地使用。（1）油水分離器油水分離器用于分離壓縮空氣中所含有的油分和水分，安裝在后冷卻器和貯氣罐之間，按結(jié)構(gòu)形式分有環(huán)形回轉(zhuǎn)式、撞擊折回式、離心旋轉(zhuǎn)式、水浴式及以上形式的組合使用等。（2）空氣干燥器從空壓站出來的壓縮空氣已經(jīng)經(jīng)過了初步的凈化，可以滿足一般氣動(dòng)系統(tǒng)的要求，但對(duì)于精密氣動(dòng)裝置，如氣動(dòng)儀表、射流裝置等，還必須經(jīng)過干燥、過濾等進(jìn)一步凈化處理后才能使用?？諝飧稍锲鞯淖饔镁褪俏蘸团懦鰤嚎s空氣中的水分、油分和雜質(zhì)，使?jié)窨諝庾兂筛煽諝獾难b置。目前使用的干燥方法很多，主要有冷凍法、吸附法、機(jī)械法和離心法等。在工業(yè)上常用的是冷凍法和吸附法。（3）空氣過濾器空氣過濾器的作用是濾除外界空氣和壓縮空氣中的水分、灰塵、油滴和雜質(zhì)，達(dá)到系統(tǒng)所要求的凈化程度。常用的有一次過濾器、二次過濾器和高效過濾器。（4）油霧器油霧器在安裝時(shí)應(yīng)注意進(jìn)、出口不能接錯(cuò)；垂直安裝，不能倒置或傾斜；保持正常油面，不應(yīng)過高或過低。油霧器在使用時(shí)應(yīng)注意，許多氣動(dòng)裝置應(yīng)用于食品、藥品、電子等行業(yè)，這些行業(yè)是不允許油霧潤(rùn)滑的，它會(huì)對(duì)人體健康造成危害，或影響到測(cè)量?jī)x的測(cè)量精度，因此目前不給油潤(rùn)滑（無油潤(rùn)滑）技術(shù)正在逐漸普及。油霧器是一種特殊的注油裝置，它以壓縮空氣為動(dòng)力，將潤(rùn)滑油噴射成霧狀并混合于壓縮空氣中，隨著壓縮空氣進(jìn)入需要潤(rùn)滑的部位，達(dá)到潤(rùn)滑氣動(dòng)元件的目的。（5）氣動(dòng)三聯(lián)件空氣過濾器、油霧器和對(duì)系統(tǒng)壓力進(jìn)行調(diào)整的減壓閥一起被稱為氣動(dòng)三聯(lián)件，是氣動(dòng)系統(tǒng)中不可缺少的輔助裝置。（6）消聲器在氣動(dòng)系統(tǒng)中，當(dāng)壓縮空氣直接從氣缸或換向閥排向大氣時(shí)，較高的壓差使氣體速度很高，產(chǎn)生強(qiáng)烈的排氣噪聲，一般可達(dá)100dB～120dB，對(duì)人體的健康造成危害，并使作業(yè)環(huán)境惡化。為了消除或減弱這種噪聲，應(yīng)在氣動(dòng)裝置的排氣口安裝消聲器。消聲器是一種能阻礙聲音傳播而讓氣流通過的、防治空氣動(dòng)力性噪聲的主要設(shè)備。

任務(wù)二氣動(dòng)控制元件的使用任務(wù)目標(biāo)：能按照要求選用氣動(dòng)控制元件；能夠熟悉各控制元件的作用及種類；能夠正確連接控制元件并實(shí)現(xiàn)工作要求。任務(wù)描述：根據(jù)氣動(dòng)控制元件的作用及種類，正確使用壓力控制閥、方向控制閥和流量控制閥。氣動(dòng)系統(tǒng)的控制元件主要是控制閥，它用來控制和調(diào)節(jié)壓縮空氣的方向、壓力和流量，按其作用和功能可分為：方向控制閥、壓力控制閥和流量控制閥。氣動(dòng)控制閥在功用和工作原理等方面與液壓控制閥相似，僅在結(jié)構(gòu)上有所不同。方向控制閥單向閥氣動(dòng)單向閥的工作原理、結(jié)構(gòu)和用途與液壓?jiǎn)蜗蜷y基本相同，用來控制氣流只能一個(gè)方向流動(dòng)而不能反向流動(dòng)。方向控制閥梭閥兩個(gè)單向閥的組合，其作用相當(dāng)于“或門”。

§10.4氣動(dòng)控制元件方向控制閥雙壓閥兩個(gè)單向閥的組合，其作用相當(dāng)于“與門”。

§10.4氣動(dòng)控制元件方向控制閥快速排氣閥快速排氣閥常裝在換向閥和氣缸之間，它使氣缸不通過換向閥而快速排出氣體，從而加快氣缸的往復(fù)運(yùn)動(dòng)速度，縮短工作周期。方向控制閥換向閥換向型控制閥是利用主閥芯的運(yùn)動(dòng)而使氣流改變運(yùn)動(dòng)方向的，其分類、工作原理和功用都與液壓換向閥相同。具體特點(diǎn)壓力控制閥減壓閥

壓力控制閥減壓閥減壓閥的選擇①要求調(diào)壓精度高的系統(tǒng)，應(yīng)選擇先導(dǎo)式減壓閥；無特殊調(diào)壓精度要求的系統(tǒng)，可選擇直動(dòng)式減壓閥。②根據(jù)最大輸出流量，確定減壓閥通徑。③根據(jù)氣源壓力確定減壓閥額定輸入壓力。最低輸入壓力應(yīng)大于最高輸出壓力0.1MPa。④減壓閥如串聯(lián)在回路中，為提高使用壽命，常安裝在水分濾氣器之后、油霧器之前。⑤減壓閥不用時(shí)，應(yīng)旋松手柄，放松彈簧，避免膜片長(zhǎng)期受壓變形。減壓閥的應(yīng)用溢流閥直動(dòng)式溢流閥溢流閥先導(dǎo)式溢流閥順序閥單項(xiàng)順序閥的工作原理順序閥單項(xiàng)順序閥的結(jié)構(gòu)和應(yīng)用流量控制閥節(jié)流閥1—閥座；2—調(diào)節(jié)螺桿；3—閥芯；4—閥體圖是節(jié)流閥的結(jié)構(gòu)，它由閥體、閥座、閥芯和調(diào)節(jié)螺桿組成。氣體從輸入口P進(jìn)入閥內(nèi)，經(jīng)過閥座與閥芯間的節(jié)流通道從輸出口A輸出。通過調(diào)節(jié)螺桿使閥芯上下移動(dòng)，改變節(jié)流口通流面積，實(shí)現(xiàn)流量的調(diào)節(jié)。流量控制閥單向節(jié)流閥流量控制閥排氣節(jié)流閥1—閥座；2—密封圈；3—閥芯；4—消聲套；5—閥套；6—鎖緊法蘭；7—鎖緊螺母；8—旋柄排氣節(jié)流閥的工作原理與節(jié)流閥相同，只是安裝在元件的排氣口處，直接擰在換向閥的排氣口上，用來控制執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)速度并降低排氣的噪聲。流量控制閥在安裝時(shí)，應(yīng)盡量設(shè)在氣缸管接頭附近，縮短與氣缸的距離。任務(wù)三邏輯元件的使用任務(wù)目標(biāo)：能夠按照工作要求選用合適的邏輯元件；能夠熟悉邏輯元件的作用；能夠正確使用邏輯元件。任務(wù)描述：根據(jù)氣壓系統(tǒng)原理圖，使用不同的邏輯元件，能夠?qū)鈮合到y(tǒng)進(jìn)行正確操作。一、氣動(dòng)邏輯元件的特點(diǎn)⑴元件孔徑較大，抗污染能力較強(qiáng)，對(duì)氣源的凈化程度要求較低。⑵元件在完成切換動(dòng)作后，能切斷氣源和排氣孔之間的通道，即具有關(guān)斷能力，元件耗氣量較低。⑶負(fù)載能力強(qiáng)，可帶多個(gè)同類型元件。⑷在組成系統(tǒng)時(shí)，元件間的連接方便，調(diào)試簡(jiǎn)單。⑸適應(yīng)能力較強(qiáng)，可在各種惡劣環(huán)境下工作。響應(yīng)時(shí)間一般在10ms以內(nèi)。⑺在強(qiáng)沖擊振動(dòng)下，有可能使元件產(chǎn)生誤動(dòng)作。1.“是門”和“與門”元件2.“或門”元件4.“或非”元件“或門”元件控制回路雙手操作安全回路任務(wù)四執(zhí)行元件的使用任務(wù)目標(biāo)：能夠按照工作要求選用合適的執(zhí)行元件；能夠熟悉氣缸、氣馬達(dá)等的作用；能夠正確使用氣缸、氣馬達(dá)等執(zhí)行元件。任務(wù)描述：根據(jù)氣壓系統(tǒng)原理圖，正確使用執(zhí)行元件，并對(duì)執(zhí)行元件進(jìn)行正確維護(hù)。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，它包括氣缸和氣馬達(dá)。氣缸用于實(shí)現(xiàn)直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，氣馬達(dá)用于實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。氣缸的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，可以在易燃、易爆的場(chǎng)合安全工作，但是由于空氣的可壓縮性使得它的運(yùn)動(dòng)速度和位置控制的精度不高。（1）汽缸的分類按壓縮空氣對(duì)活塞端面的作用力分為：?jiǎn)巫饔脷飧?、雙作用氣缸。按氣缸的結(jié)構(gòu)特征分為：活塞式氣缸、薄膜式氣缸、伸縮式氣缸。按氣缸的安裝形式分為：固定式氣缸、軸銷式氣缸、回轉(zhuǎn)式氣缸、嵌入式氣缸。按氣缸的功能分為：普通氣缸、緩沖氣缸、氣—液阻尼氣缸、擺動(dòng)氣缸、沖擊氣缸、步進(jìn)氣缸。（2）汽缸的結(jié)構(gòu)活塞式汽缸活塞式氣缸的結(jié)構(gòu)和工作原理與液壓缸基本類似，其結(jié)構(gòu)和參數(shù)已系列化、標(biāo)準(zhǔn)化、通用化，是目前應(yīng)用最為廣泛的一種氣缸。（2）汽缸的結(jié)構(gòu)薄膜式氣缸分為單作用式和雙作用式兩種。這種氣缸的結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、密封性能好、維修方便、制造成本低，廣泛應(yīng)用于各種自鎖機(jī)構(gòu)及夾具。（2）汽缸的結(jié)構(gòu)氣—液阻尼氣缸氣—液阻尼氣缸是由氣缸和液壓缸組合而成，它以壓縮空氣為能源，利用油液的不可壓縮性控制流量，來獲得活塞的平穩(wěn)運(yùn)動(dòng)和調(diào)節(jié)活塞的運(yùn)動(dòng)速度。與氣缸相比，它傳動(dòng)平穩(wěn)，停位準(zhǔn)確、噪聲小。與液壓缸相比，它不需要液壓源，經(jīng)濟(jì)性好。它同時(shí)具有了氣動(dòng)和液壓的優(yōu)點(diǎn)，因此得到了越來越廣泛的應(yīng)用。（2）汽缸的結(jié)構(gòu)沖擊氣缸沖擊氣缸的用途廣泛，可用于鍛造、沖壓、下料、鉚接、壓配、破碎等多種作業(yè)。氣馬達(dá)

氣馬達(dá)是將壓縮空氣的壓力能轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的機(jī)械能的能量轉(zhuǎn)換裝置。按結(jié)構(gòu)形式可分為葉片式、活塞式、齒輪式等。最為常用的是葉片式和活塞式兩種。葉片式氣馬達(dá)制造簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)緊湊，但低速起動(dòng)轉(zhuǎn)矩小，低速性能不好，適宜性能要求低或中等功率的機(jī)械。目前在礦山機(jī)械及風(fēng)動(dòng)工具中應(yīng)用普遍?；钊綒怦R達(dá)在低速情況下有較大的輸出功率，它的低速性能好，適宜載荷較大和要求低速轉(zhuǎn)矩大的機(jī)械，如起重機(jī)、絞車絞盤、拉管機(jī)等。氣馬達(dá)選擇氣壓馬達(dá)主要從負(fù)載狀態(tài)出發(fā)，在變負(fù)載場(chǎng)合，主要考慮速度的范圍和所需的轉(zhuǎn)矩；在均衡負(fù)載場(chǎng)合，則主要考慮工作速度。葉片式氣壓馬達(dá)比活塞式氣壓馬達(dá)轉(zhuǎn)速高，當(dāng)工作速度低于空載最大轉(zhuǎn)速的25%時(shí)，最好選用活塞式氣壓馬達(dá)。擺動(dòng)式氣壓馬達(dá)一般可按工作要求自行設(shè)計(jì)。項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)11—1簡(jiǎn)述活塞式空氣壓縮機(jī)的工作原理。11—2簡(jiǎn)述氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及各組成部分的作用。11—3氣源為什么要凈化？氣源裝置主要有哪些元件組成？11—4油霧器有什么作用？它是怎樣工作的？11—5儲(chǔ)氣罐的作用是什么？11—6什么叫氣源調(diào)節(jié)裝置（氣動(dòng)三聯(lián)件），每個(gè)元件起什么作用？它們的安裝順序如何？11—7氣動(dòng)方向閥有哪幾種類型？各自的功能是什么？11—8減壓閥是如何實(shí)現(xiàn)調(diào)壓的？11—9簡(jiǎn)述常見氣缸的類型、功能和用途。11—10