第10章 氣壓傳動(dòng).ppt

1、第10章 氣壓傳動(dòng),安徽工業(yè)經(jīng)濟(jì)學(xué)院 機(jī)電工程系,第10章 氣壓傳動(dòng),10.1 氣壓傳動(dòng)概述 10.2 氣源裝置和輔助元件 10.3 氣動(dòng)執(zhí)行元件 10.4 氣動(dòng)控制元件 10.5 氣動(dòng)基本回路,10.1 氣壓傳動(dòng)概述,1. 氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)的組成： 氣壓發(fā)生裝置 它原動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)榭諝獾膲毫δ堋Ｆ渲饕O(shè)備是空氣壓縮機(jī)。 控制元件 是用來(lái)控制壓縮空氣的壓力、流量和流動(dòng)方向，以保證執(zhí)行元件具有一定的輸出力和速度，并按設(shè)計(jì)的程序正常工作。如壓力閥、流量閥、方向閥和邏輯閥等。 執(zhí)行元件 是將空氣的壓力能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的能量轉(zhuǎn)換裝置。如氣缸和氣馬達(dá)。 輔助元件 是用于輔助保證氣動(dòng)系統(tǒng)正常工作的一些裝

2、置。如過(guò)濾器、干燥器、空氣過(guò)濾器、消聲器和油霧器等。 工作介質(zhì) 壓縮空氣,10.1 氣壓傳動(dòng)概述,2. 氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)的工作原理： 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?，然后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(xiàn)或回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)并對(duì)外作功。,10.1 氣壓傳動(dòng)概述,3. 氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)的特點(diǎn)： 優(yōu)點(diǎn)： 1. 空氣隨處可取，取之不盡，節(jié)省了購(gòu)買(mǎi)、貯存、運(yùn)輸介質(zhì)的費(fèi)用和麻煩；用后的空氣直接排入大氣，對(duì)環(huán)境無(wú)污染，處理方便，不必設(shè)置回收管路，因而也不存在介質(zhì)變質(zhì)、補(bǔ)充和更換等問(wèn)題。 2. 因空氣粘度?。s為液壓油的萬(wàn)分之一），在管內(nèi)

3、流動(dòng)阻力小，壓力損失小，便于集中供氣和遠(yuǎn)距離輸送。即使有泄漏，也不會(huì)像液壓油一樣污染環(huán)境。 3. 與液壓相比，氣動(dòng)反應(yīng)快，動(dòng)作迅速，維護(hù)簡(jiǎn)單，管路不易堵塞。 4. 氣動(dòng)元件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，適于標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化。 5. 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)等惡劣工作環(huán)境中工作時(shí)，安全可靠性?xún)?yōu)于液壓、電子和電氣系統(tǒng)。 6. 空氣具有可壓縮性，使氣動(dòng)系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)過(guò)載自動(dòng)保護(hù)，也便于貯氣罐貯存能量，以備急需。 7. 排氣時(shí)氣體因膨脹而溫度降低，因而氣動(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。,10.1 氣壓傳動(dòng)概述,缺點(diǎn)： 1. 空氣具有可壓縮性，當(dāng)載

4、荷變化時(shí)，氣動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)作穩(wěn)定性差，但可以采用氣液聯(lián)動(dòng)裝置解決此問(wèn)題。 2. 工作壓力較低（一般為0.40.8MPa），又因結(jié)構(gòu)尺寸不宜過(guò)大，因而輸出功率較小。 3. 氣信號(hào)傳遞的速度比光、電子速度慢，故不宜用于要求高傳遞速度的復(fù)雜回路中，但對(duì)一般機(jī)械設(shè)備，氣動(dòng)信號(hào)的傳遞速度是能夠滿(mǎn)足要求的。 4. 排氣噪聲大，需加消聲器。,10.2 氣源裝置和輔助元件,1. 氣源裝置： 氣源裝置包括壓縮空氣的發(fā)生裝置以及壓縮空氣的存貯、凈化等輔助裝置。它為氣動(dòng)系統(tǒng)提供合乎質(zhì)量要求的壓縮空氣，是氣動(dòng)系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分。,氣源裝置的組成和布置示意圖 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

5、器 6過(guò)濾器 8加熱器 9四通閥,氣源裝置一般由氣壓發(fā)生裝置、凈化及貯存壓縮空氣的裝置和設(shè)備、 傳輸壓縮空氣的管道系統(tǒng)和氣動(dòng)三大件四部分組成。,10.2 氣源裝置和輔助元件,空氣壓縮機(jī)： 空氣壓縮機(jī)簡(jiǎn)稱(chēng)空壓機(jī)，是氣源裝置的核心，用以將原動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為氣體的壓力能。 空氣壓縮機(jī)的選用原則： 選擇空壓機(jī)的依據(jù)是：氣動(dòng)系統(tǒng)所需的工作壓力和流量?jī)蓚€(gè)主要參數(shù)。空氣壓縮機(jī)的額定壓力應(yīng)等于或略高于氣動(dòng)系統(tǒng)所需的工作壓力，一般氣動(dòng)系統(tǒng)的工作壓力為0.50.8MPa，故常選用低壓空壓機(jī)，特殊需要亦可選用中、高壓或超高壓空壓機(jī)。 輸出流量的選擇，要根據(jù)整個(gè)氣動(dòng)系統(tǒng)對(duì)壓縮空氣的需要再加一定的備用余量，作為選

6、擇空氣壓縮機(jī)（或機(jī)組）流量的依據(jù)?？諝鈮嚎s機(jī)銘牌上的流量是自由空氣流量。,壓縮空氣必須經(jīng)過(guò)干燥和凈化處理后才能使用,10.2 氣源裝置和輔助元件,壓縮空氣凈化裝置： 直接由空氣壓縮機(jī)排出的壓縮空氣，如果不進(jìn)行凈化處理，不除去混在壓縮空氣中的水分、油分等雜質(zhì)是不能為氣動(dòng)裝置使用的。因此必須設(shè)置一些除油、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。 壓縮空氣凈化設(shè)備一般包括：后冷卻器、油水分離器、貯氣罐和干燥器。,10.2 氣源裝置和輔助元件,后冷卻器： 后冷卻器安裝在空氣壓縮機(jī)出口管道上，空氣壓縮機(jī)排出具有140170的壓縮空氣經(jīng)過(guò)后冷卻器，溫度降至4050。這樣，

7、就可使壓縮空氣中油霧和水汽達(dá)到飽和使其大部分凝結(jié)成滴而析出。,10.2 氣源裝置和輔助元件,油水分離器： 油水分離器主要利用回轉(zhuǎn)離心、撞擊、水浴等方法使水滴、油滴及其它雜質(zhì)顆粒從壓縮空氣中分離出來(lái)。,10.2 氣源裝置和輔助元件,貯氣罐： 貯氣罐的主要作用是貯存一定數(shù)量的壓縮空氣，減少氣源輸出氣流脈動(dòng)，增加氣流連續(xù)性，減弱空氣壓縮機(jī)排出氣流脈動(dòng)引起的管道振動(dòng)；進(jìn)一步分離壓縮空氣中的水分和油分。,高度H為其內(nèi)徑 D的23倍 應(yīng)使進(jìn)氣管在下，出氣管在上,10.2 氣源裝置和輔助元件,干燥器： 干燥器的作用是進(jìn)一步除去壓縮空氣中含有的水分、油分和顆粒雜質(zhì)等，使壓縮空氣干燥，提供的壓縮空氣，用于對(duì)氣源

8、質(zhì)量要求較高的氣動(dòng)裝置、氣動(dòng)儀表等。壓縮空氣干燥方法主要采用吸附、離心、機(jī)械降水及冷凍等方法。,干燥器 1濕空氣進(jìn)氣管 2頂蓋 3、5、10法蘭 4、6再生空氣排氣管 7-再生空氣進(jìn)氣管 8干燥空氣輸出管 10排水管 11、22密封墊 12、15、20鋼絲過(guò)濾網(wǎng) 13毛氈 14下柵板 16、21吸附劑層 17支撐板 18筒體 110上柵板,10.2 氣源裝置和輔助元件,2. 管道系統(tǒng) 管道系統(tǒng)包括管道和管接頭。 1. 管道 氣動(dòng)系統(tǒng)中常用的管道有硬管和軟管。硬管以鋼管和紫銅管為主，常用于高溫高壓和固定不動(dòng)的部件之間連接。軟管有各種塑料管、尼龍管和橡膠管等，其特點(diǎn)是經(jīng)濟(jì)、拆裝方便、密封性好，但應(yīng)

9、避免在高溫、高壓和有輻射場(chǎng)合使用。 2. 管接頭 管接頭是連接、固定管道所必需的輔件，分為硬管接頭和軟管接頭兩類(lèi)。管道系統(tǒng)的選擇 3.氣源管道的管徑大小 是根據(jù)壓縮空氣的最大流量和允許的最大壓力損失決定的。,10.2 氣源裝置和輔助元件,3. 輔助裝置： 油霧器 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，使壓縮空氣具有潤(rùn)滑氣動(dòng)元件的能力。,普通型油霧器及圖形符號(hào) 1輸入口 2小孔 3噴嘴小孔 4輸出口 5儲(chǔ)油杯 6單向閥 7可調(diào)節(jié)流閥 8視油器 10油塞 10單向閥 11吸油管,10.2 氣源裝置和輔助元件,消聲器 通過(guò)對(duì)氣流的阻尼或增加排氣面積等方

10、法，來(lái)降低排氣速度和排氣功率，從而達(dá)到降低噪聲的目的 收型消聲器 膨脹干涉型消聲器 膨脹干涉吸收型消聲器 在氣動(dòng)系統(tǒng)的排氣口，尤其是在換向閥的排氣口，裝設(shè)消聲器,10.3 氣動(dòng)執(zhí)行元件,氣動(dòng)執(zhí)行元件是將壓縮空氣的壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的裝置，包括氣缸和氣馬達(dá)；,10.3 氣動(dòng)執(zhí)行元件,氣缸 氣缸是氣動(dòng)系統(tǒng)的執(zhí)行元件之一。它是將壓縮空氣的壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能并驅(qū)動(dòng)工作機(jī)構(gòu)作往復(fù)直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)或擺動(dòng)的裝置。與液壓缸比較，它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，工作壓力低和動(dòng)作迅速等優(yōu)點(diǎn)。故應(yīng)用十分廣泛。 1. 氣缸的分類(lèi) 氣缸種類(lèi)很多，結(jié)構(gòu)各異、分類(lèi)方法也多，常用的有以下幾種。 (1)按壓縮空氣在活塞端面作用力的方向不同分

11、為單作用氣缸和雙作用氣缸； (2)按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)不同分為活塞式、薄膜式、柱塞式和擺動(dòng)式氣缸等； (3)按安裝方式可分為耳座式、法蘭式、軸銷(xiāo)式、凸緣式、嵌入式和回轉(zhuǎn)式氣缸等； (4)按功能分為普通式、緩沖式、氣-液阻尼式、沖擊和步進(jìn)氣缸等。,10.3 氣動(dòng)執(zhí)行元件,氣-液阻尼缸 在氣壓傳動(dòng)中，需要準(zhǔn)確的位置控制和速度控制時(shí)，可采用綜合了氣壓傳動(dòng)和液壓傳動(dòng)優(yōu)點(diǎn)的氣-液阻尼缸。,10.3 氣動(dòng)執(zhí)行元件,沖擊氣缸 沖擊氣缸是把壓縮空氣的壓力能轉(zhuǎn)換為活塞和活塞桿的高速運(yùn)動(dòng)，輸出動(dòng)能，產(chǎn)生較大的沖擊力，打擊工件做功的一種氣缸。,沖擊氣缸 1缸體 2中蓋 3缸體 4端蓋 5排氣塞 6活塞 7端蓋,沖擊氣缸結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)

12、單、成本低，耗氣功率小，且能產(chǎn)生相當(dāng)大的沖擊力，應(yīng)用十分廣泛。它可完成下料、沖孔、彎曲、打印、鉚接、模鍛和破碎等多種作業(yè)。,10.3 氣動(dòng)執(zhí)行元件,氣馬達(dá) 氣動(dòng)馬達(dá)是將壓縮空氣的壓力能轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能的裝置。氣動(dòng)馬達(dá)有葉片式、活塞式、齒輪式等多種類(lèi)型，在氣壓傳動(dòng)中使用最廣泛的是葉片式和活塞式馬達(dá)。,氣動(dòng)馬達(dá)的突出特點(diǎn)是具有防爆、高速等優(yōu)點(diǎn)，也有其輸出功率小、耗氣量大、噪聲大和易 產(chǎn)生振動(dòng)等缺點(diǎn)。,10.4 氣動(dòng)控制元件,在氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)中，氣動(dòng)控制元件是用來(lái)控制和調(diào)節(jié)壓縮空氣的壓力、流量、流動(dòng)方向和發(fā)送信號(hào)的重要元件，利用它們可以組成各種氣動(dòng)控制回路，以保證氣動(dòng)執(zhí)行元件或機(jī)構(gòu)按設(shè)計(jì)的程序正常工

13、作。 控制元件按功能和用途可分為方向控制閥、流量控制閥和壓力控制閥三大類(lèi)。此外，還有通過(guò)改變氣流方向和通斷實(shí)現(xiàn)各種邏輯功能的氣動(dòng)邏輯元件。,10.4 氣動(dòng)控制元件,方向控制閥 1. 單向閥 單向型控制閥包括單向閥、或門(mén)型梭閥、與門(mén)型梭閥和快速排氣閥； (1)或門(mén)型梭閥 在氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)中，當(dāng)兩個(gè)通路P1和P2均與另一通路A相通，而不允許 P1與P2相通時(shí)，就要用或門(mén)型梭閥；,10.4 氣動(dòng)控制元件,(2)與門(mén)型梭閥（雙壓閥） 與門(mén)型梭閥又稱(chēng)雙壓閥，該閥只有當(dāng)兩個(gè)輸入口P1、P2同時(shí)進(jìn)氣時(shí)，A 口才能輸出。,10.4 氣動(dòng)控制元件,(3)快速排氣閥 快速排氣閥又稱(chēng)快排閥。它是為加快氣缸運(yùn)動(dòng)作快速排

14、氣用的。,10.4 氣動(dòng)控制元件,2. 換向型控制閥,10.4 氣動(dòng)控制元件,壓力控制閥 功能：控制系統(tǒng)中壓縮空氣的壓力,以滿(mǎn)足系統(tǒng)對(duì)不同壓力的需要 工作原理：均是利用空氣壓力和彈簧力相平衡的原理來(lái)工作的 分類(lèi): 減壓閥：降壓穩(wěn)壓作用 溢流閥：限壓安全保護(hù)作用 順序閥：根據(jù)氣路壓力不同進(jìn)行某種控制,10.4 氣動(dòng)控制元件,減壓閥是氣動(dòng)系統(tǒng)中必不可少的一種調(diào)壓元件；,10.4 氣動(dòng)控制元件,溢流閥 當(dāng)儲(chǔ)氣罐或氣動(dòng)回路中的壓力超過(guò)一定值時(shí)，安全閥能立即打開(kāi)放氣，以阻止壓力繼續(xù)升高產(chǎn)生危險(xiǎn)，系統(tǒng)中起過(guò)壓保護(hù)作用；,10.4 氣動(dòng)控制元件,順序閥 順序閥是靠回路中的壓力變化來(lái)控制氣缸順序動(dòng)作的一種壓力

15、控制閥， 常用來(lái)控制氣缸的順序動(dòng)作。 在氣動(dòng)系統(tǒng)中，順序閥通常安裝在需要某一特定壓力的場(chǎng)合，以便完成 某一操作。只有達(dá)到需要的操作壓力后，順序閥才有氣信號(hào)輸出。,10.4 氣動(dòng)控制元件,流量控制閥 在氣動(dòng)系統(tǒng)中，經(jīng)常要求控制氣動(dòng)執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)速度，這要靠調(diào)節(jié)壓縮空氣的流量來(lái)實(shí)現(xiàn)。用來(lái)控制氣體流量的閥，稱(chēng)為流量控制閥。流量控閥是通過(guò)改變閥的通流截面積來(lái)實(shí)現(xiàn)流量控制的元件，它包括節(jié)流閥、單向節(jié)流閥、排氣節(jié)流閥等。,10.4 氣動(dòng)控制元件,單向節(jié)流閥 單向節(jié)流閥是由單向閥和節(jié)流閥組合而成，常用于控制氣缸的運(yùn)動(dòng)速度，也稱(chēng)為速度控制閥。,10.4 氣動(dòng)控制元件,利用單向節(jié)流閥控制氣缸的速度方式有進(jìn)氣 節(jié)

16、流和排氣節(jié)流兩種方式。 （a）為進(jìn)氣節(jié)流控制，它是控制進(jìn)入氣缸 的流量以調(diào)節(jié)活塞的運(yùn)動(dòng)速度。采用這種控 制方式，如活塞桿上的負(fù)荷有輕微變化，將 導(dǎo)致氣缸速度的明顯變化。因此速度穩(wěn)定性 差，僅用于單作用氣缸、小型氣缸或短行程 氣缸的速度控制。 （b）為排氣節(jié)流控制，它是控制氣缸排氣 量的大小，而進(jìn)氣是滿(mǎn)流的。這種控制方式 能為氣缸提供背壓來(lái)限制速度，故速度穩(wěn)定 性好，常用于雙作用氣缸的速度控制。單向 節(jié)流閥用于氣動(dòng)執(zhí)行元件的速度調(diào)節(jié)時(shí)應(yīng)盡 可能直接安裝在氣缸上。 一般情況下，單向節(jié)流閥的流量調(diào)節(jié)范圍為 管道流量的20%30%。對(duì)于要求能在較寬范 圍里進(jìn)行速度控制的場(chǎng)合，可采用單向閥開(kāi) 度可調(diào)的速

17、度控制閥。,10.4 氣動(dòng)控制元件,排氣節(jié)流閥不僅具有節(jié)流調(diào)速的作用，而且還能起到降低排放氣流噪聲的作用,排氣節(jié)流閥只能安裝在排氣口處，調(diào)節(jié)排入大氣的流量， 以此來(lái)調(diào)節(jié)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)速度,排氣節(jié)流閥通常安裝在換向閥的排氣口處，與換向閥聯(lián)用，起單向節(jié)流閥的作用。它實(shí)際上只不過(guò)是節(jié)流閥的一種特殊形式。由于其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝方便，能簡(jiǎn)化回路，故應(yīng)用日益廣泛。,10.5 氣動(dòng)基本回路,氣動(dòng)基本回路按其功能分為：方向控制回路、壓力控制回路、速度控制回路等。,10.5 氣動(dòng)基本回路,1. 方向控制回路,圖a所示為由二位三通電磁閥控制的換向回路，通電時(shí)，活塞桿伸出；斷電時(shí)，在彈簧力作用下活塞桿縮回。 圖b所示

18、為由三位五通電磁閥控制的換向回路。,單作用氣缸換向回路：,10.5 氣動(dòng)基本回路,雙作用氣缸換向回路 ：,圖a為小通徑的手動(dòng)換向閥控制二位五通主閥操縱氣缸換向； 圖b為二位五通雙電控閥控制氣缸換向； 圖c為兩個(gè)小通徑的手動(dòng)閥控制二位五通主閥操縱氣缸換向； 圖d為三位五通閥控制氣缸換向。該回路有中停功能，但定位精度不高。,10.5 氣動(dòng)基本回路,2. 壓力控制回路 壓力控制回路的功用是使系統(tǒng)保持在某一規(guī)定的壓力范圍內(nèi)。常用的有一次壓力控制回路，二次壓力控制回路和高低壓轉(zhuǎn)換回路。,一次壓力控制回路：,如圖所示為一次壓力控制回路。此回路用于控制貯氣罐的壓力，使之不超過(guò)規(guī)定的壓力值。 常用外控溢流閥1或用電接點(diǎn)壓力表2來(lái)控制空氣壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)、停，使貯氣罐內(nèi)壓力保持在規(guī)定范圍內(nèi)。,使儲(chǔ)氣罐送出的氣體壓力不超