氣壓傳動系統(tǒng)的設(shè)計與校核25頁

1、氣壓傳動系統(tǒng)的設(shè)計一氣壓傳動的工作原理氣壓系統(tǒng)以壓縮氣體為工作介質(zhì)，靠氣體的壓力傳遞動力或信息的流體傳動。傳遞動力的系統(tǒng)是將壓縮氣體經(jīng)由管道和控制閥輸送給氣動執(zhí)行元件，把壓縮氣體的壓力能轉(zhuǎn)換為機械能而作功傳遞信息的系統(tǒng)是利用氣動邏輯元件或射流元件以實現(xiàn)邏輯運算等功能，亦稱氣動控制系統(tǒng)。氣壓傳動由氣源氣動執(zhí)行元件氣動控制閥和氣動輔件組成。氣源一般由壓縮機提供；氣動執(zhí)行元件把壓縮氣體的壓力能轉(zhuǎn)換為機械能，用來驅(qū)動工作部件，包括氣缸和氣動馬達；氣動控制閥用來調(diào)節(jié)氣流的方向壓力和流量，相應(yīng)地分為方向控制閥壓力控制閥和流量控制閥；氣動輔件包括：凈化空氣用的分水濾氣器，改善空氣潤滑性能的油霧器，消除噪聲的

2、消聲器，管子聯(lián)接件等；在氣壓傳動中還有用來感受和傳遞各種信息的氣動傳感器。二氣壓系統(tǒng)的組成1.能源裝置及輔件氣源裝置由空壓機、壓縮空氣的凈化儲存設(shè)備（后冷卻器、油水分離器、儲氣罐、干燥器及輸送管道）、氣動三聯(lián)件（分水過濾器、油霧器及減壓閥）組成，還有一些必要的輔件，如自動排水器、消聲器、緩沖器等，該些輔件是向系統(tǒng)輸送潔凈的壓縮空氣所必不可少的。對能源裝置的基本要求是：1）能源裝置外觀應(yīng)美觀，色澤應(yīng)與主機協(xié)調(diào)；2）能源裝置上所裝元件的排列布置應(yīng)勻稱，維護方便簡易3）能源裝置應(yīng)節(jié)能；4）能源裝置應(yīng)工作平穩(wěn)，產(chǎn)生振動小，噪聲??；5）和電氣、電子控制結(jié)合使用時，能遠程控制動源裝置以符合主機對所需的工作

3、參數(shù)變化的要求。2.執(zhí)行元件 執(zhí)行元件是將壓縮空氣的壓力能轉(zhuǎn)化為機械能的元件，該系統(tǒng)的執(zhí)行元件是氣缸，它驅(qū)動機構(gòu)作直線往復運動，輸入為壓力和流量，輸出為力和速度。3.控制元件本系統(tǒng)采用的均為電磁閥雙向換接，它的特點是換向簡單，進氣和回氣回路簡單，安裝時統(tǒng)一，并且本系統(tǒng)的氣缸是垂直安裝升舉載荷，因此使用進氣節(jié)流。氣缸內(nèi)的緩沖結(jié)構(gòu)提高換向平穩(wěn)性，所以此種換接方法可以被采用。三氣壓傳動的優(yōu)缺點1.氣壓傳動的優(yōu)點：（1）以空氣為工作介質(zhì)，工作介質(zhì)獲得比較容易，用后的空氣排到大氣中，處理方便，與液壓傳動相比不必設(shè)置回收的油箱和管道；（2）空氣的粘度很?。s為液壓油動力粘度的萬分之一），在管道中的壓力損失

4、也很小，所以便于集中供氣、遠距離輸送，外泄漏不會像液壓傳動那樣嚴重污染環(huán)境；（3）動作迅速、反應(yīng)快；（4）工作環(huán)境適應(yīng)性好，氣動元件采用相應(yīng)的材料后，能夠在在易燃、易爆、多塵埃、強磁、強輻射、強振動、強腐蝕等惡劣工作環(huán)境中正常工作；（5）成本低，使用安全，無爆炸和電擊危險，過載能自動保護；（6）壓縮空氣的工作壓力較低，因此，對氣動元件的材質(zhì)要求較低；（7）氣動系統(tǒng)維護簡單，管道不易堵塞，也不存在介質(zhì)變質(zhì)、補充、更換等問題。2.氣壓傳動的缺點：（1）由于空氣具有可壓縮性，因此工作速度穩(wěn)定性稍差。但采用氣液聯(lián)動裝置會得到較滿意的效果。（2）因工作壓力低（一般為0.31.0MPa），又因結(jié)構(gòu)尺寸不宜

5、過大，氣壓傳動裝置的總輸出力不宜大于1040kN。（3）噪聲較大，在高速排氣時要加消聲器。（4）氣動裝置中的氣信號傳遞速度在聲速以內(nèi)比電子及光速慢，因此，氣動控制系統(tǒng)不宜用于元件級數(shù)過多的復雜回路；（5）目前氣壓傳動的效率較低。四氣動系統(tǒng)元件的選擇1.氣缸的選擇 該課題中，執(zhí)行元件組的總?cè)蝿?wù)是：控制上漿機構(gòu)和吹掃機構(gòu)的罩子進行垂直往返運動。氣缸的最大工作量是推動不銹鋼罩子和導軌滑塊進行垂直往返運動。1）氣缸所受阻力不銹鋼的密度：罩子體積為： 罩子質(zhì)量為：罩子重量為：考慮到滑塊及吹抽氣，為安全考慮設(shè)定氣缸總受力為100N2）氣缸缸徑及行程的選擇查表的氣缸的效率一般在0.70.95之間，這里去取氣

6、缸的工作壓力一般為，這里取氣缸理論推力由F和P查圖得：缸徑為18mm，為了安全取缸徑為25mm查機械設(shè)計手冊（單行本）氣壓傳動與控制得：上漿機構(gòu)中選型號氣缸，因此缸徑為25mm，行程為250mm，腳架式安裝吹掃機構(gòu)中選型號氣缸，因此缸徑為25mm，行程為200mm，腳架式安裝載體托盤機構(gòu)中選型號氣缸，因此缸徑為25mm，行程為150mm，腳架式安裝2.空壓機的選擇氣源裝置是向氣動系統(tǒng)提供所需壓縮空氣的動力源，空壓機是氣壓發(fā)生裝置，是將機械能轉(zhuǎn)換為氣體壓力能的轉(zhuǎn)換裝置。 1）耗氣量的計算：缸徑,行程,全程需要的時間伸出耗氣量： 縮回耗氣量： 2）自由空氣量的計算（一個標準大氣壓狀態(tài)下的流量）：

7、3）氣缸的理論用氣量的計算： 其中： n：氣缸的個數(shù)，本設(shè)計中有2氣缸，所以n=2A：在一個周期內(nèi)單程作用次數(shù)，所以a=2：一氣缸在一個周期內(nèi)的平均用氣量 （,）t:氣缸一個單行程的時間,t=4sT:設(shè)備的一次工作循環(huán)的時間, s所以 取設(shè)備利用系數(shù)；漏損系數(shù)；備用系數(shù)則該設(shè)備氣缸的理論用氣量：查有關(guān)手冊選用的空壓機的型號及技術(shù)規(guī)范為:3. 控制元件的選擇電磁閥在選型時應(yīng)遵循的原則：適用性，管路中的流體必須和選用的電磁閥系列型號中標定的介質(zhì)一致，包括溫度、粘度和工作壓差等因素；可靠性，電磁閥分為常閉和常開兩種，一般選用常閉型，但在開啟時間很長而關(guān)閉時很短時要選用常開型，動作時間很短頻率較高時一

8、般選取直動式，大口徑選用快速系列；安全性，一般電磁閥不防水，在條件不允許時請選用防水型，電磁閥的最高標定公稱壓力一定要超過管路內(nèi)的最高壓力，否則使用壽命會縮短或產(chǎn)生其它意外情況，有腐蝕性液體的應(yīng)選用全不銹鋼型，強腐蝕性流體宜選用塑料王（SLF）電磁閥，爆炸性環(huán)境必須選用相應(yīng)的防爆產(chǎn)品；經(jīng)濟性，有很多電磁閥可以通用，但在能滿足以上三點的基礎(chǔ)上應(yīng)選用最經(jīng)濟的產(chǎn)品。1）選擇換向閥對上漿機構(gòu)中的氣缸的換向閥選擇本設(shè)計中選用二位二通和三位五通電磁換向閥，因氣缸在中間位置需停止，所以三位五通能滿足要求。因氣缸要求壓力，流量，由機械設(shè)計手冊，查表24.7-14得，選換向閥的通徑為表24.7-14查表得：二位

9、二通電磁換向閥選 SLP1DF02N3A03三位五通電磁換向閥選對吹掃機構(gòu)中的氣缸的換向閥選擇本設(shè)計中選用二位二通和二位五通電磁換向閥，因氣缸在中間位置無需停止，所以二位五通能滿足要求。因氣缸要求壓力，流量，由機械設(shè)計手冊，查表24.7-14得，選換向閥的通徑為同理：二位二通電磁換向閥選SLP1DF02N3A03二位五通電磁換向閥選對載體支撐架機構(gòu)中的氣缸的換向閥選擇本設(shè)計中選用二位二通和二位五通電磁換向閥，因氣缸在中間位置無需停止，所以二位五通能滿足要求。因氣缸要求壓力，流量，由機械設(shè)計手冊，查表24.7-14得，選換向閥的通徑為同理：二位二通電磁換向閥選SLP1DF02N3A03二位五通電

10、磁換向閥選對氣囊機構(gòu)中換向閥選擇本設(shè)計中選用二位二通電磁換向閥因氣缸要求壓力，流量，由機械設(shè)計手冊，查表24.7-14得，選換向閥的通徑為同理：二位二通電磁換向閥選 SLP1DF02N3A032）選擇快速排氣閥對氣囊機構(gòu)中快速排氣閥選擇：本設(shè)計中的快速排氣閥選用KP-L3 3）選擇消聲器 氣缸，氣閥等工作時排氣速度快，氣體體積急劇膨脹，會產(chǎn)生刺耳的噪聲，這種噪聲損害人體的健康，惡化環(huán)境，為減小噪音通常在排氣口安裝消聲器。消聲器配于主控閥排氣口，氣缸排氣口處，起消聲濾塵作用。所以本設(shè)計采用KXY-3消聲器。 4）選擇三聯(lián)件（分水濾氣器，減壓閥，油霧器的組合件）分水濾氣器又名空氣過濾器，其作用是濾

11、除壓縮空氣中的水分，油滴及雜質(zhì)。油霧器的作用是當壓縮空氣流過時，將潤滑油噴射成霧狀，隨壓縮空氣流進需要的潤滑的部件，達到潤滑的目的。由供氣壓力為，額定流量為，選擇型號為398.2134.確定管道直徑本設(shè)計按各管徑和氣動元件通徑相一致的原則，初定各段管徑?？紤]到上漿機構(gòu)氣缸和吹掃機構(gòu)氣缸不同時工作的特點，由，可導出，取標準管徑為3mm。5.驗算壓力損失：本例中驗算吹掃機構(gòu)中氣缸進氣口x處的損失（因上漿機構(gòu)氣缸和吹掃機構(gòu)氣缸的管路通徑一樣，但吹掃機構(gòu)氣缸得管路較長）是否在允許范圍內(nèi)。1）沿程壓力損失y-o段的沿程壓力損失由式式中：沿程壓力損失 d:管內(nèi)徑，d=0.003m l:管長，l=0.4m

12、v:管中流速，v=:沿程阻力系數(shù)，由雷諾數(shù)和管壁相對粗糙度確定根據(jù)溫度，查表得運動粘度由雷諾數(shù)和管壁相對粗糙度，查有關(guān)手冊得=0.0165溫度，壓力0.5Mp時值為： o-e段的沿程壓力損失=由雷諾數(shù)和管壁相對粗糙度，查有關(guān)手冊得=0.0165 e-x段的沿程壓力損失 =由雷諾數(shù)和管壁相對粗糙度，查有關(guān)手冊得=0.0165由y-x的所有沿程損失2）局部壓力損失流經(jīng)管路中的局部壓力損失 各局部阻力系數(shù)： ：入口局部阻力系數(shù)，=0.5 ：三通管局部阻力系數(shù)，=2 ：流經(jīng)截止閥處局部阻力系數(shù)，=3.1：彎頭局部阻力系數(shù)，=0.29 ：出口局部阻力系數(shù)，=1 流經(jīng)元，輔件的壓力損失流經(jīng)減壓閥的壓力損失

13、較小可忽略不計，其余損失： 式中： ：流經(jīng)分水濾氣器的壓力損失 ：流經(jīng)油霧器的壓力損失：流經(jīng)換向閥的壓力損失 查表得=0.01Mpa，=0.015 Mpa，=0.025 Mpa =0.05 Mpa總局部壓力損失 = +0.05=0.0503 Mpa3）總壓力損失 考慮到排氣口消聲器等未計入的壓力損失： =，取=1.1則從的計算可知，壓力損失主要在氣動元，輔件上，所以在不要求精確計算的場合，可不細算，只要在安全系數(shù)中取較大值就可以了。執(zhí)行元件需工作壓力p=0.5Mpa，壓力損失。供氣壓力為，說明供氣壓力滿足了執(zhí)行元件需要的工作壓力，顧以上選擇的通徑和管徑是可以的。五氣動原理圖上漿機構(gòu)設(shè)計氣囊的設(shè)計由于在上漿的過