氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與校核(共25頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)一氣壓傳動(dòng)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(dòng)力或信息的流體傳動(dòng)。傳遞動(dòng)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(dòng)執(zhí)行元件，把壓縮氣體的壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能而作功傳遞信息的系統(tǒng)是利用氣動(dòng)邏輯元件或射流元件以實(shí)現(xiàn)邏輯運(yùn)算等功能，亦稱氣動(dòng)控制系統(tǒng)。氣壓傳動(dòng)由氣源氣動(dòng)執(zhí)行元件氣動(dòng)控制閥和氣動(dòng)輔件組成。氣源一般由壓縮機(jī)提供；氣動(dòng)執(zhí)行元件把壓縮氣體的壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，用來驅(qū)動(dòng)工作部件，包括氣缸和氣動(dòng)馬達(dá)；氣動(dòng)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(dòng)輔件包括：凈化空氣用的分水濾氣器，改善空氣潤(rùn)

2、滑性能的油霧器，消除噪聲的消聲器，管子聯(lián)接件等；在氣壓傳動(dòng)中還有用來感受和傳遞各種信息的氣動(dòng)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(jī)、壓縮空氣的凈化儲(chǔ)存設(shè)備（后冷卻器、油水分離器、儲(chǔ)氣罐、干燥器及輸送管道）、氣動(dòng)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(dòng)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(duì)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(jī)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(hù)方便簡(jiǎn)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(dòng)小，噪聲小；5）和電氣、電子控制結(jié)合使用時(shí)，能遠(yuǎn)程控制動(dòng)源

3、裝置以符合主機(jī)對(duì)所需的工作參數(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(jī)械能的元件，該系統(tǒng)的執(zhí)行元件是氣缸，它驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)作直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，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(diǎn)是換向簡(jiǎn)單，進(jìn)氣和回氣回路簡(jiǎn)單，安裝時(shí)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(jìn)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(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn)1.氣壓傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)：（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(dòng)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(dòng)力粘度的萬分

4、之一），在管道中的壓力損失也很小，所以便于集中供氣、遠(yuǎn)距離輸送，外泄漏不會(huì)像液壓傳動(dòng)那樣嚴(yán)重污染環(huán)境；（3）動(dòng)作迅速、反應(yīng)快；（4）工作環(huán)境適應(yīng)性好，氣動(dòng)元件采用相應(yīng)的材料后，能夠在在易燃、易爆、多塵埃、強(qiáng)磁、強(qiáng)輻射、強(qiáng)振動(dòng)、強(qiáng)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(xiǎn)，過載能自動(dòng)保護(hù)；（6）壓縮空氣的工作壓力較低，因此，對(duì)氣動(dòng)元件的材質(zhì)要求較低；（7）氣動(dòng)系統(tǒng)維護(hù)簡(jiǎn)單，管道不易堵塞，也不存在介質(zhì)變質(zhì)、補(bǔ)充、更換等問題。2.氣壓傳動(dòng)的缺點(diǎn)：（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(dòng)裝置會(huì)得到較滿意的效果。（2）因工作壓力低（一般為0.31.0

5、MPa），又因結(jié)構(gòu)尺寸不宜過大，氣壓傳動(dòng)裝置的總輸出力不宜大于1040kN。（3）噪聲較大，在高速排氣時(shí)要加消聲器。（4）氣動(dòng)裝置中的氣信號(hào)傳遞速度在聲速以內(nèi)比電子及光速慢，因此，氣動(dòng)控制系統(tǒng)不宜用于元件級(jí)數(shù)過多的復(fù)雜回路；（5）目前氣壓傳動(dòng)的效率較低。四氣動(dòng)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(jī)構(gòu)和吹掃機(jī)構(gòu)的罩子進(jìn)行垂直往返運(yùn)動(dòng)。氣缸的最大工作量是推動(dòng)不銹鋼罩子和導(dǎo)軌滑塊進(jìn)行垂直往返運(yùn)動(dòng)。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.

6、70.95之間，這里去取氣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(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（單行本）氣壓傳動(dòng)與控制得：上漿機(jī)構(gòu)中選型號(hào)氣缸，因此缸徑為25mm，行程為250mm，腳架式安裝吹掃機(jī)構(gòu)中選型號(hào)氣缸，因此缸徑為25mm，行程為200mm，腳架式安裝載體托盤機(jī)構(gòu)中選型號(hào)氣缸，因此缸徑為25mm，行程為150mm，腳架式安裝2.空壓機(jī)的選擇氣源裝置是向氣動(dòng)系統(tǒng)提供所需壓縮空氣的動(dòng)力源，空壓機(jī)是氣壓發(fā)生裝置，是將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為氣體壓力能的轉(zhuǎn)換裝置。 1）耗氣量的計(jì)算：缸徑,行程,全程需要的時(shí)間伸出耗氣量： 縮回耗氣量： 2）自由空氣量的計(jì)算（一個(gè)標(biāo)

7、準(zhǔn)大氣壓狀態(tài)下的流量）： 3）氣缸的理論用氣量的計(jì)算： 其中： n：氣缸的個(gè)數(shù)，本設(shè)計(jì)中有2氣缸，所以n=2A：在一個(gè)周期內(nèi)單程作用次數(shù)，所以a=2：一氣缸在一個(gè)周期內(nèi)的平均用氣量 （,）t:氣缸一個(gè)單行程的時(shí)間,t=4sT:設(shè)備的一次工作循環(huán)的時(shí)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(cè)選用的空壓機(jī)的型號(hào)及技術(shù)規(guī)范為:3. 控制元件的選擇電磁閥在選型時(shí)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(hào)中標(biāo)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(shí)間很長(zhǎng)而關(guān)閉時(shí)很短時(shí)要選用常開型

8、，動(dòng)作時(shí)間很短頻率較高時(shí)一般選取直動(dòng)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(shí)請(qǐng)選用防水型，電磁閥的最高標(biāo)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(huì)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(qiáng)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(jì)性，有很多電磁閥可以通用，但在能滿足以上三點(diǎn)的基礎(chǔ)上應(yīng)選用最經(jīng)濟(jì)的產(chǎn)品。1）選擇換向閥對(duì)上漿機(jī)構(gòu)中的氣缸的換向閥選擇本設(shè)計(jì)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(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，查表24.7-14得，選換向閥的通徑為表

9、24.7-14查表得：二位二通電磁換向閥選 SLP1DF02N3A03三位五通電磁換向閥選對(duì)吹掃機(jī)構(gòu)中的氣缸的換向閥選擇本設(shè)計(jì)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(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，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(duì)載體支撐架機(jī)構(gòu)中的氣缸的換向閥選擇本設(shè)計(jì)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(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，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SLP1D

10、F02N3A03二位五通電磁換向閥選對(duì)氣囊機(jī)構(gòu)中換向閥選擇本設(shè)計(jì)中選用二位二通電磁換向閥因氣缸要求壓力，流量，由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，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(duì)氣囊機(jī)構(gòu)中快速排氣閥選擇：本設(shè)計(jì)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(shí)排氣速度快，氣體體積急劇膨脹，會(huì)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(jì)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

11、又名空氣過濾器，其作用是濾除壓縮空氣中的水分，油滴及雜質(zhì)。油霧器的作用是當(dāng)壓縮空氣流過時(shí)，將潤(rùn)滑油噴射成霧狀，隨壓縮空氣流進(jìn)需要的潤(rùn)滑的部件，達(dá)到潤(rùn)滑的目的。由供氣壓力為，額定流量為，選擇型號(hào)為398.2134.確定管道直徑本設(shè)計(jì)按各管徑和氣動(dòng)元件通徑相一致的原則，初定各段管徑。考慮到上漿機(jī)構(gòu)氣缸和吹掃機(jī)構(gòu)氣缸不同時(shí)工作的特點(diǎn)，由，可導(dǎo)出，取標(biāo)準(zhǔn)管徑為3mm。5.驗(yàn)算壓力損失：本例中驗(yàn)算吹掃機(jī)構(gòu)中氣缸進(jìn)氣口x處的損失（因上漿機(jī)構(gòu)氣缸和吹掃機(jī)構(gòu)氣缸的管路通徑一樣，但吹掃機(jī)構(gòu)氣缸得管路較長(zhǎng)）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

12、 l:管長(zhǎng)，l=0.4m v:管中流速，v=:沿程阻力系數(shù)，由雷諾數(shù)和管壁相對(duì)粗糙度確定根據(jù)溫度，查表得運(yùn)動(dòng)粘度由雷諾數(shù)和管壁相對(duì)粗糙度，查有關(guān)手冊(cè)得=0.0165溫度，壓力0.5Mp時(shí)值為： o-e段的沿程壓力損失=由雷諾數(shù)和管壁相對(duì)粗糙度，查有關(guān)手冊(cè)得=0.0165 e-x段的沿程壓力損失 =由雷諾數(shù)和管壁相對(duì)粗糙度，查有關(guān)手冊(cè)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

13、力損失流經(jīng)減壓閥的壓力損失較小可忽略不計(jì)，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(jì)入的壓力損失： =，取=1.1則從的計(jì)算可知，壓力損失主要在氣動(dòng)元，輔件上，所以在不要求精確計(jì)算的場(chǎng)合，可不細(xì)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(dòng)原理圖上漿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)氣囊的設(shè)計(jì)由于在上漿的過程中，需要密閉