第9章氣壓傳動(dòng)

1《液壓與氣壓傳動(dòng)》氣壓傳動(dòng)第9章2本章提要

本章主要內(nèi)容為：①氣壓傳動(dòng)的組成及特點(diǎn)。②氣動(dòng)元件，含氣源裝置及輔助元件、氣缸、氣馬達(dá)、氣壓控制方向閥、氣壓控制壓力閥、氣壓控制流量閥，要掌握這些元件的工作原理、圖形符號、結(jié)構(gòu)形式等。③氣動(dòng)基本回路及典型氣控系統(tǒng)實(shí)例分析。

本章重點(diǎn)是氣動(dòng)元件的工作原理、圖形符號和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及氣動(dòng)基本回路。3

9.1.1氣壓傳動(dòng)工作原理及組成9.1氣壓傳動(dòng)概述

氣壓傳動(dòng)簡稱氣動(dòng)，是指以壓縮空氣為工作介質(zhì)來傳遞動(dòng)力和控制信號，控制和驅(qū)動(dòng)各種機(jī)械和設(shè)備，以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程機(jī)械化、自動(dòng)化的一門技術(shù)。氣壓傳動(dòng)與液壓傳動(dòng)的工作原理完全相同，都是以密封容積中的受壓工作介質(zhì)來傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的。它先將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成壓力能，然后通過各種元件組成的控制回路來實(shí)現(xiàn)能量的調(diào)控，最終再將壓力能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，使執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)預(yù)定的運(yùn)動(dòng)。4典型的氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)由氣壓發(fā)生裝置、執(zhí)行元件、控制元件和輔助元件四個(gè)部分組成。氣壓發(fā)生裝置簡稱氣源裝置，是將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成氣體壓力能的裝置，為系統(tǒng)提供壓縮空氣。

執(zhí)行元件是將壓縮空氣的壓力能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的能量轉(zhuǎn)換裝置。包括作直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)的氣缸，作連續(xù)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的氣馬達(dá)和作不連續(xù)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的擺動(dòng)馬達(dá)等?？刂圃怯脕砜刂茐嚎s空氣的壓力、流量和流動(dòng)方向的，以便使執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成預(yù)定運(yùn)動(dòng)規(guī)律的元件。包括各種壓力控制閥、方向閥控制、流量控制閥以及其他一些邏輯元件、轉(zhuǎn)換元件和傳感元件等。輔助元件是使壓縮空氣凈化、潤滑、消聲以及元件間連接所需要的一些裝置。包括分水濾氣器、油霧器、消聲器以及各種管路附件等。

5

9.1.2氣壓傳動(dòng)的特點(diǎn)1.氣壓傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)（1）壓縮空氣由大氣中取得，同時(shí)，用過的空氣可直接排放到大氣中去，對環(huán)境無污染，處理方便，萬一空氣管路有泄漏，除引起部分功率損失外，不致產(chǎn)生不利于工作的嚴(yán)重影響，也不會(huì)污染環(huán)境。（2）空氣的粘度很小，約為液壓油的萬分之一，在管道中的壓力損失較小，因此便于集中供氣和遠(yuǎn)距離輸送。（3）與液壓相比，氣動(dòng)反應(yīng)快，動(dòng)作迅速。氣動(dòng)元件結(jié)構(gòu)簡單、制造容易，適于標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化。氣壓元件可靠性高，使用壽命長，有效動(dòng)作最大可達(dá)1億次。（4）壓縮空氣的工作壓力較低（一般為0.3~0.8MPa），因此，對氣動(dòng)元件的材質(zhì)要求較低。6（5）氣動(dòng)系統(tǒng)維護(hù)簡單，管道不易堵塞，也不存在介質(zhì)變質(zhì)、補(bǔ)充、更換等問題。（6）使用安全，沒有防爆的問題，并且便于實(shí)現(xiàn)過載自動(dòng)保護(hù)。（7）氣動(dòng)元件采用相應(yīng)的材料后，能夠在惡劣的環(huán)境（強(qiáng)振動(dòng)、強(qiáng)沖擊、強(qiáng)腐蝕和強(qiáng)輻射等）下進(jìn)行正常工作，安全可靠性優(yōu)于液壓、電子和電氣系統(tǒng)。（8）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，長期運(yùn)行也不會(huì)發(fā)生過熱現(xiàn)象。72.氣壓傳動(dòng)的缺點(diǎn)（1）空氣具有可壓縮性，當(dāng)載荷變化時(shí)，氣動(dòng)系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性差。（2）工作壓力較低，又因結(jié)構(gòu)尺寸不宜過大，因而氣壓傳動(dòng)裝置的總推力一般不可能很大，且傳動(dòng)效率低。（3）氣壓信號傳遞的速度比光、電子速度慢，故不宜用于要求高傳遞速度的復(fù)雜回路中，但對一般機(jī)械設(shè)備，氣動(dòng)信號的傳遞速度是能夠滿足要求的。（4）氣壓傳動(dòng)工作介質(zhì)本身沒有潤滑性，如不采用無給油氣壓傳動(dòng)元件，需另加油霧器等裝置進(jìn)行潤滑。（5）噪聲大，尤其在超音速排氣時(shí)，需要加裝消聲器。8

9.2氣體的物理性質(zhì)、狀態(tài)方程

及其流動(dòng)規(guī)律9.2.1氣體的物理性質(zhì)1.空氣的組成成份比值氮?dú)猓∟2）氧氣（O2）氬氣（Ar）二氧化碳（CO2）其他氣體體積V/%78.08420.9460.9340.0330.003質(zhì)量M/%75.51823.1351.2880.0580.001表9.1空氣的組成92.空氣的密度式中

0—基準(zhǔn)狀態(tài)下的干空氣密度；0=1.293kg/m3

p—絕對壓力（Pa）；

—干空氣的密度；

t—溫度（℃），其中（273＋t）為絕對溫度（K）。3.空氣的粘性式中

μ0—?dú)怏w0℃時(shí)的動(dòng)力粘度；

C—常數(shù)，（Pa）；對于空氣，C=122101.理想氣體狀態(tài)方程9.2.2氣體的狀態(tài)方程式中

p—絕對壓力；

T—熱力學(xué)溫度（K）；

R—?dú)怏w常數(shù)（J/kg?K）。2.氣體狀態(tài)變化過程空氣作為氣動(dòng)系統(tǒng)的工作介質(zhì)，在能量傳遞過程中其壓力p、密度、溫度T三狀態(tài)是要發(fā)生變化的。實(shí)際過程是很復(fù)雜的，一般將氣體由狀態(tài)變化簡化為有附加限制條件的四種過程，即等壓過程、等容過程、等溫過程、絕熱過程，而把不附加條件限制，往往更接近實(shí)際的變化過程稱為多變過程。11（2）等壓過程（蓋-呂薩克定律）（3）等溫過程（波義耳-馬略特定律）（4）絕熱過程（1）等容過程（查理定律）121.聲速與馬赫數(shù)9.2.3氣體的流動(dòng)規(guī)律聲速是指聲波在空氣中傳播的速度。對于理想氣體氣體的速度v與聲速c之比定義為馬赫數(shù)Ma，即根據(jù)馬赫數(shù)不同，把氣流分為三種流動(dòng)狀態(tài)：1）當(dāng)Ma＞1時(shí)，稱為超聲速流動(dòng)；2）當(dāng)Ma＜1時(shí)，稱為亞聲速流動(dòng)；3）當(dāng)Ma＝1時(shí)，稱為臨界狀態(tài)或聲速流動(dòng)。132.可壓縮氣體流動(dòng)的基本方程1）連續(xù)性方程根據(jù)質(zhì)量守恒定律，當(dāng)氣體在管道中做穩(wěn)定流動(dòng)時(shí)，同一時(shí)間流過每一通流斷面的質(zhì)量為一定值，即為連續(xù)性方程

qm

＝AV＝常數(shù)（9.11）式中qm

—?dú)怏w在管道中的質(zhì)量流量（kg/s）；

A—流管的任意截面面積（m2）；

v—該截面上的平均流速（m/s）。

2）運(yùn)動(dòng)方程

為連續(xù)性方程的微分形式。3）狀態(tài)方程144）伯努利方程（能量方程）式中

e

—

單位質(zhì)量氣體的內(nèi)能（J）；

Cp—單位質(zhì)量氣體的定壓比熱（J/(kg?K)）；

Cv—單位質(zhì)量氣體的定壓比熱（J/(kg?K)）；h—單位質(zhì)量氣體的內(nèi)能和壓強(qiáng)能的總和15

氣源裝置及空壓機(jī)9.3氣源裝置及輔助元件氣源裝置通常由壓縮空氣站和氣源凈化裝置兩大部分組成。典型的氣源系統(tǒng)如圖9.1所示。1為空氣壓縮機(jī)，一般由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)，其吸氣口裝有空氣過濾器。2為后冷卻器，用以冷卻壓縮空氣，使凈化的水凝結(jié)出來。3為油水分離器，用以分離并排出降溫冷卻的水滴、油滴、雜質(zhì)等。4為貯氣罐，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為干燥器，用以進(jìn)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為空氣過濾器，用以進(jìn)一步過濾壓縮空氣。7為貯氣罐，貯氣罐4輸出的壓縮空氣可用于一般要求的氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)，貯氣罐7輸出的壓縮空氣可用于要求較高的氣動(dòng)系統(tǒng)（如氣動(dòng)儀表等）。16

1為空氣壓縮機(jī)，一般由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)，其吸氣口裝有空氣過濾器。

2為后冷卻器，用以冷卻壓縮空氣，使凈化的水凝結(jié)出來。

4為貯氣罐，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。

3為油水分離器，用以分離并排出降溫冷卻的水滴、油滴、雜質(zhì)等。17

5為干燥器，用以進(jìn)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為過濾器，用以進(jìn)一步過濾壓縮空氣。

貯氣罐4輸出的壓縮空氣可用于一般要求的氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)，貯氣罐7輸出的壓縮空氣可用于要求較高的氣動(dòng)系統(tǒng)（如氣動(dòng)儀表等）。

7為貯氣罐

18空氣壓縮機(jī)的分類及工作原理

空氣壓縮機(jī)按壓力大小可分成低壓型（0.2~1.0MPa）、中壓型（1.0~10MPa）和高壓型（大于10MPa）；按工作原理可分成容積型和速度型。通過縮小氣體的容積來提高氣體壓力的方法稱為容積型。容積型空壓機(jī)按結(jié)構(gòu)原理可分成往復(fù)式（活塞式和膜片式等）和回轉(zhuǎn)式（滑片式和螺桿式等）。提高氣體的速度，讓動(dòng)能轉(zhuǎn)化成壓力能，以提高氣體壓力的方法稱為速度型。往復(fù)活塞式空氣壓縮機(jī)工作原理圖1-排氣閥；2-汽缸；3-活塞；4-活塞桿；5、6-十字頭與滑道；7-連桿；8-曲柄9-吸氣閥10-彈簧19

（2）

氣壓縮機(jī)的工作原理

氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)中最常用的空氣壓縮機(jī)是往復(fù)活塞式。往復(fù)活塞式空氣壓縮機(jī)工作原理圖1-排氣閥；2-汽缸；3-活塞；4-活塞桿；5、6-十字頭與滑道；7-連桿；8-曲柄9-吸氣閥10-彈簧20

當(dāng)活塞3向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，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(jìn)入氣缸2內(nèi)，這個(gè)過程稱為“吸氣過程”。當(dāng)活塞向左移動(dòng)時(shí)，吸氣閥9在缸內(nèi)壓縮氣體的作用下關(guān)閉，缸內(nèi)氣體被壓縮，這個(gè)過程稱為“壓縮過程”。當(dāng)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(jìn)入輸氣管道，這個(gè)過程稱為“排氣過程”。其工作原理:21圖9.3滑片式空氣壓縮機(jī)工作原理圖22圖9.4螺桿式空氣壓縮機(jī)工作原理圖239.3.1后冷卻器

后冷卻器安裝在空壓機(jī)出口，作用是將空氣壓縮機(jī)排出的壓縮空氣由140~170℃降至40~50℃，使壓縮空氣中的油霧和水汽迅速達(dá)到飽和，讓大部分析出并凝結(jié)成油滴和水滴，以便經(jīng)油水分離器排出。后冷卻器的結(jié)構(gòu)形式有：蛇形管、列管、散熱片、管套式。有水冷和氣冷兩種方式。風(fēng)冷式冷卻器靠風(fēng)扇產(chǎn)生的冷空氣流吹向帶散熱片的熱氣管道來降溫的。其優(yōu)點(diǎn)為不需水源、占地面積小、重量輕、運(yùn)轉(zhuǎn)成本低和易于維修。缺點(diǎn)是冷卻能力較小，入口空氣溫度一般不高于100℃，在它內(nèi)部冷卻水和熱空氣在不同管道中逆向流動(dòng)，充分進(jìn)行熱交換以降低空氣溫度，一般其出口處氣溫比水溫大約高10℃。24圖9-5后冷卻器a)蛇管式b)列管式

25

油水分離器安裝在后冷卻器出口，作用是分離并排出壓縮空氣中凝聚的油分、水分等，使壓縮空氣得到初步凈化。油水分離器的結(jié)構(gòu)形式有環(huán)形回轉(zhuǎn)式、撞擊折回式、離心旋轉(zhuǎn)式、水浴式以及以上形式的組合使用等。撞擊折回并回轉(zhuǎn)式油水分離器

9.3.2油水分離器26撞擊折回并回轉(zhuǎn)式油水分離器

它的工作原理是：當(dāng)壓縮空氣由入口進(jìn)入分離器殼體后，氣流先受到隔板阻擋而被撞擊折回向下（見圖中箭頭所示流向）；之后又上升產(chǎn)生環(huán)形回轉(zhuǎn)。這樣凝聚在壓縮空氣中的油滴、水滴等雜質(zhì)受慣性力作用而分離析出，沉降于殼體底部，由放水閥定期排出。

27作用：

(1)儲(chǔ)存一定數(shù)量的壓縮空氣，以備發(fā)生故障或臨時(shí)需要應(yīng)急使用。

(2)消除由于空氣壓縮機(jī)斷續(xù)排氣而對系統(tǒng)引起的壓力脈動(dòng)，保證輸出氣流的連續(xù)性和平穩(wěn)性。

(3)進(jìn)一步分離壓縮空氣中的油、水等雜質(zhì)。貯氣罐一般采用焊接結(jié)構(gòu)，以立式居多。貯氣罐結(jié)構(gòu)圖9.3.3氣罐289.3.4干燥器

經(jīng)過油水分離器的壓縮空氣仍含有一定量的水分和油氣等雜質(zhì)，只要系統(tǒng)工作溫度低于其露點(diǎn)就會(huì)有水滴析出而產(chǎn)生不利影響。為了進(jìn)一步提高壓縮空氣的質(zhì)量，通常采用干燥器。干燥器是采用吸附法、冷凍法、機(jī)械除水法、高分子隔膜式等干燥的裝置。吸附式干燥器見圖9.8，在干燥器內(nèi)裝干燥吸附劑（如焦碳、硅膠、鋁膠、分子篩、濾網(wǎng)）等，通常加入顆粒直徑5~8mm的硅膠，硅膠有白色和紫色兩種，白色硅膠吸水飽和不變色，而紫色硅膠變?yōu)榈t色，所以干燥器內(nèi)使用大量白色硅膠，摻入少量紫色硅膠，以便判斷是否飽和。壓縮空氣流過柵板、干燥吸附劑（如焦碳、硅膠、鋁膠、分子篩、濾網(wǎng)）等，使之達(dá)到干燥、過濾除去氣態(tài)水分的目的。圖9.8吸附式干燥器結(jié)構(gòu)圖1—濕空氣進(jìn)氣管；2—頂蓋；3、4—再生空氣排氣管；5—再生空氣進(jìn)氣管；6—干燥空氣輸出管；7—排水管；8、17—密封座；9、12、15—銅絲過濾網(wǎng)；10—毛氈；11—下柵板；13、16—吸附劑層；17—支承板29

過濾器的作用是進(jìn)一步濾除壓縮空氣中的雜質(zhì)。常用的過濾器有一次性過濾器（也稱簡易過濾器，濾灰效率為50~70%）；二次過濾器（濾灰效率為70~99%）。在要求高的特殊場合，還可使用高效率的過濾器。

①一次過濾器。圖9.9所示為一種一次性過濾器，氣流由切線方向進(jìn)入筒內(nèi)，在離心力的作用下分離出液滴，然后氣體由下而上通過多片鋼板、毛、氈、硅膠、焦炭、濾網(wǎng)等過濾吸附材料，干燥清潔的空氣從筒頂輸出。9.3.5空氣過濾器30一次性過濾器1-10密孔網(wǎng)；2-280目細(xì)銅絲網(wǎng)；3-焦碳；4-硅膠等31

②分水濾氣器。分水濾氣器濾灰能力較強(qiáng)，屬于二次過濾器。它和減壓閥、油霧器一起稱為氣源處理裝置（氣動(dòng)三聯(lián)件），是氣動(dòng)系統(tǒng)不可缺少的輔助元件。普通分水濾氣器結(jié)構(gòu)圖1-旋份葉子；2-濾芯；3-存水杯；4-擋水板；5-手動(dòng)排水閥

32空氣進(jìn)入后，被引入旋風(fēng)葉子1，旋風(fēng)葉子上有很多小缺口，使空氣沿切線反向產(chǎn)生強(qiáng)烈的旋轉(zhuǎn)，這樣夾雜在氣體中的較大水滴、油滴、灰塵便獲得較大的離心力，并高速與水杯3內(nèi)壁碰撞，而從氣體中分離出來，沉淀于存水杯3中，然后氣體通過中間的濾芯2，部分灰塵、霧狀水被2攔截而濾去，潔凈的空氣便從輸出口輸出。

33

油霧器是一種特殊的注油裝置。它以空氣為動(dòng)力，使?jié)櫥挽F化后，注入空氣流中，并隨空氣進(jìn)入需要潤滑的部件，達(dá)到潤滑的目的。普通油霧器（也稱一次油霧器）的結(jié)構(gòu)簡圖1-噴嘴；2-鋼球；3-彈簧；4-閥座；5-存油杯；6-吸油管；7-單向閥；8-節(jié)流閥；9-視油器；10、12-密封墊；11-油塞；13-螺母、螺釘9.3.6油霧器34吸油管噴嘴鋼球節(jié)流閥彈簧閥座存油杯視油器單向閥密封墊密封墊油塞-螺母、螺釘

壓縮空氣由入口進(jìn)入后，通過噴嘴1下端的小孔進(jìn)入閥座4的腔室內(nèi)，在截止閥的鋼球2上下表面形成壓差，由于泄漏和彈簧3的作用，而使鋼球處于中間位置，壓縮空氣進(jìn)入存油杯5的上腔油面受壓，壓力油經(jīng)吸油管6將單向閥7的鋼球頂起，鋼球上部管道有一個(gè)方形小孔，鋼球不能將上部管道封死，壓力油不斷流入視油器9內(nèi)，再滴入噴嘴1中，被主管氣流從上面小孔引射出來，霧化后從輸出口輸出。節(jié)流閥8可以調(diào)節(jié)流量，使滴油量在每分鐘0~120滴內(nèi)變化。35

油霧器的使用應(yīng)根據(jù)通過油霧器的流量和油霧粒徑大小來選擇。應(yīng)注意樣本給出的額定流量是什么狀態(tài)下流量，一般均以標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)給出，實(shí)際使用流量應(yīng)盡可能和額定流量相近。安裝時(shí)油霧器一般在分水濾氣器和減壓閥之后換向閥之前。油霧器應(yīng)盡量靠近換向閥；它與換向閥之間管路容積加上0.15倍的換向閥與氣缸間容積應(yīng)小于氣缸行程容積，當(dāng)通道中有節(jié)流裝置時(shí)上述容積應(yīng)減半。安裝時(shí)進(jìn)出口不能接錯(cuò)，垂直設(shè)置并盡可能高于潤滑部位。應(yīng)注意保持正常油面，不應(yīng)過高或過低。使用油液粘度除高溫環(huán)境外推薦采用粘度為32cSt的透平油。滴油量應(yīng)根據(jù)使用條件調(diào)整，一般以10m3（ANR）空氣供給1cm3潤滑油為基準(zhǔn)。36消聲器是通過對氣流的阻尼或增大排氣面積等措施降低排氣速度和功率來降噪的，氣動(dòng)元件使用的消聲器一般有三種類型：吸收型消聲器、膨脹干涉型消聲器和膨脹干涉吸收型消聲器。

9.3.7消聲器氣動(dòng)系統(tǒng)一般不設(shè)排氣回路，用后的壓縮空氣通常經(jīng)方向閥直接排入大氣。當(dāng)余壓較高時(shí)，最大排氣速度在聲速附近，空氣急劇膨脹及形成的渦流現(xiàn)象將產(chǎn)生強(qiáng)烈的噪聲。噪聲大小與排氣速度、排氣量和排氣通道的形狀有關(guān)，一般在80~120dB之間。為減少噪聲污染必須采取消聲措施，通常采用在氣動(dòng)系統(tǒng)的排氣口（如換向閥、快排閥）外裝設(shè)消聲器來降低排氣噪聲。37吸收型消聲器主要依靠吸音材料消聲，通過讓氣流通過多孔的吸聲材料，靠流動(dòng)摩擦生熱而使氣體壓力能轉(zhuǎn)化為熱能耗散，從而減少排氣噪聲。吸收型消聲器結(jié)構(gòu)簡單，對中高頻噪聲一般可降低20dB，但排氣阻力較大，因常裝于換向閥的排氣口，如不及時(shí)清洗更換可能引起背壓過高。吸聲材料大多使用聚氯乙烯纖維，玻璃纖維、燒結(jié)銅珠等，結(jié)構(gòu)如圖9.12所示。選用時(shí)依據(jù)排氣口直徑來選即可，使用中注意定期清洗，以免堵塞后影響換向閥。消音罩2為多孔的吸音材料。一般用聚苯乙烯或銅珠燒結(jié)而成。當(dāng)消聲器的通徑小于20mm時(shí)，多用聚苯乙烯作消音材料制成消聲罩，當(dāng)消聲器的通徑大于20mm時(shí)，消音罩多用銅珠燒結(jié)，以增加強(qiáng)度

吸收型消聲器的結(jié)構(gòu)簡圖1-連接螺絲2-消聲罩38

吸收型消聲器結(jié)構(gòu)簡單，具有良好的消除中、高頻噪聲的性能。消聲效果大于20dB。在氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)中，排氣噪聲主要是中、高頻噪聲，尤其是高頻噪聲，所以采用這種消聲器是合適的。在主要是中低頻噪聲的場合，應(yīng)使用膨脹干涉型消聲器。9.3.8管道連接件

在氣動(dòng)裝置中，連接各元件的管道可分為硬管和軟管兩種。對于工廠氣源主干道和大型氣動(dòng)裝置上，適用于高溫、高壓和固定不動(dòng)部位的連接。如總氣管和支氣管等一些固定不動(dòng)的、不需要經(jīng)常裝拆的地方，使用硬管。連接運(yùn)動(dòng)部件、臨時(shí)使用、希望裝拆方便的管路應(yīng)使用軟管。硬管有鐵管、銅管、黃銅管、紫銅管和硬塑料管等；軟管有塑料管、尼龍管、橡膠管、金屬編織塑料管以及撓性金屬導(dǎo)管等等。常用的是紫銅管和尼龍管。氣動(dòng)系統(tǒng)中使用的管接頭的結(jié)構(gòu)及工作原理與液壓管接頭基本相似；分為卡套式、擴(kuò)口螺紋式、卡箍式、插入快換式等。399.4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。它主要包括氣缸和氣馬達(dá)。另外還有一些特殊形式的執(zhí)行元件，例如氣動(dòng)摩擦離合器、氣爪、真空元件等。9.4.1氣缸的分類和特點(diǎn)氣缸使用十分廣泛，使用條件各不相同，從而其結(jié)構(gòu)、形狀各異，分類方法繁多。如以結(jié)構(gòu)和功能來分，可分為如下幾種。（l）按壓縮空氣作用在活塞端面上的方向，可分為單作用和雙作用缸。單向作用氣缸是由一側(cè)氣口供給壓縮空氣驅(qū)動(dòng)活塞運(yùn)動(dòng)；依靠彈簧力、外力或自重等退回，而雙向作用氣缸是由兩側(cè)氣口供給壓縮空氣使活塞作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。（2）按結(jié)構(gòu)不同可分為活塞式、柱塞式、葉片式、薄膜式氣缸及氣—液阻尼缸等?；钊綒飧椎膬?nèi)部裝有帶密封的活塞，而無活塞式氣缸則使用膜片或膜盒等，其特點(diǎn)是無摩擦力，但行程較短。單活塞桿氣缸是各類氣缸中應(yīng)用最廣的一種氣缸，由于它只在活塞的一端有活塞桿，活塞兩側(cè)壓縮空氣作用的面積不等，因而活塞桿伸出時(shí)的推力大于退回時(shí)的拉力。雙活塞桿氣缸活塞兩側(cè)都有活塞桿，活塞兩側(cè)受壓縮空氣作用的面積相同，活塞桿伸出時(shí)的推力和退回時(shí)的拉力相等。雙活塞桿氣缸又可分為缸體固定式和活塞桿固定式兩種。40（3）按安裝方式可分為固定式、擺動(dòng)式、回轉(zhuǎn)式和嵌入式。固定式氣缸采用法蘭或雙螺栓把氣缸安裝在機(jī)體上。擺動(dòng)式氣缸能繞一固定軸作一定角度的擺動(dòng)，其結(jié)構(gòu)有頭部、中間及尾部軸銷式。回轉(zhuǎn)式氣缸是一種缸體固定在機(jī)床主軸上，可隨機(jī)床主軸作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的氣缸。嵌入式氣缸是一種缸筒直接制作在夾具內(nèi)的氣缸。（4）按緩沖方式可分為無緩沖型和緩沖型兩種。通常為防止活塞沖擊缸蓋，可在氣缸的行程終端設(shè)置緩沖裝置，這種氣缸稱緩沖氣缸。在缸徑為32mm以上的大中型氣缸中，有利用空氣可壓縮性的可調(diào)式緩沖裝置；有單側(cè)緩沖型和雙側(cè)緩沖型。而缸徑在32mm以下的小型氣缸中，常使用由聚氨酯橡膠等制成的固定式彈性緩沖裝置。（5）按潤滑形式可分為給油氣缸、無給油氣缸和無油潤滑氣缸三種。給油氣缸工作時(shí)需提供油霧潤滑，應(yīng)用于給油潤滑氣動(dòng)系統(tǒng)。無給油氣缸已預(yù)先封入潤滑脂等，工作時(shí)定期給予補(bǔ)充，不需要潤滑裝置，應(yīng)用于無給油潤滑氣動(dòng)系統(tǒng)。無油潤滑氣缸有含油潤滑材料和含油密封圈等部件，不需要潤滑裝置或預(yù)先封入潤滑脂等，應(yīng)用于無油潤滑氣動(dòng)系統(tǒng)。（6）根據(jù)缸徑分類，通常將φ10mm以下稱為微型缸，φ10mm~φ25mm為小型缸，φ32mm~φ100mm為中型缸，大于φ100mm為大型缸。（7）按功能可分為普通氣缸和特殊氣缸。普通氣缸指用于無特殊要求場合的一般單、雙作用氣缸，在市場上十分容易購得；特殊氣缸用于特定的工作場合，一般需訂購。41429.4.2氣缸的基本構(gòu)造1一后缸蓋；2一密封圈；3一緩沖密封圈；4一活塞密封圈；5一活塞；6一緩沖柱塞；7一活塞桿；8一缸筒；9一緩沖節(jié)流閥；10一導(dǎo)向套；11一前缸蓋；12一防塵密封圈；13一磁鐵；14一導(dǎo)向環(huán)普通氣缸一般由缸筒、前后缸蓋、活塞、活塞桿、密封件和緊固件等零件組成。缸筒在前后缸蓋之間由四根拉桿和螺母將其緊固鎖定(圖中未畫出)。缸內(nèi)有與活塞桿相連的活塞，活塞上裝有活塞密封圈。為防止漏氣和外部灰塵的侵入，前缸蓋裝有活塞桿的密封圈和防塵圈。這種雙作用氣缸被活塞分成有桿腔(簡稱頭腔或前腔)和無桿腔(簡稱尾腔或后腔)。43薄膜式氣缸

薄膜式氣缸是一種利用壓縮空氣通過膜片推動(dòng)活塞桿做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)的氣缸。它由缸體、膜片、膜盤和活塞桿等主要零件組成。其功能類似于活塞式氣缸，它分單作用式和雙作用式兩種。如圖所示。a)單作用式b)雙作用式1-缸體2-膜片3-膜盤4-活塞桿44薄膜式氣缸和活塞式氣缸相比較，具有結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、制造容易、成本低、維修方便、壽命長、泄漏小、效率高的優(yōu)點(diǎn)。但是膜片的變形量有限，故其行程短（一般不超過40~50mm），且氣缸活塞桿上的輸出力隨著行程的加大而減小。薄膜式氣缸膜片有盤形膜片和平膜片兩種。膜片材料為夾織橡膠，鋼片或磷青銅片，金屬膜片只用于小行程氣缸中。常用的是夾織物橡膠，橡膠的厚度為5~6mm，有時(shí)也可用1~3mm。與活塞式氣缸相比較，薄膜式氣缸結(jié)構(gòu)緊湊、簡單、制造容易、成本低、維修方便、泄漏少、壽命長、效率高。但因膜片變形量限制行程一般不超過40~50mm，且最大行程與缸徑成正比，平膜片氣缸最大行程大約是缸徑的15％，盤形膜片氣缸最大行程大約是缸徑的25％。45圖9.15薄型氣缸1—前缸蓋；2—活塞桿；3—活塞；4—缸筒；5—磁環(huán)；6—后缸蓋；7—彈性卡環(huán)薄型氣缸結(jié)構(gòu)緊湊，軸向尺寸較普通氣缸短。其結(jié)構(gòu)原理如圖9.15所示?；钊喜捎媒M合O型密封圈密封，有些氣缸缸蓋上還設(shè)有緩沖墊或空氣緩沖機(jī)構(gòu)，缸蓋與缸筒之間采用彈簧卡環(huán)固定。這種氣缸可利用外殼安裝面直接安裝。氣缸行程較短，常用缸徑為10～100mm，行程為50mm以下。這種氣缸常用于固定夾具等。46圖9.16為機(jī)械接觸式無桿氣缸結(jié)構(gòu)原理圖。在氣缸筒的軸向開有一條槽，與普通氣缸一樣，可在氣缸兩端設(shè)置空氣緩沖裝置?；钊麕?dòng)與負(fù)載相連的拖板一起在槽內(nèi)移動(dòng)。為了防止泄漏及防塵，在開口部安裝有聚氨酯密封帶和防塵不銹鋼覆蓋帶，并固定在兩端缸蓋上。無桿氣缸有繩索氣缸、鋼帶氣缸、機(jī)械接觸式氣缸和磁性耦合式氣缸幾種。它們沒有普通氣缸的剛性活塞桿，而是利用活塞直接或間接連接外界執(zhí)行機(jī)構(gòu)，跟隨活塞直接或間接實(shí)現(xiàn)往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。這種氣缸具有結(jié)構(gòu)簡單，節(jié)省安裝空間的最大優(yōu)點(diǎn)，特別適用于小缸徑長行程的場合。47

氣馬達(dá)也是氣動(dòng)執(zhí)行元件的一種。它的作用相當(dāng)于電動(dòng)機(jī)或液壓馬達(dá)。即輸出力矩，拖動(dòng)機(jī)構(gòu)作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。9.4.3氣馬達(dá)1.氣馬達(dá)的分類及特點(diǎn)氣馬達(dá)按工作原理可分為容積式和透平式。透平式氣馬達(dá)一般通過噴嘴將空氣的流動(dòng)能直接轉(zhuǎn)變成工作輪的機(jī)械能。其優(yōu)點(diǎn)為能容比大，輸出軸速度高，可以改變噴嘴數(shù)目來調(diào)節(jié)功率；缺點(diǎn)為小功率情況下效率低、逆轉(zhuǎn)復(fù)雜，在工況急劇變化時(shí)會(huì)降低效率，低速時(shí)工作不穩(wěn)定。多用于高速、恒負(fù)載工況。容積式氣馬達(dá)工作原理和液壓馬達(dá)相似，按結(jié)構(gòu)形式可分為葉片式、活塞式、齒輪式等。最為常見的是活塞式氣馬達(dá)和葉片式氣馬達(dá)。葉片式氣馬達(dá)制造簡單、結(jié)構(gòu)緊湊，但低速運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)矩小、低速性能不好，適由于中低功率的機(jī)械，目前在礦山及風(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，適宜于載荷較大和要求低速轉(zhuǎn)矩的機(jī)械，如起重機(jī)、鉸車、鉸盤、拉管機(jī)等。48與液壓馬達(dá)相比，氣馬達(dá)具有以下特點(diǎn)：（l）可以長時(shí)間滿載工作而溫升較小。（2）可以無級調(diào)速?？刂七M(jìn)氣流量，就能調(diào)節(jié)馬達(dá)的轉(zhuǎn)速和功率。功率及轉(zhuǎn)速范圍大，功率可由幾百瓦到幾萬瓦，轉(zhuǎn)速可由每分鐘幾轉(zhuǎn)到幾萬轉(zhuǎn)。（3）工作安全，適于惡劣環(huán)境，可在易燃易爆場所使用，不受高溫及振動(dòng)影響。（4）具有較高啟動(dòng)力矩，可直接帶負(fù)載啟動(dòng)；（5）具有軟特性，當(dāng)工作壓力不變時(shí)，它的轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)矩及功率均依外加負(fù)載的變化而變化，而工作壓力的變化也可引起轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩和輸出功率的變化。（6）結(jié)構(gòu)簡單，操縱方便，換向迅速，升速快，沖擊小，維修成本低。（7）輸出功率相對較小，最大只有20KW左右。（8）耗氣量大、效率低、噪聲大。49氣馬達(dá)工作原理圖a)葉片式

2.氣馬達(dá)的工作原理葉片式氣馬達(dá)與液壓葉片馬達(dá)相似，主要包括一個(gè)徑向裝有3~10個(gè)葉片的轉(zhuǎn)子，偏心安裝在定子內(nèi)，轉(zhuǎn)子兩側(cè)有前后蓋板，葉片在轉(zhuǎn)子的槽內(nèi)可徑向滑動(dòng)，葉片底部通有壓縮空氣，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)是靠離心力和葉片底部氣壓將葉片緊壓在定子內(nèi)表面上。定子內(nèi)有半圓形的切溝，提供壓縮空氣及排出廢氣。50氣馬達(dá)工作原理圖其工作過程是：壓縮空氣由A孔或B孔輸入后分為兩路，一路經(jīng)定子兩端的密封蓋上的槽進(jìn)入葉片底部（圖中未示出），將葉片推出頂在定子內(nèi)；另一路進(jìn)入由葉片、定子、轉(zhuǎn)子及兩端密封蓋構(gòu)成的月牙形密閉空間。由于定子與轉(zhuǎn)子偏心布置，兩葉片伸出長度不同，使氣壓力的作用面積不等而產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩差，這個(gè)轉(zhuǎn)矩差通過葉片帶動(dòng)轉(zhuǎn)子逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。作功后的空氣經(jīng)C孔和B孔排出，若由B孔輸入有壓氣體則轉(zhuǎn)子順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。51氣馬達(dá)工作原理圖b)活塞式徑向活塞式氣馬達(dá)如圖9.17（b）所示，壓縮空氣經(jīng)進(jìn)氣口進(jìn)入分配閥（又稱配氣閥）后再進(jìn)入氣缸，經(jīng)曲柄連桿機(jī)構(gòu)將活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)變?yōu)榍S轉(zhuǎn)動(dòng)而輸出。曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)，帶動(dòng)固定在軸上的分配閥同步運(yùn)動(dòng)，使壓縮空氣隨著分配閥角度位置的改變而進(jìn)入不同氣缸內(nèi)完成配氣，依次推動(dòng)各個(gè)活塞運(yùn)動(dòng)，經(jīng)曲柄連桿使曲軸連續(xù)回轉(zhuǎn)，與進(jìn)氣缸處于相對位置的氣缸則同時(shí)排氣。52薄膜式薄膜式氣馬達(dá)如圖9.17（c）所示，它實(shí)際上是薄膜式氣缸的具體應(yīng)用，將氣缸的往復(fù)運(yùn)動(dòng)經(jīng)推桿端部的棘爪使棘輪作間歇性單向轉(zhuǎn)動(dòng)，由于氣體的可壓縮性，其輸出具有軟特性，即隨間歇轉(zhuǎn)動(dòng)速度的增加而輸出扭矩下降（當(dāng)工作壓力不變時(shí)）。539.4.4手指氣缸氣爪又稱為氣動(dòng)手指氣缸，其能實(shí)現(xiàn)各種抓取功能，是現(xiàn)代氣動(dòng)機(jī)械手的關(guān)鍵部件。手指氣缸所有的結(jié)構(gòu)都是雙作用的，能實(shí)現(xiàn)雙向抓取，可自動(dòng)對中，重復(fù)精度高；其抓取力矩恒定，在氣缸兩側(cè)可安裝非接觸式行程檢測開關(guān)；有多種安裝連接方式，耗氣量少。圖9.18所示為擺動(dòng)型手指氣缸，擺動(dòng)手指氣缸的活塞桿上有1個(gè)環(huán)形槽，手指耳軸與環(huán)形槽相連，因而手指可同時(shí)移動(dòng)且自動(dòng)對中，并確保抓取力矩始終恒定。54圖9.19所示為旋轉(zhuǎn)型手指氣缸，其動(dòng)作和齒輪齒條的嚙合原理相似。手指與齒輪相連，齒條推動(dòng)齒輪并帶動(dòng)手指旋轉(zhuǎn)，活塞與一根可上下移動(dòng)的軸固定在一起。軸的末端有三個(gè)環(huán)形槽，這些槽與兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪的齒嚙合。因而，氣動(dòng)手指可同時(shí)旋轉(zhuǎn)移動(dòng)并自動(dòng)對中，齒輪齒條原理確保了抓取力矩始終恒定。55圖9.20所示為平行型手指氣缸，活塞桿上有一個(gè)橫銷軸，撥叉與橫銷軸相連并推動(dòng)手指平行運(yùn)行。兩個(gè)撥叉與同一橫銷軸相連，確?？赏瑫r(shí)移動(dòng)且自動(dòng)對中。569.4.5真空元件氣動(dòng)元件包括氣源發(fā)生裝置、執(zhí)行元件、控制元件及輔件，可以高于大氣壓力的氣壓下工作的，這些元件組成的系統(tǒng)稱為正壓系統(tǒng)。而另有一類元件則可以在低于大氣壓力下工作，這類元件稱為真空元件，所組成的系統(tǒng)稱為負(fù)壓系統(tǒng)（或稱真空系統(tǒng)）。真空系統(tǒng)一般由真空發(fā)生裝置（真空壓力源）、吸盤（執(zhí)行元件）、真空閥（控制元件，有手動(dòng)閥、機(jī)控閥、氣控閥及電磁閥）及輔助元件（管件接頭、過濾器和消聲器等）組成。有些元件在正壓系統(tǒng)和負(fù)壓系統(tǒng)中是可以通用的，如管件接頭、過濾器和消聲器，以及部分控制元件。真空發(fā)生裝置有真空泵和真空發(fā)生器兩種。真空泵是吸入口形成負(fù)壓，排氣口直接通大氣，對容器進(jìn)行抽氣，以獲得真空的機(jī)械設(shè)備。真空發(fā)生器是利用壓縮空氣通過噴嘴時(shí)的高速流動(dòng)，在噴口處產(chǎn)生一定真空度的氣動(dòng)元件。由于采用真空發(fā)生器獲取真空容易，因此它的應(yīng)用十分廣泛。57圖9.21(a)為真空發(fā)生器結(jié)構(gòu)原理，由先收縮后擴(kuò)張的噴嘴、擴(kuò)散管和吸附口等組成。壓縮空氣從輸入口供給，在噴嘴兩端壓差高于一定值后，噴嘴射出超聲速射流或近聲速射流。由于高速射流的卷吸作用，將擴(kuò)散腔的空氣抽走，使該腔形成真空。在吸附口接上真空吸盤，便可形成一定的吸力，吸起吸吊物。58圖9.22所示為常用真空吸盤的結(jié)構(gòu)。通常吸盤是由橡膠材料與金屬骨架壓制而成。橡膠材料有丁腈橡膠、聚氨酯和硅橡膠等，其中硅橡膠吸盤適用于食品工業(yè)。圖9.22（a）為波紋形吸盤的適應(yīng)性更強(qiáng)，允許工件表面有輕微的不平、彎曲和傾斜，同時(shí)波紋形吸盤吸持工件在移動(dòng)過程中有較好的緩沖性能。無論是圓形平吸盤，還是波紋形吸盤，在大直徑吸盤結(jié)構(gòu)上增加了一個(gè)金屬圓盤，用以增加強(qiáng)度及剛度。599.5氣動(dòng)控制元件

在氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)中，氣動(dòng)控制元件是控制和調(diào)節(jié)壓縮空氣的壓力、流量和方向的各類控制閥，其作用是保證氣動(dòng)執(zhí)行元件（如氣缸、氣馬達(dá)等）按設(shè)計(jì)的程序正常地進(jìn)行工作。氣動(dòng)控制元件按其功能和作用分為壓力控制閥、流量控制閥和方向控制閥三大類。此外，通過控制氣流方向和通斷實(shí)現(xiàn)各種邏輯功能的氣動(dòng)邏輯元件也屬于氣動(dòng)控制元件。由這些閥類可以構(gòu)成各種基本回路，工業(yè)上應(yīng)用的各種氣動(dòng)系統(tǒng)就是由這些基本回路組成的，熟悉和掌握氣動(dòng)基本回路是分析和設(shè)計(jì)氣動(dòng)系統(tǒng)的必要基礎(chǔ)。609.5.1壓力控制閥

氣動(dòng)系統(tǒng)中的壓力控制閥與液壓系統(tǒng)類似主要有減壓閥、順序閥和溢流閥（安全閥）等幾種。但氣動(dòng)系統(tǒng)又不同于液壓系統(tǒng)，通常液壓系統(tǒng)是利用溢流閥或恒壓裝置來保證液壓源輸出壓力恒定的，而在氣動(dòng)系統(tǒng)中，一般來說由空氣壓縮機(jī)先將空氣壓縮，儲(chǔ)存在貯氣罐內(nèi)，然后經(jīng)管路輸送給各個(gè)氣動(dòng)裝置使用。而儲(chǔ)氣罐的空氣壓力往往比各臺設(shè)備實(shí)際所需要的壓力高些，同時(shí)其壓力波動(dòng)值也較大，因此需要用減壓閥（調(diào)壓閥）將其壓力減到每臺裝置所需的壓力，并使減壓后的壓力穩(wěn)定在所需壓力值上。另外有些氣動(dòng)回路需要依靠回路中壓力變化實(shí)現(xiàn)控制兩個(gè)執(zhí)行元件的順序動(dòng)作，所用的這種閥就是順序閥。順序閥與單向閥的組合稱為單向順序閥。所有的氣動(dòng)回路或貯氣罐為了安全起見，當(dāng)壓力超過允許壓力值時(shí)，需要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)向外排氣，這種壓力控制閥叫安全閥（溢流閥）。611.減壓閥一般氣源空氣壓力都高于每臺設(shè)備所需壓力，且多臺設(shè)備共用一個(gè)氣源。故需用減壓閥將較高的入口壓力調(diào)節(jié)并降低到設(shè)備符合使用的出口壓力，并保持調(diào)節(jié)后出口壓力的穩(wěn)定。所以氣動(dòng)減壓閥也稱調(diào)壓閥。同液壓減壓閥一樣也是以出口壓力為控制信號的。減壓閥按壓力調(diào)節(jié)方式可分為直動(dòng)式和先導(dǎo)式；按溢流結(jié)構(gòu)可分為溢流式、非溢流式和恒量排氣式三種。如圖9.23所示。溢流式減壓閥在輸出壓力超過設(shè)定值時(shí)，氣流能從溢流孔中排出，維持輸出壓力不變；非溢流式?jīng)]有溢流孔，使用時(shí)要在閥口單獨(dú)引出管路加設(shè)放氣閥，且需協(xié)調(diào)調(diào)整減壓閥和放氣閥。十分麻煩，故除有毒有害氣體外均不采用；恒量排氣式始終有微量氣體從溢流閥座上的小孔排出，保證了主閥芯的微小開度，避免了咬死現(xiàn)象，提高了穩(wěn)壓精度，但存在泄漏。62

當(dāng)閥處于工作狀態(tài)時(shí)，調(diào)節(jié)手柄1，壓縮彈簧2、3及膜片5，通過閥桿6使閥芯8下移，進(jìn)氣閥口被打開，有壓氣流從左端輸入，經(jīng)閥口節(jié)流減壓后從右端輸出。輸出氣流的一部分由阻尼管7進(jìn)入膜片氣室，在膜片5的下方產(chǎn)生一個(gè)向上的推力，這個(gè)推力總是企圖把閥口開度關(guān)小，使其輸出壓力下降。63手柄溢流口調(diào)壓彈簧膜片閥桿阻尼孔閥座閥芯排氣孔復(fù)位彈簧

當(dāng)輸入壓力發(fā)生波動(dòng)時(shí)，如輸入壓力瞬時(shí)升高，輸出壓力也隨之升高，作用于膜片5上的氣體推力也隨之增大，破壞了原來的力的平衡，使膜片5向上移動(dòng)，有少量氣體經(jīng)溢流口4，排氣孔11排出。在膜片上移的同時(shí)，因復(fù)位彈簧10的作用，使輸出壓力下降，直到新的平衡為止。重新平衡后的輸出壓力又基本上恢復(fù)至原值。減壓閥64QTY型直動(dòng)式減壓閥的調(diào)壓范圍為0.05~0.63MPa。為限制氣體流過減壓閥所造成的壓力損失，規(guī)定氣體通過閥內(nèi)通道的流速在15~25m/s范圍內(nèi)。

在實(shí)際使用中分水濾氣器、減壓閥和油霧器通常是聯(lián)合使用的，三者稱為氣動(dòng)三聯(lián)件或成為氣源調(diào)節(jié)裝置。安裝時(shí)，要按氣流的方向和閥上所示的箭頭方向，依照分水濾氣器-減壓閥-油霧器的安裝次序進(jìn)行安裝。調(diào)壓時(shí)應(yīng)由低向高調(diào)，直至規(guī)定的調(diào)壓值為止。其圖形符號見圖9.25所示。652.單向順序閥單向順序閥是由順序閥和單向閥組合而成。它依靠氣路中壓力的作用而控制執(zhí)行元件的單向順序動(dòng)作，反向時(shí)單向閥打開，順序閥不起作用，其工作原理如圖9.26所示。66

當(dāng)壓縮空氣由左端進(jìn)入閥腔后，作用于活塞3上的氣壓力超過壓縮彈簧3上的力時(shí)，將活塞頂起，壓縮空氣從P經(jīng)A輸出，此時(shí)單向閥4關(guān)閉。67

反向流動(dòng)時(shí)，輸入側(cè)排氣變成排氣口，輸出側(cè)壓力將頂開單向閥4由O口排氣，見圖b。68安全閥工作原理圖氣動(dòng)系統(tǒng)中的溢流閥通常是做安全閥使用，即當(dāng)儲(chǔ)氣罐或回路中壓力超過某調(diào)定值，要用安全閥向外放氣，安全閥在系統(tǒng)中起過載保護(hù)作用。當(dāng)回路中僅靠減壓閥的溢流孔排氣難以保持執(zhí)行機(jī)構(gòu)的工作壓力時(shí)，亦可并聯(lián)一安全閥做溢流閥用。安全閥的工作原理如圖9.27所示。3.安全閥69

當(dāng)系統(tǒng)中氣體壓力在調(diào)定范圍內(nèi)時(shí)，作用在活塞3上的壓力小于彈簧2的力。活塞處于關(guān)閉狀態(tài)（圖a所示）。當(dāng)系統(tǒng)壓力升高，作用在活塞3上的壓力大于彈簧的預(yù)定壓力時(shí)，活塞3向上移動(dòng)，閥門開啟排氣（見圖b）。709.5.2流量控制閥

在氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)中，有時(shí)需要控制氣缸的運(yùn)動(dòng)速度，有時(shí)需要控制換向閥的切換時(shí)間和氣動(dòng)信號的傳遞速度，都需要調(diào)節(jié)壓縮空氣的流量來實(shí)現(xiàn)。

流量控制閥就是通過改變閥的通流截面積來實(shí)現(xiàn)流量控制的元件。

流量控制閥包括節(jié)流閥、單向節(jié)流閥、排氣節(jié)流閥和快速排氣閥等。71圖9.28所示為圓柱斜切型節(jié)流閥的結(jié)構(gòu)簡圖和圖形符號圖。壓縮空氣由P口進(jìn)入，經(jīng)過節(jié)流后，由A口流出。旋轉(zhuǎn)閥芯螺桿，就可改變節(jié)流口的開度，這樣就調(diào)節(jié)了壓縮空氣的流量。由于這種節(jié)流閥的結(jié)構(gòu)簡單、體積小，故應(yīng)用范圍較廣。1.節(jié)流閥72單向節(jié)流閥工作原理圖

2.單向節(jié)流閥

單向節(jié)流閥是單向閥和節(jié)流閥組合而成的單向起調(diào)速作用的閥。其工作原理如圖9.29所示。當(dāng)氣流沿著一個(gè)方向，流動(dòng)時(shí)，經(jīng)過節(jié)流閥節(jié)流；反方向流動(dòng)時(shí)，單向閥打開。單向節(jié)流閥常用于氣缸的調(diào)速和延時(shí)回路。73排氣節(jié)流閥工作原理圖1-節(jié)流口；2-消聲套3.排氣消聲節(jié)流閥

排氣消聲節(jié)流閥是節(jié)流閥和消聲器的組合，常用于執(zhí)行元件或換向閥的排氣口，以調(diào)節(jié)進(jìn)入大氣中氣體流量，在調(diào)節(jié)執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)速度的同時(shí)，由消聲套減少排氣噪聲。其工作原理及圖形符號如圖9.30所示。749.5.3方向控制閥

方向控制閥是通過改變壓縮空氣的流動(dòng)方向和氣流的通斷，來控制執(zhí)行元件啟動(dòng)、停止及運(yùn)動(dòng)方向的氣動(dòng)閥。按閥內(nèi)氣流的流動(dòng)方向可分為單向型和換向型；按閥芯的結(jié)構(gòu)形式可分為截止式和滑閥式；按密封形式可分為間隙式和軟質(zhì)密封式；按不同的控制操縱力又可分為電磁、氣壓、機(jī)械、人工控制等。751.單向閥圖9.31單向閥工作原理圖a）A—P關(guān)閉狀態(tài)b）P—A開啟狀態(tài)

單向閥是使氣流只能朝一個(gè)方向流動(dòng)而不能反向流動(dòng)的二位二通閥。圖9.31所示為常見的截止式軟質(zhì)密封單向閥結(jié)構(gòu)圖。當(dāng)A腔壓力高于P腔時(shí)，在氣壓力和彈簧力作用下閥芯緊靠閥體，借助端面軟質(zhì)密封材料切斷A、P通路，不允許氣流通過。當(dāng)P腔壓力高于A腔時(shí)，氣壓力克服彈簧力，閥芯左移打開P—A通路，氣流可由P流向A。由于采用了軟質(zhì)密封使其泄漏量可為零，而截止式閥芯又使其只要有管道直徑四分之一的開啟量便可使閥門全開。這也正是截止式軟質(zhì)密封閥的優(yōu)點(diǎn)，即零泄漏，對氣源過濾精度要求不高，小行程便可全開。762.梭閥梭閥相當(dāng)于共用一個(gè)閥芯而無彈簧的兩個(gè)單向閥的組合，其作用相當(dāng)于邏輯“或”，在氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)中應(yīng)用很廣泛。圖9.32所示為其工作原理和結(jié)構(gòu)圖。梭閥有兩個(gè)進(jìn)氣口Pl和P2，一個(gè)工作口A，閥芯1在兩個(gè)方向上起單向閥的作用。其中Pl和P2都可與A口相通，但Pl與P2不相通。當(dāng)Pl進(jìn)氣時(shí)，閥芯1右移，封住P2口，使Pl與A相通，A口進(jìn)氣，見圖9.32a。反之，P2進(jìn)氣時(shí)，閥芯1左移，封住Pl口，使P2與A相通，A口也進(jìn)氣。若P1與P2都進(jìn)氣時(shí)，閥芯就可能停在任意一邊，這主要看壓力加入的先后順序和壓力的大小而定。若P1與P2不等，則高壓口的通道打開，低壓口則被封閉，高壓氣流從A口輸出。773.快速排氣閥快速排氣閥簡稱快排閥，其作用就是將快排閥裝在氣缸和換向閥之間，當(dāng)氣缸換向排氣時(shí)可以不經(jīng)換向閥而快速排出，從而縮短了工作周期。圖9.33所示為快速排氣閥工作原理圖。當(dāng)壓縮空氣進(jìn)入P口后使密封活塞1向上移動(dòng)，封死O口，壓縮空氣經(jīng)膜片圓周小孔通A。當(dāng)P口無壓力后，在A口和P口壓力差作用下，密封活塞1迅速下移，封住P口，A口氣體經(jīng)O口排出。78單氣控加壓截止式換向閥工作原理圖1-閥芯；2-彈簧4.氣壓控制換向閥圖9.34為單氣控加壓截止式換向閥的工作原理圖。圖9.34a是無氣控信號K時(shí)的狀態(tài)(即常態(tài))，此時(shí)，閥芯1在彈簧2的作用下處于上端位置，使閥A與O相通，A口排氣。圖9.34b是在有氣控信號K時(shí)閥的狀態(tài)(即動(dòng)力閥狀態(tài))，由于氣壓力的作用，閥芯1壓縮彈簧2下移，使閥口A與O斷開，P與A接通，A口有氣體輸出。79圖（a）為有氣控信號K2時(shí)，P與A、B與O相通。圖（b）為有氣控信號K1時(shí)，P與B、A與O相通。雙氣控滑閥具有記憶功能。即氣控信號消失后，閥仍能保持在有信號時(shí)的工作狀態(tài)。雙氣控滑閥式換向閥工作原理圖80常用的電磁換向閥有直動(dòng)式和先導(dǎo)式兩種。直動(dòng)式單電控電磁閥的工作原理圖

1-電磁鐵；2-閥芯

①直動(dòng)式電磁換向閥5.電磁控制換向閥a)斷電時(shí)狀態(tài)b)通電時(shí)狀態(tài)激勵(lì)線圈不通電時(shí)，閥在復(fù)位彈簧的作用下處于上端位置。為A與T相通，A口排氣。當(dāng)通電時(shí)，電磁鐵1推動(dòng)閥芯向下移動(dòng)，P與A相通，A口進(jìn)氣。81

②先導(dǎo)式電磁換向閥

直動(dòng)式電磁閥是由電磁鐵直接推動(dòng)閥芯移動(dòng)的，當(dāng)閥通徑較大時(shí)，用直動(dòng)式結(jié)構(gòu)所需的電磁鐵體積和電力消耗都必然加大，為克服此弱點(diǎn)可采用先導(dǎo)式結(jié)構(gòu)。先導(dǎo)式電磁閥是由電磁鐵首先控制氣路，產(chǎn)生先導(dǎo)壓力，在由先導(dǎo)壓力推動(dòng)主閥閥芯，使其換向。82

當(dāng)電磁先導(dǎo)閥1的線圈通電，主閥3的K1腔進(jìn)氣，K2腔排氣，使主閥閥芯向右移動(dòng)。此時(shí)P與A、B與O2相通。圖9-37先導(dǎo)式雙電控?fù)Q向閥的工作原理圖先導(dǎo)式雙電控二位五通換向閥83

當(dāng)電磁先導(dǎo)閥2通電，主閥的K2腔進(jìn)氣，K1腔排氣，使主閥閥芯向左移動(dòng)。此時(shí)P與B、A與O1相通。先導(dǎo)式雙電控電磁閥具有記憶功能，即通電換向，斷電保持原狀態(tài)。846.機(jī)械控制換向閥機(jī)械控制換向閥又稱行程閥，是依靠凸輪、擋塊或其他機(jī)械外力推動(dòng)閥芯使閥換向的。多用于行程程序控制系統(tǒng)。根據(jù)閥芯頭部結(jié)構(gòu)形式可分為直動(dòng)式、杠桿滾輪式和可通過式。

圖9.38所示是一種杠桿滾輪式機(jī)械控制換向閥，當(dāng)機(jī)械凸輪或擋塊直接與滾輪接觸后，通過杠桿將閥芯壓下，實(shí)現(xiàn)換向。859.6氣動(dòng)基本回路9.6.1壓力控制回路

壓力控制回路的功能是使系統(tǒng)的氣體壓力保持在規(guī)定的范圍之內(nèi)。

圖9.39所示是最基本的壓力控制回路，由氣源裝置加上分水濾氣器、溢流減壓閥和油霧器（氣動(dòng)三聯(lián)件）組成。此回路用于控制儲(chǔ)氣罐的壓力，使之不超過規(guī)定的壓力值，常用外控溢流閥配合電接點(diǎn)壓力表來控制空氣壓縮機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)和停止，使儲(chǔ)氣罐內(nèi)壓力保持在規(guī)定范圍內(nèi)，再連接上溢流減壓閥來實(shí)現(xiàn)氣動(dòng)系統(tǒng)氣源壓力的控制和調(diào)節(jié)。圖9.39氣源壓力穩(wěn)定回路86圖9.40是一種。利用兩個(gè)減壓閥和一個(gè)換向閥自動(dòng)轉(zhuǎn)換氣源壓力以輸出不同的低壓或高壓氣體（所示）。若去掉換向閥，就可同時(shí)輸出高、低壓兩種壓縮空氣，以適應(yīng)不同的工況條件（圖9.40b所示）。圖9.40a圖9.40b二級壓力控制回路879.6.2換向回路

以方向控制閥為主要元件，完成氣動(dòng)系統(tǒng)某些特定功能的氣動(dòng)回路稱為換向回路。

圖9.41所示為單控?fù)Q向回路，利用一個(gè)二位三通閥配合單作用單桿缸來實(shí)現(xiàn)，當(dāng)給換向閥施加控制信號后，氣缸活塞桿伸出；控制信號撤出后活塞桿則在復(fù)位彈簧作用下迅速退回。圖9.41單控?fù)Q向回路88

圖9.42所示為，控制閥為雙控形式，既可用二位閥，也可用三位閥，控制方式可以是氣控、電控、機(jī)控或手控。圖9.42a中的主控閥具有記憶功能，所以氣缸的換向完全由施加的控制信號來控制運(yùn)動(dòng)方向。圖9.42b回路中通過三位五通換向閥控制氣缸伸出縮回，電磁鐵失電后換向閥復(fù)位，可使氣缸停留行程中任意位置，但定位精度不高，定位時(shí)間不易太長。（a）（b）雙控?fù)Q向回路899.6.3速度控制回路

氣動(dòng)系統(tǒng)中一般都是小功率系統(tǒng)，調(diào)速方法主要是采用節(jié)流閥的節(jié)流調(diào)速回路，常用排氣節(jié)流調(diào)速。

是由二個(gè)單向節(jié)流閥構(gòu)成的，其中單作用氣缸伸出時(shí)由閥出口處的單向節(jié)流閥調(diào)節(jié)進(jìn)氣速度，返回時(shí)由缸入口處的單向節(jié)流閥調(diào)節(jié)排氣速度，從而實(shí)現(xiàn)單作用氣缸的雙向速度調(diào)節(jié)。圖9.43單作用氣缸調(diào)速回路90

圖9.44是利用兩個(gè)單向節(jié)流閥來實(shí)現(xiàn)雙作用氣缸運(yùn)動(dòng)的雙向調(diào)速回路，工作時(shí)經(jīng)單向閥進(jìn)氣，氣缸的另一腔則經(jīng)由節(jié)流閥排氣，在排氣節(jié)流時(shí)，排氣腔內(nèi)可以建立與負(fù)載相適應(yīng)的背壓，在負(fù)載保持不變或微小變動(dòng)的條件下，運(yùn)動(dòng)比較平穩(wěn)，調(diào)節(jié)節(jié)流閥的開度即可調(diào)節(jié)氣缸往復(fù)運(yùn)動(dòng)的速度。圖9.44雙作用氣缸調(diào)速回路91

速度緩沖回路，當(dāng)氣動(dòng)執(zhí)行元件運(yùn)動(dòng)速度過快，且活塞慣性力大時(shí)，必須對氣缸終點(diǎn)運(yùn)動(dòng)速度加以限制。如圖9.45所示，當(dāng)活塞右移時(shí)，氣缸右腔氣體經(jīng)機(jī)控?fù)Q向閥和三位五通換向閥排出；接近終端時(shí)，機(jī)控?fù)Q向閥被壓下，氣缸右腔氣體經(jīng)節(jié)流閥和三位五通換向閥排出，由于節(jié)流閥的調(diào)節(jié)作用使得氣缸速度減速，對活塞運(yùn)動(dòng)進(jìn)行緩沖。圖9.45緩沖回路929.6.4氣-液聯(lián)動(dòng)回路

圖9.46所示為一種氣液組合缸串聯(lián)同步回路，回路中缸1的下腔有效面積與缸2的上腔有效面積相等，并且通過液壓油管道連接在一起，這樣當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)即可保證兩缸運(yùn)動(dòng)的同步。對于負(fù)載在運(yùn)動(dòng)過程中有變化，且要求運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)的場合，使用此種氣液組合串聯(lián)方式可取得較好的同步效果。圖9.46氣液組合缸串聯(lián)同步回路93

圖9.47所示為采用氣液轉(zhuǎn)換器的氣液調(diào)速回路。此回路適用于負(fù)載變化較大場合且要求氣缸具有準(zhǔn)確而平穩(wěn)的速度，可實(shí)現(xiàn)快進(jìn)、工進(jìn)、快退等不同工況變化?？爝M(jìn)階段：當(dāng)換向閥通電時(shí)，氣缸左腔進(jìn)氣，右腔經(jīng)行程閥快速排油至氣液轉(zhuǎn)換器，活塞桿快速前進(jìn)；工進(jìn)階段：當(dāng)活塞桿的擋塊壓下行程閥后，油路切斷，右腔余油只能經(jīng)單向節(jié)流閥回流到氣液轉(zhuǎn)換器，因此活塞桿慢速前進(jìn)，調(diào)節(jié)節(jié)流閥的開度，就可得到所需的進(jìn)給速度；快退階段：當(dāng)換向閥復(fù)位后，壓縮空氣進(jìn)入氣液轉(zhuǎn)換器，推動(dòng)油液經(jīng)單向閥迅速流入氣缸右腔，同時(shí)缸左腔的壓縮空氣迅速從換向閥排空，使活塞桿快速退回。圖9.47氣液調(diào)速回路949.6.5位置控制回路

氣缸通常只能保持在伸出和縮回兩個(gè)固定的定位位置上。如果要求氣缸在運(yùn)動(dòng)過程中的某個(gè)中間位置停下來，則要求氣動(dòng)系統(tǒng)具有位置控制功能。常采用的位置控制方式有氣壓控制方式、機(jī)械擋塊方式、氣液轉(zhuǎn)換方式和制動(dòng)氣缸控制方式等。

圖9.48（a）所示為采用三位五通閥中位封閉式的位置控制回路。當(dāng)閥處于中位時(shí)，氣缸兩腔的壓縮空氣被封閉，活塞可以停留在行程中的某一位置。這種回路不允許系統(tǒng)有內(nèi)泄漏，否則氣缸將偏離原停止位置。另外，由于氣缸活塞兩端作用面積不同，閥處于中位后活塞仍將移動(dòng)一段距離。圖9.48采用三位閥的位置控制回路95圖9.48采用三位閥的位置控制回路圖9.48（b）所示的回路采用了中位加壓式三位五通閥，適用于控制兩端活塞面積相等的氣缸位置，如無桿氣缸。這兩種采用三位五通閥的位置控制回路可以實(shí)現(xiàn)氣缸的位置控制，但位置控制精度不高，容易受負(fù)載變化的影響。96圖9.49機(jī)械擋塊輔助定位控制回路

圖9.49所示為采用機(jī)械擋塊輔助定位的控制回路。該回路簡單可靠，其定位精度取決于擋塊的機(jī)械精度。必須注意的問題是：為防止系統(tǒng)壓力過高，應(yīng)設(shè)置有安全閥；為了保證高的定位精度，擋塊的設(shè)置既要考慮有較高的剛度，又要考慮具有吸收沖擊的緩沖能力。這種方法的缺點(diǎn)是定位點(diǎn)的調(diào)整比較困難，擋塊與氣缸之間應(yīng)考慮緩沖的問題。97圖9.50氣液轉(zhuǎn)換器位置控制回路

圖9.50所示為采用氣液轉(zhuǎn)換器的位置控制回路。當(dāng)液壓缸運(yùn)動(dòng)到指定位置時(shí)，控制信號使五通電磁閥和二通電磁閥均斷電，液壓缸有桿腔的液體被封閉，液壓缸停止運(yùn)動(dòng)。采用氣液轉(zhuǎn)換方法的目的是獲得高精度的位置控制效果。989.6.6安全保護(hù)回路

圖9.51為雙閥自鎖回路，閥1按下后主控閥右位換向，氣缸的活塞桿伸出，如果此時(shí)松開閥1主控閥右端的控制壓力并不會(huì)立即卸壓，仍然維持原有工作狀態(tài)不變，只有將閥2按下后，主控閥才會(huì)換向復(fù)位接入左位，活塞桿這時(shí)才會(huì)向右退回。此回路可以應(yīng)用在沖床、鍛壓機(jī)床上，對操作人員的手起保護(hù)作用。圖9.51雙閥自鎖回路99

圖9.52為過載保護(hù)回路，當(dāng)氣缸向右運(yùn)行遇到障礙或其它因素造成氣缸過載時(shí)，氣缸左腔壓力將會(huì)升高，如果超過預(yù)定值，則順序閥開啟，換向閥換向4換向，這樣閥1、2同時(shí)失壓復(fù)位，氣缸返回。圖9.52過載保護(hù)回路1009.6.7往復(fù)動(dòng)作回路圖9.53單往復(fù)動(dòng)作回路，由機(jī)動(dòng)換向閥和手動(dòng)換向閥實(shí)現(xiàn)交替往復(fù)動(dòng)作。按下手動(dòng)閥后，二位五通換向閥換向，氣缸外伸；當(dāng)活塞桿擋塊壓下機(jī)動(dòng)閥后，二位五通換向閥換至圖示位置，氣缸縮回，完成一次住復(fù)運(yùn)動(dòng)。圖9.53單往復(fù)動(dòng)作回路101

圖9.54所示是壓力控制的往復(fù)動(dòng)作回路，當(dāng)按下手動(dòng)閥的按鈕后，二位五通換向閥換向，氣缸無桿腔進(jìn)氣使活塞桿伸出（右行），同時(shí)氣壓還作用在順序閥上。當(dāng)活塞到達(dá)終點(diǎn)后，無桿腔壓力升高并打開順序閥，使二位五通換向閥又切換至右位，活塞桿就縮回（左行）。圖9.54壓力控制往復(fù)動(dòng)作回路1029.6.8延時(shí)回路

如圖9.55（a）所示為延時(shí)輸出回路，當(dāng)控制信號切換閥4后，壓縮空氣經(jīng)單向節(jié)流閥3向氣容元件2充氣。當(dāng)充氣壓力經(jīng)過延時(shí)升高致使閥1換位時(shí)，閥1就有輸出。圖9.55延時(shí)回路103

圖9.55（b）所示為延時(shí)接通回路，按下閥8，則氣缸向外伸出，當(dāng)氣缸在伸出行程中壓下閥5后，壓縮空氣經(jīng)節(jié)流閥到氣容元件6，延時(shí)后才將閥7切換，氣缸退回。圖9.55延時(shí)回路1049.6.9計(jì)數(shù)回路

在圖9.56中，閥4的換向位置，取決于閥2的位置，而閥2的換位又取決于閥3和閥5。如圖所示，若按下閥1，氣信號經(jīng)閥2至閥4的左端使閥4換至左位，同時(shí)使閥5切斷氣路，此時(shí)氣缸活塞桿伸出；當(dāng)閥1復(fù)位后，原通人閥4左控制端的氣信號經(jīng)閥1排空，閥5復(fù)位，于是氣缸無桿腔的氣體經(jīng)閥5至閥2左端，使閥2換至左位等待閥1的下一次信號輸入。當(dāng)閥1第二次按下后，氣信號經(jīng)閥2的左位至閥4右端使閥4換至右位，氣缸活塞桿退回，同時(shí)閥3將氣路切斷。待閥1復(fù)位后，閥4右端信號經(jīng)閥2、閥1排空，閥3復(fù)位并將氣流導(dǎo)至閥2左端使其換至右位，又等待閥1下一次信號輸入。這樣，第1，3，5…次（奇數(shù)）按下閥1，則氣缸活塞桿伸出；第2，4，6…次（偶數(shù)）按下閥1，則氣缸活塞桿退回。計(jì)數(shù)回路可組成二進(jìn)制計(jì)數(shù)器，其功能等同于一個(gè)計(jì)數(shù)觸發(fā)器。圖9.56計(jì)數(shù)觸發(fā)器回路1059.6.10真空吸附回路

圖9.57（a）所示為真空發(fā)生器組件構(gòu)成的真空吸盤控制回路。當(dāng)需要產(chǎn)生真空時(shí)，電磁閥1通電，壓縮空氣通過真空發(fā)生器3，由于氣流的高速作用，在吸盤7處產(chǎn)生真空，從而吸盤7將工件吸起；當(dāng)需要放開工件時(shí)，電磁閥1斷電，電磁閥2通電，真空發(fā)生器3停止工作，壓縮空氣進(jìn)入真空吸盤7，真空消失，氣流將工件與吸盤吹開。吸盤7入口處有真空開關(guān)5，可以檢測吸盤真空度，并發(fā)出控制信號，過濾器6則可以濾除抽吸過程中回路的異物或粉塵，保護(hù)真空發(fā)生器，上述真空控制元件可組合成一體，成為一個(gè)真空發(fā)生器組件。

根據(jù)主要真空元件的不同，真空控制回路一般分為兩大類，一類是由真空發(fā)生器組件構(gòu)成的真空回路，另一類是利用真空控制單元構(gòu)成的真空回路。圖9.57真空吸盤控制回路106

圖9.57（b）是用兩個(gè)二位二通閥(1、2)控制真空泵9，完成真空吸起和真空破壞的回路。當(dāng)真空用電磁閥2通電、閥1斷電時(shí)，真空泵9產(chǎn)生的真空使吸盤7將工件吸起；當(dāng)閥2斷電、閥1通電時(shí)，壓縮空氣進(jìn)入吸盤，真空被破壞，吹力使吸盤與工件脫離。圖9.57真空吸盤控制回路1079.7典型氣控系統(tǒng)舉例9.7.1氣動(dòng)機(jī)械手

機(jī)械手是自動(dòng)生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)線上的重要裝置之一。它可以根據(jù)各種自動(dòng)化設(shè)備的工作需要，按照預(yù)定的控制程序動(dòng)作，例如實(shí)現(xiàn)自動(dòng)取料、上料、卸料和自動(dòng)換刀等。

圖9.58是用于某專用設(shè)備上的氣動(dòng)機(jī)械手的結(jié)構(gòu)示意圖。它模擬人手的部分動(dòng)作，按預(yù)先給定的程序、軌跡和工藝要求實(shí)現(xiàn)自動(dòng)抓取、搬運(yùn)，完成工件的上料或卸料。圖9.58氣動(dòng)機(jī)械手結(jié)構(gòu)示意圖108

系統(tǒng)共有四個(gè)氣缸，可在三個(gè)坐標(biāo)方向工作。圖中A為夾緊缸（氣爪），其活塞桿退回時(shí)夾緊工件，活塞桿伸出時(shí)松開工件。B缸為長臂伸縮缸，可實(shí)現(xiàn)伸出和縮回動(dòng)作。C缸為立柱升降缸。D缸為立柱回轉(zhuǎn)缸，該氣缸有兩個(gè)活塞，分別裝在帶齒條的活塞桿兩頭，齒條的往復(fù)運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)立柱上的齒輪旋轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)立柱的回轉(zhuǎn)。

根據(jù)其動(dòng)作要求，機(jī)械手整體包括3個(gè)大部件，手部可以采用氣爪，通過機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)手爪的張合抓??；臂部可以采用直線缸來實(shí)現(xiàn)手臂的伸縮；機(jī)身則以一個(gè)直線缸和一個(gè)回轉(zhuǎn)缸組合形式來實(shí)現(xiàn)手臂升降和回轉(zhuǎn)。由機(jī)械手工藝要求可以看出，采用多缸單往復(fù)氣動(dòng)系統(tǒng)即可實(shí)現(xiàn)上述動(dòng)作要求109圖9.59機(jī)械手氣動(dòng)回路原理圖按下啟動(dòng)按鈕，6YA通電，立柱升降缸C的主控閥處于右位，使C缸活塞桿退回；當(dāng)缸C活塞上的擋塊碰到電氣行程開關(guān)時(shí)，6YA斷電，3YA通電，長臂伸縮缸B主控閥處于左位，氣缸B活塞桿伸出，帶動(dòng)氣爪A進(jìn)入工作點(diǎn)，再由缸B活塞上的擋塊觸發(fā)電氣行程開關(guān)，使3YA斷電，2YA通電，氣爪A收緊抓取工件。110圖9.59機(jī)械手氣動(dòng)回路原理圖當(dāng)缸B活塞上的擋塊再次觸發(fā)另一行程開關(guān)時(shí)，2YA斷電，4YA通電，氣缸B活塞桿縮回，切換立柱回轉(zhuǎn)缸D主控閥信號，7YA通電回轉(zhuǎn)缸D順時(shí)針方向回轉(zhuǎn)，使氣爪A進(jìn)入下料點(diǎn)下料。當(dāng)回轉(zhuǎn)缸D活塞桿上的擋塊壓下對應(yīng)位置行程開關(guān)時(shí)，5YA通電，立柱升降缸C活塞桿伸出，機(jī)械手上升，再觸發(fā)信號，使1YA通電，松開氣爪，同時(shí)8YA得電立柱回轉(zhuǎn)缸D逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)復(fù)位。至此完成一個(gè)工作循環(huán)。111

電磁鐵工作狀態(tài)1YA2YA3YA4YA5YA6YA7YA8YA立柱升降缸C下降－－－－－＋－－手臂伸縮氣缸B伸出－－＋－－－－－氣爪A夾緊－＋－－－－－－手臂伸縮氣缸B縮回－－－＋－－－－立柱回轉(zhuǎn)缸D右轉(zhuǎn)－－－－－－＋－立柱升降缸C上升－－－－＋－－－氣爪A放開＋－－－－－－－立柱回轉(zhuǎn)缸D左轉(zhuǎn)－－－－－－－＋停止－－－－－－－－表9.2氣動(dòng)機(jī)械手電磁鐵動(dòng)作順序表1129.7.2氣動(dòng)計(jì)量系統(tǒng)

在工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)過程中，許多產(chǎn)品都是顆粒狀或者是粉狀的，生產(chǎn)線上常常需要對傳送帶上連續(xù)供給的粒狀物料進(jìn)行定量計(jì)量、定量分裝。圖9.60即為一套固體顆粒物料氣動(dòng)計(jì)量裝置結(jié)構(gòu)示意圖。此裝置以物料的質(zhì)量進(jìn)行定量，當(dāng)計(jì)量箱中的物料質(zhì)量達(dá)到設(shè)定值時(shí)，則暫停傳送帶上物料的供給，然后把計(jì)量好的物料卸到包裝容器中。卸完物料計(jì)量箱返回到初始位置，物料再次傳送至計(jì)量箱中，開始下一次的計(jì)量。圖9.60氣動(dòng)計(jì)量裝置結(jié)構(gòu)示意圖113

裝置的動(dòng)作過程如下：首先是計(jì)量準(zhǔn)備，氣動(dòng)裝置在停止工作一段時(shí)間后，因壓縮空氣泄漏氣缸活塞會(huì)在計(jì)量箱重力的作用下縮回，這樣計(jì)量箱返回圖示初始計(jì)量位置。第二步是物料計(jì)量階段，隨著物料落入計(jì)量箱中，計(jì)量箱的質(zhì)量不斷增加，計(jì)量氣缸慢慢被壓縮。計(jì)量的質(zhì)量達(dá)到設(shè)定值時(shí)，止動(dòng)氣缸伸出，暫時(shí)停止物料的供給。第三步是卸料，計(jì)量氣缸換接高壓氣源后伸出，推動(dòng)計(jì)量箱傾斜轉(zhuǎn)動(dòng)從而卸掉物料。經(jīng)過一段時(shí)間的延時(shí)后，計(jì)量氣缸縮回，計(jì)量箱再次返回初始計(jì)量位置為下次計(jì)量做好準(zhǔn)備。114115

氣動(dòng)計(jì)量系統(tǒng)原理圖如圖9.61所示。整個(gè)回路中計(jì)量缸與止動(dòng)缸采用行程閥發(fā)訊方式實(shí)現(xiàn)順序動(dòng)作控制，計(jì)量和傾倒物料都是由計(jì)量缸完成。

系統(tǒng)采用了高低壓切換回路，計(jì)量時(shí)用低壓（0.3MPa），傾倒物料時(shí)用高壓（0.6MPa）。計(jì)量質(zhì)量的大小可以通過調(diào)節(jié)低壓減壓閥3的調(diào)定壓力或調(diào)節(jié)行程閥13的位置來進(jìn)行調(diào)節(jié)。116

氣動(dòng)計(jì)量裝置起動(dòng)時(shí)，先進(jìn)行計(jì)量前的準(zhǔn)備。首先切換手動(dòng)換向閥17至左位，從減壓閥2輸出的高壓氣體經(jīng)閥17后進(jìn)入計(jì)量缸A無桿腔，活塞桿伸出帶著計(jì)量箱上移，當(dāng)計(jì)量箱側(cè)面的擋塊通過行程閥13時(shí)（杠桿滾輪式，為單向作用閥，此時(shí)閥芯不動(dòng)作），再將手動(dòng)換向閥17切換至右位，此時(shí)計(jì)量缸A帶著計(jì)量箱以排氣節(jié)流閥21調(diào)定的速度下降。當(dāng)計(jì)量箱側(cè)面的擋塊下移切換閥13時(shí)，此時(shí)閥13發(fā)出的信號使換向閥7切換至圖示右位，從減壓閥3輸出的低壓氣體經(jīng)換向閥7、單向節(jié)流閥20后進(jìn)入止動(dòng)缸B有桿腔，使活塞桿縮回，物料傳送帶正常送料；最后將手動(dòng)換向閥17換回中位，準(zhǔn)備工作結(jié)束。117

隨著來自傳送帶的物料不斷落入計(jì)量箱，計(jì)量箱中物料質(zhì)量逐漸增加，而此時(shí)計(jì)量缸A的主控閥9處于中位，氣缸兩腔封閉，缸內(nèi)氣體呈現(xiàn)等溫壓縮狀態(tài)，活塞桿緩慢縮回。當(dāng)所裝物料質(zhì)量達(dá)到設(shè)定值時(shí)，計(jì)量箱底部觸發(fā)行程閥14而發(fā)出切換信號，使得換向閥7切換至左位、換向閥8切換至右位，止動(dòng)缸B活塞桿伸出暫時(shí)停止物料供給。當(dāng)止動(dòng)缸B活塞到達(dá)終點(diǎn)后其無桿腔壓力升髙，達(dá)到順序閥18開啟壓力，于是減壓閥2輸出的低壓氣體經(jīng)閥7、18、8后到達(dá)計(jì)量缸主控閥9和高低壓切換閥6的左端，使它們均切換至左位，減壓閥2輸出的高壓氣體經(jīng)閥6、9、15后到達(dá)計(jì)量缸A無桿腔，計(jì)量缸活塞桿伸出使計(jì)量箱傾斜卸料。當(dāng)計(jì)量缸活塞桿到達(dá)終點(diǎn)碰到行程閥12時(shí)，閥12發(fā)出的信號經(jīng)延時(shí)控制換向閥（單