第十章 氣動元件

第十章氣動元件第一頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期五氣源裝置的組成和布置示意圖1—空氣壓縮機2—后冷卻器3—油水分離器4、7—貯氣罐5—干燥器6—過濾器8—加熱器9—四通閥第二頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期五1為空氣壓縮機，用以產(chǎn)生壓縮空氣，一般由電動機帶動。其吸氣口裝有空氣過濾器，以減少進入空氣壓縮機內(nèi)氣體的雜質(zhì)量。2為后冷卻器，用以降溫冷卻壓縮空氣，使氣化的水、油凝結(jié)起來。3為油水分離器，用以分離并排出降溫冷卻凝結(jié)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，用以進一步吸收或排除壓縮空氣中的水分及油分，使之變成干燥空氣。6為過濾器，用以進一步過濾壓縮空氣中的灰塵、雜質(zhì)顆粒。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系統(tǒng)，貯氣罐7輸出的壓縮空氣可用于要求較高的氣動系統(tǒng)（如氣動儀表及射流元件組成的控制回路等）。8為加熱器，可將空氣加熱，使熱空氣吹入閑置的干燥器中進行再生，以備干燥器Ⅰ、Ⅱ交替使用。9為四通閥，用于轉(zhuǎn)換兩個干燥器的工作狀態(tài)。第三頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期五⑴空氣壓縮機的分類空氣壓縮機簡稱空壓機，是氣源裝置的核心，用以將原動機輸出的機械能轉(zhuǎn)化為氣體的壓力能?？諌簷C有以下幾種分類方法：按工作原理分類：活塞式往復式膜片式軸流式容積型速度型離心式滑片式轉(zhuǎn)子式回轉(zhuǎn)式螺桿式轉(zhuǎn)子式第四頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期五⑵后冷卻器后冷卻器安裝在空氣壓縮機出口管道上，空氣壓縮機排出具有140℃～170℃的壓縮空氣經(jīng)過后冷卻器，溫度降至40℃～50℃。這樣，就可使壓縮空氣中油霧和水汽達到飽和使其大部分凝結(jié)成滴而析出。后冷卻器的結(jié)構(gòu)形式有：蛇形管式、列管式、散熱片式和套管式等，冷卻方式有水冷和氣冷式兩種。

第五頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期五⑶油水分離器油水分離器安裝在后冷卻器后的管道上，作用是分離壓縮空氣中所含的水分、油分等雜質(zhì)，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。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。第六頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期五⑷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，增加氣流連續(xù)性，減弱空氣壓縮機排出氣流脈動引起的管道振動；進一步分離壓縮空氣中的水分和油分。第七頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期五⑸干燥器干燥器的作用是進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，用于對氣源質(zhì)量要求較高的氣動裝置、氣動儀表等。壓縮空氣干燥方法主要采用吸附、離心、機械降水及冷凍等方法。第八頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期五2、氣動三大件空氣過濾器、減壓閥和油霧器一起稱為氣動三大件，三大件依次無管化連接而成的組件稱為三聯(lián)件，是多數(shù)氣動設(shè)備必不可少的氣源裝置。大多數(shù)情況下，三大件組合使用，其安裝次序依進氣方向為空氣過濾器、減壓閥和油霧器。三大件應(yīng)安裝在用氣設(shè)備的近處。第九頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期五壓縮空氣經(jīng)過三大件的最后處理，將進入各氣動元件及氣動系統(tǒng)。因此，三大件是氣動元件及氣動系統(tǒng)使用壓縮空氣質(zhì)量的最后保證。其組成及規(guī)格，須由氣動系統(tǒng)具體的用氣要求確定，可以少于三大件，只用一件或二件，也可多于三件。第十頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期五空氣過濾器又名分水濾氣器、空氣濾清器，它的作用是濾除壓縮空氣中的水分、油滴及雜質(zhì)，以達到氣動系統(tǒng)所要求的凈化程度。它屬于二次過濾器，大多與減壓閥，油霧器一起構(gòu)成氣動三聯(lián)件，安裝在氣動系統(tǒng)的入口處。第十一頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期五圖9-7為普通空氣過濾器（二次過濾器）的結(jié)構(gòu)圖。其工作原理是：壓縮空氣從輸入口進入后，被引入旋風葉子1，旋風葉子上有許多成一定角度的缺口，迫使空氣沿切線方向產(chǎn)生強烈旋轉(zhuǎn)。這樣夾雜在空氣中的較大水滴、油滴和灰塵便依靠自身的慣性與存水杯3的內(nèi)壁碰撞，并從空氣中分離出來沉到杯底。而微?；覊m和霧狀水汽則由濾芯2濾除。為防止氣體旋轉(zhuǎn)將存水杯中積存的污水卷起，在濾芯下部設(shè)擋水板4。為保證其正常工作，必須及時將存水杯3中的污水通過手動排水閥5放掉。第十二頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期五空氣過濾器要根據(jù)氣動設(shè)備要求的過濾精度和自由空氣流量來選用。空氣過濾器一般裝在減壓閥之前，也可單獨使用；要按殼體上的箭頭方向正確連接其進、出口，不可將進、出口接反，也不可將存水杯朝上倒裝。第十三頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期五油霧器是一種特殊的注油裝置，它以壓縮空氣為動力，將潤滑油噴射成霧狀并混合于壓縮空氣中，使壓縮空氣具有潤滑氣動元件的能力。目前氣動控制閥、氣缸和氣馬達主要是靠這種帶有油霧的壓縮空氣來實現(xiàn)潤滑的，其優(yōu)點是方便、干凈、潤滑質(zhì)量高。第十四頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期五減壓閥氣動三大件中所用的減壓閥，起減壓和穩(wěn)壓作用，工作原理與液壓系統(tǒng)減壓閥相同。氣動三大件的安裝次序氣動系統(tǒng)中氣動三大件的安裝次序如圖所示。目前新結(jié)構(gòu)的三大件插裝在同一支架上，形成無管化連接，如圖所示。其結(jié)構(gòu)緊湊、裝拆及更換元件方便，應(yīng)用普遍。第十五頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期五氣動三大件的安裝次序1—空氣過濾器2—減壓閥3—油霧器4—壓力表

第十六頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期五二、執(zhí)行元件氣動執(zhí)行元件是將壓縮空氣的壓力能轉(zhuǎn)換為機械能的裝置，包括氣缸和氣馬達。第十七頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期五1.氣缸的分類氣缸種類多，結(jié)構(gòu)各異、分類方法多，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為單作用氣缸和雙作用氣缸；(2)按結(jié)構(gòu)特點不同分為活塞式、薄膜式、柱塞式和擺動式氣缸等；(3)按安裝方式可分為耳座式、法蘭式、軸銷式、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、沖擊和步進氣缸等。第十八頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期五2、氣缸的工作原理

如圖所示為雙作用氣缸，是指活塞的往復運動均由壓縮空氣來推動。在單伸出活塞桿的動力缸中，因活塞右邊面積比較大，當空氣壓力作用在右邊時，提供一慢速的和作用力大的工作行程；返回行程時，由于活塞左邊的面積較小，所以速度較快而作用力變小。此類氣缸的使用最為廣泛，一般應(yīng)用于包裝機械、食品、機械等設(shè)備上。第十九頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期五氣動馬達是將壓縮空氣的壓力能轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)的機械能的裝置。氣動馬達有葉片式、活塞式、齒輪式等多種類型，在氣壓傳動中使用最廣泛的是葉片式和活塞式馬達，現(xiàn)以葉片式氣動馬達為例簡單介紹氣動馬達的工作原理。第二十頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期五當壓縮空氣從進氣口進入氣室后立即噴向葉片1，作用在葉片的外伸部分，產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩帶動轉(zhuǎn)子2作逆時針轉(zhuǎn)動，輸出機械能。若進氣、出氣口互換，則轉(zhuǎn)子反轉(zhuǎn)，輸出相反方向的機械能。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的離心力和葉片底部的氣壓力、彈簧力（圖中未畫出）使得葉片緊貼在定子3的內(nèi)壁上，以保證密封，提高容積效率。葉片式氣動馬達主要用于風動工具，高速旋轉(zhuǎn)機械及礦山機械等。第二十一頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期五三、氣動控制元件1、壓力控制閥氣動壓力控制閥主要有減壓閥、溢流閥和順序閥。圖為壓力控制閥圖形符號。它們都是利用作用于閥芯上的流體（空氣）壓力和彈簧力相平衡的原理來進行工作的。而在氣壓傳動中，一般都是由空氣壓縮機將空氣壓縮后貯存于貯氣罐中，然后經(jīng)管路輸送給各傳動裝置使用，貯氣罐提供的空氣壓力高于每臺裝置所需的壓力，且壓力波動也較大。因此必須在每臺裝置入口處設(shè)置一減壓閥，以將入口處的空氣降低到所需的壓力，并保持該壓力值的穩(wěn)定。第二十二頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期五(a)調(diào)壓閥（減壓閥）(b)順序閥(c)安全閥（溢流閥）第二十三頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期五2、流量控制閥氣動流量控制閥主要有節(jié)流閥，單向節(jié)流閥和排氣節(jié)流閥等。都是通過改變控制閥的通流面積來實現(xiàn)流量的控制元件。因此，只以排氣節(jié)流閥為例介紹其流量閥的工作原理。上圖所示為排氣節(jié)流閥。氣流從A口進入閥內(nèi)，由節(jié)流口1節(jié)流后經(jīng)消聲套2排出。因而它不僅能調(diào)節(jié)執(zhí)行元件的運動速度，還能起到降低排氣噪聲的作用。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。第二十四頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期五3、方向控制閥氣動方向控制閥和液壓方向控制閥相似，分類方法也大致相同。按其作用特點可分為單向型和換向型兩種，其閥芯結(jié)構(gòu)主要有截止式和滑閥式。單向型控制閥單向型控制閥包括單向閥、或門型梭閥、與門型梭閥和快速排氣閥。其中單向閥與液壓單向閥類似。第二十五頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期五①或門型梭閥在氣壓傳動系統(tǒng)中，當兩個通路P1和P2均與另一通路A相通，而不允許P1與P2相通時，就要用或門型梭閥，如圖所示。由于閥芯像織布梭子一樣來回運動，因而稱之為梭閥，該閥相當于兩個單向閥的組合。在邏輯回路中，它起到或門的作用。第二十六頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期五如圖a所示，當P1進氣時，將閥芯推向右邊，通路P2被關(guān)閉，于是氣流從P1進入通路A。反之，氣流則從P2進入A，如圖b所示。當P1，P2同時進氣時，哪端壓力高，A就與哪端相通，另一端就自動關(guān)閉。圖c為該閥的圖形符號。第二十七頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期五②與門型梭閥（雙壓閥）第二十八頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期五與門型梭閥又稱雙壓閥，該閥只有當兩個輸入口P1、P2同時進氣時，A口才能輸出。圖所示為與門型梭閥。P1或P2單獨輸入時，如圖a、b所示，此時A口無輸出，只有當P1，P2同時有輸入時，A口才有輸出，如圖c所示。當P1、P2氣體壓力不等時，則氣壓低的通過A口輸出。圖d為該閥的圖形符號。第二十九頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期五③快速排氣閥快速排氣閥又稱快排閥。它是為加快氣缸