機(jī)械基礎(chǔ)（第2版） 課件 第十六章 氣壓傳動

第十六章氣壓傳動第一節(jié)氣壓傳動原理及其特點(diǎn)【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1．了解空氣的主要性質(zhì)。2．了解氣壓傳動的工作原理。3．熟悉氣動系統(tǒng)的組成。4．了解氣壓傳動的特點(diǎn)。

氣壓傳動簡稱氣動，是指以壓縮空氣為工作介質(zhì)來傳遞動力和控制信號，控制和驅(qū)動各種機(jī)械和設(shè)備，以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程機(jī)械化、自動化的一門技術(shù)。一、空氣的主要性質(zhì)1．可壓縮性和膨脹性

2．粘性3．濕度

①相對濕度

②絕對濕度二、氣壓傳動原理氣壓傳動是利用密封容積內(nèi)受壓氣體的壓力來傳遞動力（力或力矩），利用密封容積的變化來傳遞運(yùn)動（使執(zhí)行機(jī)構(gòu)獲得位移或速度），從而輸出機(jī)械功的一種傳動裝置。三、氣動系統(tǒng)的組成1．氣源裝置—空氣壓縮機(jī)2．控制元件—壓力閥、流量閥、方向閥和邏輯閥等3．執(zhí)行元件—?dú)飧缀蜌怦R達(dá)4．輔助元件—過濾器、干燥器、空氣過濾器、消聲器和油霧器等5．工作介質(zhì)—壓縮空氣四、與液壓傳動相比，氣壓傳動的優(yōu)缺點(diǎn)1．氣壓傳動的優(yōu)點(diǎn)（1）空氣隨處可取，取之不盡，對環(huán)境無污染，處理方便。（2）內(nèi)流動阻力小，壓力損失小，便于集中供氣和遠(yuǎn)距離輸送。（3）與液壓相比，氣動反應(yīng)快，動作迅速，維護(hù)簡單，管路不易堵塞。（4）氣動元件結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，適于標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化。（5）氣動系統(tǒng)對工作環(huán)境適應(yīng)性好（6）空氣具有可壓縮性，使氣動系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)過載自動保護(hù)，也便于貯氣罐貯存能量，以備急需。（7）排氣時氣體因膨脹而溫度降低，因而氣動設(shè)備可以自動降溫，長期運(yùn)行也不會發(fā)生過熱現(xiàn)象。2．氣壓傳動的缺點(diǎn)（1）空氣具有可壓縮性，當(dāng)載荷變化時，氣動系統(tǒng)的動作穩(wěn)定性差，速比不準(zhǔn)確，但可以采用氣液聯(lián)動裝置解決此問題。（2）工作壓力較低（一般為0.4～0.8MPa），結(jié)構(gòu)尺寸不宜過大，因而輸出功率較小。（3）排氣噪聲大，需加消聲器。

思考與練習(xí)1．什么是空氣的可壓縮性？它對氣動系統(tǒng)有何影響？2．空氣的粘性與什么有關(guān)？有何關(guān)系？3．什么是絕對濕度？什么是飽和濕度？什么是相對濕度？絕對濕度和相對濕度分別表達(dá)的含義是什么？4．溫度的變化對濕度有何影響？5．說出氣壓傳動的工作原理。6．氣動系統(tǒng)包含哪些組成部分？7．簡要敘述氣壓傳動的優(yōu)缺點(diǎn)。第十六章氣壓傳動第二節(jié)氣源裝置【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1．了解氣源裝置的組成。2．熟悉氣源裝置中各元件的作用。3．認(rèn)識氣源裝置中各元件的符號。 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。 壓縮空氣的發(fā)生裝置是指空氣壓縮機(jī)，也是氣源裝置的主體。壓縮空氣凈化設(shè)備一般包括后冷卻器、油水分離器、貯氣罐和干燥器等。一、空氣壓縮機(jī)1．工作原理空氣壓縮機(jī)是氣動系統(tǒng)的動力源，它把電動機(jī)輸出的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成氣體的壓力能輸送給氣動系統(tǒng)。a)實(shí)物圖圖16-1活塞式空氣壓縮機(jī)1－缸體2－活塞3－活塞桿4－滑塊5－曲柄連桿機(jī)構(gòu)6－吸氣閥7－排氣閥b)工作原理圖c)圖形符號（1）選擇空壓機(jī)的依據(jù)是氣動系統(tǒng)所需的工作壓力和流量。（2）選擇空氣壓縮機(jī)（或機(jī)組）流量的依據(jù)是整個氣動系統(tǒng)對壓縮空氣的需要以及一定的備用余量。2．空氣壓縮機(jī)的選用原則二、氣源凈化裝置1．后冷卻器

后冷卻器安裝在空氣壓縮機(jī)出口管道上，使壓縮空氣降溫。2．除油器

除油器又稱為油水分離器，安裝在后冷卻器之后的管道上，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。3．貯氣罐

貯氣罐的主要作用是貯存一定數(shù)量的壓縮空氣，以備應(yīng)急需用；減少氣源輸出氣流脈動，保證氣流連續(xù)性，減少空氣壓縮機(jī)排出氣流脈動引起的管道振動；進(jìn)一步分離壓縮空氣中的水分和油分。4．干燥器經(jīng)過后冷卻器、油水分離器和貯氣罐后得到初步凈化的壓縮空氣，已滿足一般氣壓傳動的需要，但壓縮空氣中仍含一定量的油、水以及少量的粉塵。如果用于精密的氣動裝置、氣動儀表等，壓縮空氣還必須進(jìn)行干燥處理。圖16-5吸附式干燥器的結(jié)構(gòu)與符號思考與練習(xí)1．氣源裝置包含哪些部分？各元件有何作用？2．用圖形符號作出氣源裝置中各元件的連接圖。第十六章氣壓傳動第三節(jié)氣動三大件【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1．掌握氣動三大件的組成。2．熟悉氣動三大件中各元件的作用。3．認(rèn)識氣動三大件中各元件的符號。氣壓傳動系統(tǒng)中，氣動三大件是指空氣過濾器、減壓閥和油霧器，三大件無管連接而成的組件稱為三聯(lián)件。一、空氣過濾器空氣過濾器又稱為分水濾氣器、空氣濾清器等，它的作用是濾除壓縮空氣中的水分、油分及雜質(zhì)，以達(dá)到氣動系統(tǒng)所要求的凈化程度，它屬于二次過濾器。二、減壓閥 氣動三大件中所用的減壓閥，也稱調(diào)壓閥，起減壓和穩(wěn)壓作用。三、油霧器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。圖16-7油霧器的工作原理圖和符號四、氣動三大件的安裝次序

氣動系統(tǒng)中，三大件的安裝順序依進(jìn)氣方向分別為空氣過濾器、減壓閥和油霧器。a）氣動三大件的安裝次序b）氣源調(diào)節(jié)裝置符號圖16-9氣動三聯(lián)件思考與練習(xí)1．氣動三大件是指哪些？其分別有何作用？2．依進(jìn)氣方向，用符號畫出氣動三大件的連接圖。第十六章氣壓傳動第四節(jié)氣缸和氣動馬達(dá)【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1．了解氣缸的分類。2．了解常用的幾種特殊氣缸特點(diǎn)及其應(yīng)用。3．了解氣動馬達(dá)的特點(diǎn)及功用。氣動執(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，包括氣缸和氣動馬達(dá)。一、氣缸的分類氣缸是將壓縮空氣的壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能并驅(qū)動工作機(jī)構(gòu)作往復(fù)直線運(yùn)動或擺動的裝置。分類：（1）按壓縮空氣作用形式不同分為單作用氣缸和雙作用氣缸；（2）按氣缸的結(jié)構(gòu)可分為活塞式、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(jìn)氣缸等。二、幾種特殊氣缸1．氣-液阻尼缸氣-液阻尼缸分為串聯(lián)式和并聯(lián)式兩種。（2）薄膜式氣缸薄膜式氣缸是一種利用膜片在壓縮空氣作用下產(chǎn)生變形來推動活塞桿作直線運(yùn)動的氣缸分為單作用式和雙作用式。圖16-11薄膜式氣缸1—缸體2—膜片3—膜盤4—活塞桿（3）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，輸出動能，產(chǎn)生較大的沖擊力，打擊工件做功的一種氣缸。圖16-12沖擊氣缸工作原理圖（4）伸縮氣缸 伸縮氣缸具有二級或多級活塞，大活塞伸出時推動的負(fù)載大，但速度小，小活塞伸出時，推動的負(fù)載小，但速度快。故推力和速度隨行程的變化而變化。圖16-13伸縮氣缸結(jié)構(gòu)示意圖（5）擺動氣缸(擺動氣馬達(dá))

擺動氣缸是將壓縮空氣的壓力能轉(zhuǎn)變成氣缸輸出軸的有限回轉(zhuǎn)機(jī)械能的裝置，其轉(zhuǎn)動角度小于360°。圖16-14擺動氣缸原理圖（6）標(biāo)準(zhǔn)化氣缸 標(biāo)準(zhǔn)化氣缸的標(biāo)記是用符號“QG”表示氣缸，分別用符號：“A、B、C、D、H”表示無緩沖氣缸、細(xì)桿（標(biāo)準(zhǔn)桿）緩沖氣缸、粗桿緩沖氣缸、氣－液阻尼缸及回轉(zhuǎn)氣缸。 例如標(biāo)記為QGA100×125的標(biāo)準(zhǔn)化氣缸，表示缸筒直徑為100mm，行程為125mm的無緩沖普通氣缸。三、氣動馬達(dá)簡介 氣動馬達(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。圖16-15葉片式氣動馬達(dá)1—葉片2—轉(zhuǎn)子3—定子特點(diǎn)：氣動馬達(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)生振動等缺點(diǎn)。表16-1氣動馬達(dá)的圖形符號類型單向定量馬達(dá)雙向定量馬達(dá)單向變量馬達(dá)雙向變量馬達(dá)圖形符號思考與練習(xí)1．氣-液阻尼缸有何優(yōu)點(diǎn)？2．簡述薄膜式氣缸的特點(diǎn)及應(yīng)用。3．簡述沖擊氣缸的特點(diǎn)及應(yīng)用。4．簡述伸縮氣缸的特點(diǎn)及應(yīng)用。5．簡述氣動馬達(dá)的功用及特點(diǎn)。第十六章氣壓傳動第五節(jié)氣動控制閥和基本回路【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1．了解各種氣動控制閥的工作原理及特點(diǎn)。2．認(rèn)識各種氣動控制閥的圖形符號。3．能讀懂常見的氣動基本回路。一、方向控制閥及其所組成的回路1．方向控制閥

（1）或門型梭閥圖16-16或門型梭閥原理及符號（2）與門型梭閥

與門型梭閥又稱雙壓閥，該閥只有當(dāng)兩個輸入口P1、P2同時進(jìn)氣時，A口才能輸出。圖16-17與門型梭閥原理及符號（3）快速排氣閥

快速排氣閥又稱快排閥。它是為加快氣缸運(yùn)動作快速排氣用的。圖16-18快速排氣閥結(jié)構(gòu)示意圖及符號1—膜片2—閥體2．方向控制回路與液壓傳動一樣，氣壓傳動的方向控制回路是控制氣流的通、斷和流動方向的回路，用于實(shí)現(xiàn)執(zhí)行元件的啟動、停止以及改變運(yùn)動方向。圖16-19方向控制回路思考與練習(xí)1．畫出或門型梭閥、與門型梭閥、快速排氣閥、排氣節(jié)流閥的圖形符號。2．快速排氣閥有何作用？它一般安裝在什么位置？第十六章氣壓傳動第五節(jié)氣動控制閥和基本回路【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1．了解各種氣動控制閥的工作原理及特點(diǎn)。2．認(rèn)識各種氣動控制閥的圖形符號。3．能讀懂常見的氣動基本回路。二、壓力控制閥及其所組成的回路1．壓力控制閥氣壓傳動中，壓力控制閥主要有減壓閥、溢流閥和順序閥。圖16-20壓力控制閥的圖形符號a)調(diào)壓閥(減壓閥)b)順序閥c)安全閥(溢流閥)2．壓力控制回路（1）一次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)。圖16-21一次壓力控制回路1—溢流閥2—電接點(diǎn)壓力表采用溢流閥，結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，但氣量浪費(fèi)大；采用電接點(diǎn)壓力表對電動機(jī)及控制要求較高，常用于對小型空壓機(jī)的控制。

（2）二次壓力控制回路圖16-22二次壓力控制回路思考與練習(xí)1.什么是壓力控制回路2．什么是一次壓力控制回路？什么是二次壓力控制回路？第十六章氣壓傳動第五節(jié)氣動控制閥和基本回路【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1．了解各種氣動控制閥的工作原理及特點(diǎn)。2．認(rèn)識各種氣動控制閥的圖形符號。3．能讀懂常見的氣動基本回路。三、流量控制閥及其所組成的回路1．流量控制閥圖16-23排氣節(jié)流閥排氣節(jié)流閥通常安裝在換向閥的排氣口處與換向閥聯(lián)用。2．速度控制回路

（1）單向調(diào)速回路圖16-24單向調(diào)速回路（2）雙向調(diào)速回路（3）氣-液聯(lián)動調(diào)速回路采用氣液轉(zhuǎn)換器調(diào)速回路采用氣液阻尼缸調(diào)速回路四、其它常用的氣動回路

1．安全保護(hù)回路

（1）過載保護(hù)回路圖16-28過載保護(hù)回路1