液壓與氣動技術(shù)課件：氣壓傳動

氣壓傳動11.1氣壓傳動概述11.2氣動元件11.3氣動回路11.4氣動系統(tǒng)實(shí)例11.5氣動系統(tǒng)的使用與維護(hù)保養(yǎng)本章小結(jié)思考與練習(xí)

【學(xué)習(xí)任務(wù)】

(1)認(rèn)識氣壓傳動技術(shù)。

(2)了解氣源裝置。

(3)分析氣動基本回路的功能及工作原理。

(4)了解常用氣動系統(tǒng)。

(5)了解氣動系統(tǒng)的安裝調(diào)試與使用維護(hù)。

氣壓傳動是以壓縮空氣作為工作介質(zhì)進(jìn)行能量傳遞的一種傳動方式。氣壓傳動及其控制技術(shù)(簡稱氣動技術(shù))目前在國內(nèi)外工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用較多，它與液壓、機(jī)械、電氣和電子

技術(shù)一起互相補(bǔ)充，已成為實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化的一種重要手段。

氣壓傳動也像液壓傳動一樣，利用流體作為工作介質(zhì)而傳動，在工作原理、系統(tǒng)組成、元件結(jié)構(gòu)和圖形符號等方面，兩者之間存在很多相似之處，所以在學(xué)習(xí)本章時，前面介紹

的液壓傳動的一些基本知識，在此仍有很大的參考和借鑒作用。

11.1氣壓傳動概述

11.1.1氣壓傳動系統(tǒng)的組成和工作原理

1.氣壓傳動系統(tǒng)的組成如圖11.1所示為用于氣動剪切機(jī)的氣壓傳動系統(tǒng)實(shí)例。氣壓傳動與液壓傳動都是利用流體作為工作介質(zhì)，具有許多共同點(diǎn)，氣壓傳動系統(tǒng)也是由以下五個部分組成的。

(1)動力元件(氣源裝置)。其主體部分是空氣壓縮機(jī)(圖中元件1)。它將原動機(jī)(如電動機(jī))供給的機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)闅怏w的壓力能，為各類氣動設(shè)備提供動力。用氣量較大的廠礦

企業(yè)都專門建立壓縮空氣站，集中向各用氣點(diǎn)輸送壓縮空氣。

(2)執(zhí)行元件。執(zhí)行元件包括各種氣缸(圖中元件11)和氣動馬達(dá)。它的功用是將氣體的壓力能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，輸送給工作部件。

(3)控制元件?？刂圃ǜ鞣N閥體，如各種壓力閥(圖中元件7)、方向閥(圖中元件9、10)、流量閥、邏輯元件等，用以控制壓縮空氣的壓力、流量和流動方向以及執(zhí)行元件的工作程序，以便使執(zhí)行元件完成預(yù)定的運(yùn)動過程。

(4)輔助元件。輔助元件是使壓縮空氣凈化、潤滑、消聲以及用于元件間連接等所需的裝置，如各種冷卻器、分水排水器、氣罐、干燥器、過濾器、油霧器及消聲器等(圖中元件2、3、4、5、6、8)，它們對保持氣動系統(tǒng)可靠、穩(wěn)定和持久工作起著十分重要的作用。

(5)工作介質(zhì)。工作介質(zhì)即傳動氣體，為壓縮空氣。氣壓系統(tǒng)是通過壓縮空氣實(shí)現(xiàn)運(yùn)動和動力的傳遞的。圖11.1氣動剪切機(jī)的氣壓傳動系統(tǒng)原理圖圖11.1氣動剪切機(jī)的氣壓傳動系統(tǒng)原理圖

2.氣壓傳動系統(tǒng)的工作原理

如圖11.1所示氣動剪切機(jī)的工作過程如下(圖示位置為工料被剪前的情況)。

當(dāng)工料12由上料裝置(圖中未畫出)送入剪切機(jī)并到達(dá)規(guī)定位置時，機(jī)動閥9的頂桿受壓而使閥內(nèi)通路打開，氣控?fù)Q向閥10的控制腔便與大氣相通，閥芯受彈簧力的作用而下移。由空氣壓縮機(jī)1產(chǎn)生并經(jīng)過初次凈化處理后儲藏在儲氣罐4中的壓縮空氣，經(jīng)空氣干燥器5、空氣過濾器6、減壓閥7和油霧器8及氣控?fù)Q向閥10，進(jìn)入氣缸11的下腔;氣缸上腔的壓縮空氣通過閥10排入大氣。

此時，氣缸活塞向上運(yùn)動，帶動剪刃將工料切斷。工料剪下后，即與機(jī)動閥脫開，機(jī)動閥9復(fù)位，所在的排氣通道被封死，氣控?fù)Q向閥10的控制腔氣壓升高，迫使閥芯上移，氣路換向，氣缸活塞帶動剪刃復(fù)位，準(zhǔn)備第二次下料。由此可以看出，剪切機(jī)構(gòu)克服阻力切斷工料的機(jī)械能是由壓縮空氣的壓力能轉(zhuǎn)換后得到的。同時，由于換向閥的控制作用使壓縮空氣的通路不斷改變，氣缸活塞方可帶動剪切機(jī)構(gòu)頻繁地實(shí)現(xiàn)剪切與復(fù)位的動作循環(huán)。

如圖11.1(a)所示為剪切機(jī)氣動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理圖，如圖11.1(b)所示為該系統(tǒng)的圖形符號?？梢钥闯?，氣動圖形符號和液壓圖形符號有很明顯的一致性和相似性，但也存在不少重大區(qū)別之處，例如，氣動元件向大氣排氣，就不同于液壓元件回油接入油箱的表示方法。常用氣動元件的圖形符號參見書末附錄。

11.1.2氣壓傳動的特點(diǎn)

氣壓傳動的工作介質(zhì)是空氣，具有壓縮性大、黏性小、清潔度和安全性高等特點(diǎn)，與液壓油差別較大。因此氣壓傳動與液壓傳動在性能、使用方法、使用范圍和結(jié)構(gòu)上也存在

較大的差別。氣壓傳動與液壓、電氣、機(jī)械傳動方式的比較如表11.1所示。

通過比較可知，氣壓傳動具有以下特點(diǎn)。

1.氣壓傳動的優(yōu)點(diǎn)

(1)氣動動作迅速、反應(yīng)快(0.02s)，調(diào)節(jié)控制方便，維護(hù)簡單，不存在介質(zhì)變質(zhì)及補(bǔ)充等問題。

(2)便于集中供氣和遠(yuǎn)距離輸送控制。因空氣黏度小(約為液壓油的萬分之一)，在管內(nèi)流動阻力小，壓力損失小。

(3)氣動系統(tǒng)對工作環(huán)境適應(yīng)性好，特別在易燃、易爆、多塵埃、強(qiáng)磁、輻射、振動等惡劣工作環(huán)境中工作時，安全可靠性優(yōu)于液壓、電子和電氣系統(tǒng)。

(4)因空氣具有可壓縮性，能夠?qū)崿F(xiàn)過載保護(hù)，也便于儲氣罐儲存能量，以備急需。

(5)以空氣為工作介質(zhì)，易于獲得，節(jié)省了購買、儲存、運(yùn)輸介質(zhì)的費(fèi)用和麻煩；用后的空氣直接排入大氣，處理方便，也不污染環(huán)境。

(6)氣動元件結(jié)構(gòu)簡單，成本低，壽命長，易于標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化。

(7)可以自動降溫。因排氣時氣體膨脹，溫度降低。

(8)與液壓傳動一樣，操作控制方便，易于實(shí)現(xiàn)自動控。

2.氣壓傳動的缺點(diǎn)

(1)運(yùn)動平穩(wěn)性較差。因空氣可壓縮性較大，其工作速度受外負(fù)載影響大。

(2)工作壓力較低(0.1~1MPa)，不易獲得較大的輸出力或轉(zhuǎn)矩。

(3)空氣凈化處理較復(fù)雜。氣源中的雜質(zhì)及水蒸氣必須凈化處理。

(4)因空氣黏度小，潤滑性差，因此需設(shè)潤滑裝置。

(5)有較大的排氣噪聲。

11.1.3氣壓傳動的應(yīng)用

氣壓傳動在相當(dāng)長的時間內(nèi)被用來執(zhí)行簡單的機(jī)械動作，但近年來，氣動技術(shù)在自動化技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展中起到了極其重要的作用，并得到了廣泛應(yīng)用和迅速發(fā)展。表11.2列

舉了氣壓傳動在各工業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用。

11.2氣動元件

11.2.1氣源裝置及輔助元件氣源裝置為氣動系統(tǒng)提供符合規(guī)定質(zhì)量要求的壓縮空氣，是氣動系統(tǒng)的一個重要部分。對壓縮空氣的主要要求是具有一定壓力、流量和潔凈度。

如圖11.2所示，氣源裝置的主體是空氣壓縮機(jī)(氣源)，它是氣壓傳動系統(tǒng)的動力元件。由于大氣中混有灰塵、水蒸氣等雜質(zhì)，因此，由大氣壓縮而成的壓縮空氣必須經(jīng)過降溫、凈化、穩(wěn)壓等一系列處理后方可供給系統(tǒng)使用。這就需要在空氣壓縮機(jī)出口管路上安裝一系列輔助元件，如冷卻器、油水分離器、空氣過濾器、空氣干燥器、儲氣罐等。此外，為了提高氣壓傳動系統(tǒng)的工作性能，改善工作條件，還需要用到其他輔助元件，如油霧器、消聲器、轉(zhuǎn)換器等。圖11.2氣源裝置

1.空氣壓縮機(jī)

空氣壓縮機(jī)簡稱空壓機(jī)，是氣源裝置的核心，它將原動機(jī)輸出的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為氣體的壓力能。

1)空氣壓縮機(jī)的分類

空氣壓縮機(jī)的分類如表11.3~表11.5所示。

2)空氣壓縮機(jī)的工作原理

最常用的往復(fù)活塞式空氣壓縮機(jī)，其工作原理如圖11.3所示。圖11.3往復(fù)活塞式空氣壓縮機(jī)的工作原理

圖中曲柄8作回轉(zhuǎn)運(yùn)動，通過連桿7、滑塊5、活塞桿4帶動活塞3作往復(fù)直線運(yùn)動。當(dāng)活塞3向右運(yùn)動時，氣缸2的密封腔內(nèi)形成局部真空，吸氣閥9打開，空氣在大氣壓力作用下進(jìn)入氣缸，此過程稱為吸氣過程；當(dāng)活塞向左運(yùn)動時，吸氣閥關(guān)閉，缸內(nèi)空氣被壓縮，此過程稱為壓縮過程;當(dāng)氣缸內(nèi)被壓縮的空氣壓力高于排氣管內(nèi)的壓力時，排氣閥1即被打開，壓縮空氣進(jìn)入排氣管內(nèi)，此過程稱為排氣過程。圖中所示為單缸式空氣壓縮機(jī)，工程實(shí)際中常用的空氣壓縮機(jī)大都是多缸式的?？諝鈮嚎s機(jī)除有往復(fù)活塞式外，還有兩級活塞式、螺桿式、離心式、軸流式等多種形式。

2.空氣凈化裝置

在氣壓傳動中使用的低壓空氣壓縮機(jī)多采用油潤滑，由于它排出的壓縮空氣溫度一般在140℃~170℃之間，使空氣中的水分和部分潤滑油變成氣態(tài)，并與吸入的灰塵不規(guī)則

混合，便形成了水汽、油霧和灰塵等混合氣體，如果將含有這些雜質(zhì)的壓縮空氣直接輸送給氣動設(shè)備使用，就會給整個系統(tǒng)帶來不良影響。因此，在氣壓傳動系統(tǒng)中，設(shè)置了除水、

除油、除塵和干燥等氣源凈化裝置。在某些特殊場合，壓縮空氣還需經(jīng)過多次凈化后方能使用。常用的空氣凈化裝置有冷卻器、油水分離器、空氣過濾器、空氣干燥器、儲氣罐等。

1)冷卻器

冷卻器安裝在空氣壓縮機(jī)的后面，也稱后冷卻器。它將空氣壓縮機(jī)排出的具有140℃~170℃的壓縮空氣降至40℃~50℃。使壓縮空氣中油霧和水汽達(dá)到飽和，并使其大部分凝結(jié)成油滴和水滴而析出。常用冷卻器的結(jié)構(gòu)形式有蛇形管式、列管式、散熱片式、套管式等，冷卻方式有水冷式和氣冷式兩種。圖12.4所示為列管水冷式冷卻器的結(jié)構(gòu)原理圖及其符號。圖11.4列管水冷式冷卻器

2)油水分離器

水分離器安裝在后冷卻器后面的管道上，作用是分離并排除空氣中凝結(jié)的水分、油分和灰塵等雜質(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)行回轉(zhuǎn)式、撞擊折回式、離心旋式、水浴式以及以上形式的組合等。如圖12.

5所示為撞擊折回式油水分離器的結(jié)構(gòu)形式及其符號，當(dāng)壓縮空氣由入口進(jìn)入油水分離器后，首先與隔板撞擊，一部分

水和油留在隔板上，然后氣流上升產(chǎn)生環(huán)行回轉(zhuǎn)，這樣凝結(jié)在壓縮空氣中的水滴和油滴及灰塵雜質(zhì)受慣性力作用而分離析出，沉降于殼體底部，并由下面的放水閥定期排出。

3)空氣過濾器

空氣過濾器的作用是濾除壓縮空氣中的雜質(zhì)微粒(如灰塵、水分等)，達(dá)到系統(tǒng)所要求的凈化程度。常用的過濾器有一次過濾器(也稱簡易過濾器)和二次過濾器。圖11.6是作為二次過濾器用的分水濾氣器的結(jié)構(gòu)原理圖及其符號。從入口進(jìn)入的壓縮空氣被引入旋風(fēng)葉子1，旋風(fēng)葉子上有許多呈一定角度的缺口，迫使空氣沿切線方向產(chǎn)生強(qiáng)烈旋轉(zhuǎn)。這樣夾雜在空氣中的較大的水滴、油滴、灰塵等便依靠自身的慣性與存水杯2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3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)有擋水板4。在水杯中的污水應(yīng)通過下面的排水閥5及時排放掉。圖11.5撞擊折回式油水分離器圖11.6分水濾氣器

4)空氣干燥器

壓縮空氣經(jīng)過除水、除油、除塵的初步凈化后，已能滿足一般氣壓傳動系統(tǒng)的要求。而對某些要求較高的氣動裝置或氣動儀表，其用氣還需要經(jīng)過干燥處理。如圖11.7所示的是一種常用的吸附式干燥器的結(jié)構(gòu)原理圖及其符號。當(dāng)壓縮空氣通過具有吸附水分性能的吸附劑(如活性氧化鋁、硅膠等)后水分即被吸附，從而達(dá)到干燥的目的。

4)空氣干燥器

壓縮空氣經(jīng)過除水、除油、除塵的初步凈化后，已能滿足一般氣壓傳動系統(tǒng)的要求。而對某些要求較高的氣動裝置或氣動儀表，其用氣還需要經(jīng)過干燥處理。如圖11.7所示的是一種常用的吸附式干燥器的結(jié)構(gòu)原理圖及其符號。當(dāng)壓縮空氣通過具有吸附水分性能的吸附劑(如活性氧化鋁、硅膠等)后水分即被吸附，從而達(dá)到干燥的目的。

5)儲氣罐

儲氣罐的功用：一是消除壓力波動;二是儲存一定量的壓縮空氣，維持供需氣量之間的平衡;三是進(jìn)一步分離氣中的水、油等雜質(zhì)。儲氣罐一般采用圓筒狀焊接結(jié)構(gòu)，有立式

和臥式兩種，通常以立式應(yīng)用較多，如圖11.8所示。圖11.7吸附式干燥器圖11.8儲氣罐

上述冷卻器、油水分離器、空氣過濾器、空氣干燥器和儲氣罐等元件通常安裝在空氣壓縮機(jī)的出口管路上，組成一套氣源凈化裝置，是壓縮空氣站的重要組成部分。

3.其他氣壓傳動輔助元件

1)油霧器

壓縮空氣通過凈化后，所含污油、濁水得到了清除，但是一般的氣動裝置還要求壓縮空氣具有一定的潤滑性，以減輕其對運(yùn)動部件的表面磨損，改善其工作性能。因此要用油

霧器對壓縮空氣噴灑少量的潤滑油。圖11.9所示為油霧器的結(jié)構(gòu)原理圖及其符號。壓力為p1

的壓縮空氣流經(jīng)狹窄的頸部通道時，流速增大，壓力降為p2

，由于壓差p=p1-p2的出現(xiàn)，油池中的潤滑油就沿豎直細(xì)管(稱文氏管)被吸往上方，并滴向頸部通道，隨即被壓縮氣流噴射霧化帶入系統(tǒng)。圖11.9油霧器

分水濾氣器、減壓閥、油霧器三件通常組合使用，稱為氣動三聯(lián)件，是多數(shù)氣動設(shè)備必不可少的氣源裝置，其安裝次序依進(jìn)氣方向?yàn)榉炙疄V氣器、減壓閥、油霧器。

2)消聲器

氣壓傳動系統(tǒng)一般不設(shè)排氣管道，用后的壓縮空氣直接排入大氣，伴隨有強(qiáng)烈的排氣噪聲，一般可達(dá)100~110dB。為降低噪聲，可在排氣口裝設(shè)消聲器。

消聲器是通過阻尼或增加排氣面積來降低排氣的速度和功率，從而降低噪聲的。氣動元件上使用的消聲器的類型一般有三種，即吸收型消聲器、膨脹干涉型消聲器、膨脹干涉

吸收型消聲器。如圖11.10所示為吸收型消聲器的結(jié)構(gòu)原理圖及其符號，它依靠裝在體內(nèi)的吸聲材料(玻璃纖維、毛氈、泡沫塑料、燒結(jié)材料等)來消聲，是目前應(yīng)用最廣泛的一種。圖11.10吸收型消聲器

3)轉(zhuǎn)換器

氣動系統(tǒng)的工作介質(zhì)是氣體，而信號的傳遞和執(zhí)行元件不一定全用氣體，可能用液體或電傳輸，這就要通過轉(zhuǎn)換器來進(jìn)行轉(zhuǎn)換。常用的轉(zhuǎn)換器有三種，即電氣轉(zhuǎn)換器、氣電轉(zhuǎn)

換器、氣液轉(zhuǎn)換器。電磁換向閥就是一種電氣轉(zhuǎn)換器，下面僅介紹氣電轉(zhuǎn)換器和氣液轉(zhuǎn)換器。

(1)氣電轉(zhuǎn)換器。這是將氣信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柕难b置，也稱為壓力繼電器。壓力繼電器按信號壓力的大小分為低壓型(0~0.1MPa)、中壓型(0.1~0.6MPa)和高壓型

(>1MPa)三種。如圖11.11所示為高、中壓型壓力繼電器的結(jié)構(gòu)原理圖及其符號。壓縮空氣進(jìn)入下部氣室A后，膜片6受到由下往上的空氣壓力作用，當(dāng)壓力上升到某一數(shù)值后，

膜片上方的圓盤5帶動爪樞4克服彈簧力向上移動，使兩個微動開關(guān)3的觸頭受壓發(fā)出電信號。旋轉(zhuǎn)定壓螺母1，即可調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換壓力的范圍。

(2)氣液轉(zhuǎn)換器。這是將氣壓能轉(zhuǎn)換為液壓能的裝置。氣液轉(zhuǎn)換器有兩種結(jié)構(gòu)形式，一種是直接作用式，即在一筒式容器內(nèi)，壓縮空氣直接作用在液面上，或通過活塞、隔膜

等作用在液面上，推壓液體以同樣的壓力輸出，如圖11.12所示為直接作用式氣液轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)原理圖及其符號。另一種氣液轉(zhuǎn)換器是換向閥式元件，它是一個氣控液壓換向閥，

采用這種轉(zhuǎn)換器需要另備液壓源。圖11.11高、中壓型壓力繼電器圖11.12直接作用式氣液轉(zhuǎn)換器

11.2.2氣動執(zhí)行元件

在氣壓傳動中，氣缸和氣馬達(dá)都是將壓縮空氣的壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的氣動元件。氣缸用于實(shí)現(xiàn)往復(fù)直線運(yùn)動或擺動，氣馬達(dá)用于實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)運(yùn)動。

1.氣缸

1)氣缸的分類及典型結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)

氣缸的應(yīng)用十分廣泛，其結(jié)構(gòu)形式也是多種多樣，可分為單作用氣缸、雙作用氣缸和特殊氣缸三大類。下面簡單介紹幾種典型氣缸的結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)。

(1)普通型單活塞桿雙作用氣缸。如圖11.13(b)所示為普通型單活塞桿雙作用氣缸的結(jié)構(gòu)原理圖。氣缸由缸筒11，前、后缸蓋13、1，活塞8，活塞桿10，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連接鎖緊(圖中未畫出)?；钊c活塞連桿相連，活塞上裝有密封圈4、導(dǎo)向環(huán)5和磁性環(huán)6。為防止漏氣和外部粉塵的侵入，前缸蓋上裝有活塞桿用防塵組合密封圈15。磁性環(huán)用來產(chǎn)生磁場，使活塞接近磁性開關(guān)時發(fā)出電信號，即在普通氣缸上安裝磁性開關(guān)就能成為可以檢測氣缸活塞位置的開關(guān)氣缸。圖11.13普通型單活塞桿雙作用氣缸

(2)氣液阻尼缸。普通氣缸工作時，由于氣體的可壓縮性使氣缸工作不穩(wěn)定，為了使活塞運(yùn)動平穩(wěn)，普遍采用了氣液阻尼缸。氣液阻尼缸是由氣缸和液壓缸組合而成的，它以壓縮空氣為能源，利用油液的近似不可壓縮性控制流量以獲得活塞平穩(wěn)運(yùn)動和調(diào)節(jié)活塞的運(yùn)動速度。如圖11.14所示為氣液阻尼缸的結(jié)構(gòu)原理圖。在此缸中，液壓缸和氣缸共用一個活塞桿，故氣缸活塞運(yùn)動必然帶動液壓缸活塞往同一方向運(yùn)動。當(dāng)活塞右移時，液壓缸右腔排油只能經(jīng)節(jié)流閥流入左腔，所產(chǎn)生的阻尼作用使活塞平穩(wěn)運(yùn)動，調(diào)節(jié)節(jié)流閥，即可改變活塞的運(yùn)動速度;反之，活塞左移，油缸左腔排油經(jīng)單向閥流入右腔，因無阻尼作用，故活塞快速退回。圖中油缸上方的油箱只能用來補(bǔ)充因泄漏而減少的油量。由于補(bǔ)油量不大，通常只用油杯補(bǔ)油。圖11.14氣液阻尼缸的結(jié)構(gòu)原理圖

(3)沖擊氣缸。沖擊氣缸可把壓縮空氣的壓力能轉(zhuǎn)化為活塞高速運(yùn)動的動能，利用此動能作功，可完成型材下料、打印、破碎、沖孔、鍛造等多種作業(yè)。如圖11.15所示為沖擊氣缸的結(jié)構(gòu)原理圖，當(dāng)活塞6處于圖示初始位置時，中蓋5的噴嘴口4被活塞封閉，隨著換向閥的換向，蓄能腔3充入0.5~0.7MPa的壓縮空氣，活塞桿腔1與大氣相通，活塞在噴嘴口面積上的氣壓作用下移動，噴嘴口開啟，積聚在蓄能腔中的壓縮空氣通過噴嘴口突然作用在活塞的全部面積上，噴嘴口處產(chǎn)生高速氣流噴入活塞腔2，使活塞獲得強(qiáng)大的動

能，然后高速沖下。圖11.15沖擊氣缸的結(jié)構(gòu)原理圖

(4)回轉(zhuǎn)氣缸?；剞D(zhuǎn)氣缸的結(jié)構(gòu)原理如圖11.16所示，它由導(dǎo)氣頭、缸體、活塞等組成。氣缸的缸體3連同缸蓋及導(dǎo)氣頭芯6可被帶動回轉(zhuǎn)，活塞4及活塞桿1只能作往復(fù)直線運(yùn)動，導(dǎo)氣頭體9外接管路，固定不動?；剞D(zhuǎn)氣缸主要用于機(jī)床夾具和線材卷曲。圖11.16回轉(zhuǎn)氣缸的結(jié)構(gòu)原理圖

(5)膜片式氣缸。如圖11.17所示為膜片式氣缸，它主要由膜片和中間硬芯相連來代替普通氣缸中的活塞，依靠膜片在氣壓作用下的變形來使活塞桿運(yùn)動。活塞的位移較小，一般小于40mm。這類氣缸的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕，密封性能好，制造成本低，維修方便。它適用于氣動夾具、自動調(diào)節(jié)閥及短行程工作場合。圖11.17膜片式氣缸的結(jié)構(gòu)原理圖

(6)無油潤滑氣缸。該氣缸的結(jié)構(gòu)與普通氣缸沒有什么區(qū)別，只是氣缸內(nèi)的一些相對運(yùn)動零件如活塞、密封圈、導(dǎo)向套等采用一種特殊的樹脂材料制成，有自潤滑作用，運(yùn)動

摩擦阻力小。因此，這種氣缸在運(yùn)行時不需要在壓縮空氣中加入起潤滑作用的油霧而能長時間工作。由于氣缸排氣中不含油分，故此種氣缸特別適用于食品、醫(yī)藥工業(yè)。

2)氣缸的使用要求和注意事項(xiàng)

(1)氣缸一般正常工作的條件是介質(zhì)和環(huán)境溫度為-20℃~80℃，工作壓力為0.1~1MPa。

(2)安裝前應(yīng)在1.5倍工作壓力下進(jìn)行試驗(yàn)，不應(yīng)漏氣。

(3)裝配時所有密封件的相對運(yùn)動工作表面應(yīng)涂以潤滑脂。

(4)安裝的氣源進(jìn)口處必須設(shè)置油霧器，以利于工作中潤滑。氣缸的合理潤滑極為重要，往往因潤滑不良，氣缸產(chǎn)生爬行，甚至不能正常工作。

(5)安裝時要注意動作方向，活塞桿不允許承受偏心負(fù)載或橫向負(fù)載。

(6)負(fù)載在行程中有變化時，應(yīng)使用輸出力有足夠余量的氣缸，并要附加緩沖裝置。

(7)不使用滿行程。特別是當(dāng)活塞桿伸出時，不要使活塞與氣缸蓋相撞擊，否則容易引起活塞和缸蓋等零件破壞。

2.氣馬達(dá)

氣馬達(dá)是利用壓縮空氣的能量實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的機(jī)械。

1)氣馬達(dá)的分類及特點(diǎn)

氣馬達(dá)按結(jié)構(gòu)形式可分為葉片式、活塞式、齒輪式等。

最為常用的是葉片式氣馬達(dá)和活塞式氣馬達(dá)。葉片式氣馬達(dá)制造簡單，結(jié)構(gòu)緊湊，但低速起動轉(zhuǎn)矩小，低速性能不好，適宜性能要求低或中功率的機(jī)械，目前在礦山機(jī)械及風(fēng)動工具中應(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，適宜載荷較大和要求低速、轉(zhuǎn)矩大的機(jī)械，如起重機(jī)、絞車絞盤、拉管機(jī)等。

2)葉片式氣馬達(dá)的工作原理

如圖11.18所示，壓縮空氣由孔A輸入時，分為兩路：一路經(jīng)定子兩端蓋內(nèi)的槽進(jìn)入葉片底部(圖中未畫出)將葉片推出，使其貼緊定子內(nèi)表面；另一路則進(jìn)入相應(yīng)的密封容腔，作用于懸伸的葉片上。由于轉(zhuǎn)子與定子偏心放置，相鄰兩葉片伸出的長度不一樣，就產(chǎn)生了轉(zhuǎn)矩差，從而推動轉(zhuǎn)子按逆時針方向旋轉(zhuǎn)。作功后的氣體由孔C排出，剩余殘氣經(jīng)孔B排出。若使壓縮空氣改由孔B輸入，便可使轉(zhuǎn)子按順時針方向旋轉(zhuǎn)。圖11.18葉片式氣馬達(dá)

3)氣馬達(dá)的潤滑

氣馬達(dá)的潤滑是保證其正常工作必不可少的環(huán)節(jié)，氣馬達(dá)得到正確良好的潤滑后，可在兩次檢修期間至少實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)2500~3000h。一般應(yīng)在氣馬達(dá)操縱閥前配置油霧器，并經(jīng)常補(bǔ)油，以使霧狀油混入壓縮空氣后再進(jìn)入馬達(dá)中，從而得到不間斷的良好潤滑。

4)氣馬達(dá)的應(yīng)用

氣馬達(dá)工作適應(yīng)性強(qiáng)，可適用于無級調(diào)速、起動頻繁、經(jīng)常換向、高溫潮濕、易燃易爆、負(fù)載起動、不便于人工操縱及有過載可能的場合。

氣馬達(dá)主要應(yīng)用于礦山機(jī)械、專業(yè)性的機(jī)械制造業(yè)、油田、化工、造紙、煉鋼、船舶、航空、工程機(jī)械等行業(yè)。許多風(fēng)動工具如風(fēng)鉆、風(fēng)扳手、風(fēng)砂輪、風(fēng)動鏟刮機(jī)等均裝有氣馬達(dá)。隨著氣壓傳動的發(fā)展，氣馬達(dá)的應(yīng)用將日趨廣泛。

11.2.3氣動控制元件

氣壓傳動的控制元件有三類控制閥，即方向控制閥、壓力控制閥和流量控制閥。此外氣動控制元件還包括各種邏輯元件和射流元件。

1.方向控制閥

方向控制閥用于控制氣流的方向與通斷。按其功用可分為單向型控制閥和換向型控制閥。

1)單向型控制閥

單向型控制閥主要有單向閥、梭閥、快速排氣閥等。單向閥的結(jié)構(gòu)和符號與液壓閥中的單向閥基本相同。這里只介紹梭閥，它是構(gòu)成邏輯回路的重要元件。

(1)或門型梭閥。如圖11.19所示為或門型梭閥的工作原理和符號。

該閥的結(jié)構(gòu)相當(dāng)于兩個單向閥的組合。當(dāng)通路P1

進(jìn)氣時，將閥芯推向右邊，通路P2

被關(guān)閉，于是氣流從P1

進(jìn)入通路A，如圖11.19(a)所示;反之，氣流從P2進(jìn)入A，如圖11.19(b)所示；當(dāng)P1、P2同時進(jìn)氣時，哪端壓力高，

A口就與哪端相通，另一端就自動關(guān)閉。如圖11.19(c)所示為該閥的圖形符號。這種梭閥在氣動回路中起到“或”門(P1開或P2

開)的作用。圖11.19或門型梭閥

(2)與門型梭閥。該閥又稱為雙壓閥，其工作原理和符號如圖11.20所示。它也相當(dāng)于兩個單向閥的組合。其特點(diǎn)是：只有當(dāng)兩個輸入口P1

、P2

同時進(jìn)氣時，

A口才有輸出;當(dāng)兩端進(jìn)氣壓力不等時，則低壓氣通過A口輸出。圖11.20與門型梭閥

2)換向型控制閥

換向型控制閥簡稱換向閥。按閥芯的結(jié)構(gòu)形式可分為滑柱式(又稱滑閥式)、截止式(又稱提動式)、平面式(又稱滑塊式)和膜片式等幾種；按閥的控制方式又可分為許多類型，如圖11.21所示列出了氣動換向閥的主要控制方式。圖11.21氣動換向閥的主要控制方式

氣壓傳動中，電磁控制換向閥的應(yīng)用較為普遍。按電磁力作用的方式不同，電磁換向閥分為直動型和先導(dǎo)型兩種。如圖11.22所示為采用截止式閥芯的單電磁鐵直動型電磁換

向閥的工作原理圖和圖形符號；如圖11.23所示為采用滑柱式閥芯的雙電磁鐵直動型電磁換向閥的工作原理圖和圖形符號；如圖11.24所示為采用滑柱式閥芯的雙電磁鐵先導(dǎo)型電

磁換向閥的工作原理圖和圖形符號。圖11.22單電磁鐵直動型電磁換向閥圖11.23雙電磁鐵直動型電磁換向閥圖11.24雙電磁鐵先導(dǎo)型電磁換向閥

雙電磁鐵換向閥可做成二位閥，也可做成三位閥。雙電磁鐵二位換向閥具有記憶功能，即通電時換向，斷電時仍能保持原有工作狀態(tài)。為保證雙電磁鐵換向閥的正常工作，兩個電磁鐵不能同時通電，電路中要考慮互鎖。

2.壓力控制閥

1)壓力控制閥的類型

壓力控制閥按功能可分為減壓閥(調(diào)壓閥)、安全閥(溢流閥)和順序閥。

壓力控制閥按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可分為直動型和先導(dǎo)型。直動型壓力閥的氣壓直接與彈簧力相平衡，操縱調(diào)壓困難，性能差，故精密的高性能壓力閥都采用先導(dǎo)型結(jié)構(gòu)。

2)直動型減壓閥

氣壓傳動系統(tǒng)與液壓傳動系統(tǒng)的一個不同的特點(diǎn)是液壓傳動系統(tǒng)的壓力油一般是由安裝在每臺設(shè)備上的液壓源直接提供的，而氣壓傳動系統(tǒng)則是將壓縮空氣站中由氣罐儲存的

壓縮空氣通過管道引出，并減壓到適合于系統(tǒng)使用的壓力。每臺氣動裝置的供氣壓力都需要用減壓閥來減壓，并保持供氣壓力穩(wěn)定。

如圖11.25所示為常用的QTY型直動型減壓閥的結(jié)構(gòu)原理圖和圖形符號。當(dāng)順時針方向調(diào)整手輪1時，調(diào)壓彈簧2和3推動膜片5和閥芯9向下移動，使閥芯9的臺階面上

邊形成一定的開口，壓力為p1

的壓縮空氣流過此閥口后，壓力降低為p2

。與此同時，出口邊的一部分氣流經(jīng)阻尼孔7進(jìn)入膜片室，對膜片產(chǎn)生一個向上的推力與上方的彈簧力相平衡，減壓閥便有穩(wěn)定的壓力輸出。當(dāng)輸入壓力

p1

增高時，輸出壓力便隨之增高，膜片室的壓力也升高，將膜片向上推，閥芯9在復(fù)位彈簧10的作用下上移，使閥口開度減小，節(jié)流作用增強(qiáng)，直至輸出壓力降低到調(diào)定值為止；

反之，若輸入壓力下降，則輸出壓力也隨之下降，膜片下移，閥口開度增大，節(jié)流作用減弱，直至輸出壓力回升到調(diào)定值再保持穩(wěn)定。通過調(diào)節(jié)調(diào)壓手輪1控制閥口開度的大小即可控制輸出壓力的大小。一般直動型減壓閥的最大輸出壓力是0.6MPa，調(diào)壓范圍是0.1~0.6MPa。圖11.25QTY型直動型減壓閥

逆時針旋轉(zhuǎn)調(diào)壓手輪，使調(diào)壓彈簧2、3放松，輸出口到膜片室的壓力使膜片上抬，閥芯9受復(fù)位彈簧10的推動，將閥口關(guān)閉。進(jìn)一步松開調(diào)壓彈簧，閥桿6與溢流口脫開，膜片室的壓縮空氣經(jīng)溢流口4、排氣口11排出，閥處于無輸出狀態(tài)。

安裝減壓閥時，要按氣流的方向和減壓閥上所示的箭頭方向，依照“分水濾氣器→減壓閥→油霧器”的安裝順序進(jìn)行安裝。調(diào)壓時就由低向高調(diào)，直至所需的壓力值為止。閥不用時就把手輪放松，以免膜片經(jīng)常受壓變形。

3.流量控制閥

在氣動系統(tǒng)中，要控制執(zhí)行元件的運(yùn)動速度，控制換向閥的切換時間，或控制氣動信號的傳遞速度，都需要通過調(diào)節(jié)壓縮空氣流量來實(shí)現(xiàn)。用于調(diào)節(jié)流量的控制閥有節(jié)流閥、

單向節(jié)流閥、排氣節(jié)流閥和快速排氣閥等。由于節(jié)流閥和單向節(jié)流閥的工作原理與液壓閥中的同型閥相同，在此不再重復(fù)，下面只介紹排氣節(jié)流閥和快速排氣閥。

1)排氣消聲節(jié)流閥

如圖11.26所示為排氣消聲節(jié)流閥的結(jié)構(gòu)原理圖和圖形符號。氣流從A口進(jìn)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)空氣流量，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。它實(shí)際上只是節(jié)流閥的一種特殊形式。由于其結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，能簡化回路，故應(yīng)用

廣泛。圖11.26排氣消聲節(jié)流閥

2)快速排氣閥

如圖11.27所示為快速排氣閥的工作原理圖和圖型符號。如圖11.27(a)所示，進(jìn)氣口P進(jìn)入壓縮空氣，將密封活塞迅速上推，開啟閥口2，同時關(guān)閉排氣口O，使進(jìn)氣口P和工作口A相通；圖11.27(b)所示是P口沒有壓縮空氣進(jìn)入時，在A口和P口壓差作用下，密封活塞迅速下降，關(guān)閉P口，使A口通過O口快速排氣。圖11.27快速排氣閥

快速排氣閥常安裝在換向閥和氣缸之間。圖11.28所示為快速排氣閥在回路中的應(yīng)用。它使氣缸的排氣不用通過換向閥而快速排出，從而加速氣缸往復(fù)的運(yùn)動速度，縮短了工作周期。圖11.28快速排氣閥的應(yīng)用回路

11.3氣動回路

氣壓傳動系統(tǒng)與液壓傳動系統(tǒng)一樣，都是由各種不同功能的基本回路所組成的，并且可以相互參考和借鑒。要正確分析或設(shè)計(jì)氣動系統(tǒng)就必須熟悉常用的基本回路。11.3.1換向回路換向回路是利用換向閥實(shí)現(xiàn)氣動執(zhí)行元件運(yùn)動方向的變化的。

1.單作用氣缸換向回路

如圖11.29所示為單作用氣缸換向回路，如圖11.29(a)所示為用二位三通電磁閥控制的單作用氣缸上、下回路。該回路中，當(dāng)電磁閥得電時，氣缸向上伸出，失電時氣缸在彈簧作用下返回。如圖11.29(b)所示為三位四通電磁閥控制的單作用氣缸上、下和停止的換向回路，該閥在兩電磁鐵均失電時自動對中，使氣缸停于任何位置，但定位精度不高，且定位時間不長。圖11.29單作用氣缸換向回路

2.雙作用氣缸換向回路

如圖11.30所示為各種雙作用氣缸的換向回路。圖11.30雙作用氣缸換向回路(一)圖11.30雙作用氣缸換向回路(一)圖11.30雙作用氣缸換向回路(二)

11.3.2壓力控制回路

壓力控制回路的作用是使系統(tǒng)保持在某一規(guī)定的壓力范圍內(nèi)。

1.一次壓力控制回路

一次壓力控制回路的作用是使儲氣罐送出的氣體壓力不超過規(guī)定壓力。一般在儲氣罐上安裝一只安全閥，罐內(nèi)壓力超過規(guī)定壓力時即向大氣放氣或在儲氣罐上裝一電接點(diǎn)壓力

表，罐內(nèi)壓力超過規(guī)定壓力時即控制壓縮機(jī)斷電。

2.二次壓力控制回路

如圖11.31所示為用空氣過濾器—減壓閥—油霧器(氣動三聯(lián)件)組成的二次壓力控制回路，其作用是保證系統(tǒng)使用的壓力為一定值。圖11.31二次壓力控制回路

11.3.3速度控制回路

速度控制回路是用節(jié)流閥控制進(jìn)入或排出執(zhí)行元件的氣流量的。

1.單作用氣缸速度控制回路

(1)節(jié)流閥調(diào)速。如圖11.32(a)所示為兩反向安裝的單向節(jié)流閥分別控制活塞桿伸出和縮回速度。

(2)快排氣閥節(jié)流調(diào)速。如圖11.32(b)所示為上升時可調(diào)速(節(jié)流閥)，下降時通過快排氣閥排氣，快速返回。

2.雙作用氣缸速度控制回路

如圖11.33(a)、(b)所示均為雙作用氣缸速度控制回路。采用排氣節(jié)流調(diào)速的方法控制氣缸速度，其活塞運(yùn)動較平穩(wěn)，比進(jìn)氣節(jié)流調(diào)速效果好。圖11.32單作用氣缸速度控制回路

如圖11.33(a)所示為換向閥前節(jié)流控制回路，它是采用單向節(jié)流閥式的雙向節(jié)流調(diào)速回路；如圖11.33(b)所示為換向閥后節(jié)流控制回路，它是采用排氣節(jié)流閥的雙向節(jié)流調(diào)速回路。圖11.33雙作用氣缸的調(diào)速回路

11.3.4氣液聯(lián)動回路

在氣動回路中，若采用氣液轉(zhuǎn)換器或氣液阻尼缸后，就相當(dāng)于把氣壓傳動轉(zhuǎn)換為液壓傳動，就能使執(zhí)行元件的速度調(diào)節(jié)更加穩(wěn)定，運(yùn)動也更平穩(wěn)。

1.氣液轉(zhuǎn)換器的速度控制回路

如圖11.34所示，利用氣液轉(zhuǎn)換器把氣壓變?yōu)橐簤?，利用液壓油?qū)動液壓缸，得到平穩(wěn)、易于控制的活塞運(yùn)動速度，調(diào)節(jié)節(jié)流閥可改變活塞運(yùn)動速度。

圖11.34氣液轉(zhuǎn)換器的速度控制回路圖11.35氣液阻尼缸的速度控制回路

2.氣液阻尼缸的速度控制回路

如圖11.35所示的回路，采用氣液阻尼缸實(shí)現(xiàn)“快進(jìn)→工進(jìn)→快退”的工作循環(huán)。其工作情況如下。

(1)快進(jìn)。K1

有信號，五通閥左位工作，活塞向右運(yùn)動，液壓缸右腔的油經(jīng)a

口進(jìn)入左腔，氣缸快速右進(jìn)。

(2)工進(jìn)?；钊麑口封閉，液壓缸右腔的油經(jīng)b口經(jīng)節(jié)流閥回左腔，活塞工進(jìn)。

(3)快退。K1

信號消失，

K2

輸入信號，五通閥右位工作，活塞快退。

11.3.5延時控制回路

1.延時輸出回路

如圖11.36所示為延時輸出回路。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2充氣。充氣壓力延時升高達(dá)到一定值使閥1換向后，壓縮空氣就從該閥輸出。圖11.36延時輸出回路

2.延時退回回路

如圖11.37所示為延時退回回路。按下按鈕閥1，主控閥2換向，活塞桿伸出，至行程終端，擋塊壓下行程閥5，其輸出的控制氣經(jīng)節(jié)流閥4向氣容3充氣，當(dāng)充氣壓力延時升高達(dá)到一定值后，閥2換向，活塞桿退回。圖11.37延時退回回路

11.3.6計(jì)數(shù)回路

計(jì)數(shù)回路可以組成二進(jìn)制計(jì)數(shù)器，如圖11.38所示。其工作原理如下:

(1)第一次按下閥1按鈕，氣信號→閥2右位→閥4左端→閥4左位工作，閥5右位工作→氣缸伸出。

(2)閥1復(fù)位→閥4左端控制氣信號→閥2→閥1→大氣→閥5復(fù)位，左位工作→氣缸無桿腔壓縮空氣→閥5左位→閥2左端→閥2換至左位，等待閥1的信號。

(3)第二次按下閥1，氣信號→閥2左位→閥4右端→閥4右位工作，閥3左位工作→氣缸退回。

(4)閥1復(fù)位→閥4右端控制氣信號→閥2→閥1→大氣→閥3復(fù)位，右位工作→氣缸有桿腔壓縮空氣→閥3右位→閥2右端→閥2換至右位，等待閥1的信號。第1、3、5、7、…次(奇數(shù))壓下閥1，氣缸伸出;第2、4、6、8、…次(偶數(shù))壓下閥1，氣缸退回。

11.3.7安全保護(hù)和操作回路

由于氣動機(jī)構(gòu)負(fù)荷的過載、氣壓的突然降低以及氣動機(jī)構(gòu)執(zhí)行元件的快速動作等原因都可能危及操作人員和設(shè)備的安全，因此在氣動回路中常常加入安全回路。

1.過載保護(hù)回路

如圖11.39所示的過載保護(hù)回路，當(dāng)活塞桿在伸出過程中，遇到擋鐵6或其他原因使氣缸過載時，無桿腔壓力升高，打開順序閥3，使閥2換向，閥4隨即復(fù)位，活塞就立即縮回，實(shí)現(xiàn)過載保護(hù);若無障礙，氣缸繼續(xù)向前運(yùn)動時壓下閥5，活塞即刻返回。圖11.39過載保護(hù)回路

2.互鎖回路

如圖11.40所示為互鎖回路，四通閥的換向受三個串聯(lián)的機(jī)動三通閥控制，只有三個都接通，主控閥才能換向。圖11.40互鎖回路

3.雙手同時操作回路

雙手同時操作回路就是使用兩個起動用的手動閥，只有同時按動兩個閥才動作的回路。這種回路主要是為了安全。在鍛造、沖壓機(jī)械上常用來避免誤動作，以保護(hù)操作者的安全。

如圖11.41(a)所示回路為使用邏輯“與”回路的雙手操作回路，為使主控閥換向，必須使壓縮空氣信號進(jìn)入其左端，故兩只三通手動閥要同時換向，另外這兩個閥必須安裝在單手不能同時操作的位置上，在操作時，如任何一只手離開則控制信號消失，主控閥復(fù)位，則活塞桿退回。圖11.41雙手操作回路

如圖11.41(b)所示的是使用三位主控閥的雙手操作回路，把此主控?fù)Q向閥1的信號A作為手動換向閥2和3的邏輯“與”回路，亦即只有手動換向閥2和3同時動作時，主控?fù)Q向閥1換向至上位，活塞桿前進(jìn)；把信號B作為手動換向閥2和3的邏輯“或非”回路，即當(dāng)手動換向閥2和3同時松開時(圖示位置)，主控?fù)Q向閥1換向至下位，活塞桿退回；若手動換向閥2或3任何一個動作，將使主控閥復(fù)位至中位，活塞桿處于停止?fàn)顟B(tài)。

11.3.8順序動作回路

順序動作回路是指在氣動回路中，各個氣缸按一定程序完成各自的動作。

1.單缸往復(fù)動作回路

單缸往復(fù)動作回路可分為單缸單往復(fù)和單缸連續(xù)往復(fù)動作回路。前者指如給定一個信號后，氣缸只完成A1A0

一次往復(fù)動作(A表示氣缸，下標(biāo)“1”表示A缸活塞伸出，下標(biāo)“0”表示活塞縮回動作)。而單缸連續(xù)往復(fù)動作回路指輸入一個信號后，氣缸可連續(xù)進(jìn)行A1A0A1A0

…動作。

1)單往復(fù)控制回路

如圖11.42所示為三種單往復(fù)回路，其中圖11.42(a)所示為行程閥控制的單往復(fù)動作回路。當(dāng)按下閥2的手動按鈕后，壓縮空氣使閥4換向，活塞桿前進(jìn)，當(dāng)凸塊壓下閥3時，閥3復(fù)位，活塞桿返回，完成A1A0循環(huán)；如圖11.

42(b)所示為壓力控制的單往復(fù)回路，當(dāng)按下閥2的手動按鈕后，閥4閥芯右移，氣缸無桿腔進(jìn)氣，活塞桿前進(jìn)，當(dāng)活塞到達(dá)行程終點(diǎn)時，氣壓升高，打開順序閥5，使閥3換向，氣缸返回，完成A1A0循環(huán)；

如圖11.42(c)所示是利用阻容回路形成的時間控制單往復(fù)回路，當(dāng)按下閥2的按鈕后，閥3換向，氣缸活塞桿伸出，當(dāng)壓下閥3后，需經(jīng)過一定的時間后，閥3才能換向，再使氣缸返回完成動作A1A0的循環(huán)。由以上可知，在單往復(fù)回路中，每按動一次按鈕，氣缸可完成一個A1A0的循環(huán)。圖11.42單往復(fù)控制回路

2)連續(xù)往復(fù)動作回路

如圖11.43所示的回路為單缸連續(xù)往復(fù)動作回路，能完成連續(xù)的動作循環(huán)。當(dāng)按下閥1的按鈕后，閥4換向，活塞向右運(yùn)動，此時閥3復(fù)位將氣路封閉，閥4不能復(fù)位，活塞繼續(xù)前進(jìn)；活塞到達(dá)行程終點(diǎn)壓下閥2，使閥4控制氣路排氣，在彈簧作用下閥4復(fù)位，氣缸返回?；钊竭_(dá)行程終點(diǎn)壓下閥3，閥4換向，活塞再次向前，形成A1A0A1A0

…連續(xù)往復(fù)動作，提起閥1的按鈕后，閥4復(fù)位，活塞返回而停止運(yùn)動。圖11.43單缸連續(xù)往復(fù)動作回路

2.多缸順序動作回路

兩、三只或多只氣缸按一定順序動作的回路，稱為多缸順序動作回路。其應(yīng)用較廣泛，在一個循環(huán)順序里，若氣缸只作一次往復(fù)，稱之為單往復(fù)順序，若某些氣缸作多次往復(fù)，

就稱為多往復(fù)順序。若A、B、C、…氣缸，仍用下標(biāo)1、0表示活塞的伸出和縮回，則兩只氣缸的基本動作順序有A1

B0

A0B1

、A1B1A0B0

和A1

A0

B1

B0

三種。而三只氣缸的基本動作就有15種之多，如A1B1

C1

A0

B0

C0

、A1

A0B1

C1

B0

C0

、A1B1C1A0C0B0

等等。這些順序動作回路，都屬于單往復(fù)順序。如圖11.44所示為兩缸多往復(fù)順序動作回路，其基本動作為A1B1A0B0A1B1A0B0

…的連續(xù)往復(fù)順序動作。

在程序控制系統(tǒng)中，把這些順序動作回路都叫做程序控制回路。圖11.44兩缸多往復(fù)順序動作回路

11.4氣動系統(tǒng)實(shí)例

11.4.1氣動機(jī)械手氣壓傳動系統(tǒng)機(jī)械手是自動化生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)線上的重要裝置之一。機(jī)械手可以根據(jù)各種自動化設(shè)備的工作需要，模擬人手的部分動作，按著預(yù)定的控制程序、軌跡和工藝要求實(shí)現(xiàn)自動抓取、搬運(yùn)，完成工件的上料、卸料和自動換刀等工序。氣動機(jī)械手是機(jī)械手的一種，它具有結(jié)構(gòu)簡單、重量輕、動作迅速、平穩(wěn)、可靠、節(jié)能和不污染環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)，因此廣泛用于機(jī)加工、電子元器件生產(chǎn)和裝配、輕工食品生產(chǎn)和包裝以及各種自動生產(chǎn)線的生產(chǎn)過程中。

如圖11.45所示為氣動機(jī)械手的結(jié)構(gòu)示意圖。該系統(tǒng)由立柱回轉(zhuǎn)缸1、立柱升降缸2、手臂伸縮缸3、手指夾持缸4、齒條5、齒輪6和手指7組成，可以實(shí)現(xiàn)手指夾持、手臂伸縮、立柱升降和立柱回轉(zhuǎn)四個動作。該系統(tǒng)的手指夾持部分也可改為真空吸頭，利用真空吸頭來吸持工件。圖11.45氣動機(jī)械手結(jié)構(gòu)示意圖

如圖11.46所為真空吸頭的氣動機(jī)械手的氣動系統(tǒng)工作原理圖，要求完成的動作循環(huán)為：立柱上升→伸臂→立柱順時針轉(zhuǎn)→真空吸頭取工件→立柱逆時針轉(zhuǎn)→縮臂→立柱下降。圖11.46氣動機(jī)械手氣動系統(tǒng)工作原理圖

表11.6為該氣動機(jī)械手的動作循環(huán)表。三個氣缸與三個三位四通換向閥6、7、10和單向節(jié)流閥4、5、8、9組成換向、調(diào)速回路。各氣缸行程位置均由電氣行程開關(guān)進(jìn)行控制。

氣動機(jī)械手的工作循環(huán)分析如下:

按下起動按鈕，

4YA通電，閥7處于上位，壓縮空氣進(jìn)入升降缸2的下腔，活塞桿(立柱)上升。

當(dāng)缸2活塞桿上的擋塊碰到行程開關(guān)b1

時，

4YA斷電，

5YA通電，閥10處于左位，伸縮缸3活塞桿伸出，帶動真空吸頭進(jìn)入工作點(diǎn)進(jìn)行吸取工作。

當(dāng)缸3活塞桿上的擋塊碰到行程開關(guān)c1

時，

5YA斷電，

1YA通電，閥6處于左位，回轉(zhuǎn)缸1順時針回轉(zhuǎn)，使真空吸頭進(jìn)入卸料點(diǎn)卸料。

當(dāng)回轉(zhuǎn)缸1活塞桿上的擋塊壓下行程開關(guān)a1時，

1YA斷電，

2YA通電，閥6處于右位，回轉(zhuǎn)缸1復(fù)位?；剞D(zhuǎn)缸1復(fù)位，其上的擋塊碰到行程開關(guān)a0時，

2YA斷電，

6YA通電，閥10處于右位，伸縮缸3活塞桿縮回。

伸縮缸3活塞桿縮回，擋塊碰到行程開關(guān)c0，

6YA斷電，

3YA通電，閥7處于下位，升降缸2活塞桿下降，到達(dá)原位時，碰到行程開關(guān)b0，使3YA斷電，至此完成一個工作循環(huán)，如再給起動信號，可進(jìn)行同樣的工作循環(huán)。

根據(jù)需要只要改變行程開關(guān)的位置，調(diào)節(jié)單向節(jié)流閥的開口度，即可改變各氣缸的行程和運(yùn)動速度。

11.4.2數(shù)控機(jī)床氣壓傳動系統(tǒng)

數(shù)控機(jī)床中刀具和工件的夾緊、主軸錐孔吹屑、工作臺交換、工作臺與鞍座間的拉緊、回轉(zhuǎn)分度、插銷定位、刀庫前后移動和真空吸盤等動作常采用氣壓傳動系統(tǒng)。其優(yōu)點(diǎn)是安全性高，污染少，氣、液、電結(jié)合方便，動作響應(yīng)快，用于中、小功率的場合。

如圖11.47所示為某數(shù)控臥式加工中心的氣動系統(tǒng)部分圖，用于中心刀具和工件的夾緊、主軸錐孔吹屑和安全防護(hù)門的開關(guān)，壓縮空氣壓力為0.5MPa，通過8mm的氣管接到過濾、減壓、油霧化的三聯(lián)件ST到達(dá)換向閥，壓縮空氣得以干燥、潔凈，并加入了適當(dāng)?shù)臐櫥糜挽F。

1YA失電時，刀具和工件夾緊，

1YA得電時，刀具和工件松開。2YA得電時，壓縮空氣吹向主軸錐孔，吹去鐵屑。圖11.47某數(shù)控臥式加工中心的氣動系統(tǒng)部分圖

11.4.3公共汽車車門開關(guān)氣動系統(tǒng)

利用超低壓氣動閥可檢測人的踏板動作。在拉門內(nèi)、外裝踏板6和11，踏板下方裝有完全封閉的橡膠管，管的一端與超低壓氣動換向閥7和12的控制口連接。當(dāng)人站在踏板上時，橡膠管內(nèi)壓力上升，超低壓氣動換向閥產(chǎn)生