液壓與氣壓傳動(dòng) 第5版 課件 10、氣源裝置與氣壓元件

液壓與氣壓傳動(dòng)流體動(dòng)力與控制工程系講課教師：劉銀水1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)械能得裝置，包括氣缸和氣馬達(dá)。2氣動(dòng)執(zhí)行元件一、氣缸將壓縮空氣的壓力能轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動(dòng)并做功的執(zhí)行元件。1、普通氣缸3氣動(dòng)執(zhí)行元件一、氣缸2、無(wú)活塞桿氣缸優(yōu)點(diǎn)：節(jié)省了安裝空間，特別適用于小缸徑長(zhǎng)行程的場(chǎng)合。4氣動(dòng)執(zhí)行元件一、氣缸2、無(wú)活塞桿氣缸5氣動(dòng)執(zhí)行元件一、氣缸3、膜片式氣缸特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)緊湊、簡(jiǎn)單、制造容易、成本低、維修方便、壽命長(zhǎng)、效率高等特點(diǎn)，其行程較短，適用于氣動(dòng)夾具、自動(dòng)調(diào)節(jié)閥等短行程工作場(chǎng)合。6氣動(dòng)執(zhí)行元件一、氣缸4、沖擊氣缸特點(diǎn)：活塞在很短的時(shí)間內(nèi)以以極高的速度向下沖擊，從而獲得很大的動(dòng)能。主要用于鍛造、充壓、鉚接、破碎等多種作業(yè)。7氣動(dòng)執(zhí)行元件一、氣缸5、氣缸工作特性⑴氣缸速度普通氣缸的速度范圍50~500mm/s（全程平均速度），最低可至5mm/s，最高可達(dá)17m/s。⑵氣缸理論輸出力工作壓力與活塞橫截面積的乘積。8氣動(dòng)執(zhí)行元件一、氣缸5、氣缸工作特性⑶氣缸的效率和負(fù)載率氣缸實(shí)際所能輸出的力受摩擦力的影響，其影響程度用氣缸效率η表示；在研究氣缸性能和確定缸徑時(shí)，常用到負(fù)載率β的概念，定義β＝（氣缸實(shí)際負(fù)載F/氣缸理論輸出力F0）％。β的選取與氣缸的負(fù)載性質(zhì)及運(yùn)動(dòng)速度有關(guān)。9氣動(dòng)執(zhí)行元件一、氣缸5、氣缸工作特性⑷氣缸的耗氣量氣缸的耗氣量是指氣缸在往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)所消耗的壓縮空氣量，是選擇空壓機(jī)排量的依據(jù)。最大耗氣量是指氣缸活塞完成一次行程所需的自由空氣耗氣量：10氣動(dòng)執(zhí)行元件二、氣馬達(dá)1、氣馬達(dá)的分類(lèi)氣馬達(dá)是利用壓縮空氣的的能量實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的機(jī)械裝置。按結(jié)構(gòu)可分為葉片式、活塞式、齒輪式等。葉片式：制造簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)緊湊、低速性能差，適宜性能要求低或中功率的機(jī)械?；钊剑旱退傩阅芎?，適宜載荷較大和要求低速轉(zhuǎn)矩大的機(jī)械。11氣動(dòng)執(zhí)行元件二、氣馬達(dá)2、葉片式氣馬達(dá)的工作原理12氣動(dòng)執(zhí)行元件二、氣馬達(dá)3、葉片式氣馬達(dá)的特性轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速、功率均會(huì)隨著外負(fù)載變化而發(fā)生較大的變化，具有軟特性。轉(zhuǎn)矩、功率、流量與轉(zhuǎn)速有一定的關(guān)系。13氣動(dòng)執(zhí)行元件二、氣馬達(dá)3、葉片式氣馬達(dá)的特性無(wú)泄漏時(shí)，轉(zhuǎn)速與流量成正比；轉(zhuǎn)速越低，泄漏量對(duì)轉(zhuǎn)速的影響愈大。14氣動(dòng)執(zhí)行元件二、氣馬達(dá)4、氣馬達(dá)的特點(diǎn)有過(guò)載保護(hù)作用，過(guò)載時(shí)轉(zhuǎn)速降低或停轉(zhuǎn)；可無(wú)級(jí)調(diào)速，可雙向旋轉(zhuǎn)；具有較高的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，可直接帶負(fù)載啟動(dòng)；慣性小，啟動(dòng)停止快；適宜于惡劣環(huán)境使用，具有防火、防爆、耐潮濕、粉塵及振動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)；工作可靠，操作方便；輸出功率相對(duì)較小，轉(zhuǎn)速范圍較寬；耗氣量大，效率低，噪聲大。15執(zhí)行元件三、氣動(dòng)人工肌肉16執(zhí)行元件三、氣動(dòng)人工肌肉17三、氣動(dòng)人工肌肉執(zhí)行元件18執(zhí)行元件三、氣動(dòng)人工肌肉19執(zhí)行元件三、氣動(dòng)人工肌肉20執(zhí)行元件三、氣動(dòng)人工肌肉21氣動(dòng)控制閥氣動(dòng)控制閥的功用、工作原理和液壓控制閥相似，僅在結(jié)構(gòu)上不同，分為壓力控制閥、流量控制閥、方向控制閥三大類(lèi)。22氣動(dòng)控制閥一、壓力控制閥23氣動(dòng)控制閥二、流量控制閥24氣動(dòng)控制閥三、方向控制閥25氣動(dòng)控制閥三、方向控制閥26氣動(dòng)控制閥四、閥島27結(jié)構(gòu)緊湊，所占空間??；

氣路和電路連接簡(jiǎn)單，工作可靠。氣動(dòng)控制閥28氣動(dòng)控制閥29氣動(dòng)控制閥30氣動(dòng)輔件一、消聲器氣缸、氣閥等氣壓元件工作時(shí)排氣速度較高，氣體體積急劇膨脹，會(huì)產(chǎn)生刺耳的噪聲。排氣的速度和功率越大，噪聲也越大。一般來(lái)說(shuō)。噪聲高于85dB的時(shí)候都要設(shè)法降低，為此可在換向閥的排氣口安裝消聲器來(lái)降低排氣噪聲。吸收型消聲器膨脹干涉型消聲器膨脹干涉吸收型消聲器31氣動(dòng)輔件一、消聲器1、吸收型消聲器消聲罩2為多孔的吸音材料，一般用聚苯乙烯顆粒或銅珠燒結(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)，消聲罩多采用銅珠燒結(jié)，以增加強(qiáng)度。吸收型消聲器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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，尤其是高頻噪聲較多，所以大多情況下采用這種消聲器。32氣動(dòng)輔件一、消聲器2、膨脹干涉型消聲器這種消聲器呈管狀，其直徑比排氣孔大得多，氣流在里面擴(kuò)散發(fā)射，互相干涉，減弱了噪聲強(qiáng)度，最后經(jīng)過(guò)用非吸音材料制成的、開(kāi)孔較大的多孔外殼排入大氣。它的特點(diǎn)是排氣阻力小，可消除中、低頻噪聲。缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)較大，不夠緊湊33氣動(dòng)輔件一、消聲器3、膨脹干涉吸收型消聲器進(jìn)氣氣流由斜孔引入，在A室擴(kuò)散、減速、碰壁撞擊后反射到B室，氣流束相互撞擊、干涉，進(jìn)一步減速，從而使噪聲減弱。然后氣流經(jīng)過(guò)吸音材料的多孔側(cè)壁排入大氣，噪聲被再次削弱，所以這種消聲器的降低噪聲效果更好，低頻可消聲20dB，高頻可消聲45dB。34氣動(dòng)輔件二、管道連接件管道連接件包括管子和各種管接頭。硬管鐵管鋼管黃銅管純銅管硬塑料管塑料管尼龍管橡膠管金屬編織塑料管撓性金屬導(dǎo)管軟管管子35氣動(dòng)輔件二、管道連接件氣動(dòng)系統(tǒng)所使用的管接頭的結(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。36氣動(dòng)輔件三、氣液轉(zhuǎn)換器氣液轉(zhuǎn)換器是將空氣壓力轉(zhuǎn)換成相同壓力的液壓力，獲得較平穩(wěn)的速度。37氣動(dòng)傳感器及氣動(dòng)儀表氣動(dòng)調(diào)節(jié)與控制系統(tǒng)是實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中常用的一種自動(dòng)控制系統(tǒng)，氣動(dòng)儀表則是氣動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的核心。由氣動(dòng)儀表組成的典型的調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括氣動(dòng)變換單元、氣動(dòng)調(diào)節(jié)單元、執(zhí)行單元、給定單元等。38真空元件對(duì)于任何具有較光滑表面的物體，特別是不適于夾緊的非金屬物體，都可以采用真空吸附來(lái)完成相關(guān)的搬移工作。真空發(fā)生裝置：真空泵、真空發(fā)生器真空閥：壓力、方向、流量真空?qǐng)?zhí)行機(jī)構(gòu)：真空吸盤(pán)、真空氣缸真空輔件：過(guò)濾器、真空計(jì)、壓力開(kāi)關(guān)真空輔件39真空元件一、真空發(fā)生器真空發(fā)生器是指利用氣體的高速流動(dòng)來(lái)產(chǎn)生真空的元件。401、工作原理真空發(fā)生器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無(wú)可動(dòng)機(jī)械部件，使用壽命長(zhǎng)。真空元件一、真空發(fā)生器2、主要技術(shù)指標(biāo)（1）耗氣量耗氣量是指供給噴管的流量。噴嘴直徑越大，抽吸流量和耗氣量越大，真空度越低；噴嘴直徑越小，抽吸流量和耗氣量越小，真空度越高。41真空元件一、真空發(fā)生器2、主要技術(shù)指標(biāo)（2）真空度真空度存在最大值pzmax，超過(guò)最大值后，即使增加供氣壓力，真空度反而會(huì)下降。實(shí)際使用時(shí)，真空度選為（63%~95%)pzmax

。42真空元件一、真空發(fā)生器2、主要技術(shù)指標(biāo)（3）抽吸時(shí)間抽吸時(shí)間表示了真空發(fā)生器的動(dòng)態(tài)指標(biāo)，在工作壓力0.6MPa的實(shí)驗(yàn)條件下，真空發(fā)生器抽吸1L容積空氣所需的時(shí)間。43真空元件二、真空吸盤(pán)真空吸盤(pán)是真空系統(tǒng)中專(zhuān)門(mén)用于吸附、抓取物件的執(zhí)行元件。1、結(jié)構(gòu)和形狀44真空元件二、真空吸盤(pán)2、真空吸盤(pán)的主要性能指標(biāo)吸盤(pán)的理論值為實(shí)際吸附力還應(yīng)考慮物體重量、搬運(yùn)過(guò)程中的運(yùn)動(dòng)速度、加速度、振動(dòng)和晃動(dòng)。對(duì)于面積大的、重的、有振動(dòng)的吸吊物，需要使用多個(gè)吸盤(pán)同時(shí)起吊。45氣動(dòng)邏輯元件氣動(dòng)邏輯元件是一種采用壓縮空氣作為介質(zhì)，通過(guò)元件內(nèi)部的可動(dòng)部件（如膜片等）的動(dòng)作，改變氣流流動(dòng)的方向，從而實(shí)現(xiàn)一定邏輯功能的氣動(dòng)控制元件。46氣動(dòng)邏輯元件一、氣動(dòng)邏輯元件的分類(lèi)及特點(diǎn)高壓元件：0.2~0.8MPa低壓元件：0.02~0.2MPa微壓元件：0.02MPa工作壓力或門(mén)與門(mén)非門(mén)雙穩(wěn)邏輯功能高壓截止式膜片式滑閥式結(jié)構(gòu)型式47氣動(dòng)邏輯元件一、氣動(dòng)邏輯元件的分類(lèi)及特點(diǎn)元件流通孔道較大，抗污染能力強(qiáng)，對(duì)氣源的凈化程度要求低；完成動(dòng)作后，能切斷氣源和排氣孔之間的通道，無(wú)功耗氣量較大；元件的負(fù)載能力強(qiáng)，可帶動(dòng)數(shù)量較多的控制或執(zhí)行元件；元件之間連接方便，匹配簡(jiǎn)單，調(diào)試容易；響應(yīng)速度較慢，不宜組成運(yùn)算很復(fù)雜的控制系統(tǒng)。48氣動(dòng)邏輯元件二、高壓截止式邏輯元件依靠氣壓信號(hào)或通過(guò)膜片變形推動(dòng)閥芯動(dòng)作，改變氣流的通路以實(shí)現(xiàn)一定的邏輯功能。1、“是門(mén)”元件（動(dòng)畫(huà)演示）49“是門(mén)”元件在回路中可用作波形整形、隔離和放大。氣動(dòng)邏輯元件二、高壓截止式邏輯元件2、“與門(mén)”元件（動(dòng)畫(huà)演示）50氣動(dòng)邏輯元件二、高壓截止式邏輯元件3、“或門(mén)”元件（動(dòng)畫(huà)演示）51氣動(dòng)邏輯元件二、高壓截止式邏輯元件4、“非門(mén)”元件（動(dòng)畫(huà)演示）52氣動(dòng)邏輯元件二、高壓截止式邏輯元件5、“禁門(mén)”元件（動(dòng)畫(huà)演示）53氣動(dòng)邏輯元件二、高壓截止式邏輯元件6、“或非門(mén)”元件（動(dòng)畫(huà)演示）54氣動(dòng)邏輯元件二、高壓截止式邏輯元件7、雙穩(wěn)和單記憶元件（動(dòng)畫(huà)演示）55氣動(dòng)邏輯元件三、高壓膜片式邏輯元件56

高壓膜片式邏輯元件的可動(dòng)部件是膜片，利用膜片兩側(cè)受壓面積不等使膜片變形，關(guān)閉或開(kāi)啟相應(yīng)的孔道，實(shí)現(xiàn)邏輯功能。高壓膜片式邏輯元件的基本