第10章 氣壓傳動.ppt

1、第10章 氣壓傳動,安徽工業(yè)經(jīng)濟學院 機電工程系,第10章 氣壓傳動,10.1 氣壓傳動概述 10.2 氣源裝置和輔助元件 10.3 氣動執(zhí)行元件 10.4 氣動控制元件 10.5 氣動基本回路,10.1 氣壓傳動概述,1. 氣壓傳動系統(tǒng)的組成： 氣壓發(fā)生裝置 它原動機輸出的機械能轉變?yōu)榭諝獾膲毫δ?。其主要設備是空氣壓縮機。 控制元件 是用來控制壓縮空氣的壓力、流量和流動方向，以保證執(zhí)行元件具有一定的輸出力和速度，并按設計的程序正常工作。如壓力閥、流量閥、方向閥和邏輯閥等。 執(zhí)行元件 是將空氣的壓力能轉變?yōu)闄C械能的能量轉換裝置。如氣缸和氣馬達。 輔助元件 是用于輔助保證氣動系統(tǒng)正常工作的一些裝

2、置。如過濾器、干燥器、空氣過濾器、消聲器和油霧器等。 工作介質(zhì) 壓縮空氣,10.1 氣壓傳動概述,2. 氣壓傳動系統(tǒng)的工作原理： 利用空氣壓縮機將電動機或其它原動機輸出的機械能轉變?yōu)榭諝獾膲毫δ埽缓笤诳刂圃目刂坪洼o助元件的配合下，通過執(zhí)行元件把空氣的壓力能轉變?yōu)闄C械能，從而完成直線或回轉運動并對外作功。,10.1 氣壓傳動概述,3. 氣壓傳動系統(tǒng)的特點： 優(yōu)點： 1. 空氣隨處可取，取之不盡，節(jié)省了購買、貯存、運輸介質(zhì)的費用和麻煩；用后的空氣直接排入大氣，對環(huán)境無污染，處理方便，不必設置回收管路，因而也不存在介質(zhì)變質(zhì)、補充和更換等問題。 2. 因空氣粘度?。s為液壓油的萬分之一），在管內(nèi)

3、流動阻力小，壓力損失小，便于集中供氣和遠距離輸送。即使有泄漏，也不會像液壓油一樣污染環(huán)境。 3. 與液壓相比，氣動反應快，動作迅速，維護簡單，管路不易堵塞。 4. 氣動元件結構簡單，制造容易，適于標準化、系列化、通用化。 5. 氣動系統(tǒng)對工作環(huán)境適應性好，特別在易燃、易爆、多塵埃、強磁、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)。 6. 空氣具有可壓縮性，使氣動系統(tǒng)能夠實現(xiàn)過載自動保護，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，因而氣動設備可以自動降溫，長期運行也不會發(fā)生過熱現(xiàn)象。,10.1 氣壓傳動概述,缺點： 1. 空氣具有可壓縮性，當載

4、荷變化時，氣動系統(tǒng)的動作穩(wěn)定性差，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0.40.8MPa），又因結構尺寸不宜過大，因而輸出功率較小。 3. 氣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雜回路中，但對一般機械設備，氣動信號的傳遞速度是能夠滿足要求的。 4. 排氣噪聲大，需加消聲器。,10.2 氣源裝置和輔助元件,1. 氣源裝置： 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。它為氣動系統(tǒng)提供合乎質(zhì)量要求的壓縮空氣，是氣動系統(tǒng)的一個重要組成部分。,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

5、器 6過濾器 8加熱器 9四通閥,氣源裝置一般由氣壓發(fā)生裝置、凈化及貯存壓縮空氣的裝置和設備、 傳輸壓縮空氣的管道系統(tǒng)和氣動三大件四部分組成。,10.2 氣源裝置和輔助元件,空氣壓縮機： 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化為氣體的壓力能。 空氣壓縮機的選用原則： 選擇空壓機的依據(jù)是：氣動系統(tǒng)所需的工作壓力和流量兩個主要參數(shù)?？諝鈮嚎s機的額定壓力應等于或略高于氣動系統(tǒng)所需的工作壓力，一般氣動系統(tǒng)的工作壓力為0.50.8MPa，故常選用低壓空壓機，特殊需要亦可選用中、高壓或超高壓空壓機。 輸出流量的選擇，要根據(jù)整個氣動系統(tǒng)對壓縮空氣的需要再加一定的備用余量，作為選

6、擇空氣壓縮機（或機組）流量的依據(jù)?？諝鈮嚎s機銘牌上的流量是自由空氣流量。,壓縮空氣必須經(jīng)過干燥和凈化處理后才能使用,10.2 氣源裝置和輔助元件,壓縮空氣凈化裝置： 直接由空氣壓縮機排出的壓縮空氣，如果不進行凈化處理，不除去混在壓縮空氣中的水分、油分等雜質(zhì)是不能為氣動裝置使用的。因此必須設置一些除油、除水、除塵并使壓縮空氣干燥的提高壓縮空氣質(zhì)量、進行氣源凈化處理的輔助設備。 壓縮空氣凈化設備一般包括：后冷卻器、油水分離器、貯氣罐和干燥器。,10.2 氣源裝置和輔助元件,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140170的壓縮空氣經(jīng)過后冷卻器，溫度降至4050。這樣，

7、就可使壓縮空氣中油霧和水汽達到飽和使其大部分凝結成滴而析出。,10.2 氣源裝置和輔助元件,油水分離器： 油水分離器主要利用回轉離心、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。,10.2 氣源裝置和輔助元件,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。,高度H為其內(nèi)徑 D的23倍 應使進氣管在下，出氣管在上,10.2 氣源裝置和輔助元件,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

8、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。,干燥器 1濕空氣進氣管 2頂蓋 3、5、10法蘭 4、6再生空氣排氣管 7-再生空氣進氣管 8干燥空氣輸出管 10排水管 11、22密封墊 12、15、20鋼絲過濾網(wǎng) 13毛氈 14下柵板 16、21吸附劑層 17支撐板 18筒體 110上柵板,10.2 氣源裝置和輔助元件,2. 管道系統(tǒng) 管道系統(tǒng)包括管道和管接頭。 1. 管道 氣動系統(tǒng)中常用的管道有硬管和軟管。硬管以鋼管和紫銅管為主，常用于高溫高壓和固定不動的部件之間連接。軟管有各種塑料管、尼龍管和橡膠管等，其特點是經(jīng)濟、拆裝方便、密封性好，但應

9、避免在高溫、高壓和有輻射場合使用。 2. 管接頭 管接頭是連接、固定管道所必需的輔件，分為硬管接頭和軟管接頭兩類。管道系統(tǒng)的選擇 3.氣源管道的管徑大小 是根據(jù)壓縮空氣的最大流量和允許的最大壓力損失決定的。,10.2 氣源裝置和輔助元件,3. 輔助裝置： 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。,普通型油霧器及圖形符號 1輸入口 2小孔 3噴嘴小孔 4輸出口 5儲油杯 6單向閥 7可調(diào)節(jié)流閥 8視油器 10油塞 10單向閥 11吸油管,10.2 氣源裝置和輔助元件,消聲器 通過對氣流的阻尼或增加排氣面積等方

10、法，來降低排氣速度和排氣功率，從而達到降低噪聲的目的 收型消聲器 膨脹干涉型消聲器 膨脹干涉吸收型消聲器 在氣動系統(tǒng)的排氣口，尤其是在換向閥的排氣口，裝設消聲器,10.3 氣動執(zhí)行元件,氣動執(zhí)行元件是將壓縮空氣的壓力能轉換為機械能的裝置，包括氣缸和氣馬達；,10.3 氣動執(zhí)行元件,氣缸 氣缸是氣動系統(tǒng)的執(zhí)行元件之一。它是將壓縮空氣的壓力能轉換為機械能并驅動工作機構作往復直線運動或擺動的裝置。與液壓缸比較，它具有結構簡單，制造容易，工作壓力低和動作迅速等優(yōu)點。故應用十分廣泛。 1. 氣缸的分類 氣缸種類很多，結構各異、分類方法也多，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

11、為單作用氣缸和雙作用氣缸； (2)按結構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。,10.3 氣動執(zhí)行元件,氣-液阻尼缸 在氣壓傳動中，需要準確的位置控制和速度控制時，可采用綜合了氣壓傳動和液壓傳動優(yōu)點的氣-液阻尼缸。,10.3 氣動執(zhí)行元件,沖擊氣缸 沖擊氣缸是把壓縮空氣的壓力能轉換為活塞和活塞桿的高速運動，輸出動能，產(chǎn)生較大的沖擊力，打擊工件做功的一種氣缸。,沖擊氣缸 1缸體 2中蓋 3缸體 4端蓋 5排氣塞 6活塞 7端蓋,沖擊氣缸結構簡

12、單、成本低，耗氣功率小，且能產(chǎn)生相當大的沖擊力，應用十分廣泛。它可完成下料、沖孔、彎曲、打印、鉚接、模鍛和破碎等多種作業(yè)。,10.3 氣動執(zhí)行元件,氣馬達 氣動馬達是將壓縮空氣的壓力能轉換成旋轉的機械能的裝置。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。,氣動馬達的突出特點是具有防爆、高速等優(yōu)點，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。,10.4 氣動控制元件,在氣壓傳動系統(tǒng)中，氣動控制元件是用來控制和調(diào)節(jié)壓縮空氣的壓力、流量、流動方向和發(fā)送信號的重要元件，利用它們可以組成各種氣動控制回路，以保證氣動執(zhí)行元件或機構按設計的程序正常工

13、作。 控制元件按功能和用途可分為方向控制閥、流量控制閥和壓力控制閥三大類。此外，還有通過改變氣流方向和通斷實現(xiàn)各種邏輯功能的氣動邏輯元件。,10.4 氣動控制元件,方向控制閥 1. 單向閥 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； (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；,10.4 氣動控制元件,(2)與門型梭閥（雙壓閥） 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。,10.4 氣動控制元件,(3)快速排氣閥 快速排氣閥又稱快排閥。它是為加快氣缸運動作快速排

14、氣用的。,10.4 氣動控制元件,2. 換向型控制閥,10.4 氣動控制元件,壓力控制閥 功能：控制系統(tǒng)中壓縮空氣的壓力,以滿足系統(tǒng)對不同壓力的需要 工作原理：均是利用空氣壓力和彈簧力相平衡的原理來工作的 分類: 減壓閥：降壓穩(wěn)壓作用 溢流閥：限壓安全保護作用 順序閥：根據(jù)氣路壓力不同進行某種控制,10.4 氣動控制元件,減壓閥是氣動系統(tǒng)中必不可少的一種調(diào)壓元件；,10.4 氣動控制元件,溢流閥 當儲氣罐或氣動回路中的壓力超過一定值時，安全閥能立即打開放氣，以阻止壓力繼續(xù)升高產(chǎn)生危險，系統(tǒng)中起過壓保護作用；,10.4 氣動控制元件,順序閥 順序閥是靠回路中的壓力變化來控制氣缸順序動作的一種壓力

15、控制閥， 常用來控制氣缸的順序動作。 在氣動系統(tǒng)中，順序閥通常安裝在需要某一特定壓力的場合，以便完成 某一操作。只有達到需要的操作壓力后，順序閥才有氣信號輸出。,10.4 氣動控制元件,流量控制閥 在氣動系統(tǒng)中，經(jīng)常要求控制氣動執(zhí)行元件的運動速度，這要靠調(diào)節(jié)壓縮空氣的流量來實現(xiàn)。用來控制氣體流量的閥，稱為流量控制閥。流量控閥是通過改變閥的通流截面積來實現(xiàn)流量控制的元件，它包括節(jié)流閥、單向節(jié)流閥、排氣節(jié)流閥等。,10.4 氣動控制元件,單向節(jié)流閥 單向節(jié)流閥是由單向閥和節(jié)流閥組合而成，常用于控制氣缸的運動速度，也稱為速度控制閥。,10.4 氣動控制元件,利用單向節(jié)流閥控制氣缸的速度方式有進氣 節(jié)

16、流和排氣節(jié)流兩種方式。 （a）為進氣節(jié)流控制，它是控制進入氣缸 的流量以調(diào)節(jié)活塞的運動速度。采用這種控 制方式，如活塞桿上的負荷有輕微變化，將 導致氣缸速度的明顯變化。因此速度穩(wěn)定性 差，僅用于單作用氣缸、小型氣缸或短行程 氣缸的速度控制。 （b）為排氣節(jié)流控制，它是控制氣缸排氣 量的大小，而進氣是滿流的。這種控制方式 能為氣缸提供背壓來限制速度，故速度穩(wěn)定 性好，常用于雙作用氣缸的速度控制。單向 節(jié)流閥用于氣動執(zhí)行元件的速度調(diào)節(jié)時應盡 可能直接安裝在氣缸上。 一般情況下，單向節(jié)流閥的流量調(diào)節(jié)范圍為 管道流量的20%30%。對于要求能在較寬范 圍里進行速度控制的場合，可采用單向閥開 度可調(diào)的速

17、度控制閥。,10.4 氣動控制元件,排氣節(jié)流閥不僅具有節(jié)流調(diào)速的作用，而且還能起到降低排放氣流噪聲的作用,排氣節(jié)流閥只能安裝在排氣口處，調(diào)節(jié)排入大氣的流量， 以此來調(diào)節(jié)執(zhí)行機構的運動速度,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。它實際上只不過是節(jié)流閥的一種特殊形式。由于其結構簡單，安裝方便，能簡化回路，故應用日益廣泛。,10.5 氣動基本回路,氣動基本回路按其功能分為：方向控制回路、壓力控制回路、速度控制回路等。,10.5 氣動基本回路,1. 方向控制回路,圖a所示為由二位三通電磁閥控制的換向回路，通電時，活塞桿伸出；斷電時，在彈簧力作用下活塞桿縮回。 圖b所示

18、為由三位五通電磁閥控制的換向回路。,單作用氣缸換向回路：,10.5 氣動基本回路,雙作用氣缸換向回路 ：,圖a為小通徑的手動換向閥控制二位五通主閥操縱氣缸換向； 圖b為二位五通雙電控閥控制氣缸換向； 圖c為兩個小通徑的手動閥控制二位五通主閥操縱氣缸換向； 圖d為三位五通閥控制氣缸換向。該回路有中停功能，但定位精度不高。,10.5 氣動基本回路,2. 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)。常用的有一次壓力控制回路，二次壓力控制回路和高低壓轉換回路。,一次壓力控制回路：,如圖所示為一次壓力控制回路。此回路用于控制貯氣罐的壓力，使之不超過規(guī)定的壓力值。 常用外控溢流閥1或用電接點壓力表2來控制空氣壓縮機的轉、停，使貯氣罐內(nèi)壓力保持在規(guī)定范圍內(nèi)。,使儲氣罐送出的氣體壓力不超