气压系统与机械加工概论 机电一体化毕业论文

气压系统与机械加工概论二零一三年五月一日毕业学校牡丹江大学专业机电一体化姓名王治强指导教师唐德裙导论3RD第一章气压概论4TH第一节气压传动的组成及工作原理4TH2气压传动及控制系统的组成部分详解5TH第二节气压传动的特点6TH一气压传动的优点6TH二气压传动的缺点7TH三气压传动与其他传动的性能比较8TH第二章气动基本回路8TH第一节压力控制回路8TH第三节换向回路11TH第四节其它气动回路12TH第三章管道直径和空压机的选择13TH第一节确定管道直径、计算压力损失13TH113THK214TH第二节空压机的选择14THSQ21NIQSM3AX14THSPP14THM第四章气动系统实例16TH实例一工件夹紧气动系统16TH实例二气液动力滑台气动系统17TH实例三工厂实际生产之中的各种利用气压系统的产品19TH参考文献20TH贺尚红，液压与气压传动，长沙中南大学出版社，201120TH钟平，液压与气压传动，哈尔滨哈尔滨工业大学出版社，200720TH百度，百科，江苏职业技术学院20TH东陶（大连）有限公司20TH导论机械工业作为我国国民经济发展和建设做出了积极贡献，较好地发挥了支柱产业的作用。2009年，机械产品市场自给率进一步提高到85，对全国工业总产值、新产品产值、利润和税金增长的贡献率分别为3186、6758、5791和2401，均居工业各行业首位。2010年我国机械工业销额再创历史新高全年累计完成工业总产值1438万亿元，销售产值1406万亿元，同比分别增长3393和3426。自2010年3月起，机械工业月度产值连续10个月超过11万亿元，已经进入了月产万亿元的新时期。近年来机械工业销量高速增长，产业规模持续扩大，得益于国家政策对机械工业的大力支持，特别是在中央实施应对国际金融危机冲击的一系列计划后，相关产业调整和振兴规划的逐步落实，推动了机械工业快速稳定回升。同时我们也不应该忽略，我们国家的机械加工行业的整体加工自动化还有待提高，这些原因主要取决于机械加工设备的工作效率低下等原因造成的，我们不仅不能忽视此问题的严重性，而且要着手与加紧解决对。此本人通过实践有了利用气压系统改变传统机械加工率低下的问题2013年3月1日第一章气压概论第一节气压传动的组成及工作原理1气压传动定义气压传动，是以压缩空气为工作介质进行能量传递和信号传递。其工作原理是利用空压机把电机或其他原动机输出的机械能转换为空气的压力能然后在控制元件的作用下，通过执行元件把压力能转换为直线运动或回转运动形式的机械能，从而完成各种动作，并对外做功。21气压传动及控制系统的组成气1电动机压气压发生装置2空气压缩机传3气罐及动4压力控制阀及5逻辑元件控控制元件6方向控制阀制7流量控制阀系8行程阀统执行元件9气缸的10消声器组辅助元件11油雾器成12分水滤气器2气压传动及控制系统的组成部分详解（1）起源装置是指获得压缩空气的装置。其主体部分是空气压缩机，它将原动机提供的机械能转变为气体的压力能。（2）控制元件是指用来控制压缩空气的压力、流量和流动方向的，以便使执行机构完成预定的工作循环，它包括各种压力控制阀、流量控制阀和方向控制阀等。（3）执行元件是指将气体的压力能转换成机械能的一种能量转换装置。它包括直线往复运动的气缸和实现连续回转远动或摆动的气马达或摆动马达等。（4）辅助元件是指保证压缩空气的净化、元件的润滑、元件间的连接及消声等所必需的，它包括过滤器、油雾器、管接头及消声器等。第2节气压传动的特点一气压传动的优点1工作介质是空气，与液压油相比可节约能源，而且取之不尽、用之不竭。气体不易堵塞流动通道，使用之后可将其随时排入大气中，不污染环境。2空气的特性受温度影响小。在高温下能可靠的工作，不会发生燃烧或爆炸。且温度变化时，对空气的黏度影响极小，故不会影响传动性能。3空气的黏度很小（约为液压油的万分之一），所以流动阻力小，在管道中流动的压力损失较小，所以便与集中供应和远距离输送。4相对液压传动而言，气压动作迅速、反应快，一般只需00203S就可以达到工作压力和速度。液压油在管路中流动速度一般为15M/S，而气体的流速最小也大于10M/S，有时甚至达到音速，排气时还达到超音速。5气体压力具有较强的自保能力，即使压缩机停机，关闭气阀，但装置中仍然可以维持一个稳定的压力。液压系统要保持压力，一般需要能源泵继续工作或另加蓄能器，而气体通过自身的膨胀性来维持承载缸的压力不变。6气动元件可靠性高、寿命长。电气元件可运行百万次，而气动元件可运行20004000万次。7工作环境适应性好，特别是在易燃、易爆、多尘埃、强磁、辐射、振动等恶劣环境中，比液压、电子、电气传动和控制优越。8气动装置结构简单，成本低，维护方便，过载能力自动保护。二气压传动的缺点1由于空气的可压缩性较大，气动装置的稳定性较差，外载变化时，对工作速度的影响较大。2由于工作压力低，气动装置的输出或力矩受到限制。结构尺寸相同的情况下，气压传动装置比液压传动装置输出的力要小得多。气压传动装置输出力不宜大于1040KN。3气动装置中的信号传动速度比光、电控制速度慢，所以不宜用于信号传递速度要求十分高的复杂线路中。同时实现生产过程的遥控也比较困难，但对一般的机械设备，启动信号的传递速度是能够满足工作要求的。4噪声较大，尤其是在超音速排气时要加消音器。三气压传动与其他传动的性能比较第二章气动基本回路第1节压力控制回路压力控制回路用于调节和控制系统压力，使之保持在某一规定类型操作力动作快慢环境要求构造负载变化影响操作距离无极调速工作寿命维护价格气压传动中等较快适应性好简单较大中距离较好长一般便宜液压传动最大较慢不怕振动复杂有一些短距离良好一般要求高稍贵电气中等快要求高稍复杂几乎没有远距离良好较短要求较高稍贵电传动电子最小最快要求特高最复杂没有远距离良好短要求更高最贵机械传动较大一般一般一般没有短距离较困难一般简单一般的范围内。常用的有一次压力控制回路和二次压力控制回路。一一次压力控制回路一次压力控制回路，用于控制储存气罐的压力，使之不超过规定的压力值。常采用外控溢流阀或采用电接点压力表来控制空气压缩机的转、停，使储气罐内压力保持在规定的范围内。采用安全阀，结构简单，工作可靠，但气量浪费大；采用电接点压力表，对电机控制要求较高，常用于对小型空压机的控制。二二次压力控制回路对气动系统气源压力进行控制。是由气动控制三联件组成的主要由溢流减压阀来实现压力控制或者是由减压阀和换向阀构成的，对同一系统实现输出高、低压力P、P的控制。第2节速度控制回路控制气动执行元件运动速度的回路称为速度控制回路。由于气动系统使用的功率都不大，所以主要的调速方法是节流调速。一单作用气缸速度控制回路两个单向节流阀反接，可分别控制活塞杆伸出和缩回的速度。气缸活塞上升时节流调速，下降时则通过快速排气阀排气，使活塞杆快速返回。二双作用气缸速度控制回路1、采用单向节流控制阀的双向调速回路，取消任意一只单向节流阀，便得到单向调速回路；2、采用排气节流阀的双向调速回路。它们都是采用排气节流调速方式。当外负载变化不大时，采用排气节流方式，进气阻力小，负载变化对速度影响小，比进气节流调速效果好。3、快速往返动作回路采用快速排气阀的快速往复动作回路，若要实现气缸单向快速运动，可省去一只快速排气阀。4、速度换接回路当撞块压下行程开关时，发出电信号，使二位二通阀换向，改变排气通路，从而改变气缸速度。行程开关的位置，由需要而定，二位二通阀也可以用行程阀代替。5、缓冲回路当气缸行程长、速度快、惯性大时，往往需要采用缓冲回路来消除冲击。第3节换向回路1、单作用气缸换向回路1、采用二位二通电磁阀控制的换向回路，通电时，活塞杆伸出；断电时，在弹簧力的作用下活塞杆缩回；2、采用三位五通电磁阀控制的换向回路，该阀具有自动对中功能，可使气缸活塞在任意位置，但定位精度不高、定位时间不长。2、双作用气缸换向回路1、采用小通径的手动换向阀控制二位五通主阀控制气缸往返运行；2、采用三位五通电磁换向阀控制气缸换向，该回路有中停功能，但定位精度不高；3、采用两个小通径的手动阀控制二位五通主阀，控制气缸往返运行。第4节其它气动回路1、气液联动回路是以气压为动力，利用气液转换装置把气压传动变为液压传动。1、采用气液阻尼缸来获得更为平稳和更为有效地控制运动速度的气压传动；2、采用气液增压器来使传动力增大等；气液联动回路结构简单、经济、实用、可靠，充分利用了液压、气压的优点。2、位置控制回路位置控制回路它包括1、利用缓冲挡铁的位置控制回路；2、多位缸的位置控制回路3、安全保护回路安全保护回路它包括1、过载保护回路；2、互锁回路；还有例如往复动作回路、延时回路、计数回路等。第3章管道直径和空压机的选择第一节确定管道直径、计算压力损失一确定管道直径管道直径主要根据流量、速度要求和允许的压力损失来确定。通常情况下考虑与其连接的控制元件通径相一致的原则初步确定管径，并在验算压力损失后选定管径。二验算压力损失为保证执行元件正常工作，压缩空气通过各种控制元件、辅助元件和连接输送管道经到达执行元件的总压力损失，必须满足1下式1式中1为沿程压力损失之和为局部压力损失之AMP和为允许总压力损失可根据供气的具体情AMP况定。实际验算总压力损失，如系统管道不特别长（一般L400M）管子内表面粗糙度不大，在经济流速下，沿程压力损失，很小可以不单独记入，只是在总压力损失值的安全系数K中稍予考虑就可以了。而局部压力损失1往往又比气流通过气动元件、辅件的压力损失2小得多，所以对此不做严格计算的系统式可简化为K2式中2为流经元件、辅件的压力损失简化修正系数K10513，对于长管道，截面变化复杂的管道，取大值。如果验算的总压力损失，则必须加大管径或改进管道的布置，以降低总压力损失，直到时为止，即最后所确定的管径。第2节空压机的选择一计算空压机的供气量SQ，式如下S21KNIQSM3AX二计算空压机的供气压力SP，式如下SPAMP式中P为用气设备使用的额定压力；为气动系统的总压力损失根据计算出的SQ和P，即可选用相应型号的空压AMP机表通过气动元件、辅件的各自压力损失值2损管失经值元件36810152025324050截止阀00250022001500100009滑阀时换向阀00250022001500100009单向阀、梭向阀00250022002000150012001000090008快排阀PA002200200012001000090008方向阀脉冲阀、延时阀0025节流阀00250022002000150012001000090008单向节流阀PA00250020流量阀消声节流阀0020001200100009压力阀单向压力顺序阀00250022002000150012分水滤气器/250015分水滤气器/7500100020油雾器0015辅件消声器0022002000120010000900080007第四章气动系统实例实例一工件夹紧气动系统图示为机械加工自动线，组合机床中常用的工件夹紧系统图。1、工作原理是当工件运动到指定位置后，气缸内A的活塞杆伸出，待工件定位锁紧后，两侧气缸B和C的活塞杆同时伸出，从两侧面夹紧工件，实现夹紧，而后进行机械加工。2、气动系统的动作原理当用脚踏下脚踏板换向阀1后，压缩空气经单向节流阀进入气缸4的无杆腔，夹紧头下降至锁紧位置，后使机动行程阀2换向，压缩空气经单向节流阀5进入中继阀6的右侧使阀6换向；压缩空气阀6通过主控阀4的左经进入气缸B和C的无杆腔，使两气缸活塞同时伸出，夹紧工件，与此同时，压缩空气的一部分经单向节流阀3调定延时后使主控阀4换向到右位，则两气缸B和C返回，在两气缸返回的过程中，有杆腔的压缩空气使脚踏阀1复位，则气缸A返回。此时，由于行程阀2复位（右位），所以中继阀6也复位，则气缸B和C的无杆腔通大气，主控阀4自动复位，由此完成了一个“缸A活塞杆伸出压下夹紧缸B和C活塞杆伸出夹紧夹紧缸B和C活塞杆返回缸A活塞缸返回”的动作循环。实例二气液动力滑台气动系统该气液动力滑台运用气液阻尼缸作为执行元件，在机床设备中用来实现进给运动，可完成两种工作循环一、快进慢进（工进）快退停止当手动阀4处于图示状态时，就可以实现“快进慢进（工进）快退停止”的动作循环。其原理是、当手动阀3切换到右位时，实际上就是给予进刀信号，在气压作用下气缸活塞开始向下运动，液压缸中活塞下腔的油液经行程阀6的左位和单向阀7进入液压缸活塞的上腔，实现快进。、当快进到活塞杆上的挡铁B切换行程阀6（使他处于右位）后，油液只能经节流阀5进入活塞上腔，调节节流阀的开度，即可调节气液阻尼缸的运动速度，所以活塞开始慢进（工进）。、当慢进到挡铁C使行程阀2切换到左位时，输出信号使阀3切换到左位，这时气缸活塞杆向上运动，液压缸活塞上腔的油液经阀8的左位和手动阀4中的单向阀进入液压缸下腔实现快退。、当快退到挡铁A切换阀8而使油液通道被切断，活塞被停止运动，改变挡铁A的位置，就可以改变“停”的位置2、快进慢进慢退快退停止关闭手动阀4（是他处于左位）时，就可以实现“快进慢进慢退快退停止”的双向进给程序，其动作循环的“快进慢进”动作原理同上述。、当慢进至挡铁（切换到左位），气缸活塞开始向上运动，这时液压缸活塞上腔的油液经行程阀8的左位和节流阀5进入活塞下腔，亦即实现了慢退（反向进给）。、慢退到挡铁B离开阀6的顶杆而使其复位（左位工作）后