气控气动ppt课件.ppt

气压传动基本知识主讲：,气压传动概述,气压传动简称气动，它是以压缩空气作为工作介质进行能量传递、能量控制和能量转换的一种传动形式。,气动方式优点：1气动装置结构简单、轻便、安装维护简单。压力等级低，故使用安全。工作介质是取之不尽、用之不完的空气，空气本身不花钱。输出力及工作速度的调节非常容易。可靠性高，使用寿命长。利用空气的可压缩性，可贮存能量，实现集中供气。全气动控制具有防火、防暴、耐潮的能力。7由于空气流动损失小，压缩空气可集中供应，远距离输送。,气动方式缺点：由于空气有压缩性，气缸的动作速度易受负载的变化而变化。气缸在低速运动时，由于摩擦力占推力的比例较大，气缸稳定性不如液压缸。气缸的输出力比液压缸小。,第一节气源装置,空气压系统的基本构成,后冷却器,主管路过滤器,空气压缩机,气罐,冷冻式干燥机,气缸,电磁阀,调速阀,三联件,活塞式空气压缩机工作原理,1、排气阀；2、气缸；3、活塞；4、活塞杆；6、十字头与滑道；7、连杆；8、曲柄；9、吸气阀；10、弹簧,上图中8作回转运动，通过连杆7、活塞杆4，带动气缸活塞3作直线往复运动。当活塞3向右运动时，气缸内容积增大而形成局部真空，吸气阀9打开，空气在大气压用下由吸气阀9进入气缸腔内，此过程称为吸气过程；当活塞3向左运动时，吸气阀9关闭，随着活塞的左移，缸内空气受到压缩使压力升高，在压力达到足够高时，排气阀1即被打开，压缩空气进入排气管内，此过程称为排气过程。图中仅表示了一个活塞一个缸的空气压缩机，大多数空气压缩机是多缸多活塞的组合。,第二节气源净化装置,蛇管式后冷却器,作用：将空气压缩机排出的气体由140170摄氏度降至4050摄氏度，使压缩空气中的油雾和水气迅速达到饱和，大部分析出并凝结成水滴和油滴，以便经油水分离器排出。,油水分离器,作用：分离并排除压缩空气中凝聚的水分、油分和灰尘等杂质。,储气罐,作用：1、消除由于空气压缩机断续排气而对系统引起的压力波动，保证输出气流的连续性和平稳性；2、贮存一定数量的压缩空气，以备发生故障或临时需要应急使用；3、进一步分离压缩空气中的油水等杂质。,气源调节装置（三联件）,气动三联件的组成,气动三联件是在气动控制系统的入口所必须的器件。它的组成是由过滤器、减压阀、油雾器三位一体。,过滤器,减压阀,油雾器,过滤器的作用,过滤器的作用是将压缩空气里的杂质，油污，水份等过滤掉，存放在过滤器里，达到使压缩空气干燥，清洁的目的。过滤器应定期排污,过滤器工作原理,压缩空气进入过滤器内部后，因导流板的导向，产生了强烈的旋转，在离心力作用下，压缩空气中混有的大颗粒固体杂质和液态水滴等被甩到滤杯内表面上，在重力作用下沿壁面沉降至底部，然后，经过这样预净化的压缩空气通过滤芯流出。为防止造成二次污染，滤杯中每天都应该是空的。,过滤器符号,减压阀的作用,减压阀的作用是用来调整压缩空气压力的。减压阀调整到合适的压力后，应将锁定装置锁定，避免误操作。,减压阀工作原理,若工作压力增大，膜片打开压缩空气就经阀体上的溢流孔排出,油雾器的作用,因气动控制系统里，很多气缸需用油润滑，所以在气路里，就加入了油雾器，目的是将油雾器里的油通过气管送到气缸里，达到润滑气缸的目的；油雾器可以根据需要调节滴油的快慢；油雾器应定期加油，加油时不要超过油线。,油雾器工作原理,当压缩空气通过油雾器时，其在油室与视油器之间产生一个压降，该压降使油液经吸油管上升，并经喷嘴引射到压缩空气中，油滴被雾化，随压缩空气流出。必须仔细调节油滴数。,气动接头,1：直头气咀2：铜进气咀3：调气咀4：进气接头5：波纹插,外牙直头气咀，铁材质。,1、直头气咀,外牙直头气咀，铜材质。,外牙直头气咀，铜材质。,2、铜进气咀,外牙弯头气咀，塑料材质。,3、弯头气咀,外牙直头和弯头调气咀，塑料材质。,3、调气咀,外牙直头气咀，铁材质。,4、进气接头,外牙波纹插，铜材质。,5、波纹插,卜申，管螺纹变径接头。,6、其它,铜直通。,消音器。,电磁阀分类单电控直动式二位三通电磁阀,2/3二位三通电磁阀结构（单电控、直动式）电磁阀阀芯有2个位置，有3个气路接口，如图1，P口为气源接口，A为通往气动执行器接口，R为排气口。,图1,2/3二位三通电磁阀结构（单电控、直动式）初始状态（失电）：如图2，此时电磁阀失电，阀芯在右侧，A口与R口相通，气缸是排气状态，P口是封闭的。,图2,2/3二位三通电磁阀结构（单电控、直动式）工作状态（得电）：如图3，此时电磁阀得电，阀芯被电磁力吸到左侧，P口与A口相通，气源由A口通往气缸，R口是封闭的；如果失电，阀芯在弹簧的作用下回到图2的初始状态。,图3,电磁阀分类单电控直动式二位五通电磁阀,2/5二位五通电磁阀结构（单电控、直动式）电磁阀阀芯有2个位置，有5个气路接口，如图4P口为气源接口，A、B为通往气动执行器接口，R、S为排气口,图4,2/5二位五通电磁阀结构（单电控、直动式）初始状态（失电）：如图5，此时电磁阀失电，阀芯在右侧，P口与A口相通，气源通过A口进入气缸一侧气室，B口与S口相通，与B口连的气缸另一侧是排气状态，R口是封闭的。,图5,2/5二位五通电磁阀结构（单电控、直动式）工作状态（得电）：如图6，此时电磁阀得电，阀芯在电磁力的作用下被吸到左侧，P口与B口相通，气源通过B口进入气缸另一侧气室，A口与R口相通，与A口相通的气缸一侧是排气状态，S口是封闭的。如果失电，阀芯在弹簧力的作用下再次回到图5的初始状态。,图6,电磁阀分类双电控直动式二位五通电磁阀,2/5二位五通电磁阀结构（双电控、直动式）初始状态：如图7，此时电磁阀没有电，阀芯在左右任意一侧（此图示在右侧），P口与A口相通，气源通过A口进入气缸一侧气室，B口与S口相通，与B口相通的气缸一侧是排气状态，R口是封闭的。,图7,2/5二位五通电磁阀结构（双电控、直动式）右侧得电状态：如图8，此时电磁阀右侧线圈得电，阀芯吸在右侧，P口与A口相通，气源通过A口进入气缸一侧气室，B口与S口相通，与B口相通的气缸一侧是排气状态，R口是封闭的。双电控电磁阀具有记忆功能，即此时右侧线圈失电，左侧线圈也不得电的情况下电磁阀阀芯始终保持在右侧不动。,图8,2/5二位五通电磁阀结构（双电控、直动式）左侧得电状态：如图9，此时电磁阀左侧线圈得电，阀芯吸在左侧，P口与B口相通，气源通过B口进入气缸另一侧气室，A口与R口相通，与A口相通的气缸一侧是排气状态，S口是封闭的。双电控电磁阀具有记忆功能，即此时左侧线圈失电，右侧线圈也不得电的情况下电磁阀阀芯始终保持在左侧不动。,图9,电磁阀图示符号,2/3图示符号（单电控）如图10为二位三通电磁阀的电气符号图，图中左侧的方框是指得电状态，右侧的方框是指失电状态，左侧小长方形是指电磁线圈，右侧折线是指弹簧，所以靠近弹簧侧的方框是失电状态，靠近线圈侧的方框是得电状态。,图10,2/5图示符号（单电控）如图11为二位五通电磁阀的电气符号图，图中左侧的方框是指失电状态，右侧的方框是指得电状态，右侧小长方形是指电磁线圈，左侧折线是指弹簧，所以靠近弹簧侧的方框是失电状态，靠近线圈侧的方框是得电状态。,图11,2/5图示符号（双电控）如图12为双电控二位五通电磁阀的电气符号图，图中左侧的方框是指左侧得电后至右侧没有得电之前的状态，右侧的方框是指右侧得电后左侧没有得电之前的状态，左右侧小长方形是指电磁线圈。双电控电磁阀有记忆功能，可以得电状态持续几秒后失电，气缸也可以维持之前状态，不用电磁阀长期带电。而单电控电磁阀想维持状态必须一直带电。,图12,气动控制元件,方向控制阀单向型控制阀单向阀：气流只能单方向流动。,1.气动控制阀,梭阀（或门）结构特点有两个输入口，一个输出口。相当于两个单向阀组成的阀。,梭阀工作原理,P1，P2有一个有输入，A有输出。都有输入，A有输出。,双压阀（与门）,结构特点有两个输入口，一个输出口。相当于两个单向阀组成的阀。工作原理P1，P2有一个有输入，A无输出。P1，P2都有输入，A有输出。,快速排气阀,常装在换向阀和气缸之间，它使气缸不通过换向阀而快速排出气体，可以加快气缸往复动作速度。快速排气阀可使气缸运动速度提高45倍。,P进气A输出，到气缸。A进气O输出，快速排气,快速排气阀工作原理,排气节流阀:不仅具有节流调速的作用，而且还能起到降低排放气流噪声的作用,排气节流阀只能安装在排气口，调节排出气体的流量以控制执行元件的速度,安全阀（溢流阀）,功能:当储气罐或气动回路中的压力超过一定值时，安全阀能立即打开放气，以阻止压力继续升高产生危险，系统中起过压保护作用工作原理,顺序阀：依靠回路中压力的高低变化实现执行元件的顺序动作,顺序阀的工作原理,第二章气动执行元件,将压缩空气的压力能转换为机械能，驱动机构作直线往复运动、摆动和旋转运动、夹持的元件称为气动执行元件。,第一节气动元件与系统的基本构成,气源设备：空气压缩机、后冷却器、气罐气源处理元件：过滤器、干燥器气动控制元件：压力、方向、速度控制阀气动执行元件：气缸、气马达、气爪气动辅助元件：油雾器、消音器、管接头,1-增压阀2-五通电磁阀3-储气罐,第二节气缸的分类,按结构分：有活塞式、非活塞式,标准型：CJ、CQ2、CM2、CG1、MB省空间型：CU、CQ2高精度型：CX、CXS、MGP/Q带导杆型：MGP/Q带阀型、无杆型、止动性、中停型、落下防止型、计测型(以上机种为中国工厂常加工的机种）,按功能分类：,基本型：不带安装件的气缸有S、B、A型脚座型：L型法兰型：F、G型,按安装方式分类：,耳环型：C、D、E型耳轴型：T、U型,固定式,摆动式,按缓冲方式分类：无缓冲垫缓冲：设置聚氨酯橡胶垫气缓冲设置液压缓冲器,给油气缸：由压缩空气带入油雾不给油气缸：靠预先在密封圈内添加的润滑脂来保证。,按润滑方式分类：,目前，绝大多数系列的气缸都是不给油式。需注意的是，它也可给油使用，单一旦给油，就必须保持给油，如中途停止给油，因润滑脂已被油冲洗掉而是它处于无润滑状态，使密封件过快磨损。,限位开关式很少用磁性开关式常用,按位置检测方式分类：,按驱动方式分类,单作用气缸双作用气缸,请看样品,第三节气缸的基本构造,由于气缸的使用目的不同，气缸的构造是多种多样的，但使用最多的是单杆双作用气缸。,缸筒内径的大小代表了气缸输出力的大小。活塞要在缸筒内作平稳的往复运动，缸筒内表面的表面粗糙度应达Ra0.8m。对钢管缸筒，内表面还应镀硬铬，以减少摩擦阻力和磨损，并能防止腐蚀。缸筒材质：高碳钢管、高强度铝合金、黄铜、不锈钢。注意：带磁性开关的气缸或在耐腐蚀环境中使用的气缸缸筒材质：不锈钢、铝合金或黄铜。,缸筒,进排气通口：缓冲机构（部分）密封圈、防尘圈（杆侧端盖）：防止漏气、防尘。导向套（杆侧端盖）：提高气缸的导向精度，承受活塞杆上少量的横向载荷，减少活塞杆伸出时的下弯量，延长气缸使用寿命；材质：烧结含油合金、铅青铜铸件。材质：可锻铸铁、铝合金压铸（轻、防锈）、黄铜（微型缸）,端盖,气缸中的受力元件。活塞密封圈：防止活塞左右两腔相互串气；活塞耐磨环：提高气缸导向性；聚氨酯、聚四氟乙烯、夹布合成树脂活塞的宽度：由密封圈尺寸和必要的滑动部分长度来决定。（滑动部分太短，易引起早期磨损和卡死）材质：铝合金、铸铁、黄铜（小缸径）,活塞,气缸中的重要受力元件材质：高碳钢、表面经镀硬铬处理，不锈钢，以防腐蚀，并提高密封圈的耐磨性。,活塞杆,第四节缸筒与端盖的连接方法,整体型：采用锻造工艺把缸筒与一侧端盖作成一体，另一侧端盖与缸筒使用铆接或用卡圈固定。用于微型缸和中小型缸。,铆接型：在端盖上开有沟槽，将缸筒两端压铆入端盖沟槽内，形成一体，用于中小型缸。CJ2、CM2螺纹连接型：缸筒与端盖上有连接螺纹，将它们连接在一起。用于中小型缸。CG1法兰型：缸筒和端盖上都有法兰，用螺栓将它们连在一起，用于省空间的中小型缸。CUW拉杆型：用四根拉杆将两端盖与缸筒夹紧在一起，端盖与缸筒之间有密封圈。用于行程不太长也不太短的大中型气缸。MB、C95、CA,第五节密封,动密封：回转或往复运动的部件密封；静密封：静止件部分的密封；,要求：既能保证密封，滑动摩擦力又小。,压缩密封圈：将密封圈放入密封沟槽内时，便有一定的预压缩量，靠密封面上的接触面压力阻塞泄露通路。气压密封圈：靠气压力将密封圈的唇部压紧在密封面上以保证密封。,指气缸的功能和规格是普遍使用的、结构容易制造的、制造厂通常作为通用产品供应市场的气缸。,第三章标准气缸,第一节单作用气缸,S型气缸：弹簧压回型T型气缸：弹簧压出型,特点：气缸结构简单，耗气量少；缩短了气缸的有效行程；作用力随压缩行程而变化；弹簧具有吸收动能的能力，可减少行程终端的撞击作用。,在弹簧侧设有呼吸孔，最好有过滤片,应用范围：行程短，对输出力和运动速度要求不高的场合。,分类：单活塞杆型：普通常用型双活塞杆型：活塞两侧受压面积相等，两侧运动行程和输出力相等。工作台,第二节双作用气缸,特点：1、活塞前进或后退都能输出力；2、结构简单,前因：运动速度大时，紧靠缓冲垫已不足吸收活塞对端盖的冲击力构成：气缓冲装置是由缓冲套、缓冲密封圈和缓冲阀等组成。,第三节气缓冲气缸,1、当活塞向右运动时，右缓冲套接触右缓冲密封圈，活塞右侧便形成一个封闭气室（称为缓冲腔）。2、缓冲腔气体根据缓冲阀开度向外排气；3、活塞继续右行，气体绝热压缩，压力上升；4、压力对活塞产生反作用力，使活塞减速，停止，避免撞击注意：弹跳现象,工作原理,可调缓冲气缸：带缓冲阀，通过调节缓冲阀的开度，可改变缓冲能力。缓冲行程不宜太长：因缓冲密封圈有节流作用，活塞动作反应慢。不可调缓冲气缸：开有恒节流孔，形成背压，起到缓冲作用。加大恒节流孔，可使气缸的运动速度增大。,分类,提示：液压缓冲器运动件质量大，运动速度很高的气缸。,要求：缸筒必须是导磁性弱，隔磁性强的材料（硬铝、不锈钢、黄铜）。有触电舌簧型（AC、DC）、无触电固态电子型（DC）,第四节带磁性开关的气缸,工作原理：1、在非磁性体的活塞上安装一个永久性磁铁磁环：橡胶磁铁、塑料磁铁；2、随活塞移动的磁环靠近开关时，舌簧开关的两根簧片被磁化而相互吸引，触点闭合，反之，断开，发出电信号。3、信号控制相应电磁阀切换。,特点：1、使用方便，结构紧凑，2、可靠性好，寿命长，成本低、反映快安装方法：1、用钢带固定2、固定在导轨上3、卡固在拉杆上4、直接安装,安装位置：在活塞应停止位置使活塞固定，让开关在活塞的上方左右移动，找出开关吸合时位置，左右吸合位置的中间位置。最高灵敏位置。,使用注意事项1、从安全考虑，间距应比最大磁滞距离大3mm;2、不得装在强磁场;3、两缸筒间距大于40mm;4、速度不得大于磁性开关能检测的最大速度Vmax=Lmin/Tc（当速度过大时，选用带延时功能的磁性开关）5、拧紧安装螺钉扭矩要适当：偏移、损坏,第五节气缸的特性,1、当活塞两侧的压力差达到气缸的最低工作压力以上时，活塞开始移动。静摩擦力降为动摩擦力，稍有抖动2、随外负载和排气回路的阻抗大小等因素的不同，导致活塞的运动速度及气缸的有效输出力的变化规律也不同。P1、p2、u,一、气缸的瞬态特性(气缸的运动状态),延迟时间、到达时间,u0理论基准速度，mm/s;S排气回路的合成有效面积，mm2；A排气侧活塞的有效面积，cm2；最大速度:um平均速度：v,二、气缸的速度特性：,u0=1920*S/A,当速度小于50mm/s时，摩擦阻力和气体的可压缩性，出现“爬行”当速度大于500mm/s时，摩擦生热加剧，加速密封件的磨损，加大冲击力。,气缸活塞杆受到的轴向负载力F与气缸的理论值之比。负载率由负载的运动状态而定。,三、气缸的理论输出力,气缸的使用压力作用在活塞有效面积上产生的推力或拉力。F0=/4D2p,四、气缸的负载率,气缸的最低使用压力至最高使用压力的范围。0.150.25，11.5MP,五、使用压力范围,七、环境温度和介质温度：（软化、硬化脆裂）非磁性开关气缸：5700C磁性开关气缸：5600C,六、耐压性能：气缸的最高使用压力为1.5倍，保压1min时气缸状况。,八、泄漏量：气缸处于静止状态，从无杆侧和有杆侧交替输入最低压力和最高压力，从活塞处（内泄漏）及活塞杆和管接头等处（外泄漏）的泄漏流量。根据JISB8377标准，外（内）泄漏不得大于3+0.15d（D）mL/min,九、耐久性:在活塞杆的轴向施加负载率为50%的负载，向气缸通入最高使用压力，调节速度控制阀，使活塞运动速度达到200mm/s,活塞沿全行程作往复运动，气缸仍保证合格的累计行程。不低于3000km,十、气缸的耗气量:用于选用其他处理元件,第六节气缸的选用,一、预选气缸的缸径,1、根据气缸的负载状态，确定气缸的轴向负载力F2、根据负载的运动状态，预选气缸的负载率、根据气源提供条件，确定气缸使用压力,三、选择气缸的品种,二、预选气缸行程,1、根据气缸的运动状态是输出力还是拉力、负载率、气缸的行程L和气缸的动作时间t,可查得气缸的理论基准速度u0；2、根据气缸的运动状态是输出推力还是拉力以及负载率，可查得气缸的最大速度um与理论基准速度u0之比，从尔求出气缸的最大速度um；3、负载运动的动能1/2Mum2和缓冲力的比较；,四、演算缓冲能力,七、计算气缸的空气消费量和所要空气量；八、选择磁性开关；九、选择活塞杆端部接头；十、确定充（放）气回路中的各种气动元件；,五、选择安装方式,六、活塞杆长度的演算；活塞杆端承受的横向负载大小与气缸行程的关系；,用气缸水平推动台车，负载质量M=150kg，台车与床面间的摩擦系数=0.3，气缸行程L=300mm,要求气缸的动作时间t=0.8s,供给压力p=0.5MPa,配管长l=3m,选择缸径及其充（放）气回路的元件组合。,例题,答案,解：轴向负载力F=mg=0.3*150*9.8=450KN根据表，预选负载率=25%，得气缸的理论输出力F0=1800N由p=0.5MPa,算出缸径为67.7mm,故应选缸径D=80mm,已知L=300mm,t=0.8s,=25%，查出理论基准速度u0=500mm/s,=1.05，则气缸的最大速度um=525mm/s.故负载运动的最大动能Em=1/2Mum2=20.7J,查图，MB80不能满足缓冲能力的要求，故选用MB100。,常见的气缸是由五部分组成的，试分析各部分的主要作用和基本功能。,考试题1,答：常见的气缸由缸筒、端盖、活塞、活塞杆和密封圈等组成；其中1）缸筒内径的大小代表了气缸输出力的大小，支撑活塞在缸筒内作平稳的往复滑动；2）端盖上设有进排气通孔，有的在端盖设有缓冲机构，杆侧端盖上设有密封圈和防尘圈，以防止从活塞杆处向外漏气和防止外部灰尘混入缸内，杆侧端盖上设有缓冲套，以提高气缸的导向精度，承受活塞杆上少量的横向载荷，减少活塞杆伸出时的下弯量，延长气缸使用