气动元件选型提要PPT演示课件

1、1,亚德客国际集团,2,2,2008 - 7,前 言 气动控制技术以其独特的优势在现代工业中的应用越来越广泛，并且随着气动技术的发展其应用领域在迅速拓展。 了解与掌握气动产品的相关标准、结构特点、选型与应用、安装使用及其维护知识对气动系统的设计和保证气动系统优良性能有着至关重要的意义,3,课件内容,气动元件和系统的概要 气缸的计算与选型 空压机的选型 电磁阀的计算与选型 气动元件的安装与注意事项 常用气动图形符号 典型基本气动回路介绍,4,4,气动元件和系统的概要,5,6,课件内容,气动系统，是指汇总了以气压为动力的装置元件的设备。构成该系统的元件有气缸、速度控制阀、换向阀、减压阀、过滤器、干

2、燥器、空压机等。 (1) 气缸 将气压的能量转换为有效的力和动能(推动或搬运物体)。 (2) 速度控制阀 调整压缩空气的流量、调节气缸的速度,7,课件内容,3) 换向阀(电磁阀) 利用电气信号对压缩空气进行开、关处理，或改变其流动方向。 (4) 消音器 安装于方向切换阀的排气口上，以减弱进行切换时的排气噪音。 (5) 油雾器 为了使元件平滑运行，改善元件的耐久性，利用流动的压缩空气，将润滑油变成雾状后送入末端的元件。 (6) 减压阀 对空压机送来的压缩空气进行减压处理，将2次侧的空气压力设定、调整到规定的压力,8,课件内容,7) 空气过滤器 清除压缩空气中或配管内产生的灰尘、锈迹、冷凝水等，保

3、护气动元件、防止故障的发生。 (8) 冷冻式空气干燥器 对压缩空气进行强制性冷却处理，将压缩空气中的水蒸气转化为水滴后除去，使其干燥。 (9) 主管路过滤器 为了去除空压机压缩过的空气中所含的灰尘、水和油等而在主管路的配管部位设置的过滤器,9,课件内容,10) 后冷却器 将空压机生成的高温多水分的压缩空气冷却后除去冷凝水。 (11) 空压机 利用旋转(螺杆式)或往复(往复式)等动作方式来生成压缩空气,10,10,气缸的计算与选型,11,11,2008 - 7,气缸的选型步骤: 选定气缸类型 气缸操作方式有双动,单动,双行程，双轴等 选定缸径大小 根据有关负载、使用空气压力及作用方向确定 选定气

4、缸行程 工件移动距离（尽量勿使用满行程工作） 选定气缸系列 根据各类气缸的特点（参考相关样本,12,12,2008 - 7,选定安装型式 不同系列有不同安装方式，主要有基本型、脚座型 、法兰型、轴耳型、悬耳型等 选定缓冲形式 无缓冲、橡胶缓冲、气缓冲、油压缓冲器 选定磁感开关 主要是作位置检测用，要求气缸内置磁环 选定气缸配件 包括相关接头,13,2008 - 7,方形气缸选择,SC,SI,SU,SE,JSI,SG,14,2008 - 7,薄型气缸选择,ACQ,SDA,ACP,15,2008 - 7,双轴气缸选择,TN,TR,16,2008 - 7,回轉夾緊气缸选择,QCK,ACK,17,气缸

5、的理论输出力 普通双作用气缸的理论推力（N）为： 式中, D一缸径(mm)，p一气缸的工作压力(MPa)。 理论拉力(N)为： 式中,d一活塞杆直径（mm）时,估算时可令d=0.3D,18,气缸的负载率 气缸的负载率：是指气缸的实际负载力F与理论输出力F0之比。 负载力是选择气缸的重要因素。负载情况不同，作用在活塞轴上的实际负载力也不同,19,气缸的负载率 表9-6所示几个负载实例,20,20,2008 - 7,气缸的负载率 气缸的实际负载是由工况所决定的，若确定了负载率也 就能确定气缸的理论出力，负载率的选取与气缸的负载 性能及气缸的运动速度有关（见下表,21,举例 用气缸水平推动台车，负载

6、质量M=150kg，台车与床面间摩擦系数0.3，气缸行程L=300mm，要求气缸的动作时间t=0.8s，工作压力P=0.5Mpa。试选定缸径,普通气缸的设计计算,22,耗气量是指气缸住复运动时所消耗的压缩空气量，它的大小与气缸的性能无关，但它是选择空压机排量的重要参数。气缸的耗气量与气缸的活塞直径D、活塞杆直径d、活塞的行程L以及单位时间往返次数N有关。 以单出杆双作用气缸为例，活塞杆伸出和退回行程的耗气量分别为 因此，活塞往复一次所耗压缩空气量为 若活塞每分钟往返N次，则每分钟活塞运动的耗气量为,气缸的耗气量计算,23,未经压缩的自由空气的耗气量要比该值大，当实际消耗的压缩空气量为VS时，其

7、自由空气的耗气量为 式中 p为工作压力（Mpa,气缸的耗气量计算,24,实际可简化计算公式为（计算出大概值）： Q：气缸的平均耗气量，L/min(ANR)； N：气缸的工作频率，即每分钟内气缸的往复周数，一个往复为一周，周/min； D：气缸的直径（cm）； L：气缸的行程（cm）； p：工作压力（MPa,气缸的耗气量计算,25,例如：SC100X150的气缸，动作频率N为60周/min，使用压力为0.6Mpa =0.00157*10*10*15*60*(0.6+0.102) =99.2 L/min,气缸的耗气量计算,26,26,空压机的选型,27,首先要确定用气端所需要的工作压力，加上0.1

8、-0.2MPa的余量。（该余量是考虑从空压机安装地点到实际用气端管路距离的压力损失，根据距离的长短在0.1-0.2MPa之间适当考虑压力余量）。 管路通径的大小和转弯点的多少也是影响压力损失的因素，管路通径越大且转弯点越少，则压力损失越小；反之，则压力损失就越大。 当空压机与各用气端管路之间距离太远时，应适当放大主管路的通径。如果环境条件符合空压机的安装要求且工况允许的话，可在用气端就近安装,工作压力的选型,28,在选择空压机容积流量时，应先了解所有的用气设备的容积流量，把流量的总数乘以1.2-1.5（即放大20%-50%余量） 可根据设计部门提供的流量值进行选型。 向用气设备供应商了解用气设

9、备的容积流量参数进行选型 空压机站改造可参考原来参数值结合实际用气情况进行选型 合适的选型，对用户本身和空压机设备都有益处，选型过大浪费，选型过小可能造成空压机长期处于加载状态或用气不够或压力打不上去等弊端,容积流量的选型,29,用气场地狭小(船用、车用)，应选立式； 用气场合有长距离的变化，则应考虑移动式 使用场合不能供电，则应选择柴油机驱动式 使用场合没有自来水，就必须选择风冷式,用气场合和条件,30,30,电磁阀的计算与选型,31,2008 - 7,方向控制阀的选择,正确地选用各种控制阀是设计气动控制系统的重要环节。选择的合理，能使线路简化，减少阀的品种和数量，保证气动系统准确可靠，降低

10、压缩空气的消耗量，降低成本等。 选用阀的适用范围应与使用现场的条件相一致，如气源压力范围，电源条件(交直流、电压大小及波动范围)，介质温度、湿度，粉尘，振动等。 选用阀的功能及控制方式应符合系统工作要求，即应根据气动系统对元件的位置数、通路数、记忆性、静止时通断状态和控制方式等的要求选用符合所需功能及控制方式的阀。 选用阀的性能应满足系统工作要求，即应根据气动系统对最低工作压力或最低控制压力、最高许用压力、动态性能、气密性、寿命及可靠性等的要求选用符合所需性能指标的阀,32,32,2008 - 7,电磁阀的选型步骤: 选定选定电磁 阀系列根据所需流量及驱动形式，选定电磁阀系列2/3、2/5 选

11、定机能根据不同的控制方式选择电控、气控、人力或机械控制 单控、双控、三位置 选定电气规格选择使用电流及电压，选择接线形式（出线式、端子式） 选定配管形式有两种配管形式：直接配管型和底板配管型,选定配管口径 每个电磁阀都有它指定的配管口径，有些会有一 个以上的口径尺寸可供选择；螺纹连接,33,2008 - 7,方向控制阀的选择,方向控制阀系列的选择 应根据所配套的不同的执行元件选择不同功能系列的阀,34,2008 - 7,控制方式的选择 应根椐工作要求及气缸的动作方式选择合适的换向阀控制方式。换向阀控制方式的选择,方向控制阀的选择,35,2008 - 7,方向控制阀的选择,36,2008 - 7

12、,方向控制阀的选择,选择阀的流通能力应满足系统工作要求，即应根据气动系统对元件的瞬时最大流量的要求来计算阀的通径。对于直接控制气动执行元件的主阀，必须根椐执行元件的流量来选择阀的通径，且选用阀的流量应大于所需要的流量,37,37,2008 - 7,Cv值：阀门的流通能力即表示在阀门全开前后压差为0.098mpa 条件下，密度为1000kg/m3的清水，流过阀门的体积流 量数，单位为m3/h。（Cv=1.167Kv） 有效面积S值：在气动技术中，不论元件和管路内部结构如何复 杂，设想通过该元件或管路的实际流量就等于在相同压 力条件下通过一理想节流孔的流量，此理想节流孔的流 通面积就称为该实际元件

13、或管理的有效流通面积。 S值与C值之关系：S=18.0*10-6Cv（m2）=18*Cv （mm2） Q标=984Cv （L/min）（进气压力0.7,出口压力0.6,温度20度,38,38,2008 - 7,根据所需流量及驱动形式，选定电磁阀系列 气缸的必要流量（最大耗气量,根据气缸缸径、行程、运行速度及使用压力计算出所需的耗气量,其中： Q：气缸的最大耗气量，L/min D：缸径，cm P：使用压力，Mpa Vmax：气缸的最大速度，mm/s Vmax1.4Vave,39,39,2008 - 7,举例 SE63300 使用气压0.5MPa需要在1S内动作完成(推出),需要配怎么样的阀? 气

14、缸最大耗气量: Q=0.04626.36.3(300/1) 1.4(0.5+0.102) =464L/min Q标=984Cv （L/min） CV=0.47 只需选择比0.47大的阀即可,40,40,气缸、阀的选配及其通径和流量,41,41,气动元件的安装与注意事项,42,43,44,45,气动配管注意事项,a)空压机进气口处需隔绝盐风、雨水、热、灰尘及有害 气体等，并请尽量置于低温、低湿的场所,46,b)空气配管的末端需向下倾斜约1/100的坡度，以避免冷凝 水滞留在配管中,47,c)从主管引出支管进行配管时，要使配管口朝上，然后 再引出,48,d)在配管途中如果有障碍物，必须使配管口朝下

15、时，应 与管末端做相同处理，安装自动排出阀(排水器,49,给气动元件配管时的几项注意点,a)过滤器后的配管材料应选用镀锌钢管、尼龙管、橡胶软 管等不易腐蚀的管材。(过滤器前的配管材料也要选用镀锌 钢管等不易腐蚀的管子。,b)为了去除管内生的锈、杂质及冷凝水，过滤器要尽可能 安装在气动元件附近,c)配管连接前，为了彻底清除管内的杂质、切屑等，要以 超过0.3MPa3kgf/cm2的气压对管内进行吹扫,50,亚德客气动元件分类,51,产品系列,目前亚德客产品已经涵盖气源处理元件、气动控制元件、气动执行元件、气动辅助元件等诸多方面，拥有种类、品种、规格较为齐全的系列产品，并根据市场需要正在不断补充和

16、完善产品系列，越来越多的客制化产品使亚德客产品更加丰富,52,标准产品系列,执行元件,控制元件,气源处理,53,气动执行元件,54,ISO标准气缸公称行程允差,55,ISO标准气缸公称行程允差,56,气缸基本构造与工作原理,1 缓冲密封圈 2 磁石 3 缓冲头 4 气缸本体 5 滑动轴承 6 防尘密封圈 7 前端盖 8 前气口 9 感应开关 10 活塞杆 11 活塞密封件 12 导向环 13 后端盖 14 缓冲节流阀,57,气缓冲解析,活塞即将进入缓冲区,缓冲头进入密封缓冲开始,缓冲节流,活塞加速前进,58,气缸安装形式的决定方法：根据负荷运动方向决定气缸的安装形式,气缸安装,59,气缸各种不

17、同的安装形式,60,不正确,正确,活塞杆的轴线与负载移动方向应保持一致（同轴）： 如果不一致，活塞杆和缸筒会产生别劲，缸筒内表面、导向套和活 塞杆的表面以及密封件容易磨损,61,不正确,正确,避免活塞杆直接连接受垂直重力：加滚轮支撑道轨 活塞杆和缸筒会产生别劲，活塞杆容易弯曲，缸筒内表面、导向套和活 塞杆的表面以及密封件容易磨损,62,避免活塞杆受扭矩力：应该加导向杆 活塞杆和缸筒会产生别劲，缸筒内表面、活塞杆容易弯曲，导向套和活 塞杆的表面以及密封件容易磨损,不正确,正确,63,不正确,正确,防止后活动饺接离出力点过长会导致活塞杆受扭矩力改用中间活动支撑缩短支撑点与出力点过长的距离,64,不

18、正确,正确,长行程气缸上应设置中间导向支撑，避免活塞杆自然下垂以克服 活塞杆的下垂、缸筒的下弯以及振动和外负载给活塞杆带来的伤害,65,在长行程时易发生挠曲，故可将安装托架移至前端盖,将支持托架移至前方,66,最好不要将固定式气缸与进行圆周运动的摇臂连接(LB固定)。此时，应与摆动式气缸连接(CACBTC固定,67,轴承托架的安装面至轴承位置的高度(H)若太高，气缸在工作过程中,支架的安装部会产生很大的扭矩力，可能会引起安装螺栓等的破损,H,68,考虑负荷的方向，采取适当的安装（法兰型安装,69,考虑负荷的方向，采取适当的安装（法兰型安装,70,考虑负荷的方向，采取适当的安装（法兰型安装,71

19、,气缸调试时注意事项： 安装调速阀，气缸调试时，其节流阀应从全闭状态逐渐打开，从低速慢慢地将气缸的驱动速度调整到所需要的速度,节流阀的安装一般有排气节流和进气节流两种方式。在气动系统中大多采用排气节流方式,是因为通过排气节流可使气缸在工作中产生背压而使气缸的行进速度或其速度的调节较稳定，而且能避免启动时活塞杆突然快速推进而撞击缸盖,Load,72,气动控制元件,73,电磁阀的基本结构和动作原理,电磁阀不通电状态,74,电磁阀通电状态,75,方向控制阀(按控制方式)： 1、电磁控制：电磁控制阀易于实现电气联合控制及远距离操作，得到广泛应用，直动式电磁阀一般通径较小或采用间隙密封的结构形式，常用于

20、小流量控制，通径大的电磁阀都采用先导式结构。 2、气压控制：在易燃，易爆，粉尘大，强磁场，高温等恶劣环境下，使用气压控制要比电磁控制安全、可靠。 3、人力控制：人力控制阀使用频率低，动作速度慢。可按人的意志随时改变控制对象状态，在手动、半自动及自动控制中得到广泛应用。 4、机械控制：机械控制换向阀在系统中主要用作触发信号以输出控制气压信号，实现自动控制,76,选用方向阀的注意事项： 1、关于中位停止 用三位中封式或中压式换向阀进行气缸活塞中间停止的场合，由于空气是可压缩性的，想达到正确精密的位置停止是困难的。另外，阀和缸不能保证无泄漏，故不能长时间保持在中间停止位置。想长时间保持在停止，应采用

21、其他方式。 2、关于阀集装时背压的影响 阀集装使用的场合，要注意背压造成执行元件的误动作，特别是使用三位中泄式换向阀的场合和驱动单作用气缸的场合更应注意。担心有这种误动作的场合，必须单独进排气,77,3、关于残压释放 考虑要进行维修检查需要，应设置残压释放的机能。特别是使用三位中封式气阀的场合，必须考虑换向阀与气缸之间的残压能释放掉。 4、关于双控阀的瞬时通电、通气 常规的双电（气）控阀具有记忆功能（三位置阀除外，其无记忆功能），在瞬时通电的场合，其通电时间应在0.1s以上。以确保阀已经换向。 5、关于供气压力的使用 对于内部先导式阀需要考虑其最低使用压力要求，直动式或外部先导式不受最低使用压

22、力之限制。 6、电磁阀若安装在控制柜内，通电时间长时，要注意控制柜的通风、散热,78,电磁阀配线连接： 1）关于极性：直流规格的电磁阀因为带有极性的指示灯，在接线的时候要注意正负极，如接反，则指示灯不会亮，阀仍能作动。 2）外加电压：电磁阀接电前要仔细查看线圈上的电压参数，以免造成阀动作不良或线圈烧毁。 电磁阀的安装 尽管电磁阀可以安装在任何方向，但因为装置的振动或冷凝水、油等液体流向电磁阀的线圈部位，会造成电磁阀不良，所以在安装时需要注意 1、振动的应对措施 安装时可使振动方向与电磁阀的滑柱的动作方向(轴向)成直角。 2、为了防止冷凝水、油等流入电磁阀的线圈中，最好将线圈朝上或横向安装。安装

23、图例,79,单电控电磁阀 最好将线圈部分朝上或横向安装,双电控电磁阀 最好将线圈部分横向安装,振动方向,注意冷凝水,振动方向,注意冷凝水,80,3、内部先导式电磁阀进口不得节流，以防止换向时压力降太大出现误 动作。 4、换向阀尽可能靠近气缸安装：一是减少耗气量，二是响应快。 5、请切实地将配管插到底，并在确认配管不能拔出之后再使用。 电磁阀的使用维护： 电磁阀的使用环境： 1、配管内部应使用不会发生水滴的干燥压缩空气。 2、不要用于有腐蚀性气体、化学药品、海水、水、水蒸气的环境或带 有上述物质的场所。 3、电磁阀不得用于有爆炸性气体的场所，要注意防爆。 4、周围有热源的场所，应遮断辐射热。 5

24、、不要用于有强磁场的环境中。有可能造成无法作动或误动作。 6、双线圈电磁阀不可两端同时通电，故在设计电气回路时建议加互锁 电路。 电磁阀的故障与排除,81,三 联 件,82,三联件设计选定： 1、关于空气过滤器、过滤减压阀、油雾器的PC杯（聚碳酸脂），因其材质的因素，故不能用于合成油、有机溶剂、化学药品、切削油、碱、螺纹紧固剂等氛围中及附着上述物质的场所。 2、使用油雾器时，若回路中有不得供油的场合，分流部应设单向阀，以防止其逆流,83,3、减压阀二次侧的设定压力应在一次侧压力的85%以下，以免出现过大压力降，达不到使用要求。 4、油雾器的使用空气流量必须满足必要滴油量的要求，空气流量不足会不

25、滴油现象。 5、空气过滤器只能滤除压缩空气中的液态水滴、油滴及固态颗粒，对于高温潮湿的压缩空气，请在过滤器前加装冷却器及干燥机。 6、两个减压阀作高低压交替进气的回路，请使用单向阀，以防止其逆流，如下图,84,三联件的安装: 过滤器 1）为了防止外力破坏滤杯，不要将其安装在搬送车等的通路侧，或者设置保护栏。 2）过滤器的安装高度以能卸下滤杯为准。 3）尽量安装在各类气动元件附近。 减压阀 1）空气中冷凝水较多时，如果冷凝水滞留在阀内，容易造成减压阀不良，所以尽量将手柄安装在下方,L,好,不建议,85,油雾器： 1）如果将油雾器设置得太高，则难以进行给油保养 2、油雾器应装在空气过滤器和减压阀之

26、后，以防水分进入油杯内使油乳化。避免减压阀中的节流小孔被油污染及橡胶件受油雾的影响。减压阀后流速高于阀前，也有利于油的雾化。 3、油雾器调节环处刻度盘上数字，是作为调节油量的大小，数字越大，滴油量越大，并不是表示油滴的数量,86,使用维护 1、冷凝水多的场合，高温潮湿的场合，在过滤器前应配置空气干燥器、后冷却器、自动排水器等。 2、油杯内的油面应处于上下限之间，注意及时补油。 补油方法 油雾器补油时，可将注油塞拧下，将透平油倒入油杯内达到容积的80%即可。应定期检查和补充使在不缺油状态下工作。（因油用到吸油管下端后无法向系统供油，故常在吸油管下端露出前补油） 油量及其调节 一般情况下每10m3

27、自由空气量使用1cm3为基准供油,87,润滑油 气动元件推荐的润滑油为透平油中的一种（ISO VG32）。特别在对气动元件润滑时，考虑到它的特殊性，要求能防锈，不会引起密封材料（气动元件多采用NBR）溶胀、收缩、劣化。另外还要考虑润滑油的滴油性能，过高过低的黏度都是不合适的。 3、滤芯应定期清洗或更换，当过滤器压力降大0.05MPa 时也应更换。应使用中性清洗液清洗水杯。 4、油雾器可以不停气加油，在加油时，要缓慢旋开注油塞，等油杯内的压力完全排放后再拆除，以防止注油塞飞出或喷油。 5、请定期检查空气过滤器、油雾器的塑料杯及油雾器的的视察窗有无裂缝、损伤及其他的老化,88,配管安装,89,配管

28、安装： 1、不到进行配管的时刻，请不要拆开气缸包装袋或者配管口 防尘牙塞压套，以防止异物进入气缸内部，从而导致故障 和误动作。 2、关于配管连接时的密封带的缠绕方法，请遵循以下规定。 请从距离配管螺纹部分的前端1.52个螺牙以上的内侧位 置开始，按照螺纹的正方向和反方向进行缠绕。 如果密封带超出配管的螺纹前端部分，那么，拧入时密封 带会被撕成碎片，碎片进入到阀内而导致故障与误动作,90,空出2个螺距,密封带,91,PU、尼龙管使用注意事项： 1、弯曲半径 2、使用气体和环境温度,92,3、连接配管时，请以适当的扭矩进行紧固。目的是为了防止 空气泄漏和螺纹损坏。 参考值,93,93,常用气动图形

29、符号,94,2008 - 7,基本气路概述,在气动系统中，有许多基本回路常常以相同的形式在不同的回路中重复出现。一个完整的气动系统是由一个或多个气动基本回路组成。 组成气动回路系统，最基本的是气动图形符号，这些符号是符合一定标准，通用于气动行业,95,常用图形符号,气压源,储气罐,过滤分水器,过滤分离之组合，手动排水,过滤分离之组合，自动排水,油雾器,在压缩空气中加入适量的润滑油,空气干燥器,干燥空气之装置,96,2008 - 7,常用图形符号,三联件,过滤分水、调压、油雾之组合,减压阀,不带溢流口，过载时无补偿功能,带溢流口，过载时有调节功能,顺序阀,内部压力控制，当控制压力高于弹簧力时，

30、推动弹簧而打开出口，于次级单元连通,外部压力控制,97,2008 - 7,单作用气缸,弹簧复位、伸出行程出力,弹簧复位、回缩行程出力,双作用气缸,可在伸出及回缩行程双作用气缸,具有双伸出杆,常用图形符号,98,二位二通 换向阀,常断型,常通型,二位三通 换向阀,常断型,常通型,具有两个流通位置，二个排气口，用于 双作用气缸,二位五通 换向阀,常用图形符号,99,具有三个工作位置，中位封闭式,三位五通 换向阀,具有三个工作位置，中位加压式,具有三个工作位置，中位泄压式,常用图形符号,100,2008 - 7,手动控制,不指明控制方式,按扭式,杠杆式,脚踏控制,机械控制,顶杆式,弹簧控制,滚轮式,单向滚轮式,常用图形符号,101,气压控制,加压或泄压控制,外控加压控制,电器控制,单绕组线圈电磁铁控制,常用图形符号,复合控制,电磁-