第十一章液压与气压二

1、 第二节第二节 气压传动气压传动z 气压传动气压传动 定义：以压缩空气为工作介质实现动力传递和工定义：以压缩空气为工作介质实现动力传递和工程控制。程控制。 由于工作介质是空气，因此来源方便，不污染环境、由于工作介质是空气，因此来源方便，不污染环境、节能、高效、动作迅速、维护简单，而且气动元件结节能、高效、动作迅速、维护简单，而且气动元件结构简单、成本低、寿命长。构简单、成本低、寿命长。q 优点优点 （一）空气的主要物理性质（一）空气的主要物理性质1）空气的组成空气由多种气体混合而成。其主要成分是氮和氧，其次是氩和少量的二氧化碳及其它气体。空气可分为干空气和湿空气两种形态，以是否含水蒸汽作为区分

2、标志：不含有水蒸汽的空气称为干空气，含有水蒸汽的空气称为湿空气。 基本知识基本知识 2）空气的压力湿空气的压力P的计算公式为：ppsgppg：干空气的分压力ps：水蒸气的分压力3）空气的密度=m / V式中，m为空气的质量（kg），V为空气的体积（ ）m3 基本知识基本知识 4）粘度粘度用来表示气体粘性的大小，空气粘度的变化只受温度变化的影响，温度升高，粘度增大。5）压缩性和膨胀性压缩性：气体体积随压力增大而减小的性质。膨胀性：气体体积随温度升高而增大的性质。 基本知识基本知识 （二）气压传动系统的工作原理（二）气压传动系统的工作原理 a) a)结构原理图结构原理图 b)b)图形符号图图形符号

3、图1-1-空气压缩机空气压缩机 2-2-冷却器冷却器3-3-油水分离器油水分离器 4-4-储气罐储气罐5-5-汽水分离器汽水分离器 6-6-减压阀减压阀7-7-油雾器油雾器 8-8-行程阀行程阀9-9-气控换向阀气控换向阀 10-10-气缸气缸 11-11-工料工料气动剪动机的工作原理图气动剪动机的工作原理图 基本知识基本知识 （三）气压传动系统的组成（三）气压传动系统的组成1）气源装置：压缩空气的压缩装置。2）执行机构：系统的能量输出装置。3）控制元件：用来控制压缩空气的压力、流量和流动方向。4）辅助元件：除上述三类元件外的其余元件。 基本知识基本知识 （一）气源装置（一）气源装置 1）气源

4、装置的组成气体传动系统以空气压缩机作为气源装置。空气压缩机1产生一定压力和流量的压缩空气；冷却器2用以将压缩空气温度降低，使高温汽化的油分、水分凝结出来 气压传动系统的元件及装置气压传动系统的元件及装置 油水分离器3使降温冷凝出的杂质从压缩空气中分离出来，并从排污口除去；贮气罐4和7贮存压缩空气以平衡空气压缩机流量和设备用气量，并稳定压缩空气压力，同时还可以除去压缩空气中的部分水分和油分； 气源净化装置示意图气源净化装置示意图1 1- -空气压缩机空气压缩机 2 2- -后冷却器后冷却器 3 3- -除油器除油器 4 4、7 7- -储气罐储气罐5 5- -干燥剂干燥剂 6 6- -过滤器过滤

5、器 8 8- -加热器加热器 9 9- -四通阀四通阀干燥器5进一步使压缩空气变成干燥空气；过滤器6进一步过滤除去压缩空气中的灰尘颗粒杂质。 2.2.空气压缩机空气压缩机 活塞式空气压缩机活塞式空气压缩机 活塞式空气压缩机工作原理图活塞式空气压缩机工作原理图1 1- -弹簧弹簧 2 2- -排气阀排气阀 3 3- -吸油阀吸油阀 4 4- -气缸气缸 5 5- -活塞活塞 6 6- -活塞杆活塞杆 7 7- -十字头滑块十字头滑块 8 8- -滑道滑道 9 9- -连杆连杆 1010- -曲柄曲柄 空气压缩机的选择空气压缩机的选择分类分类按输出压力大小可分为： 按输出流量可分为：低压空压机（0

6、.21MP） 微型（1 )中压空压机（1.010MP） 小型（110 )高压空压机（10100MP） 中型（10100 ）超高压空压机（100MP） 大型（100 ）Minm/3Minm/3Minm/3Minm/3 3.3.气源装置的配件气源装置的配件 定义：与气源装置相配合使用的设备、器件。 分类：气源净化装置和其他配件。常见的气源净化装置包括：后冷却器、油水分离器、储气罐、干燥器。其他辅助元件有：油雾器（图4）、消声器（图5）等元件及装置元件及装置 1 1- -输入口输入口 2 2、3 3- -小孔小孔 4 4- -输出口输出口 5 5- -储油杯储油杯 6 6、1010- -单向阀单向阀

7、 7 7- -调节阀调节阀 8 8- -视油器视油器 9 9- -螺钉螺钉 1111- -吸油管吸油管 图图4 4 油雾器结构图油雾器结构图 图图5 5 消声器原理消声器原理（二）气动执行元件（二）气动执行元件 1.气缸优点优点：结构简单、成本低、工作可靠；使用安全。：结构简单、成本低、工作可靠；使用安全。缺点缺点：速度和位置控制的精度不高，输出功率小。：速度和位置控制的精度不高，输出功率小。 分类分类按压缩空气对活塞的作用力的方向，可分为单作用实和双作用式；按气缸的结构特征分为活塞式、薄膜式和柱塞式；按气缸的功能分为普通气缸、薄膜气缸、冲击气缸、气-液阻尼缸和摆动气缸。 图图6 6 弹簧复位

8、式单杆单作用气缸弹簧复位式单杆单作用气缸1 1、6 6- -端盖端盖 2 2- -活塞活塞 3 3- -弹簧弹簧 4 4- -活塞杆活塞杆 5 5- -密封圈密封圈 单杆单作用气缸 图图7 7 单杆双作用气缸单杆双作用气缸1 1、5 5- -端盖端盖 2 2- -活塞活塞 3 3- -密封圈密封圈 4 4- -活塞杆活塞杆 单杆双作用气缸 1 1- -缸体缸体 2 2- -柱塞柱塞 3 3- -导向套导向套 4 4- -弹簧卡圈弹簧卡圈 柱塞式气缸 图图9 9柱塞式气缸的图形符号柱塞式气缸的图形符号图图8 8 柱塞式气缸柱塞式气缸 薄膜气缸结构图薄膜气缸结构图 使用最广泛的是叶片式和活塞式气动

9、马达。 2.气动马达定义：是将压缩空气的压力能转换成机械能的能量装换装置。图图11 11 叶片式气动马达叶片式气动马达 可以无级调速。 具有过载保护作用。 在易燃、易爆、潮湿、高温、多尘环境下能安全可靠地工作。 具有较高的启动力矩，可以直接带动载荷启动。 可以双向转换。 操纵、维修简单。气动马达的优点：气动马达的缺点： 运行效率较低。 转速稳定性较差。 在低温环境下使用时，压缩空气的湿气容易在排气口凝集结冰，因而背压增加，减低输出功率。 压力控制阀主要有减压阀、溢流阀、顺序阀。这里只介绍减压阀的工作原理。下图为减压阀的结构图。1）压力控制阀包括：压力控制阀、流量控制阀和方向控制阀以及具有一定逻

10、辑功能的气动逻辑元件。作用：保证气动执行元件具有一定的力（或力矩）和速度，并按预定程序正常的进行工作。定义：在气动系统中，控制压缩空气的压力、流量和方向等各类控制阀。（三）气动控制元件（三）气动控制元件 Machinery Foundation图图12 QTY12 QTY型直动式减压阀构造图型直动式减压阀构造图1 1- -调节旋钮调节旋钮 2 2、3 3- -弹簧弹簧 4 4- -溢流阀座溢流阀座 5 5- -膜片膜片6 6- -膜片气室膜片气室 7 7- -阻尼管阻尼管 8 8- -阀心阀心 9 9- -复位弹簧复位弹簧1010- -进气阀口进气阀口 1111- -排气孔排气孔1212- -

11、溢流口溢流口 Machinery Foundation2）流量控制阀主要有节流阀、单向节流阀、排气节流阀和行程节流阀等。这里只介绍节流阀的工作原理。图图13 13 节流阀结构图节流阀结构图定义：通过改变阀的流通面积来实现流量控制，从而达到控制执行机构运动速度的阀类。 Machinery Foundation3）方向控制阀分类 按结构不同：滑阀式、截止式、平面式、旋塞式等 按控制方式：电磁控制、气压控制、机械控制、手动控制； 按动作方式：直动式、先导式 按切换位置：二位阀、三位阀 按切换通路数目：二通阀、三通阀、四通阀等定义：在气动回路中对气体的流动方向和气流的通断进行控制的气动元件。 Mach

12、inery Foundation 单向阀 图图14 14 单向阀的结构单向阀的结构a)a)锥形阀心锥形阀心 b)b)平面阀心平面阀心 c) c) 球形阀心球形阀心下图是几种不同阀心的单向阀。 Machinery Foundation 梭阀图图15 15 梭阀工作原理梭阀工作原理由两个单项阀组合而成。主要由阀心1、阀套2、阀体3和阀盖4组成。 Machinery Foundation 双向阀图图16 16 双向阀工作原理双向阀工作原理它有两个输入口A和B、一个输出口C。当A和B单独有输入时，阀芯被推向另一侧，C无输出。只有当A和B同时有输入时，C才有输出。 换向阀图图17 17 直动式单电控电磁

13、控制阀工作原理图直动式单电控电磁控制阀工作原理图 a) a) 常态状况常态状况 b) b) 通电状况通电状况 （一）压力控制回路（一）压力控制回路1）一次压力控制回路作用：控制调节系统的能力，使回路中的压力保持在一定范围内或使回路得到高、低不同压力的回路。图图18 18 一次压力控制回路一次压力控制回路常采用外控式溢流阀来控制。此回路结构简单、工作可靠。 2）二次压力控制回路图图19 19 二次压力控制回路二次压力控制回路主要采用溢流阀式减压阀来调节压力。（二）换向回路（二）换向回路定义：利用方向控制阀使执行元件改变运动方向的控制回路。 1）单作用气缸的换向回路 图图20 20 单作用气缸的换

14、向回路单作用气缸的换向回路20a 为二位三通电磁阀控制回路；20b 为三位五通阀控制回路，该回路能使活塞在任意位置停止运动。 2）双作用气缸的换向回路a a）小通径的手动阀）小通径的手动阀控制二位五通主阀控控制二位五通主阀控制气缸换向回路制气缸换向回路b) b) 二位五通双电控二位五通双电控阀控制双作用气缸换阀控制双作用气缸换向回路向回路c) c) 两个两个小通径的手小通径的手动阀与二位五通主阀动阀与二位五通主阀控制气缸换向回路控制气缸换向回路d) d) 先导式双电控三先导式双电控三位五通阀控制换向回位五通阀控制换向回路路图图2121双作用气缸的换向回路双作用气缸的换向回路 （三）速度控制回路

15、（三）速度控制回路1）调速回路作用：调节气缸的运动速度或实现气缸的缓冲等。图图2222双作用气缸的速度控制回路双作用气缸的速度控制回路a) 用单向节流阀实现排气节流调速b) 用节流阀实现排气节流调速 2）缓冲回路图图23 23 缓冲回路缓冲回路调节机动阀的安装位置改变缓冲的开始时间。 （四）过载安全保护回路（四）过载安全保护回路当活塞右行中遇阻而过载时，气缸左腔压力因外力而升高，超过调定值后，打开顺序阀3使阀2唤醒，阀4复位，活塞自右返回。这样可使气缸进入气腔的压力不会因为过载而超过允许值，起到过载保护作用。图图24 24 过载保护回路过载保护回路 Machinery Foundation（五

16、）往复动作回路（五）往复动作回路 图图25 25 单往复动作回路单往复动作回路 a)a)行程控制行程控制 b)b)压力控制压力控制1 1- -手动阀手动阀 2 2- -换向阀换向阀 3 3- -行程阀行程阀 4 4- -顺序阀顺序阀分类：单往复和连续往复两种。 Machinery Foundation（一）气动夹紧系统（一）气动夹紧系统1 1- -脚踏阀脚踏阀 2 2- -机动行程阀机动行程阀 3 3- -主阀主阀 4 4- -二位三通气控换向阀二位三通气控换向阀 5 5、6 6- -单向节流阀单向节流阀 图图26 26 气动夹紧系统气动夹紧系统 气动系统实例气动系统实例 Machinery

17、Foundation（二）气动钻床气动控制系统（二）气动钻床气动控制系统图图27 27 气动钻床气缸布局示意图气动钻床气缸布局示意图A 缸为夹紧缸，B 缸为钻削缸，C 为卸料缸，D 是吹气喷嘴。要求的工作循环是：推料夹紧工件钻孔钻头退回松开工件卸料和吹气 Machinery Foundation图图28 28 钻床气动系统原理图钻床气动系统原理图钻床气动系统的工作原理图 Machinery Foundation（三）拉门自动开闭系统（三）拉门自动开闭系统图图29 29 拉门自动开闭系统拉门自动开闭系统该装置通过连杆机构将气缸活塞杆的直线运动转换成拉门的开闭系统，利用超低压气动阀来检测行人的踏板

18、动作。1 1- -手动阀手动阀 2 2- -气动换向阀气动换向阀3 3、9 9- -单向节流阀单向节流阀 4 4- -气缸气缸 5 5- -单向阀单向阀 6 6、1111- -踏板踏板 7 7、1212- -气动阀气动阀 8 8- -梭阀梭阀 1010- -气罐气罐 1313- -减压阀减压阀 Machinery Foundation（一）压缩空气中的杂质引起气动系统的故障（一）压缩空气中的杂质引起气动系统的故障1）水分造成的故障压缩空气中的杂质是指气体中所含的水分、油分和灰尘颗粒等。水分会使管路、气动元件、辅助和执行元件氧化锈蚀，影响元件的正常工作，缩短了元件的使用寿命，造成系统的故障。 气动系统的故障分析与排除气动系统的故障分析与排除 Machinery Foundation采取的措施 通过冷却器使压缩空气冷却，析出水滴； 安装管道时沿气流方向有一定的向下倾斜度，并 在末端设置冷凝水集水罐； 支管应在主管道上部采用大角度拐弯后向下引出； 压缩