机械基础--第十一章课件

1、第一节 气压传动系统 气压传动系统是利用压缩空气为工作介质，将电动机或其他原动机械输出的机械能转变为空气的压力能，然后在控制元件的控制和辅助元件的配合下，通过执行元件把空气的压力能转变为机械能，从而完成直线或回转运动，并对外做功。 气压传动系统根据气动元件和装置的不同功能，可以分成以下几个部分。 1气源装置 获得压缩空气的装置和设备。气源装置的核心是空气压缩机，还包括冷却器、贮气罐等辅助设备。 2气动执行元件 将压缩空气的压力能转变为机械能，实现对外做功的装置，如气缸和气马达。 3气动控制元件 控制压缩空气的流量、压力、流动方向以保证执行元件实现所需运动规律的元件，如控制阀、传感器、逻辑元件等

2、。 4辅助元件 使压缩空气净化、元件润滑、消声及用于元件间连接等所需的装置，如过滤器、油雾器、消声器、管接头等。第一节 气压传动系统一、空气压缩机 图11-1 活塞式空压机工作原理 1缸体2活塞3活塞杆4曲柄连杆机构5吸气阀6排气阀 空气压缩机（简称空压机），空压机是把原动机的机械能转变成气体的压力能的装置。空压机的种类很多，按工作原理可分为容积式和速度式两类。容积式空压机是通过机件的运动，使密封容积大小发生周期性的变化而完成对空气的吸入和压缩过程。其中最常用的是往复活塞式压缩机。图11-1第一节 气压传动系统二、气压辅助元件 1气源净化元件 由空压机产生的压缩空气，因含杂质(灰尘、水蒸气、油

3、气等)较多，还必须经过降温、净化等一系列处理才能用于气压传动系统。 （1）冷却器 也称后冷却器。它的作用是将空压机排出的高温压缩空气温度由140170降至4050，使压缩空气中的水汽和油雾达到饱和而析出，凝结成水滴和油滴，以便于经油水分离器排出。 （2）油水分离器 油水分离器的作用是将经后冷却器降温析出的水滴、油滴等杂质从压缩空气中分离出来。图11-3即是挡板式油水分离器。 （3）干燥器 目前工业上常用的干燥方法有吸附、冷却法和液体吸收法，吸附法是干燥处理中应用最普遍的一种方法。图11-4是吸附式干燥器的结构示意图。第一节 气压传动系统 图11-3 挡板式油水分离器 A)结构原理b)图形符号图

4、11-4 吸附式干燥器1进气管2、3排气管4再生空气进气管5上吸附层6、9、11铜丝过滤网7上栅板8下吸附层10下栅板12输出管第一节 气压传动系统 （4）空气过滤器 空气过滤器的作用是滤除压缩空气的水分、油滴及杂质，以达到气压系统所要求的净化程度。图11-5是空气过滤器结构原理图。 图11-5 空气过滤器 a)结构原理b)图形符号 1旋风叶片2滤芯3存水杯 4挡水板5手动放水阀第一节 气压传动系统 2其他辅助元件 （1）贮气罐、油雾器、消声器贮气罐的作用主要用来调节气流，减小输出气流的压力脉动，使输出气流具有流量连续性和气压稳定性。它可贮存一定量的压缩空气，以备发生故障或临时应急使用。 油雾

5、器的作用是把润滑油雾化后，注入压缩空气中，并随气流进入需要润滑的部位，满足润滑的需要。 消声器的作用是用来降低气压传动系统用后的压缩空气直接排入大气产生的强烈的排气噪声，改善工作环境。常用的消声器为吸收型消声器。 （2）管道、管接头 气动系统管道是指气动装置中各元件间的输气管道，分为软管和硬管两种。软管包括各种塑料管、尼龙管和带有编织的橡胶管；硬管包括钢管、铜管等。 硬管适用于高温、高压和固定部件的场合。 软管一般用于工作压力不太高、工作温度低于50的场合。第一节 气压传动系统 管接头是气动装置中管道与管道、管道与气动元件之间连接必不可少的连接件。对于管接头不仅要结构简单，制造装拆方便，同时应

6、工作可靠，密封性能好，流动阻力小。管接头的连接形式有卡套式、插入式、扩扣式、卡箍式、快速接头和回转接头（见表11-1）。 表11-1管接头的形式第一节 气压传动系统三、气动执行元件 气动执行元件能将压缩空气的压力能转化为机械能，驱动机构实现直线往复运动、摆动、旋转运动等，从而输出力和转矩。气动执行元件可以分为气缸和气马达两大类。 1气缸 用压缩空气作为动力源，产生直线往复运动、输出力或动能的执行元件称为气缸。 一般气缸按作用方式，分为双作用气缸和单作用气缸。其中双作用气缸活塞的往复运动均由压缩空气来驱动；而单作用气缸的运动为压缩空气只从一腔进入气缸来推动活塞向一个方向运动，而活塞的返回是靠弹簧

7、或膜片张力的作用。按气缸的功能，可分为普通气缸和特殊气缸。第一节 气压传动系统 （1）普通气缸单活塞杆双作用气缸是使用最为广泛的一种普通气缸。当左侧无杆腔进气时，右侧有杆腔排气，活塞杆相外伸出。反之，活塞杆缩回。 图11-7 普通冲击气缸结构的原理图 1贮能腔2中盖3排气孔4尾腔5头腔 (2)冲击气缸 它把压缩空气的能量转换为活塞、活塞杆高速运动的能量，最大速度可达到10m/s。利用在瞬间产生的冲击能量做功，因而多用于下料、打印、铆接、冷锻、热锻、破碎、高速切割等多种作业中。图11-7为普通冲击气缸结构的原理图。第一节 气压传动系统 2气动马达 图11-8 叶片式气动马达结构原理图 1叶片2定

8、子3转子 气动马达（简称气马达）是把压缩空气的压力能转变成机械能的能量转换装置，使机构实现摆动或回转运动。气动马达的作用相当于电动机或液压马达。在气动系统中，只能做有限回转角度运动的马达称为摆动式气马达；能够做连续回转运动的马达称回转式气马达。第一节 气压传动系统 如图11-8所示，叶片式气动马达主要由叶片1、定子2、转子3等零件组成。 压缩空气由A孔输入时，分为两路：一路经定子两端密封盖的弧形槽进入叶片底部，将叶片推出，叶片靠此气压推力及转子转动时的离心力的综合作用而紧密地压在定子内壁上；压缩空气另一路经A孔进入相应的密闭工作空间。转子在两叶片上产生的转矩差作用下按顺时针方向旋转。做功后的气

9、体由定子的孔B排出，剩下的气体经孔C排出。若改变压缩空气输入方向，即改变转子的转向。第一节 气压传动系统四、控制元件 气动控制元件是控制和调节压缩空气的压力、流量、流动方向和发送信号的重要元件，这些元件的有序组合，可构成具有不同功能的基本气动回路。 气动控制元件按其作用和功能可分为方向控制阀、压力控制阀和流量控制阀三大类。 1方向控制阀 方向控制阀是气动控制回路中用来控制压缩空气流动方向和气流通断状态，使气动执行元件的动作或状态变换的控制阀。在各类气动元件中方向控制阀种类最多。按气流在阀内的流动方向，方向控制阀通常可为单向型控制阀和换向型控制阀两类。 2压力控制阀 压力控制阀主要有减压阀、溢流阀、顺序阀。 3流量控制阀 常用的流量控制阀有节流阀、排气节流阀、柔性节流阀、调速阀等。与液压流量控制阀一样，也是通过改变阀的通流面积来实现流量控制的。第二节 气压传动的应用与发展 气压传动技术是实现工业生产自动化和半自动化的方式之一，其应用遍及国民经济生产的各个部门。 与液压传动相比，气压传动的优点是：以空气为工作介质，来源方便，用后排气处理简单，不污染环境；宜于远距离传输及控制；由于工作压力低，原件的材料和制造精度低节约成本；气动动作迅速，管路不易堵塞，且不存在介质质变、补充和更换等问题，工作环境适应性好；可安全可靠地应用于易燃易爆场所；气动装置结构简单，重