气动技术基础

关于气动技术基础第一页，共六十页，2022年，8月28日气源是给气动系统提供符合一定要求的压缩空气的系统。气源系统包括压缩空气发生装置压缩空气净化装置传输管道等。

4.1.1气源基本知识第二页，共六十页，2022年，8月28日1．压缩空气

气动装置的工作介质是压缩空气，压缩空气的质量直接关系到气动装置能否正常工作。⑴干压缩空气在空气压缩过程中，在中间冷却器中可以将空气中的大部分的水蒸气除去，在储气罐中压缩空气还可以被进一步冷却，因此从空气压缩站输出的压缩空气是很干燥的，这种干燥的压缩空气就称为干压缩空气。

第三页，共六十页，2022年，8月28日⑵无油压缩空气不含油气的压缩空气称为无油压缩空气。由压缩机排出的油气是不能用于气动功率部件润滑的，应该经除油过滤器除油之后，再向气动系统供气；若系统中的某些部件需要润滑，则应该在靠近该部件的气路前加装油雾器来达到润滑目的。

2．压力

⑴计量单位国际单位制：帕斯卡（简称帕，Pa）过去常用的单位：大气压（atm）或千克力每平方厘米（kgf/cm2）实际应用单位：兆帕（MPa）或巴（bar）第四页，共六十页，2022年，8月28日各个压力单位之间的关系：1Pa=1N/m2，1MPa=106Pa，1bar=105Pa=0.1MPa1atm=1.033kgf/cm2=1.0133bar=101330Pa⑵表压力表压力指相对于大气压的压力差。在工程领域中，常用表压力来表示。表压力为0时，绝对压力即为大气压。⑶压力的正负以大气压力为参考0点，大于大气压力的压力为正压力，小于大气压力的压力则为负压力。负压力也称为真空。标准大气压正压力负压力（真空）0第五页，共六十页，2022年，8月28日4.1.2气源设备

1.空气压缩机压缩空气是通过空气压缩机产生的，它是气动系统的重要组成部分。空气压缩机的种类很多，有以下几种分类：⑴按工作原理分类：分为容积型和速度型。⑵按结构形式分类：往复式旋转式容积型活塞式膜片式滑片式螺杆式离心式轴流式混流式速度型第六页，共六十页，2022年，8月28日⑶按输出压力分类

低压空压机 0.2～1.0Mpa中压空压机 1.0～10MPa高压空压机 10～100MPa

超高压空压机＞100MPa

⑷按输出流量分类微型空压机 ＜1 m³/min

小型空压机 1～10m³/min

中型空压机 10～100m³/min

大型空压机 ＞100m³/min

第七页，共六十页，2022年，8月28日2.净化装置

压缩空气净化装置是用于除去压缩空气中的水份、油份以及固体颗粒杂质的装置。

压缩空气净化装置分为主管道净化装置和支管道净化装置。主管道净化装置包括：后冷却器、各种大流量的过滤器（包括除水过滤器、除油过滤器、除臭过滤器等）、各种干燥器、排污器和储气罐等。支管道净化装置包括各种小流量的过滤器、排水器等。

第八页，共六十页，2022年，8月28日3.空气压缩器站由空气压缩机、后冷却器和储气罐即可组成空气压缩器站，用于为气动设备提供符合要求的压缩空气。第九页，共六十页，2022年，8月28日4.2气动元件

气动元件是指利用压缩空气工作的元件。按照功能的不同，可以分为：气动执行元件气动控制元件气动检测元件真空元件其它气动辅助元件第十页，共六十页，2022年，8月28日

气动执行元件

气动执行元件的作用是利用压缩空气的能量，实现各种机械运动（直线往复运动、摆动、转动）的装置。

气动执行元件的特点：运动速度快输出调节方便结构简单制造成本低维修方便环境适应性强等。

主要的执行元件有气缸和气马达。

第十一页，共六十页，2022年，8月28日1．气缸分类

⑴按结构分

活塞式膜片式气缸结构分类单活塞式双活塞式有杆式无杆式磁耦合式机械耦合式单活塞杆式双活塞杆式单作用型双作用型单作用型双作用型平膜片式滚动膜片式皮囊式第十二页，共六十页，2022年，8月28日⑵按照缸径尺寸分类

微型气缸 缸径＝2.5～6mm

小型气缸 缸径＝8～25mm

中型气缸 缸径＝32～320mm

大型气缸 缸径＞320mm

⑶按照安装形式分类整体式可拆式多面安装式

⑷按照运动形式分类直线气缸：沿直线运动的气缸摆动气缸：可在360°的范围内作往复转动的气缸转动气缸：能够连续作旋转运动的气缸第十三页，共六十页，2022年，8月28日⑸按照功能分类导向气缸：具有精密导向、驱动、支撑功能的气缸。坐标气缸：具有精密导向、极强的抗扭矩性能和良好的负载性能、位置重复精度很高的气缸。手指气缸：具有“手指”，能实现各种抓取功能的气缸

⑹按照外形分类圆柱型气缸

矩形气缸

扁平形气缸气缸的种类很多，以上只是作了一个简单划分，并未全部囊括。

第十四页，共六十页，2022年，8月28日2．气缸介绍

⑴普通气缸普通气缸——在结构上只有一个活塞和一个气缸杆双作用气缸——两个方向上都受气压控制的气缸单作用气缸——只有一个方向上是受气压控制的气缸①基本结构

第十五页，共六十页，2022年，8月28日第十六页，共六十页，2022年，8月28日②图形符号

第十七页，共六十页，2022年，8月28日⑵标准气缸是指符合ISO6430、ISO6431、ISO6432、ISO21287、NFPA、VDMA24562等标准的气缸。第十八页，共六十页，2022年，8月28日⑶短行程气缸

短行程气缸结构紧凑，轴向尺寸比普通气缸短，即气缸杆运动的行程短。

第十九页，共六十页，2022年，8月28日⑷阻挡气缸

阻挡气缸是一种专门为阻挡工件传输而设计的气缸，一般为单作用气缸。阻挡气缸具有动作迅速、安装简便的特点。

第二十页，共六十页，2022年，8月28日⑸双活塞杆气缸

缸体的两端都有活塞杆伸出的气缸。

第二十一页，共六十页，2022年，8月28日⑹无杆气缸

无杆气缸，顾名思义，就是没有活塞杆的气缸。它是通过活塞直接或间接地带动外滑块作往复运动。这种气缸的最大特点是行程长，可以大量地节省安装空间。第二十二页，共六十页，2022年，8月28日第二十三页，共六十页，2022年，8月28日⑺摆动气缸摆动气缸是指能在一定的角度范围内作往复摆动的气缸。在结构上有叶片式摆动气缸、齿轮齿条式等结构形式。第二十四页，共六十页，2022年，8月28日⑻导向气缸导向气缸是指具有导向功能的气缸。一般为（标准）气缸和导向装置的集合体。

第二十五页，共六十页，2022年，8月28日⑼手指气缸手指气缸也称作气爪，是一种具有抓取功能的气缸。它具有双向抓取、自动对中、重复精度高、抓取力矩恒定等特点。第二十六页，共六十页，2022年，8月28日⑾其它种类的气缸第二十七页，共六十页，2022年，8月28日第二十八页，共六十页，2022年，8月28日3．气缸应用的一般安全规范

气缸使用前，应检查安装是否牢固，有无松动现象；对于顺序控制，在操作前，应检查气缸的工作位置；工作结束时，气缸内的压缩空气应该排空；应安装紧急停止装置，在发生故障时能及时停止设备。第二十九页，共六十页，2022年，8月28日4.2.2气动控制元件

流量控制阀（或流量调节阀）——起控制与调节流量作用。方向控制阀——起控制气流方向或控制气路通断作用。压力控制阀（或压力调节阀）——起控制与调节压力作用。气动控制阀的种类很多。

气动控制元件是指在气动系统中起控制气流的流量、方向、压力的气动元件。第三十页，共六十页，2022年，8月28日1．压力控制阀按照压力控制阀在气动系统中的作用不同，压力控制阀可以分为三类：减压阀、溢流阀、顺序阀。

⑴减压阀减压阀在气动系统中的作用是将输入压力降到气动工作系统所需的工作压力，并保持压力恒定。

直动式是利用弹簧力直接作用来达到调压目的的。先导式是利用一个预先调整好的气压来代替直动式中的调压弹簧来实现调压目的的。

减压阀的调压方式有直动式和先导式两种。第三十一页，共六十页，2022年，8月28日几种常用的减压阀

第三十二页，共六十页，2022年，8月28日⑵溢流阀溢流阀在气动系统中的作用是当系统中的工作压力超过设定值时，排出多余的压缩空气，以保证进口的压力为设定值。

在系统中起着安全保护（过载）作用的溢流阀称为安全阀。

⑶顺序阀顺序阀是利用回路中的压力变化来控制动作顺序的压力控制阀。第三十三页，共六十页，2022年，8月28日⑷压力控制阀的图形符号第三十四页，共六十页，2022年，8月28日2.流量控制阀

⑴简介

流量控制阀是控制压缩空气流量的控制阀，是通过改变压缩空气在管道中流动时受到的局部阻力而实现的。实现方法有两种，一种是采用固定式装置，如孔板、毛细管等；另一种是采用可调节式装置，如节流阀。

节流阀的种类有多种，主要有：延时阀节流阀单向节流阀排气节流阀精密节流阀等。

第三十五页，共六十页，2022年，8月28日几种形式的节流阀

第三十六页，共六十页，2022年，8月28日第三十七页，共六十页，2022年，8月28日第三十八页，共六十页，2022年，8月28日⑵常用节流阀的图形符号第三十九页，共六十页，2022年，8月28日3．方向控制阀

用于控制压缩空气的流动方向的控制阀即为方向控制阀。方向控制阀的种类最多，分类也较为复杂。

⑴分类

①按控制方式分类

按照阀的控制方式的不同，一般可以将方向控制阀分为：气控阀、电磁阀、机控阀和人控阀。②按阀的气路端口数量分类按照P口（输入口）、A口（输出口）和R口(排气口)的数目之和进行分类，可以将阀分为二通阀、三通阀、四通阀、五通阀等。第四十页，共六十页，2022年，8月28日③按阀芯可变换的位置数量分类按阀芯的工作位置数量分类，阀克分为二位阀和三位阀。

④按控制信号的数量分类按控制信号的数量来分类，阀可以分为单控阀和双控阀。⑤按阀芯的结构分类按照其结构的不同阀可以分为截止式、滑柱式和同轴截止式。⑥按气流在阀内的流通方向是否可换进行分类按气流在阀内的流通方向是否可换进行分类，阀可以分为单向阀和双向阀。第四十一页，共六十页，2022年，8月28日⑦按阀的连接方式分类按照阀的连接方式进行分类，阀有管式连接、板式连接、集成式连接、法兰式连接等几种。⑧按照是否符合某种国际标准分类按照是否符合某种国际标准进行分类，可以分为标准阀和普通阀。第四十二页，共六十页，2022年，8月28日⑵基本名称①用阀芯工作位置的数量和阀的气路端口数量来描述，称为几位几通阀，例如：二位三通阀，三位五通阀等。②按阀的控制方式及控制信号的数量描述。例如：单/双电磁（先导）阀（也称为单/双电控阀），单/双气控阀等。第四十三页，共六十页，2022年，8月28日⑶方向控制阀的图形符号控制元件

第四十四页，共六十页，2022年，8月28日控制方式第四十五页，共六十页，2022年，8月28日举例：二位三通电磁先导阀（常断型）二位三通电磁先导阀（常通型）第四十六页，共六十页，2022年，8月28日⑷常见方向控制阀符合各种标准的方向控制阀第四十七页，共六十页，2022年，8月28日手动式方向控制阀机械驱动式方向控制阀第四十八页，共六十页，2022年，8月28日⑸电磁阀①分类

直动式电磁阀

直动式电磁阀是利用电磁力直接推动阀芯改变位置达到气路换向目的的。

分为单电控直动式电磁阀和双电控直动式电磁阀。先导式电磁阀先导式电磁阀是由小型的直动式电磁阀和大型的气控换向阀组成的。它是利用小型直动式电磁阀输出的先导气压来控制大型的气控换向阀的阀芯，从而达到换向目的的。因此，小型直动式电磁阀又被称为电磁先导阀。注意电磁先导阀与先导式电磁阀的区别。第四十九页，共六十页，2022年，8月28日4.真空发生器

真空发生器是一种粗真空发生装置。它的工作原理是射流原理，

真空发生器的图形符号：

第五十页，共六十页，2022年，8月28日5.阀岛

⑴简介

阀岛是将多个阀及相应的气控信号接口、电控信号接口甚至电子逻辑器件等集成在一起的一种集合体，通常是一个电子气动单元。⑵CP阀岛

CP阀岛又称为紧凑型阀岛，它由紧凑型阀（CP阀）组成。CP阀的体积小，流量大，体积—流量比特别大。

第五十一页，共六十页，2022年，8月28日几种最优化应用阀岛

第五十二页，共六十页，2022年，8月28日4.3气动回路简介

能传输压缩空气的，并使各种气动元件按照一定规律动作的通道即为气动回路。按照作用不同，可以将气动回路分为操作回路安全保护回路速度控制回路位置控制回路同步控制回路等类型

第五十三页，共六十页，2022年，8月28日4.3.1操作回路包括以下几种：

安全启动回路：用于实现气动系统的安全启动。启动与停车回路：用于实现系统的启动与正常停止。手动/自动操作回路：用于实现系统的手动控制操作与自动控制操作之间的切换控制。

急停控制回路：当某种危险状况出现时，能立即切断系统的部分或全部气源，使执行机构能立即停止的控制回路。

第五十四页，共六十页，2022年，8月28日