气动电子技术知识小结

绪论1.1什么是气压传动？定义：用气体作为工作介质，在密封的回路里，以气体的压力能进行能量传递的传动方式气动系统组成：动力元件，控制元件，执行元件，辅助元件。杂质：固体颗粒、水分、油分1.2优缺点优点：①介质是空气，清洁，不污染环境；②粘度很小，便于远距离输送；③介质受温度影响小，高温也能工作；④响应速度快，工作效率高；⑤环境适应性好；⑥气动装置结构简单、成本低、维护方便。缺点：①输出力小；②定位精度低/动作稳定性差；③噪声大三种传动的对比：①需要控制精密、定位准确时优先选择机械传动；②需要输出力大、空间紧凑时优选选择液压传动；③需要柔软抓取、强适应性时优先选择气压传动1.3应用工业流水线；仿生机器人一、气源系统组成：空压机、气压发生装置（过滤器、油水分离器、储气罐、安全阀、减压阀、气动控制元件1.1气动元件概述动力元件：空气压缩机控制元件：方向阀，流量阀，压力阀执行元件：气缸（输出直线运动）；气马达（输出旋转运动）。具体成品：气动肌肉和软体抓具辅助元件：过滤器，油雾器，管路1.2压缩空气基本性质基本物理性质：压力标准流量的定义：温度20^，大气压下，相对湿度为65%下的流量湿度相对湿度：每立方米湿空气所含水蒸气量ps与同温度下每立方米饱和湿空气中所含水蒸气量pb之比含湿量：一定容积湿空气中水蒸气质量ms与干空气质量ma之比绝对湿度：单位体积湿空气中含有水蒸气的质量ps 9露点：一定压力下，降低未饱和湿空气的温度，使其达到饱和状态时的温度，称之为露点

质量等级：越低越好1.3空气压缩站分类：按输出压力分：①低压空压机(0.2~1.2)MPa；②中压空压机(1.0~10)MPa；③高压空压机(10~100)MPa；④超高压空压机，＞100MPa按输出流量分：①微型＜1m3/min；②小型，1~10m3/min；③中型，10~100m3/min；④大型，＞100m3/min空压机的流量计算标准流量：温度20^，大气压下，相对湿度为65%下的流量：压标标标压压输出流量：Q_c=k1k2k3Q输出压力： (MPa)后冷却器：使温度120~180°C的空压排出气体冷却到40~50°C。有风冷和水冷两大类。储气罐:设备应急，消除脉动，分离杂质°C-X/Y表示容积为0.Xm3,最高承受工压0.YMpa干燥器：吸收和排除压缩空气中的水分过滤器：用于大流量空气过滤，在压缩空气站作为主过滤器。分水过滤器必须垂直安装，且排水阀向下油雾器：将润滑油雾化，雾化后的油雾随压缩空气输出空压机配置以上元件的作用：去除水分和油分气动三联件：过滤器、减压阀、油雾器管径大小：是根据压缩空气的最大流量和允许的最大压力损失决定的二、气动执行元件2.1概述定义：气动执行元件是将压缩空气的压力能转化为机械能的能量转换装置，包括气缸、气动马达、气动肌肉、软体执行器等分类：采用气缸和气马达来分别输出直线运动和旋转运动三大类：气缸，摆动马达、气动马达2.2气缸分类1.按结构分:气缸滚动膜式皮寰单活塞杆

1.按结构分:气缸滚动膜式皮寰单活塞杆按缸径分：微\小\中'大型气缸按安装形式分：可拆式（气缸的安装件是否能拆卸）和整体式按润滑方式分：给油（工作介质为含油雾的压缩空气）'无给油气缸缓冲形式分：缓冲（防止气缸活塞行程终端撞击缸盖，设有缓冲装置八无缓冲气缸按驱动方式分：单（压缩空气作用在活塞端面的方向）\双向作用气缸按安装形式分：刚性（缸筒完全固定）'铰接（缸筒可转动）安装掌握：普通气缸定义和分类：缸筒内只有一个活塞和一根活塞杆的气缸，分类：单\双作用气缸双作用气缸受力：无杆腔一有杆腔（推力）： -有杆腔一无杆腔（拉力）： -（ ）3.单作用气缸受力：类型理论输出推力理论输出拉力预缩型（无杆腔进）—预伸型（有杆腔进）-( )4.气缸伸出时理论输出效率气缸的负载率负载率8=气缸实际负载气缸理论输出力缸径计算气缸推动工件在导轨上运动，已知工件运动件质量m=250kg,工件与导轨摩擦系数为。.25,气缸行程300mm,动作时间Es,工件压力p=0・4MPh,试选定气缸缸径。1)气缸轴向负载力:2)气缸平均运动速度:v--=300(m/s)—/?=0.53)理论输出力：FF.=-=1225(N)4)双作用气缸的缸径4%Tip4x1225 』 =62.1)气缸轴向负载力:2)气缸平均运动速度:v--=300(m/s)—/?=0.53)理论输出力：FF.=-=1225(N)4)双作用气缸的缸径4%Tip4x1225 』 =62.4(州理)勿x0.4D=6,10,12,16,20,…,63耗气量的计算•最大耗气量/一也S-气缸行程，•气缸一次往复时间，馈气缸伸出时间•平均耗气量Q=^（2D2-d2）S2浮N血N-气缸每分钟往复次数8.位移特性方向控制阀切换点气缸开始动作点活塞运动至气缓冲位置9.运动过程（1） 气缸爬行：活塞产生“忽停忽走”、“忽快忽慢”的运动现象原因：进气流量小，排气流量大，气缸缩回时无杆腔压力迅速降低，而有杆腔压力建立缓慢措施：采用排气节流调速（2） 气缸自走：由于外界负载突然变化而引起的气缸速度变化的现象原因：气体压缩性大，当负载减小时气缸前冲，负载增大时气缸退回措施：气液阻尼缸（3） 密封形式：O型（低压下少用）；唇型（用于中大型气缸）；Z型（用于小型气缸）2.3气马达作用：将活塞的直线运动转换为齿轮的旋转运动（用于化工、发电、冶炼等行业操作大

型阀门），结构简单，运动平稳可靠分类：叶片式摆动马达/齿轮齿条式摆动马达三、气动控制元件3.1概述分类：压力控制阀、流量控制阀和方向控制阀控制阀基本结构：阀芯、阀体、驱动阀芯在阀体作相对运动的装置气压传动对控制元件的要求：能源：集中供气，减压阀减压，排向大气泄漏：允许少量外泄漏，内泄漏要求高润滑：增加润滑、防锈处理压力：耐压强度低，但需耐冲击结构：质量小，结构紧凑，电子化控制阀的结构：①截止式气动阀，②滑阀式气动阀；③同轴截止式气动阀3.2压力控制阀压力控制的方法:加压控制、减压控制、差压控制减压阀：将供气气源较高的压力减到每台装置所需要的压力，并保持减 "F手压后压力稳定。 厂"]分类：直动式，先导式 直动式减压阀工作原理：靠进气口节流作用减压，靠膜片上力的平 飞厂|--衡作用和溢流孔的溢流作用稳压，调节按钮可使输出压力在一定范围内任意改变。直动式减压阀溢流口结构：①溢流式；②恒量排气式；③非溢流式先导式减压阀（输出压力较高时采用）工作原理：与直动式基本相同，使用的调压气体是由小型直动式减压阀供给的。提高了阀的稳压精度。减压阀主要技术指标：①输入压力：0~1MPa；②调压范围：输出压力可调范围，连续、稳定、无突变；③额定流量：限定阀通道流速时的流量；④流量特性：输入压力一定时，输出压力随流量的变化特性；⑤压力特性：流量一定时，输入压力波动引起输出压力波动；⑥溢流特性2.溢流阀（安全阀）:原理：弹簧与工作阀芯（活塞式，球阀式，膜片）平衡作用：①安全作用：压力超过一定值，向外放气，过载保护作用；②稳压作用：稳定向外排气，维持回路中的空气压力恒定分类：直动式，先导式膜片式溢流阀和先导式溢流阀：压力特性好，动作灵敏，但最大开启力比较小，流量特性差顺序阀：与液压系统类似，顺序阀是依靠气路中压力的作用而控制执行元件按顺序动作的压力控制阀，根据弹簧的预压缩量来控制其开启压力单向顺序阀：压缩空气由左端进阀腔，压缩空气从P经A输出，单向阀4关闭；反向流动时，输入侧排气变成排气口，顶开单向阀4由O口排气3.3流量控制阀作用：①控制气缸/气马达运动速度；②控制换向阀的切换时间；③控制气动信号的传递速度。分类：①普通节流阀/单向节流阀；②排气节流阀；③快速排气阀普通节流阀：改变阀的过流面积来调节通过流量单向节流阀： ry"应用：①进气口调节：前进时调速，后退时不调速；②排气口调 !L^J!节：前进时调速，后退时不调速；③前进和后退采用不同速度调节；④进气出气口独立速度调节先导式速度控制阀：实现气缸两种速度运动。AB正向（Z影响），AB反向（Z无影响）排期节流阀：在换向阀和执行元件的排气口，单向节流。控制执行元件速度，消声3.4方向控制阀1.概述：改变压缩空气的流动方向和气流的通断，来控制执行元件启动、停止及运动方向的气动阀分类方式形式按阀内气体的流动方向单向阀、换向阀按阀芯的结构形式截止式、滑阀式、膜片式等按阀的密封形式硬质密封、软质密封按阀的工作位数及通路数二位三通、二位五通、三位五通等按阀的控制操纵方式气控、电磁控、机械控制、手动控制人工控制阀气控阀：利用气体压力使主阀芯运动改变气流方向。恶劣环境常用单向阀：气动单向阀的作用与液压系统中单向阀作用完全相同 午为土梭阀一“或”门：两输入口任一信号输入，就有信号输出双压阀一“与”门：由两个单向阀组成，必须两输入口有压力， M输出就有压力。 ~| |~快速排气阀：简称快排阀，用于气动回路中执行器的快速运动， 但需安装消音器以降低排气噪音。常置于换向阀和气缸之间3.5阀岛概念：是由多个电控阀构成的控制元器件，它集成了信号输入/输出及信号的控制，犹如一个控制岛屿概念的本质：集成的机电气一体化终端、气动辅助元件4.1传感器气一电转换器定义：将气信号转换成电信号的装置，基本原理是利用弹性元件在气压信号作用下产生位移来接通或断开电路，输出电信号分类：高压，低压压力开关定义：压力开关是一种当输入压力达到给定值时，电气开关接通，发出电信号的装置，触发压力可用螺钉进行调节应用：常用于需要压力控制和保护的场合磁性开关定义：磁性开关又称行程开关，是指利用直接安装在缸筒上检测活塞上带有永久磁环的气缸活塞位置的一种转换元件优点：位置检测方便，结构紧凑分类：①电子舌簧式行程开关②气动舌簧式行程开关③电感式行程开关4.2气一液元件定义：将气压直接转换成油压的元件。使油产生与气体同样的压力，经缸筒下端出油口输送到执行元件，从而实现平稳运动为何出现：气缸运动速度快，但气体压缩量大，速度不易控制通过液压油避免“爬行”和“自走”现象通过节流阀的节流作用调节油缸速度4.3缓冲器需求：缓冲需求存在于航空，汽车，军事装备等众多工程应用场自调式液压缓冲器：高速运动气缸在行程末端产生冲击力设置液压缓冲器来缓解气缸冲击利用溢流阀和节流阀将冲击转换成热量活塞杆通过内置压缩弹簧复位可调式液压缓冲器拧转调节环来调节溢流阀的开启压力大部分油液通过溢流阀排出并转换成热量4.4消声器原理：通过阻尼或增加排气面积来降低排气速度和功率，进而降低噪声要求较好的消声性能，即较好的消声频率特性良好的空气动力性能，对气流阻力损失小结构简单，经济耐用，无再生噪声分类：吸收型、膨胀干涉型和膨胀干涉吸收型布置：分散排期，集中排气4.5管路连接定义：管道连接件包括管路和各种管接头分类硬管：总气管和支气管等一些固定不动的、不需要经常装拆的地方软管：连接运动部件、临时使用、希望装拆方便的管路应使用软管管接头的分类：卡套式、扩口螺纹式、卡箍式、插入快换五、真空元件5.1概述应用：任何具有光滑表面的物体，特别对于非铁、非金属且不适合夹紧的物体，如薄纸、塑料膜，铝箔，易碎玻璃，集成电路等微型精密零件，都可使用真空吸附系统组成：真空发生器、真空吸盘、真空阀、辅助元件组成5.2真空泵&真空发生器真空泵分类：气体输送泵/容积式真空泵；气体捕集泵；动量传递泵旋片式真空泵原理：吸气一吸入结束，开始压缩一压缩结束，开始排气一排出真空发生器原理：受限流动在通过缩小过流断面时，流速增大，根据伯努利方程可知流速增大伴随流体压力降低，从而产生局部负压，即文丘里效应性能指标：真空度、耗气量、抽吸时间5.3真空吸盘定义：吸盘是利用压力差吸吊物体的元件，通常是由橡胶材料与金属骨架压制成型如何选择：①工件重量、形装、表面状态;②吸盘安装方式；③动态效应（快？慢？）；④使用环境5.4真空控制阀真空安全阀：安装于真空吸盘和真空发生器之间，确保在一个吸盘失效后，仍维持系统其它吸盘的真空不变真空减压阀：用于降低真空度，而不是降低绝对压力应用：工件抓取；真空度保持真空顺序阀：当真空度达到设定值时，真空顺序阀打开，使气缸活塞杆伸5.5真空气-电转换器真空压力开关：磁性舌簧开关式；小孔吸着确认型作用：确认是否附着六、气动常用回路6.1常规气动回路1.单作用缸控制回路回路采用三位五通阀的控制回路：中位封闭式，中位加压式，中位卸压式3.6.1.11.单作用缸控制回路回路采用三位五通阀的控制回路：中位封闭式，中位加压式，中位卸压式3.6.1.1方向控制6.1.2压力控制回路一次压力控制回路：溢流阀二次压力控制回路：三联件（过滤器、减压阀和油雾器）高低压驱动回路：左位高压伸出，右位低压缩回一次压力控制回路：溢流阀二次压力控制回路：三联件（过滤器、减压阀和油雾器）高低压驱动回路：左位高压伸出，右位低压缩回高低压驱动回路 过载保护回路 气压降低保护回路过载保护回路：活塞杆伸出时遇障碍气缸过载，顺序阀控制方向阀换向，气缸退回气压降低保护回路：当气源压力低于一定值时，主阀换至右位，气缸退回气一液增压回路：利用气液增压器1把较低的气体压力变为较高的液体压力，从而提高了气液缸2的输出压力。常见气液元件：气液转换器：气液阻尼缸：气液增压缸

常见气液元件：气液转换器：气液阻尼缸：气液增压缸6.1.3速度控制回路单作用气缸的速度控制回路：a同时控制活塞杆伸出和缩回;b只控制活塞杆伸出;c只控制活塞杆缩回双作用缸速度控制回路1双作用缸速度控制回路22.双作用缸速度控制回路1双作用缸速度控制回路22.双作用缸速度控制回路回路1a） 活塞杆伸出和缩回均采用单向节流阀进行速度控制b） 在两位五通阀上分别安装排气节流阀进行速度控制c） 在两位五通阀排气口安装排气节流阀，伸出缩回流量控制一致回路2：利用高低速两个节流阀实现高低速切换。单向节流阀实现低速伸出。排气节流阀实现高速伸出6.1.4位置控制回路空气压缩性大，定位精度低，可采取机械定位或气一液联动位置控制2,多位缸的位置控制回路多位缸的位置控制回路气液转换同步控制回路2,多位缸的位置控制回路多位缸的位置控制回路气液转换同步控制回路6.1.5同步动作回路1.21.2.刚性连接同步控制回路气液转换同步控制回路刚性连接同步控制回路6.1.6操作回路1.双稳元件：双稳的输出有两个稳定状态，在它的每一个稳态需要相应的脉冲信号输入，才1.H¥不带记忆功能6.1.7其他回路多缸互锁回路：在操作换向阀(1)-(3)时，只允许与所操作换向阀相应的气缸动作，而其余气缸被锁于原位缓冲回路：采用行程阀的缓冲回路；采用快速排气阀、顺序阀的缓冲回路防止重物下降回路终端瞬时加压回路、往复动作回路终端瞬时加压回路6.2气动逻辑回路6.2.1气动逻辑元件只有输入信号b时，有信号输出逻辑“是”门逻辑“禁”门逻辑“非”门逻辑“是”逻辑“非，，逻辑“与”逻辑“或”逻辑“禁”1.2.只有输入信号b时，有信号输出逻辑“是”门逻辑“禁”门逻辑“非”门逻辑“是”逻辑“非，，逻辑“与”逻辑“或”逻辑“禁”1.2.3.4.5.逻辑“与”门逻辑“或”门门：当信号输口a(1)有控制信号时，输出口s(3)有信号输出门：当信号输口a(1)有控制信号时，输出口s(3)没有信号输出门：略门：略门：当没有输入信号a，6.2.2气动逻辑回路延时回路：有信号a时，需延时t时间后s才会有输出，调节气阻R，气容C可调节延时时间t，要求信号a保持时间大于延时时间计数回路：振荡回路：气缸来回振荡的频率可由R1，R2和气容的大小来调节A气动控制回路一执行元件(气缸，气马达等)发信装置(位置、压力、液位等)V6.3气动程序控制回路A气动控制回路一执行元件(气缸，气马达等)发信装置(位置、压力、液位等)V6.3.1气动程序控制回路分类1.行程程序控制：闭环控制，前一个执行机构完成后才允许下一个程序动作行程程序控制

执行机构完成后才允许下一个程序动作行程程序控制时间程序控制发信装置：压力/位置/温度/液位检测开关时间程序控制时间程序控制：开环控制，按照时间顺序进行自动控制混合程序控制：行程程序控制中包含时间信号的控制方式6.3.2典型气动控制系统分析略，详见教材6.4气动控制系统设计6.4.1气控回路基本单元及其表示基本表示方法：A,B,C表示气缸，下标1、0表示伸出、缩回状态，也对应换向阀位置;a0和al分别表示气缸活塞杆伸出或缩回到终端位置时所碰到的行程阀障碍信号：如某时al信号存在，bl信号无法使Vb换向，则称al信号为障碍信号6.4.2气控回路设计及障碍信号判别1.X/D线图法D线（动作状态线）：粗实线，同号开始，异号（字母相同下标不同）即将开始时终止X线（原始信号线）： 细实线，同号开始，异号（字母相同下标不同）结束时终止，O开头，X结尾。如果®重合则X/D表格纵列中如有一条细实线两条粗实线，则细实线用锯齿画出，表示障碍信号6.4.3障碍信号消除方法脉冲信号排障法分类：脉冲信号法：机械法，脉冲回路法逻辑贿赂法：“与门”法，中间记忆元件法特点：结构简单，但定位精度低，气缸行程较短时不宜采用逻辑回路法逻辑与门排障法引入中间记忆元件排障法典型例题：看教材P401例6-46.5电-气程序控制回路略，详见教材6.6气动程序控制系统设略，详见教材目录TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"绪论 1\o"CurrentDocument"1.1什么是气压传动？ 1\o"CurrentDocument"1.2优缺点 1\o"CurrentDocument"1.3应用 1\o"CurrentDocument"一、气源系统 1\o"CurrentDocument"1.1气动元件概述 1\o"CurrentDocument"1.2压缩空气基本性质 1\o"CurrentDocument"1.3空气压缩站 2\o"CurrentDocument"二、气动执行元件 2\o"CurrentDocument"2.1概述 2\o"CurrentDocument"2.2气缸 22.3气马达 4\o"CurrentDocument"三、 气动控制元件 5\o"CurrentDocument"3.1概述 5\o"CurrentDocument"3.2压力控制阀 53.3流量控制阀 63.4方向控制阀 63.5阀岛 6\o"CurrentDocument"四、 气动辅助元件 64.1传感器 6\o"CurrentDocument"4.2气一液元件 7\o"CurrentDocument"4.3缓冲器 7\o"CurrentDocument"4.4消声器 7\o"CurrentDocument"4.5管路连接 .7\o"CurrentDocument"五、真空元件 8\o"CurrentDocument"5.1概述 8\o"CurrentDocument"5.2真空泵&真空发生器 8\o"CurrentDocument"5.3真空吸盘 8\o"CurrentDocument"5.4真空控制阀 8\o"CurrentDocument"5.5真空气-电转换器 8\o"CurrentDocument"六、气动常用回路 8HYPERLINK\