液压与气动技术课件 气动技术

单元一气动技术气动基础知识基本技能实际应用回路的原理控制系统的设计气动系统何谓气动

流体动力系统（能量转换系统）是通过压力油或压缩气体来传递和控制能量的一种系统。在气动系统中，这种能源的介质就是压缩空气。把大气中的空气的体积加以压缩，从而提高它的压力。通过对活塞或叶片作功来得到压缩空气。正确运用气动控制，要求充分熟悉气动元件及其基本回路。

气动的用途

用于化工产品的生产中。用于人不宜到达的地方如高温和危险的劳动。用于高速重复的运动机械中。农业设备,食品业。（如：物料输送装置，夹紧、传送、定位、物料流）机械行业的剪、切、铆等等。（钻、车、铣、磨）医学领域。机器人,太空设备中。气动系统用于自动装卸和气动机械手压缩空气的特性

压缩空气的优点如下：适用性易于输送贮存对温度不敏感，保证运性稳定设计和控制简单

运动的选择

经济

环境干净

安全性（压缩空气没有爆炸和着火的危险）

压缩空气也有如下不足之处：

由于空气具有可压缩性，载荷变化时运动平稳性稍差。因工作压力低，不易获得较大的输出力或转矩。

有较大的排气噪声。

因空气无润滑性能，故在气路中有时应设置给油润滑装置。

06六月20264气压传动的优缺点优点：1.用后空气排入大气，不必设回气管，不污染环境；2.空气在管内流动阻力小，压力损失小，便于输送；3.气动反应快，动作迅速，维护简单，管路不易堵塞；4.气动元件结构简单，易于制造、标准化、系列化、通用化；5.气动系统在恶劣工作环境中，安全可靠性优于液压等系统；6.气动系统可实现过载保护，可压缩性气体便于贮存能量；7.气动设备可以自动降温，长期运行也不会发生过热现象；8.空气取之不尽，节省购买、贮存、运输的费用。06六月20265缺点：1.工作压力较低，输出功率较小；需要净化和润滑；2.气信号传递的速度比光、电控制慢，不宜用于高速传递的回路中；3.排气噪声大，需加消声器；4.空气的可压缩性，在载荷变化时动作稳定性差。气压传动的优缺点

操作力动作快慢环境要求构造负载变化影响操作距离无级调速工作寿命维护价格气压传动中等较快适应性好简单较大中距离较好长一般便宜液压传动最大较慢不怕振动复杂有一些短距离良好一般要求高稍贵电传动电气中等快要求高稍复杂几乎没有远距离良好较短要求较高稍贵电子最小最快要求特高最复杂没有远距离良好短要求更高最贵机械传动较大一般一般一般没有短距离较困难一般简单一般气动系统简介

压缩空气的产生和输送系统

压缩机电动机

压力开关

单向阀储气罐压力表自动排水器安全阀冷冻式空气干燥器主管道过滤器空气的性质

空气的组成

干空气的组成成分氮N2

氧O2

氩Ar二氧化碳CO2其它气体体积百分比78.0320.930.9320.030.078重量百分比75.523.11.230.0150.075空气的压力

p=pg+psp—湿空气的压力，单位为pa；

pg—湿空气中所含干空气的分压力，单位为pa；

ps—湿空气中所含水蒸汽的分压力，单位为pa；

空气的性质

空气的密度

ρ=m/Vρ—空气的密度，单位为kg/m3；

m—空气的质量，单位为kg；

V—空气的体积，单位为m3

在基准状态下干空气的密度为ρ0=1.293kg/m3

粘性

气体质点相对运动时产生阻力的性质，即流体抗拒流动的能力。空气粘度随温度而变化，温度越高粘度越小。空气粘度随压力而变化，压力越高粘度越大。

空气的性质----空气的湿度气压传动系统中的工作介质，它的干湿程度对整个系统的工作稳定性和使用寿命都将产生一定的影响。若空气的湿度较大，即空气中含有的水蒸汽较多，则此湿空气在一定温度和压力条件下，能在系统中的局部管道和气动元件中凝结水滴，使气动管道和气动元件锈蚀，严重时还可导致整个系统工作失灵。因此必须采取有效措施，减少压缩空气中所含的水分。当温度下降时，空气中水蒸汽的含量是降低的，因此减少空气中所含水分，降低进入气动设备的空气温度是十分有利的。当大气冷却时，大气将达到某一点，即水份达到饱和，水蒸气开始凝结，这一点称为露点。如果空气继续冷却，那么它不能保留所有的水份，过量的水份以小液滴的形式凝结出来形成冷凝水。有关知识

完全真空大气压力绝对压力真空压力表压力真空压力大气压力绝对压力=-表压力=绝对压力绝对压力-大气压力压力的表示方法压缩空气的产生

压缩机容积型速度型活塞式往复式旋转式离心式轴流式膜片式滑片式

螺杆式06六月202615气压发生装置往复式压缩机

单级活塞式压缩机：只有一个行程就将吸入的大气压空气压缩到所需要的压力。活塞下移，体积增加，缸内压力小于大气压，空气便从进气阀门进入缸内。在行程末端，活塞向上运动，进气阀关闭，空气被压缩，而同时出气阀被打开，输出空气进入储气罐。这种型式的压缩机通常用于需要3～7巴压力范围的系统。往复式压缩机

两级活塞式压缩机

在单级压缩机中，若空气压力超过6巴，产生的过热将大大地降低压缩机的效率。因此，工业中使用的活塞式压缩机通常是两级的。由两个阶段将吸入的大气压空气压缩到最终的压力。如果最终压力为7巴，第一级通常将它压缩到3巴，然后被冷却，再输送到第二级气缸中压缩到7巴。

螺杆式压缩机

如图所示，在壳体中装有一对互相啮合的螺旋转子，其中一根转子具有凸面齿形，另一根转子具有凹面齿形，两根转子之间及壳体三者围成的空间，在转子回转过程中沿轴向移动，其容积逐渐减小。这样，从进口吸入的空气逐渐被压缩，并从出口排出。两个吻合的螺旋转子以相反方向运动，它们当中自由空间的容积沿轴向减少，从而压缩两转子间的空气。利用喷油来润滑和密封两旋转的螺杆，油分离器将油与输出空气分开。此类压缩机可连续输出流量超过400m3/min，压力高达10巴。和叶片式压缩机相比，此类压缩机能输送出连续的无脉动的压缩空气。虽然螺杆式和叶片式压缩机的使用愈来愈多，但工业上最普遍使用的仍然是往复式压缩机。叶片式压缩机

叶片式空压机的工作原理:把转子偏心安装在定子(机体1)内，叶片插在转子的放射状槽内，叶片能在槽内滑动。叶片3、转子2和机体1内壁构成的容积空间在转子回转过程中逐渐变小，由此从进气口吸入的空气就逐渐被压缩排出。这样，在回转过程中不需要活塞式空压机中具有的吸气阀和排气阀。在转子的每一次回转中，将根据叶片的数目多次进行吸气、压缩和排气，所以输出压力的脉动小。空压机的选择活塞式空压机适用的压力范围大，特别适用于压力较高的中小流量场合，目前应用最广泛。螺杆式和离心式空压机运转平稳，排气均匀螺杆式适用于低压力，中小流量场合，寿命长，精度高，效率高叶片式空压机输出压力脉动小，适用于低中压力，中小流量场合，结构简单效率低储气罐储气罐的尺寸大小根据压缩机的输出量，系统的尺寸大小以及对未来需求量的变化的预测来确定。对工厂来说，计算储气罐尺寸的原则是：储气罐容量≈压缩机每分钟压缩空气的输出量。例如，压缩机压缩空气每分钟输出量为2250L，即容积为2250L的储气罐是合适的。尽可能减少压缩机经常发生的“满载”与“空载”现象消除空压机排气的压力脉动，保证输出气流的连续性和平稳性进一步分离压缩空气中的油、水等杂质

06六月202622气源净化装置

从空压机输出的压缩空气到达各用气设备之前，必须将压缩空气中含有的大量水分、油分及粉尘杂质等除去，以得到适当的压缩空气质量，避免它们对气动系统的正常工作造成危害，并且用减压阀调节系统所需压力以得到适当出力。在必要的情况下，使用油雾器使润滑油雾化并混入压缩空气中润滑气动元件，降低磨损，提高元件寿命。06六月202623

1.后冷却器2.除油器

3.贮气罐(一）常见的气源净化装置蛇管式列管式06六月2026244.干燥器经过后冷却器、油水分离器和贮气罐后得到初步净化的压缩空气，已满足一般气压传动的需要。但压缩空气中仍含一定量的油、水以及少量的粉尘。如果用于精密的气动装置、气动仪表等，上述压缩空气还必须进行干燥处理。压缩空气干燥方法主要采用吸附法和冷却法。吸附法是利用具有吸附性能的吸附剂（如硅胶铝胶等）来吸附压缩空气中含有的水分，而使其干燥。冷却法是利用制冷设备使空气冷却到一定的露点温度，析出空气中超过饱和水蒸气部分的多余水分，从而达到所需的干燥度。吸附法最普通。(一）常见的气源净化装置06六月202625吸附式干燥器结构图外壳呈筒形，其中分层设置栅板、吸附剂、滤网等。湿空气从管1进入干燥器，通过吸附剂21、过滤网20、上栅板19和下部吸附层16后，因其中的水分被吸附剂吸收而变得很干燥。然后，再经过铜丝网15，下栅板14和过滤网12，干燥、洁净的压缩空气便从输出管8排出。06六月202626

（二）气动三联件FRL06六月2026271.空气过滤器06六月202628

2.减压阀06六月202629

3.油雾器气动系统结构

气动系统由几个部分组成，这些部分描述了从气源到执行元件的各部分。主要讲述气动系统中各信号之间的关系以及各元件之间的关系。气动回路图与气动元件

气动回路图应根据信号流动方向，从下向上绘制。在气动回路图中，各元件标识数取自其相应的功能。控制单作用气缸

当单作用气缸无杆腔有压缩空气时，其活塞杆伸出。当松开按钮时，换向阀换向，气缸活塞杆回缩。控制单作用气缸

控制单作用气缸

控制双作用气缸

二位四通换向阀适合于控制双作用气缸，实际上，通常采用二位五通换向阀控制双作用气缸。气缸双向运动通过换向阀换向来控制。控制双作用气缸

控制双作用气缸

电子气动元件符号与功能

序号名称功能符号1带定位开关常开开关2按钮开关常开开关3带定位开关常闭开关4按钮开关常开开关5带定位开关常开开关6按钮开关常闭开关7灯泡灯指示电子气动元件符号与功能

序号名称功能符号8蜂鸣器声音指示9电磁阀线圈使电磁阀动作10继电器触点常开触点11继电器触点常闭触点12继电器触点通断转换13压力传感器感测压力14计数器计数继电器电子气动元件符号与功能

序号名称功能符号15继电器线圈使开关动作16时间继电器延时关17时间继电器延时开18电感接近开关位置探测19电容接近开关位置探测20光电接近开关位置探测21磁接近开关位置探测气动控制阀一、方向控制阀及方向控制回路1、方向控制阀：改变气体的流动方向或通断的控制阀

分类：单向型控制阀换向型控制阀方向控制阀单向型控制阀：只允许气流向一个方向流动的控制阀。

单向阀包括梭阀双压阀

快速排气阀单向型控制阀

单向阀梭阀“或门”。双压阀“与门”快速排气阀双压阀单向型控制阀（1）单向阀：气流只能向一个方向流动而不能反向流动通过的阀带弹簧和不带弹簧的职能符号单向阀气控单向阀：气控口p1p2当气控口没有通压力气体时，气流只能从p1流向p2，不能反向流动。当气控口通压力气体时，活塞杆顶开阀芯，气流可在两个方向自由流动单向型控制阀（2）梭阀------或门相当于两个单向阀的串联组合。p1p2AAAA阀芯无论p1口输入还是p2口输入，A口总有输出。作用相当于逻辑“或门”的逻辑功能梭阀逻辑关系A=P1+P2p1p2A梭阀的应用一个单作用气缸可以有选择地分别通过两个按钮开关控制单向型控制阀（3）双压阀------与门两个入口p1,p2，一个出口A，当两个入口同时都有输入时才会有输出。作用相当于逻辑“与门”的逻辑功能p1p2A阀芯双压阀p1p2A双压阀的应用两个按钮开关控制一个单作用气缸，当两个开关都安下时，气缸才能伸出。单向型控制阀（4）快速排气阀：用于将气动元件和管路中的气体快速排掉，简称快排阀加快气缸排气腔排气，以提高气缸运动速度。pAO膜片排气孔快速排气阀的应用一个容腔通过手动换向阀充气，方向阀复位后通过快排阀排气。方向控制阀换向型控制阀：通过改变气体通路使气流方向发生改变

换向型控制阀的驱动方式气压控制阀电磁控制阀机械控制阀手动控制阀时间控制阀

换向型控制阀的符号阀的工作状态=正方形的数量接口的数量=接口外短线的数量换向型控制阀的符号换向型控制阀的符号电磁控制换向阀的结构换向型控制阀（3）机械控制换向阀：利用执行机构或其他机构的运动部件，借助于凸轮、滚轮、杠杆等外力推动阀芯实现换向。换向型控制阀（4）人力控制换向阀：人力控制阀芯移动实现换向按钮换向型控制阀（5）时间控制换向阀：使气流通过气阻（如小孔、缝隙等）节流后到气容（储气空间）中，经过一定时间气容内建立起一定的压力后，再使阀芯动作的换向阀

气动先导控制阀气动换向阀的先导控制

先导阀是由主阀和先导阀构成，换向时不是换向力直接作用在主阀阀芯上，而是作用在一个附加的先导阀上，然后再利用被控制的介质使主阀换向。气动换向阀的先导控制气动换向阀的先导控制

直动式电磁控制是用电磁铁产生的电磁力直接推动阀心来实现换向的一种电磁控制阀。

先导式电磁控制是指由先导式电磁阀(一般为直动式电磁控制换向阀)输出的气压力来操纵主阀阀芯实现阀换向的气动换向阀的先导控制气动控制元件----流量控制阀二、流量控制阀

用来控制气体流量的阀。流量控阀是通过改变阀的通流截面积来实现流量控制的元件

节流阀包括单向节流阀、排气节流阀柔性节流阀二、流量控制阀1.节流阀节流阀是将空气的流通截面缩小以增加气体的流通阻力，而减少气体的流量。通过调节节流口的开度，从而改变阀的通流面积。不同的节流口结构节流效果不同。1.节流阀1.节流阀二、流量控制阀2.单向节流阀单向节流阀是由单向阀和节流阀组合而成，常用于控制气缸的运动速度，也称为速度控制阀。单向节流阀控制气缸的速度方式有两种：进气节流控制进入气缸的流量以调节活塞的运动速度，其速度稳定性差排气节流控制气缸排气量的大小，而进气是满流的。这种控制方式能为气缸提供背压来限制速度，故速度稳定性好单向节流阀二、流量控制阀3.排气节流阀:

安装在排气口上，控制排气流量以改变执行元件的运动速度，而且还能起到降低排气噪声的作用。二、流量控制阀4.柔性节流阀通过调节阀杆夹紧柔韧的橡胶管而产生节流作用图17-26柔性节流阀气动控制元件----压力控制阀三、压力控制阀压力控制阀的功能：控制系统中压缩空气的压力,以满足系统对不同压力的需要压力控制阀的工作原理：利用空气压力和弹簧力相平衡的原理来工作的压力控制阀的分类:

减压阀：降压稳压作用安全阀：限压安全保护作用顺序阀：根据气路压力不同控制个元件的动作顺序三、压力控制阀1.减压阀（又称调压阀）

可将较高的气压降低并保持调后的压力稳定。

减压阀是气动系统中必不可少的一种调压元件

控制方式：直动式先导式1.减压阀1.减压阀工作原理：调节阀口开度，从而调节压力损失的大小，使阀内弹簧与出口压力达成平衡，保持出口压力不变。2.安全阀（溢流阀）溢流阀和安全阀在结构和功能方面相类似，工作原理也相同功能:当储气罐或气动回路中的压力超过一定时，能自动向外排气，以保持进口压力为调定值。2.安全阀（溢流阀）2.安全阀（溢流阀）溢流阀区别：溢流阀是一种用于维持回路中空气压力恒定的压力控制阀；安全阀是一种防止系统过载、保证安全的压力控制阀三、压力控制阀3.顺序阀是靠回路中的压力变化来控制气缸先后顺序动作的一种压力控制阀。顺序阀应用回路肘杆式压力机三、气动基本回路及分析气动基本回路及常用回路1.压力和力控制回路8.互锁回路2.换向回路9.同步动作回路3.速度控制回路10.多缸顺序动作回路4.位置控制回路5.安全保护回路6.延时控制回路7.往复动作回路气动基本回路分析1.压力和力控制回路提供两种压力的调压回路，有利于能量消耗应用：根据负载的不同，在两种压力间切换1.压力和力控制回路高低压转换回路：提供两种压力的调压回路，有利于能量消耗应用：根据负载的不同，在两种压力间切换三、气动基本回路分析2.换向回路手动—自动换向回路应用：操作半自动化，操作方便，安全可靠2.换向回路图17-14双作用气缸换向回路三、气动基本回路分析3.速度控制回路--单向调速回路排气节流调速与进气节流调速相比具有进气阻力小，气缸速度受外界负载变化影响小的特点，所以应用较普遍三、气动基本回路分析3.速度控制回路—

双向调速回路思考：要使活塞杆伸出较慢，快速返回，设计回路?3.速度控制回路快速往复运动回路应用：加快活塞杆伸出和缩回的速度，提