第九章 气压传动

第九章气压传动1主要内容概述气源装置、辅助元件、气动执行元件和控制元件气动基本回路2第一节概述1、气压传动概念气压传动是以压缩空气为工作介质来传递动力和控制信号，控制和驱动各种机械和设备，以实现生产过程机械化、自动化的一门技术，简称气动。32、气压传动特点优点（1）气压传动系统的介质是空气，它取之不尽用之不竭，成本较低，用后的空气可以排到大气中去，不会污染环境；（2）气压传动的工作介质粘度很小，所以流动阻力很小，压力损失小，便于集中供气和远距离输送，便于使用；（3）气压传动工作环境适应性好,特别在易燃、易爆、多尘埃、强磁、辐射、振动等恶劣环境中，比液压、电子、电气传动和控制优越；（4）气压传动有较好的自保持能力。即使气源停止工作，或气阀关闭，气压传动系统仍可维持一个稳定压力；（5）气压传动在一定的超负载工况下运行也能保证系统安全工作，并不易发生过热现象；42、气压传动特点2、气压传动特点优点（6）气动元件可靠性高、寿命长。电气元件可运行百万次，而气动元件可运行2000~4000万次；（7）气动装置结构简单、成本低、维护方便、过载能自动保护。52、气压传动特点2、气压传动特点缺点（1）气压传动系统的工作压力低，因此气压传动装置的推力一般不宜大于10～40kN，仅适用于小功率场合，在相同输出力的情况下，气压传动装置比液压传动装置尺寸大；（2）由于空气的可压缩性大，气压传动系统的速度稳定性差，位置和速度控制精度不高；（3）气压传动系统的噪声大；（4）气压传动工作介质本身没有润滑性；（5）气压传动动作速度和反应快。63、气压传动系统的组成73、气压传动系统的组成气压传动系统主要由以下几个部分组成：（1）能源装置把机械能转换成流体的压力能的装置，一般最常见的是空气压缩机。（2）执行装置把流体的压力能转换成机械能的装置，一般指气压缸或气压马达。（3）控制调节装置对气压系统中流体的压力、流量和流动方向进行控制和调节的装置。如压力阀、流量阀、方向阀等。（4）辅助装置指除以上三种以外的装置，分水滤气器、油雾器、消声器等，它们对保证气压系统可靠和稳定地工作有重大作用。（5）传动介质传递能量的流体，即压缩空气。8

4、气压传动及其控制技术的应用和发展

气压传动的应用也相当普遍，许多机器设备中都装有气压传动系统，在工业各领域，如机械、电子、钢铁、运行车辆及制造、橡胶、纺织、化工、食品、包装、印刷和烟草机械等，气压传动技术不但在各工业领域应用广泛，而且，在尖端技术领域如核工业和宇航中，气压传动技术也占据着重要的地位。9

4、气压传动及其控制技术的应用和发展

目前，气压传动在实现高压、高速、大功率、高效率、低噪声、长寿命、高度集成化、小型化与轻量化、一体化、执行件柔性化等方面取得了很大的进展。同时，由于它与微电子技术密切配合，能在尽可能小的空间内传递出尽可能大的功率并加以准确地控制，从而更使得它在各行各业中发挥出了巨大作用。10第二节、气源装置、气动辅助元件、执行元件

和控制元件气源装置气动辅助元件执行元件控制元件111、气源装置1）气压传动对工作介质的要求（1）要求压缩空气具有一定的压力和足够的流量；（2）要求压缩空气具有一定的净化程度，保证空气质量；（3）有些气动装置和气动仪表还要求压缩空气的压力波动不能太大，一般气源压力波动应控制在4%以内。因为一般气动设备所使用的空气压缩机都是属于工作压力较低(小于1MPa)，使用油润滑的活塞式空气压缩机。它排出的压缩空气温度一般在140～170℃，使空气中的水分和部分润滑油变成气态，再与吸人的灰尘混合，形成油汽、水汽、灰尘相混合的杂质混在压缩空气中。上述压缩空气是不能为气动装置作用的，这样的压缩空气必须经过除油、除水、除尘、干燥等净化处理后才能被气压传动系统所使用。121、气源装置2）气源系统的组成131、气源装置2）气源系统的组成

(1)产生压缩空气的气压发生装置(如空气压缩机)。

(2)压缩空气的净化处理和贮存装置(如后冷却器、贮气罐、空气干燥器、空气过滤器、油水分离器等)。

(3)传输压缩空气的管道系统。

(4)气动三大件(分水过滤器、减压阀、油雾器)。142、气动辅助元件-三大件分水滤气器、减压阀和油雾器一起被称为气动三大件。三大件无管连接而成的组件称为三联件。三大件是多数气动系统中不可缺少的气源装置，安装在用气设备近处，是压缩空气质量的最后保证。三大件的安装顺序依进气方向分别为分水滤气器、减压阀和油雾器。在使用中可以根据实际要求采用一件或两件，也可多于三件。152、气动辅助元件1）分水滤气器分水滤气器的作用是滤去空气中的灰尘和杂质，并将空气中的水分分离出来。2）减压阀气动减压阀起减压和稳压作用，其工作原理与液压系统中的减压阀相同。3)油雾器油雾器是一种特殊的注油装置。当压缩空气流过时，它将润滑油喷射成雾状,随压缩空气一起流渗透需要润滑的部件，达到润滑的目的。162、气动辅助元件-消声器气缸、气阀等工作时排气速度较高，气体体积急剧膨胀，会产生强烈的噪声。为了降低噪声，可以在排气口装设消声器。气动装置中的消声器主要有阻性消声器、抗性消声器及阻抗复合消声器三大类。172、气动辅助元件-管道连接件

管道连接件包括管子和各种管接头。有了管路连接，才能把气动控制元件、气动执行元件以及辅助元件等连接成一个完整的气动控制系统。

182、气动辅助元件-管道连接件

1）管子管子可分为硬管和软管两种。

一般总气管和支气管等一些固定不动的不需要经常装拆的管路使用硬管，硬管有铁管、钢管、黄铜管、紫铜管和硬塑料管等。

连接运动部件，临时使用希望装拆方便的管路应使用软管，软管有塑料管，尼龙管，橡胶管、金属编织塑料管等。

常用的是紫铜管和尼龙管。192、气动辅助元件-管道连接件2）管接头

气动系统中使用的管接头的结构及工作原理与液压管接头基本相似，分为卡套式、扩口螺纹式、卡箍式、插入快换式等。

203、气动执行元件气动执行元件是将压缩空气的压力能转变成机械能并对外作功的元件，包括气缸和气动马达。213、气动执行元件-气缸气缸的分类

按活塞受力状态分：单作用缸和双作用缸

按结构特征分：活塞式缸、柱塞式缸、薄膜式缸、叶片式摆动缸、齿轮齿条式摆动缸等

按功能分：普通缸和特殊缸223、气动执行元件-气缸普通气缸

普通汽缸与液压缸相似，由缸体、活塞活塞杆、导向机构四部分组成，但是，气缸重量较轻速度较快，耐压较低。233、气动执行元件-气缸普通气缸

普通汽缸与液压缸相似，由缸体、活塞活塞杆、导向机构四部分组成，但是，气缸重量较轻速度较快，耐压较低。241-防尘组合密封圈；2-导向套；3-前缸盖；4-缓冲密封圈；5-缸筒；6-活塞杆；7-缓冲柱塞；8-活塞；9-磁性环；10-导向环；11-密封圈；12-缓冲节流阀；13-后缸盖3、气动执行元件-气缸膜式气缸原理：压缩空气推动非金属膜片推动活塞杆作往复运动，一般是单作用式气缸。特点：结构简单、紧凑、制造容易、维修方便、寿命长类型：按照膜片的结构分平膜片、蝶形膜片和滚动膜片适用于：用于气动夹具车辆制动等短行程的工作场合。253、气动执行元件-气缸回转气缸应用：这是一种由回转式动力分配器与短行程双作用气缸制成一体的专用气缸，广泛用于机床主轴夹具的夹紧机构。原理：气缸的缸体连同缸盖及导气头阀芯可被携带回转，活塞及活塞杆只能作往复直线运动，导气头体外接管路而固定不动。261、活塞杆2、密封件3、前盖4、活塞5、密封圈6、缸体7、轴承8、阀体3、气动执行元件-气动马达气动马达也是气动执行元件，它是将气压能转换成机械能的元件，输出的是力矩，拖动机构作旋转运动。27按结构形式叶片式气马达活塞式气马达齿轮式气马达3、气动执行元件-气动马达气动马达的特点工作安全，具有防爆性能，环境适应性强;有过载保护作用，可以无级调速;可长期满载工作，而温升较小;功率范围及转速范围均较宽;具有较高的启动转矩，启动、停止迅速;结构简单，操纵方便，维修容易，成本低;但是，速度稳定性差。输出功率小，效率低，耗气量大，噪声大，容易产生振动。283、气动执行元件-气动马达叶片式气动马达

工作原理：压缩空气由孔A输入后分为两部分，小部分经定子两端的密封盖的槽进入叶片底部，将叶片推出使叶片贴紧在定子内壁上；大部分压缩空气进入相应的密封空间而作用在两个叶片上，由于两叶片伸出长度不等，就产生了转矩差。294、气动控制元件压力控制阀

流量控制阀

方向控制阀304、气动控制元件-压力控制阀压力控制阀有减压阀、顺序阀和安全阀。31顺序阀作用：依靠气路中的压力来控制气动回路中各执行元件动作的先后顺序。4、气动控制元件-压力控制阀安全阀作用：压系统中防止管路、气罐等破坏，限制回路中最高压力。324、气动控制元件-流量控制阀流量控制阀是通过改变阀的通流面积来调节压缩空气的流量，从而控制气缸运动速度的气动控制元件。33节流阀原理：压缩空气由P口进入，经过节流后，由A口流出，旋转阀芯螺杆可改变节流口开度调节气体的流量。4、气动控制元件-方向控制阀

能控制气体的流动方向和气路的通断的阀，分单向控制阀和换向控制阀两类。换向控制阀按控制方式分为手动控制、气动控制、电动控制、机动控制、电气动控制等；按切换的通路数目，换向阀分为二通阀、三通阀、四通阀和五通阀；按阀芯工作位置的数目，方向阀分为二位阀和三位阀。

344、气动控制元件-方向控制阀单向阀气体只能沿一个方向流动，反方向不能流动的阀。或门型梭阀相当于两个单向阀的组合。354、气动控制元件-方向控制阀气压控制换向阀它是利用压缩空气的压力推动阀芯换向。分为：加压控制、泄压控制、差压控制和延时控制。36单气控换向阀当K口没有压缩气时，阀芯在弹簧力和P腔空气体压力作用下，阀芯位于上端，A与O通P不通。当K口有压缩空气输入时，阀芯下移P与A通O不通。4、气动控制元件-方向控制阀双气控换向阀换向阀的两侧有两个控制口，但每次只能输入一个信号。374、气动控制元件-方向控制阀电磁控制换向阀它是利用电磁力的作用推动阀芯。分为直动式和先导式两大类

38直动式电磁换向阀直动式电磁换向阀换向阀又分为单电控和双电控两种，工作原理与液压传动中的电磁换向阀相似。4、气动控制元件-方向控制阀先导式电磁换向阀原理：左电磁先导阀的线圈通电时主阀3的K1腔进气，K2腔排气，使主阀阀芯向右移动，P与A接通，同时B与O2接通。右电磁先导阀的线圈通电时，K2腔进气，K1腔排气，主阀芯向左移动，P与B接通，A口排气。39第三节气动基本回路压力控制回路速度控制回路

方向控制回路401、压力控制回路

作用：调压、稳压

一次压力控制回路指用安全阀将空气压缩机的输出压力控制在0.8MPa左右。

二次压力控制回路把经一次调压后的压力p1再经减压阀减压稳压后所得到的输出压力p2（称为二次压力），作为气动控制系统的工作气压使用。412、速度控制回路双作用气缸速度控制回路双向调速回路采用二