气控气动课件2017

1、气压传动基本知识 主讲：,气压传动概述,气压传动简称气动，它是以压缩空气作为工作介质进行能量传递、能量控制和能量转换的一种传动形式。,气动方式优点： 1 气动装置结构简单、轻便、安装维护简单。压力等级低，故使用安全。 工作介质是取之不尽、用之不完的空气，空气本身不花钱。 输出力及工作速度的调节非常容易。 可靠性高，使用寿命长。 利用空气的可压缩性，可贮存能量，实现集中供气。 全气动控制具有防火、防暴、耐潮的能力。 7 由于空气流动损失小，压缩空气可集中供应，远距离输送。,气动方式缺点： 由于空气有压缩性，气缸的动作速度易受负载的变化而变化。 气缸在低速运动时，由于摩擦力占推力的比例较大，气缸稳

2、定性不如液压缸。 气缸的输出力比液压缸小。,第一节 气源装置,空气压系统的基本构成,后冷却器,主管路过滤器,空气压缩机,气罐,冷冻式干燥机,气缸,电磁阀,调速阀,三联件,活塞式空气压缩机工作原理,1、排气阀；2、气缸；3、活塞；4、活塞杆； 6、十字头与滑道；7、连杆；8、曲柄； 9、吸气阀；10、弹簧,上图中8作回转运动，通过连杆7、活塞杆4，带动气缸活塞3作直线往复运动。 当活塞3向右运动时，气缸内容积增大而形成局部真空，吸气阀9打开，空气在大气压用下由吸气阀9进入气缸腔内，此过程称为吸气过程；当活塞3向左运动时，吸气阀9关闭，随着活塞的左移，缸内空气受到压缩使压力升高，在压力达到足够高时

3、，排气阀1即被打开，压缩空气进入排气管内，此过程称为排气过程。图中仅表示了一个活塞一个缸的空气压缩机，大多数空气压缩机是多缸多活塞的组合。,第二节 气源净化装置,蛇管式后冷却器,作用：将空气压缩机排出的气体由140170摄氏度降至4050摄氏度，使压缩空气中的油雾和水气迅速达到饱和，大部分析出并凝结成水滴和油滴，以便经油水分离器排出。,油水分离器,作用：分离并排除压缩空气中凝聚的水分、油分和灰尘等杂质。,储气罐,作用：1、消除由于空气压缩机断续排气而对系统引起的压力波动，保证输出气流的连续性和平稳性；2、贮存一定数量的压缩空气，以备发生故障或临时需要应急使用；3、进一步分离压缩空气中的油水等杂

4、质。,气源调节装置（三联件）,气动三联件的组成,气动三联件是在气动控制系统的入口所必须的器件。 它的组成是由过滤器、减 压阀、油雾器三位一体。,过滤器,减压阀,油雾器,过滤器的作用,过滤器的作用是将压缩空气里的杂质，油污，水份等过滤掉，存放在过滤器里，达到使压缩空气干燥，清洁的目的。 过滤器应定期排污,过滤器工作原理,压缩空气进入过滤器内部后，因导流 板的导向，产生了强烈的旋转，在 离心力作用下，压缩空气中混有的大 颗粒固体杂质和液态水滴等被甩到滤 杯内表面上，在重力作用下沿壁面沉 降至底部，然后，经过这样预净化的 压缩空气通过滤芯流出。 为防止造成二次污染，滤杯中每天都应该是空的。,过滤器符

5、号,减压阀的作用,减压阀的作用是用来调整压缩空气压力的。 减压阀调整到合适的压力后，应将锁定装置锁定，避免误操作。,减压阀工作原理,若工作压力增大，膜片打开压缩空气就经阀体上的溢流孔排出,油雾器的作用,因气动控制系统里，很多气缸需用油润滑，所以在气路里，就加入了油雾器，目的是将油雾器里的油通过气管送到气缸里，达到润滑气缸的目的； 油雾器可以根据需要调节滴油的快慢； 油雾器应定期加油，加油时不要超过油线。,油雾器工作原理,当压缩空气通过油雾器时，其在油室与视油器之间产生一个压降，该压 降使油液经吸油管上升，并经喷嘴引射到压缩空气中，油滴被雾化，随压缩空气流出。必须仔细调节油滴数。,气动接头,1：

6、直头气咀 2：铜进气咀 3：调气咀 4：进气接头 5：波纹插,外牙直头气咀，铁材质。,1、直头气咀,外牙直头气咀，铜材质。,外牙直头气咀，铜材质。,2、铜进气咀,外牙弯头气咀，塑料材质。,3、弯头气咀,外牙直头和弯头调气咀，塑料材质。,3、调气咀,外牙直头气咀，铁材质。,4、进气接头,外牙波纹插，铜材质。,5、波纹插,卜申，管螺纹变径接头。,6、其它,铜直通。,消音器。,电磁阀分类 单电控直动式二位三通电磁阀,2/3二位三通电磁阀结构（单电控、直动式） 电磁阀阀芯有2个位置，有3个气路接口，如图1，P口为气源接口，A为通往气动执行器接口，R为排气口。,图1,2/3二位三通电磁阀结构（单电控、直

7、动式） 初始状态（失电）：如图2，此时电磁阀失电，阀芯在右侧，A口与R口相通，气缸是排气状态，P口是封闭的。,图2,2/3二位三通电磁阀结构（单电控、直动式） 工作状态（得电）：如图3，此时电磁阀得电，阀芯被电磁力吸到左侧，P口与A口相通，气源由A口通往气缸，R口是封闭的； 如果失电，阀芯在弹簧的作用下回到图2的初始状态。,图3,电磁阀分类 单电控直动式二位五通电磁阀,2/5二位五通电磁阀结构（单电控、直动式） 电磁阀阀芯有2个位置，有5个气路接口，如图4 P口为气源接口，A、B为通往气动执行器接口，R、S为排气口,图4,2/5二位五通电磁阀结构（单电控、直动式） 初始状态（失电）：如图5，此

8、时电磁阀失电，阀芯在右侧，P口与A口相通，气源通过A口进入气缸一侧气室，B口与S口相通，与B口连的气缸另一侧是排气状态，R口是封闭的。,图5,2/5二位五通电磁阀结构（单电控、直动式） 工作状态（得电）：如图6，此时电磁阀得电，阀芯在电磁力的作用下被吸到左侧，P口与B口相通，气源通过B口进入气缸另一侧气室，A口与R口相通，与A口相通的气缸一侧是排气状态，S口是封闭的。 如果失电，阀芯在弹簧力的作用下再次回到图5的初始状态。,图6,电磁阀分类 双电控直动式二位五通电磁阀,2/5二位五通电磁阀结构（双电控、直动式） 初始状态：如图7，此时电磁阀没有电，阀芯在左右任意一侧（此图示在右侧），P口与A口

9、相通，气源通过A口进入气缸一侧气室，B口与S口相通，与B口相通的气缸一侧是排气状态，R口是封闭的。,图7,2/5二位五通电磁阀结构（双电控、直动式） 右侧得电状态：如图8，此时电磁阀右侧线圈得电，阀芯吸在右侧，P口与A口相通，气源通过A口进入气缸一侧气室，B口与S口相通，与B口相通的气缸一侧是排气状态，R口是封闭的。双电控电磁阀具有记忆功能，即此时右侧线圈失电，左侧线圈也不得电的情况下电磁阀阀芯始终保持在右侧不动。,图8,2/5二位五通电磁阀结构（双电控、直动式） 左侧得电状态：如图9，此时电磁阀左侧线圈得电，阀芯吸在左侧，P口与B口相通，气源通过B口进入气缸另一侧气室，A口与R口相通，与A口

10、相通的气缸一侧是排气状态，S口是封闭的。双电控电磁阀具有记忆功能，即此时左侧线圈失电，右侧线圈也不得电的情况下电磁阀阀芯始终保持在左侧不动。,图9,电磁阀图示符号,2/3图示符号（单电控） 如图10为二位三通电磁阀的电气符号图，图中左侧的方框是指得电状态，右侧的方框是指失电状态，左侧小长方形是指电磁线圈，右侧折线是指弹簧，所以靠近弹簧侧的方框是失电状态，靠近线圈侧的方框是得电状态。,图10,2/5图示符号（单电控） 如图11为二位五通电磁阀的电气符号图，图中左侧的方框是指失电状态，右侧的方框是指得电状态，右侧小长方形是指电磁线圈，左侧折线是指弹簧，所以靠近弹簧侧的方框是失电状态，靠近线圈侧的方

11、框是得电状态。,图11,2/5图示符号（双电控） 如图12为双电控二位五通电磁阀的电气符号图，图中左侧的方框是指左侧得电后至右侧没有得电之前的状态，右侧的方框是指右侧得电后左侧没有得电之前的状态，左右侧小长方形是指电磁线圈。 双电控电磁阀有记忆功能，可以得电状态持续几秒后失电，气缸也可以维持之前状态，不用电磁阀长期带电。而单电控电磁阀想维持状态必须一直带电。,图12,气动控制元件,方向控制阀 单向型控制阀 单向阀：气流只能单方向流动。,1.气动控制阀,梭阀（或门） 结构特点 有两个输入口，一个输出口。相当于两个单向阀组成的阀。,梭阀工作原理,P1，P2有一个有输入，A有输出。都有输入，A有输出

12、。,双压阀（与门）,结构特点 有两个输入口，一个输出口。相当于两个单向阀组成的阀。 工作原理 P1，P2有一个有输入，A无输出。P1，P2都有输入，A有输出。,快速排气阀,常装在换向阀和气缸之间，它使气缸不通过换向阀而快速排出气体，可以加快气缸往复动作速度。快速排气阀可使气缸运动速度提高45倍。,P进气A输出，到气缸。 A进气O输出，快速排气,快速排气阀工作原理,排气节流阀: 不仅具有节流调速的作用，而且还能起到降低排放气流噪声的作用,排气节流阀只能安装在排气口， 调节排出气体的流量以控制执行元件的速度,安全阀（溢流阀）,功能:当储气罐或气动回路中的压力超过一定值时，安全阀能立即打开放气，以阻

13、止压力继续升高产生危险，系统中起过压保护作用 工作原理,顺序阀： 依靠回路中压力的高低变化实现执行元件的顺序动作,顺序阀的工作原理,第二章 气动执行元件,将压缩空气的压力能转换为机械能，驱动机构作直线往复运动、摆动和旋转运动、夹持的元件称为气动执行元件。,第一节 气动元件与系统的基本构成,气源设备： 空气压缩机、后冷却器、气罐 气源处理元件：过滤器、干燥器 气动控制元件：压力、方向、速度控制阀 气动执行元件：气缸、气马达、气爪 气动辅助元件：油雾器、消音器、管接头,1-增压阀 2-五通电磁阀 3-储气罐,第二节 气缸的分类,按结构分：有活塞式、非活塞式,标准型 ： CJ、CQ2、CM2、CG1

14、、MB 省空间型： CU、CQ2 高精度型： CX、CXS、MGP/Q 带导杆型： MGP/Q 带阀型、无杆型、止动性、中停型、落下防止型、计测型 (以上机种为中国工厂常加工的机种）,按功能分类：,基本型： 不带安装件的气缸 有S、B、A型 脚座型 ： L型 法兰型： F、G型,按安装方式分类：,耳环型： C、D、E型 耳轴型： T、U型,固定式,摆动式,按缓冲方式分类： 无缓冲 垫缓冲：设置聚氨酯橡胶垫 气缓冲 设置液压缓冲器,给油气缸：由压缩空气带入油雾 不给油气缸：靠预先在密封圈内添加的润滑脂来保证。,按润滑方式分类：,目前，绝大多数系列的气缸都是不给油式。需注意的是，它也可给油使用，单

15、一旦给油，就必须保持给油，如中途停止给油，因润滑脂已被油冲洗掉而是它处于无润滑状态，使密封件过快磨损。,限位开关式 很少用 磁性开关式 常 用,按位置检测方式分类：,按驱动方式分类,单作用气缸 双作用气缸,请看样品,第三节 气缸的基本构造,由于气缸的使用目的不同，气缸的构造是多种多样的，但使用最多的是单杆双作用气缸。,缸筒内径的大小代表了气缸输出力的大小。 活塞要在缸筒内作平稳的往复运动，缸筒内表面的表 面粗糙度应达Ra0.8m。 对钢管缸筒，内表面还应镀硬铬，以减少摩擦阻力和磨损，并能防止腐蚀。 缸筒材质：高碳钢管、高强度铝合金、黄铜、不锈钢。 注意：带磁性开关的气缸或在耐腐蚀环境中使用的气

16、缸缸筒材质：不锈钢、铝合金或黄铜。,缸筒,进排气通口： 缓冲机构（部分） 密封圈、防尘圈（杆侧端盖）：防止漏气、防尘。 导向套（杆侧端盖）：提高气缸的导向精度，承受活塞杆上少量的横向载荷，减少活塞杆伸出时的下弯量，延长气缸使用寿命；材质：烧结含油合金、铅青铜铸件。 材质：可锻铸铁、铝合金压铸（轻、防锈）、黄铜（微型缸）,端盖,气缸中的受力元件。 活塞密封圈：防止活塞左右两腔相互串气； 活塞耐磨环：提高气缸导向性；聚氨酯、聚四氟乙烯、夹布合成树脂 活塞的宽度：由密封圈尺寸和必要的滑动部分长度来决定。 （滑动部分太短，易引起早期磨损和卡死） 材质：铝合金、铸铁、黄铜（小缸径）,活塞,气缸中的重要受

17、力元件 材质：高碳钢、表面经镀硬铬处理，不锈钢，以防腐蚀，并提高密封圈的耐磨性。,活塞杆,第四节 缸筒与端盖的连接方法,整体型：采用锻造工艺把缸筒与一侧端盖作成一体，另一侧端盖与缸筒使用铆接或用卡圈固定。用于微型缸和中小型缸。,铆接型：在端盖上开有沟槽，将缸筒两端压铆入端盖沟槽内，形成一体，用于中小型缸。CJ2、CM2 螺纹连接型：缸筒与端盖上有连接螺纹，将它们连接在一起。用于中小型缸。CG1 法兰型：缸筒和端盖上都有法兰，用螺栓将它们连在一起，用于省空间的中小型缸。CUW 拉杆型：用四根拉杆将两端盖与缸筒夹紧在一起，端盖与缸筒之间有密封圈。用于行程不太长也不太短的大中型气缸。MB、C95、C

18、A,第五节 密封,动密封：回转或往复运动的部件密封； 静密封：静止件部分的密封；,要求：既能保证密封，滑动摩擦力又小。,压缩密封圈：将密封圈放入密封沟槽内时，便有一定的预压缩量，靠密封面上的接触面压力阻塞泄露通路。 气压密封圈：靠气压力将密封圈的唇部压紧在密封面上以保证密封。,指气缸的功能和规格是普遍使用的、结构容易制造的、制造厂通常作为通用产品供应市场的气缸。,第三章标准气缸,第一节 单作用气缸,S型气缸：弹簧压回型 T型气缸：弹簧压出型,特点： 气缸结构简单，耗气量少； 缩短了气缸的有效行程； 作用力随压缩行程而变化； 弹簧具有吸收动能的能力，可减少行程终端的撞击作用。,在弹簧侧设有呼吸孔

19、，最好有过滤片,应用范围：行程短，对输出力和运动速度要求不高的场合。,分类： 单活塞杆型：普通常用型 双活塞杆型：活塞两侧受压面积相等，两侧运动行程和输出力相等。工作台,第二节 双作用气缸,特点： 1、活塞前进或后退都能输出力； 2、结构简单,前因：运动速度大时，紧靠缓冲垫已不足吸收活塞对端盖的冲击力 构成：气缓冲装置是由缓冲套、缓冲密封圈和缓冲阀等组成。,第三节气缓冲气缸,1、当活塞向右运动时，右缓冲套接触右缓冲密封圈，活塞右侧便形成一个封闭气室（称为缓冲腔）。 2、缓冲腔气体根据缓冲阀开度向外排气； 3、活塞继续右行，气体绝热压缩，压力上升； 4、压力对活塞产生反作用力，使活塞减速，停止，

20、避免撞击 注意：弹跳现象,工作原理,可调缓冲气缸：带缓冲阀，通过调节缓冲阀的开度，可改变缓冲能力。 缓冲行程不宜太长：因缓冲密封圈有节流作用，活塞动作反应慢。 不可调缓冲气缸：开有恒节流孔，形成背压，起到缓冲作用。 加大恒节流孔，可使气缸的运动速度增大。,分类,提示：液压缓冲器 运动件质量大，运动速度很高的气缸。,要求： 缸筒必须是导磁性弱，隔磁性强的 材料（硬铝、不锈钢、黄铜）。 有触电舌簧型（AC、DC）、无触电固态电子型（DC）,第四节 带磁性开关的气缸,工作原理： 1、在非磁性体的活塞上安装一个永久性磁铁磁环：橡胶磁铁、塑料磁铁； 2、随活塞移动的磁环靠近开关时，舌簧开关的两根簧片被磁

21、化而相互吸引，触点闭合，反之，断开，发出电信号。 3、信号控制相应电磁阀切换。,特点： 1、使用方便，结构紧凑， 2、可靠性好，寿命长，成本低、反映快 安装方法： 1、用钢带固定 2、固定在导轨上 3、卡固在拉杆上 4、直接安装,安装位置： 在活塞应停止位置使活塞固定，让开关在活塞的上方左右移动，找出开关吸合时位置，左右吸合位置的中间位置。最高灵敏位置。,使用注意事项 1、从安全考虑，间距应比最大磁滞距离大3mm; 2、不得装在强磁场; 3、两缸筒间距大于40mm; 4、速度不得大于磁性开关能检测的最大速度 Vmax=Lmin/Tc（当速度过大时，选用带延时功能的磁性开关） 5、拧紧安装螺钉扭

22、矩要适当：偏移、损坏,第五节 气缸的特性,1、当活塞两侧的压力差达到气缸的最低工作压力以上时，活塞开始移动。静摩擦力降为动摩擦力，稍有抖动 2、随外负载和排气回路的阻抗大小等因素的不同，导致活塞的运动速度及气缸的有效输出力的变化规律也不同。P1、p2、u,一、气缸的瞬态特性(气缸的运动状态),延迟时间、 到达时间,u0 理论基准速度，mm/s; S排气回路的合成有效面积，mm2； A排气侧活塞的有效面积，cm2； 最大速度: um 平均速度：v,二、气缸的速度特性：,u0=1920*S/A,当速度小于50mm/s时，摩擦阻力和气体的可压缩性，出现“爬行” 当速度大于500mm/s时，摩擦生热加

23、剧，加速密封件的磨损，加大冲击力。,气缸活塞杆受到的轴向负载力F与气缸的理论值之比。 负载率由负载的运动状态而定。,三、气缸的理论输出力,气缸的使用压力作用在活塞有效面积上产生的推力或拉力。 F0=/4D2p,四、气缸的负载率,气缸的最低使用压力至最高使用压力的范围。0.150.25，11.5MP,五、使用压力范围,七、环境温度和介质温度：（软化、硬化脆裂） 非磁性开关气缸：5700C 磁性开关气缸：5600C,六、耐压性能： 气缸的最高使用压力为1.5倍，保压1min时气缸状况。,八、泄漏量： 气缸处于静止状态，从无杆侧和有杆侧交替输入最低压力和最高压力，从活塞处（内泄漏）及活塞杆和管接头等

24、处（外泄漏）的泄漏流量。根据JIS B 8377标准，外（内）泄漏不得大于3+0.15d（D）mL/min,九、耐久性: 在活塞杆的轴向施加负载率为50%的负载，向气缸通入最高使用压力，调节速度控制阀，使活塞运动速度达到200mm/s,活塞沿全行程作往复运动，气缸仍保证合格的累计行程。不低于 3000km,十、气缸的耗气量: 用于选用其他处理元件,第六节 气缸的选用,一、预选气缸的缸径,1、根据气缸的负载状态，确定气缸的轴向负载力F 2、根据负载的运动状态，预选气缸的负载率 、根据气源提供条件，确定气缸使用压力,三、选择气缸的品种,二、预选气缸行程,1、根据气缸的运动状态是输出力还是拉力、负载

25、率、气缸的行程L和气缸的动作时间t,可查得气缸的理论基准速度u0； 2、根据气缸的运动状态是输出推力还是拉力以及负载率，可查得气缸的最大速度um与理论基准速度u0之比，从尔求出气缸的最大速度um； 3、负载运动的动能1/2Mum2和缓冲力的比较；,四、演算缓冲能力,七、计算气缸的空气消费量和所要空气量； 八、选择磁性开关； 九、选择活塞杆端部接头； 十、确定充（放）气回路中的各种气动元件；,五、选择安装方式,六、活塞杆长度的演算； 活塞杆端承受的横向负载大小与气缸行程的关系；,用气缸水平推动台车，负载质量M=150kg，台车与床面间的摩擦系数=0.3，气缸行程L=300mm,要求气缸的动作时间

26、t=0.8s,供给压力p=0.5MPa,配管长l=3m,选择缸径及其充（放）气回路的元件组合。,例题,答案,解： 轴向负载力F=mg=0.3*150*9.8=450KN 根据表，预选负载率=25%，得气缸的理论输出力 F0=1800N 由p=0.5MPa,算出缸径为67.7mm,故应选缸径D=80mm, 已知L=300mm,t=0.8s,=25%，查出理论基准速度u0=500mm/s,=1.05，则气缸的最大速度um=525mm/s. 故负载运动的最大动能Em=1/2Mum2=20.7J, 查图，MB80不能满足缓冲能力的要求，故选用MB100。,常见的气缸是由五部分组成的，试分析各部分的主要作用和基本功能。,考试题1,答：常见的气缸由缸筒、端盖、活塞、活塞杆和密封圈等组成；其中1）缸筒内径的大小代表了气缸输出力的大小，支撑活塞在缸筒内作平稳的往复滑动；2）端盖上设有进排气通孔，有的在端盖设有缓冲机构，杆侧端盖上设有密封圈和防尘圈，以防止从活塞杆处向外漏气和防止外部灰尘混入缸内，杆侧端