设备控制基础第五章

1、第五章是气动传动控制。介绍了第一空气源装置的组成。第二部分是气动执行机构，第三部分是气动控制元件，第四部分是气动传动基本回路。气源设备是一种用于产生足够压力和流量的压缩空气，并对其进行净化、处理和储存的装置。它的主要部件是空气压缩机，这是一种将原动机输出的机械能转换成气压能的装置。常见的气源装置如图5-1所示。在原动机的驱动下，空气压缩机1输出一定压力和流量的空气，冷却冷却器2输出的高温气体，通过油水分离器3冷凝油滴、水滴等杂质，然后进入储气罐4储存，用于一般要求的气动系统。对于具有更高要求的气动系统，例如气动仪器，它们需要在进入系统之前被进一步干燥(干燥器5)和过滤(过滤器6)，也就是说，它

2、们可以从储气罐7输出。下页，返回，介绍第一个节流源设备的每个组件，1。根据不同的工作原理，空气压缩机有多种，如速度型和容积型。速度型空气压缩机是指将动能转化为势能以提高气体压力的压缩机，如离心式和转子式空气压缩机。容积式空气压缩机是指一种压缩机，它将一定体积的气体吸入和排出一个封闭的空间，以便通过移动部件的位移来增加静压。按结构可分为往复式和旋转式，如活塞式和叶片式空气压缩机。上一页，下一页，返回，介绍第一个气源装置的各个部分，在气动传动中，一般采用容积式空气压缩机，其中最常用的型号是活塞式低压空气压缩机，其产生的压缩空气压力通常小于1 MPa。2.冷却器安装在压缩机的出口处，用于降低压缩空气

3、的温度，将压缩空气中的大部分水蒸汽和油气冷凝成水滴和油滴，以便通过油水分离器分离出来。它的结构形式有管状、翅片式、套管式、蛇形和板式等。常用盘管冷却器的结构示意图和符号如图5-2所示。上一页，下一页，返回，第一个气源装置的每个部件的介绍，3。油水分离器的作用是通过离心、冲击和水洗，将压缩空气中凝结的水和油等杂质从压缩空气中分离出来，使空气得到初步净化。其结构形式包括环转式、冲击回位式、离心旋转式和水浴式等。如图5-3所示，是普通冲击挡板式油水分离器的结构示意图和符号。压缩空气进入油水分离器后，气流首先被挡板阻挡，然后向下反弹，然后再次上升，导致环形旋转，流向和速度急剧变化。这样，在离心力和惯性

4、力的作用下，比压缩空气密度高的油滴和水滴被分离并沉淀在壳体底部。上一页，下一页，返回，第一气体源装置的部件介绍，4。储气罐的作用是消除压力波动，保证输出气流的连续性；储存一定量的压缩空气，以调节气体消耗量，或在故障或临时需要时用于紧急情况，并可进一步从压缩空气中分离水和油。结构图和符号如图5-4所示。储气罐上应设置安全阀、压力表、排水管阀、清洗入口孔或手孔。5.干燥器干燥器的功能是满足由气动仪表和喷射元件组成的对气源质量要求高的系统的需要，进一步净化初步净化的压缩空气，吸收和排出其中的水分、油和杂质，并将湿空气转化为干燥空气。干燥器有几种类型，如吸附型、加热型和冷冻型。上一页、下一页、返回、第

5、一气体源装置的每个部件的介绍，图5-5显示了吸附干燥器及其图形符号。湿空气从管道1进入干燥器，通过ads6.空气过滤器空气过滤器的功能是过滤掉压缩空气中的水分、油滴和杂质，以达到气动系统要求的净化程度。其基本结构和符号如图5-6所示。压缩空气在从输入端口进入后被引入到旋风叶片1中，并且在旋风叶片上以一定角度存在许多间隙，迫使空气沿着旋风叶片的切线方向强烈旋转。混合在空气中的水滴、油滴和杂质在离心力的作用下被分离并沉积在储水杯的底部。当气体通过中间过滤元件时，它过滤其中的微粒杂质和水雾，使其沿着挡水板流入杯底，清洁的空气可以通过输出口输出。上一页，返回，第2节气动执行机构，气动执行机构包括做直线

6、往复运动的气缸、做连续旋转运动的气体马达和做不连续旋转运动的回转马达等。一、气动马达气动马达是将气体的压力能转化为旋转运动的机械能的输出装置，分为连续旋转型和摆动型。它的工作原理与类似的液压马达相似。如图5-7所示，是双向旋转叶片式气体马达的工作原理图。它有四个叶片，叶片1可以在转子槽中径向移动。转子和输出轴连接在一起，并与定子偏心。当压缩空气从端口A进入空气室时，它作用于叶片的延伸部分，产生转矩以驱动转子2逆时针旋转，并输出旋转机械能。做功后的气体从排气口G排出，而剩余的空气通过孔B排出.下一页，返回，第二节气动执行机构，改变压缩空气入口(即从B孔改变入口)，电机将反向旋转。转子旋转的离心力

7、和叶片底部的空气压力或弹簧力使叶片紧紧地压在定子3的内壁上，以确保密封。其次，气缸是气动系统中最常用的执行机构之一。根据不同的使用条件，其结构和形状也有不同的形式。常见气缸的分类和特性见表5-1。普通气缸工作时，由于气体是可压缩的，当外部载荷变化很大时，气缸可能会有“爬行”或“自行行走”的现象，所以气缸不易稳定；为了精确控制气缸位置，可以使用气液阻尼。上一页，下一页，返回，第二节气动执行机构，如图5-8所示，是气液阻尼缸的示意图，由气缸和液压缸串联而成，两个气缸的活塞由活塞杆驱动，在液压缸的进出口之间安装有单向节流阀。当右端供气时，气缸克服外部载荷，同时驱动气缸活塞向左移动。此时，气缸的左腔排

8、出油，单向阀3关闭。油只能通过节流阀缓慢流入油腔，此时节流阀起着阻尼作用。如果调节节气门开度的大小，可以达到调节活塞运动速度的目的。由于液体的参与，气缸活塞的运动平衡大大提高；当压缩空气通过换向阀从气缸的左室进入时，气缸的右室排出机油。此时，由于单向阀3打开，活塞可以快速返回其原始位置。在气动系统中，控制元件是控制和调节压缩空气的压力、流量、流向和发送信号的重要元件。它们可用于形成各种气动控制回路，使气动执行机构能按设计程序正常工作。气动元件根据其功能和用途可分为压力控制阀、方向控制阀和流量控制阀。此外，还有气动逻辑阀和喷射阀，它们可以通过改变气流的方向和开关来实现各种逻辑功能。1.方向控制阀

9、气动方向控制阀用于控制压缩空气的流向和气流的切断。其分类方法与液压方向控制阀相似它的单向阀类似于液压单向阀，这里不再重复。(1)梭阀梭阀相当于两个单向阀的组合，其功能相当于“或门”，因此也称为或门梭阀。图5-9显示了梭阀的结构和图形符号。梭阀有两个输入端口P1和P2和一个输出端口A。阀芯在两个方向上作为单向阀，但P1和P2没有连接。当P1进入空气时，阀芯切断P2口，P1与有输出的A口连通。当P2进气时，阀芯的P1口被切断，P1口与A口连通，A口也有输出。只有当P1P1、P2没有信号输入时，a才有信号输出。梭阀可以输入控制信号，依次控制执行器，广泛应用于气动系统。上一页，下一页，返回，第3节气动

10、控制元件，(2)双压力阀双压力阀也相当于两个单向阀的组合，其功能相当于“与门”，因此也称为“与门梭阀”。图5-10显示了双压阀的结构和图形符号。它有两个输出口P1和P2，当P1或P2有一个单独的输入时，阀芯被推到另一边，而A没有输出。只有当P1和P2同时投入时，a才有产出。当P1和P2的输入气压不相等时，低气压通过A输出.双压阀适用于气动回路中的联锁回路，起着逻辑“与”的作用。(3)快速排气阀，也称为快速排气阀，用于快速排出气动元件或装置，以提高气缸的移动速度。如图5-11所示，是快速排气阀的结构图和图形符号。当压缩空气从端口P进入时，隔膜1被压下以密封排气口，并且空气通过围绕隔膜和端口A的外

11、围孔流出.当气流反向流动时，端口A处的气压提升隔膜并密封端口P，端口A处的气体通过端口0快速排出。在第三段，气动控制元件和快速排气阀通常安装在换向阀和气缸之间，这样气缸的排气过程可以在没有换向阀的情况下快速完成，从而加快气缸的往复运动。2.换向控制阀换向控制阀简称为换向阀，它通过改变气流通道来改变气流方向，从而改变气动执行机构的运动方向。根据操作方式不同，可分为气动、电磁、机械和手动控制换向阀和时间控制换向阀。上一页，下一页，返回，第3节气动控制元件，(1)气动控制换向阀气动控制换向阀使用气压作为动力来移动主阀芯，以改变气流方向。根据控制方式的不同，可分为三种类型：增压控制、泄压控制和压差控制

12、；根据主阀的不同结构，可分为截止阀和滑阀型。滑阀式气动方向控制阀的结构和原理与液压方向控制阀基本相同，但工作介质不同。本文主要介绍截止换向阀。如图5-12所示，显示了二位三通单气控截流换向阀的工作原理图和图形符号。上一页，下一页，返回，第三节气动控制元件，图5-12(a)是没有控制信号时的状态，此时，在弹簧2和P腔气体压力的共同作用下，阀芯1使P和A打开，A和0打开，阀门处于排气状态；图5-12 (b)示出了当在端口k处有控制信号时的状态，由于由k腔控制的空气压力，阀芯1向下移动，此时，p和4连接，a和0断开，并且阀处于进气状态。除上述二位三通阀外，还可以由二位四通阀、二位五通阀、三位四通阀和

13、三位五通阀等组成。它具有结构紧凑、换向行程短、阀门开启时间短、流量大、流量特性好的特点。另外，由于采用软密封，阀芯始终有背压，关闭时密封性能好，泄漏小，对过滤精度要求不高。然而，可逆性图5-13是直动式单电控电磁阀的工作原理图和图形符号。它只有一个电磁铁，图5-13(a)处于正常状态。此时，电磁线圈未通电，阀芯在回位弹簧的作用下处于上部位置，A和0连接，阀门处于排气状态。通电时，阀芯在电磁铁的推动下向下移动，使A和0断开，P和A接通，阀门处于进气状态。上一页，下一页，返回，第3节气动控制元件，(3)机械控制换向阀机械控制换向阀主要用于行程程序控制系统，用作信号阀，因此也称为行程阀。它通常依靠凸

14、轮、缓冲器或其他机械外力推动阀芯改变方向。根据阀芯头的结构，可分为直动圆头式、滚轮式、杠杆滚轮式和可通过式。图5-14是杠杆滚轮式机械控制阀的结构图和图形符号。碰撞块与滚轮1接触后，阀芯5通过杠杆2和顶杆3向下移动，使P与A连接，A与0断开。当释放冲击块时，弹簧6向上移动阀芯，并且P和A断开，而A和T连接，即排气。借助于杠杆力的传递，顶杆3上的侧向力可以减小，并且碰撞块的机械压力也可以减小。上一页，下一页，返回，第3节气动控制元件，(4)手动控制换向阀手动控制换向阀分为手动阀和底阀，其操作模式通常为按钮式、旋钮式、锁式、推拉式和踏板式。由于主阀的结构和工作原理与上述换向阀相同，这里不再介绍。第

15、二，压力控制阀在气动传输系统中，控制压缩空气压力并依靠空气压力来控制致动器动作顺序的阀统称为压力控制阀。它们的共同特点是利用压缩空气压力和作用在阀芯上的弹簧力平衡的原理。压力控制阀主要包括减压阀、顺序阀和安全阀。上一页，下一页，返回，第3节气动控制元件，1。减压阀气动系统一般采用空气压缩机压缩空气并储存在储气罐中，然后通过管道输送到各气动装置。由于储气罐的压力一般较高，各执行机构所需的压力不同，只有减压阀才能满足其要求。因此，减压阀是气动系统中不可缺少的压力调节元件。减压阀，也称为压力调节阀，根据其压力调节方法可分为直接作用型和先导型。上一页，下一页，返回，第3节气动控制元件，图5-15显示了

16、数量直接作用减压阀的结构及其图形符号。压力为p1的压缩空气从左端输入，由阀口h节流，然后减压至v 2输出。v 2的大小可以通过压力调节弹簧2和3来调节。顺时针转动手柄，压力调节弹簧2和3推动隔膜5和阀芯9向下移动，增加阀口h和v 2的开度。如果旋钮1逆时针旋转，阀口h的开度减小，v 2相应减小。当输入压力p1增加时，输出压力v 2也增加，这增加了隔膜S下面的压力。隔膜S被向上推，并且阀芯9在复位弹簧10的作用下向上移动，因此减小了阀口11的开口，增强了节流效果并且将输出压力减小到设定值。相反，如果输入压力下降，输出压力也将下降，隔膜S将向下移动，阀口11的开度将增加，节流效果将降低，从而输出压力将上升到设定压力以保持输出压力的稳定性。上一页，下一页，返回，第3节气动控制元件，减压阀有多种形式，如过滤减压阀，恒定排气减压阀等。此外，有害气体循环中还使用了无溢流减压阀，上一页，下一页，返回，第3节气动控制元件，单向顺序阀通常用于控制气缸的自动顺序动作或不方便安装控制阀的地方。3.安全阀为了防止气动回路中的部件和装置因气体压力过高而损坏或限制回路中的压力，该阀被称为安全阀，也称为溢流阀。还有两