第11章 气动元件.ppt

1、第11章 气 动 元 件,气压传动与液压传动一样，都是利用流体作为工作介质 传递动力和运动的，故在工作原理、系统组成、元件结构与 图形符号等方面非常相似。 企业传动比液压传动压力低、工作介质粘度小，相应地 气动元件上有不同的要求。 气动元件包括气源装置、辅助元件、动力元件和执行元件。,11.1 气源装置及辅助元件,11.1.1 气源装置,气源装置是为系统提供动力的部分，其性能的好坏直接 影响气压传动系统能否稳定工作；辅助元件是元件连接和提 高系统可靠性以及改善工作环境等所必需的组成部分。,气源装置将原动机供给的机械能转变为气体的压力能，为 气动系统提供具有一定压力和流量的压缩空气，且要求提供的

2、 气体清洁、干燥。 由空气压缩机，存储、净化压缩空气的装置，传输压缩空 气的管路系统及其它辅件组成。,11.1 气源装置及辅助元件,11.1.1 气源装置,图11-1 气源装置组成示意图,1-空气压缩机；2-后冷却器；3-油水分离器；4、7-储气罐； 5-干燥器；6-空气过滤器,1-空气压缩机：用以产生压缩空气，吸气口装有空气过滤器； 2-后冷却器：用以降低压缩空气的温度，使汽化的水、油凝结出来； 3-油水分离器：用以分离并排出凝结的水滴、油滴、杂质等； 4-储气罐：用以存储压缩空气，稳定压缩空气的压力，并除去部分油分和水分；,5-干燥器：用以进一步吸收或排除压缩空气中的水分及油分， 使之变成

3、干燥空气； 6-过滤器：用以进一步过滤压缩空气中的灰尘、杂质颗粒； 7-储气罐：储气罐4输出的压缩空气用于一般要求的气压传动系统（称为一次净化），从储气罐7输出的压缩空气可用于要求较高的气动系统。,1、空气压缩机 是气动系统的动力源，它将电动机输出的机械能转变为气体的压力能输送给气动系统。 （1）空气压缩机的分类 按工作原理分为：容积式和速度式两大类； 按输出压力分为：低压压缩机、中压压缩机、高压压缩机和超高压压缩机； 按输出流量分为：微型、小型、中型、大型； 按润滑方式分为：油润滑和无油润滑,（2）空气压缩机的工作原理 容积式空气压缩机为例。最常用的是活塞式空气压缩机，其工作原理与容积式液压

4、泵一致。如图11-2所示。,图11-2 活塞式空气压缩机工作原理图,1-排气阀；2-气缸；3-活塞；4-活塞杆；5-滑块；6-滑道； 7-连杆；8-曲柄；9-吸气阀,（3）空气压缩机的选用 以气压传动系统所需要的工作压力和流量两个参数为依据。目前工程实际中常用的工作压力为0.5-0.8MPa，可直接选用额定压力为0.7-1MPa的低压空气压缩机，特殊需要也可选用中、高压或超高压的空气压缩机。,2、压缩空气的净化装置 净化设备一般包括后冷却器、油水分离器、干燥器、空气过滤器、储气罐。 （1）后冷却器 一般安装在空气压缩机的出口管路上，其作用是把空气压缩机排出的压缩空气的温度由140-170降至4

5、0-50，使得其中尚存的大部分水、油转化成液态，以便于排出。 一般是水冷式的换热器，其结构形式有蛇管式、列管式、套管式等。如图11-3列管式结构示意图。,图11-3 列管式后冷却器,2、压缩空气的净化装置 净化设备一般包括后冷却器、油水分离器、干燥器、空气过滤器、储气罐。 （2）油水分离器 其作用是将经后冷却器降温析出的水滴、油滴等杂质从压缩空气中分离出来。 工作原理：使压缩空气进入油水分离器后产生流向和流速的急剧变化，再依靠惯性作用，将密度比压缩空气大的油滴和水滴分离出来。,图11-4 撞击挡板式油水分离器,2、压缩空气的净化装置 净化设备一般包括后冷却器、油水分离器、干燥器、空气过滤器、储

6、气罐。 （3）储气罐 其作用是存储一定数量的压缩空气，以解决空气压缩机的输出气量和气动设备的耗气量之间的不平衡；消除空气压缩机排气的压力波动及由此引起的管道振动，保证供气的连续性、平稳性；进一步分离压缩空气中的油分、水分。,（3）储气罐 为保证储气罐的正常使用，每个储气罐还应包括以下附件： 1）安全阀 调整极限压力，其调整压力比工作压力高10%； 2）压力表 指示罐内空气压力 3）检查孔 清除内部杂质、检查内部情况 4）排液接管 位于储气罐的底部，用于排放底部所积油和水。,图11-5 储气罐,（4）干燥器 其作用是为了满足精密气动设备用气，把初步净化的压缩空气进一步净化以吸收和排除其中的水分、

7、油分及杂质，使湿空气变成干空气。 压缩空气的干燥方法有机械法、离心法、冷冻法和吸附法等。,图11-6 吸附式干燥器,（5）分水过滤器 在进入空气压缩机之前，首先经过空气过滤器，以滤去其中所含的灰尘和杂质。 过滤的原理是根据固体物质和空气分子的大小和质量不同，利用惯性、阻隔和吸附的方法将灰尘和杂质与空气分离。,图11-7 分水滤气器,11.1.2 辅助元件,1、油雾器 油雾器的作用是把润滑油雾化后，注入压缩空气中，并随气流进入需要润滑的部位，满足润滑的需要。这种注油方法具有润滑均匀、稳定，耗油量少喝不需要大的储油设备等特点。,图11-8 油雾器,油雾器一般安装在分水过滤器、 减压阀之后，并尽可能

8、靠近换向阀； 需要注意不要将油雾器的进出口接 反，储油杯也不可倒置；应避免把 油雾器安装在换向阀和气缸之间， 以免造成浪费。,图11-9 截止阀,11.1.2 辅助元件,2、消声器 气动系统与液压系统不同，它没有回气管道，压缩空气使用后直接排入大气。气缸、气马达及气动阀等元件排出气体的速度很高，会产生强烈的排气噪声。 为降低排气噪声，一般要在换向阀的排气口安装消声器。 消声器有吸收型、膨胀干涉型和膨胀干涉吸收型。,图11-10 消声器,11.2 气动执行元件,气动执行元件是将压缩空气的压力能转化为机械能，驱动 机构作往复运动、摆动或旋转运动的元件。气动执行元件分为 气缸和气马达两大类。 气缸可

9、实现直线往复运动或摆动，输出为力或转矩，气马 达可实现连续回转运动，输出为转矩。,11.2 气动执行元件,11.2.1 气缸,1、气缸的分类 1）按压缩空气对活塞端面作用力的方向，可分为单作用 气缸和双作用气缸。 2）按结构特点，可分为活塞式、柱塞式、膜片式、叶片 摆动式及气液阻尼缸等。 3）按功能可分为普通气缸和特殊气缸 4）按安装方式，可分为固定式气缸、轴销式气缸、回转 式气缸、嵌入式气缸等。,11.2 气动执行元件,11.2.1 气缸,2、常用气缸的工作原理及用途 （1）普通气缸 筒内只有一个活塞和一个活塞杆的气缸，也称为活塞式 气缸，主要由缸筒、活塞杆、活塞、导向套、前缸盖与后缸 盖以

10、及密封元件组成。有双作用式和单作用式两种。 如图11-11普通型单杆双作用气缸 如图11-12普通型单杆单作用气缸,图11-11 普通型单杆双作用气缸,图11-12 普通型单杆单作用气缸,（2）膜片式气缸 薄膜式气缸是以薄膜取代活塞带动活塞杆运动的一种气 缸，它利用压缩空气通过膜片推动活塞杆作往复运动，具有 结构简单、紧凑、制造容易、成本低、维修方便、寿命长、 泄漏少、效率高等优点，但因膜片的变形量有限，气缸的行 程较小，且输出的推力随行程的增大而减小。 适用于气动夹具、自动调节阀及短行程场合。 按结构可分为单作用式和双作用式两种。 如图11-13.,图11-13 膜片式气缸,（3）气液阻尼气

11、缸 因气体具有很大的压缩性，一般普通气缸在工作负载变化 时，会产生“爬行”或“自走”现象，气缸的平稳性较差，且不易 使活塞获得准确的停止位置。为使活塞运动平稳，可利用液压 油的性质采用气液阻尼缸。 如图11-14串联式气液阻尼缸 如图11-15并联式气液阻尼缸工作原理,图11-14 串联式气液阻尼缸,图11-15 并联式气液阻尼缸工作原理,（4）冲击式气缸 冲击式气缸是将压缩空气的能量转换为活塞高速运动，产 生较大的冲击力，击打工件作功的一种气缸。 如图11-16 冲击气缸,图11-16 冲击气缸,11.2.2 气缸的工作特性及计算,11.2.3 气缸的选择与使用,11.2.4 气动马达,图1

12、1-17 叶片式气动马达,11.3 气动控制元件,气动控制元件是在气动系统中控制和调节压缩空气的压力、 流量、流动方向、发送信号的元件，利用它们可以组成具有特定功能的控制回路，使气动执行元件或控制系统能够实现规定程序正常工作。 气动控制阀的功用、工作原理等和液压控制阀相似，但有以下不同： 1、使用的能源不同；2、对泄漏的要求不同 3、对润滑的要求不同；4、压力范围不同 5、使用特点不同,11.3.1 压力控制阀,在气压传动系统中，用于控制空气压力的元件称为压力 控制阀。 这类阀的共同特点是利用作用于阀芯上的压缩空气的压力 和弹簧力相平衡的原理来进行工作的。 按其控制功能分为三类： 减压阀、安全

13、阀、顺序阀,11.3.1 压力控制阀,1、减压阀 气动设备的气源一般都来自于压缩空气站。它所提供的 压缩空气的压力通常都高于每台设备所需的工作压力且压力 波动较大。因此，在系统入口处装以减压阀，以将入口处空 气压力调节到每台气动装置实际需要的压力，并保持该压力 值的稳定。 减压阀的调压方式有直动式和先导式两种。 如图11-18 直动式减压阀,11.3.1 压力控制阀,2、安全阀（溢流阀） 当回路中气压上升到所规定的调定压力以上时，气流需要 经排气口排出，以保持输入压力不超过设定值。 如图11-19 安全阀的工作原理。,图11-19 安全阀的工作原理,11.3.1 压力控制阀,3、顺序阀 顺序阀

14、是依靠气压系统中压力的变化来控制气动回路中各 执行元件按顺序动作的压力阀。 其工作原理与液压顺序阀基本相同，顺序阀常与单向阀组 合成单向阀顺序阀。 如图11-20 单向顺序阀的工作原理。,图11-20 单向顺序阀的工作原理图,11.3.2 方向控制阀,方向控制阀是气动控制回路中用来控制压缩空气的流动 方向和气流的通断，以控制执行元件启动、停止及运动方向 的气动控制元件。 1、单向型方向控制阀 （1）单向阀 气体只能沿着一个方向流动，反向不能流动的阀，与液 压阀中的单向阀相似，其结构如图11-21所示。,11.3.2 方向控制阀,图11-21 单向阀,11.3.2 方向控制阀,1、单向型方向控制

15、阀 （2）或门型梭阀 或门型梭阀相当于两个单向阀的组合，其作用相当于逻辑 元件中的“或门”。 如图11-22所示。,图11-22 或门型梭阀,11.3.2 方向控制阀,1、单向型方向控制阀 （3）与门型梭阀 与门型梭阀也相当于两个单向阀的组合，其作用相当于逻辑 元件中的“与门”。 如图11-23所示。,图11-23 与门型梭阀,11.3.2 方向控制阀,1、单向型方向控制阀 （4）快速排气阀 快速排气阀又称快排阀，是为使气动元件快速排气，加快 气缸运动速度而设置的，一般安装在换向阀和气缸之间。 如图11-24所示。,图11-24 快速排气阀,11.3.2 方向控制阀,2、换向型方向控制阀 （1

16、）气压控制换向阀 是利用压缩空气的压力推动阀芯移动，使换向阀换向，从 而实现气路换向或通断。气压控制换向阀适用于易燃、易爆、 潮湿、灰尘多的场合，操作时安全可靠。 可分为加压控制、卸压控制和差压控制三种。,11.3.2 方向控制阀,加压控制是指所加的控制信号是逐渐上升的，当气压增加 到阀芯的动作压力时，阀换向。 卸压控制是利用逐渐减小作用在阀芯上的气控信号压力而 使阀换向的一种控制方法。当减小到某一压力值时，阀换向。 差压控制是利用控制气压在面积不等的活塞上产生的压差 使阀换向的一种控制方法。,图11-25 单气控加压式换向阀,1）单气控加压式换向阀,图11-26 双气控滑阀式换向阀的工作原理,2）双气控滑阀式换向阀,图11-27 气压延时换向阀,（2）气压延时换向阀,图11-28 单电控直动式电磁阀工作原理,（3）电磁控制换向阀 1）直动式电磁换向阀,图11-29 双电控直动式电磁阀工作原理,（3）电磁控制换向阀 1）直动式电磁换向阀,图11-30 先导式双电磁铁控制换向阀的工作原理,（3）电磁控制换向阀 2）先导式电磁换向阀,11.3.3 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，进而控制气缸的运动速度、换向阀的切换