《气压传动资料》PPT课件.ppt

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1、气压传动,教学要求,重点难点,本章目录,气压传动是指以压缩空气作为工作介质来传递动力和实现控制的一门技术，它包含传动技术和控制技术两个方面的内容。气压传动具有防火、防爆、节能、高效、无污染等优点，在国工业生产中的得到了广泛应用。,总目录,退 出,教学要求,1.掌握各种气动元件的原理、特点和应用。2.掌握各种气动基本回路的功用和组成。3.掌握分析气动系统工作原理的方法。4.了解气动逻辑元件的功用与原理,重点、难点,气压传动的特点及应用掌握气压传动常见元件的原理、性能、应用，会分析和设计简单气压传动系统。气源装置、气动控制元件、气动基本回路、气压系统的设计为本章的重点；气动逻辑元件行程程序回路设计

2、方法为本章的难点,本章目录,第二节 气源装置及辅助元件,第三节 气动执行元件,第四节 气动控制元件,第五节 气动基本回路,第六节 气动系统实例,第一节 气压传动基本知识,第一节 气压传动基本知识,气压传动系统组成能源装置：压缩空气的发生装置以及压缩空气的存储、净化的辅助装置。为系统提供合乎质量要求的压缩空气。执行元件：将气体压力能转换成机械能的元件，如气缸、气马达。气动控制元件：控制气体压力、流量及运动方向的元件，如各种阀类、气动逻辑元件、气动信号处理元器件等。辅助元件：系统中的辅助元件，如消声器、管道、接头等。工作介质：系统的工作媒介。,气动系统分类 分三种系统：气阀控制系统、逻辑元件控制系

3、统、射流元件控制系统。气压传动特点工作介质经济易取，方便使用，不回收；传输压损小，速度快，效率高，适用集中远距离供气，动作速度快；反应迅速，调节方便、维护简单，故障率低；环境适应性好，污染少，防火防爆，安全性好；但是传力较小，噪声较大，速度负载特性差，运动精度较低。,第二节 气压装置及辅助元件,空气压缩机作用：将机械能转变成气压力能分类：按结构分：容积式活塞式、罗滋式 速度式蜗杆式、离心式 按输出压力：低压0.21MPa、中压110MPa、高压10100MPa 超高压 100,按流量分：微型1m3/min、小型10m3/min 中型10100m3/min 大型 100m3/min按润滑方式分：

4、有油润滑 无油润滑,工作原理,吸气过程：曲柄6回转带动气缸活塞2作直线往复运动，当活塞2向右运动时，气缸腔1容积增大形成局部真空，在大气压作用下，吸气阀7打开，大气进入气缸1。排气过程：当活塞向左运动时，气缸1内容积缩小，气体被压缩，压力升高，排气阀8打开，压缩空气排出。,空气压缩机的选用,空气压缩机选用的依据是气动系统所需的工作压力和流量。目前，气动系统常用的工作压力为0.1MPa0.8MPa，可直接选用额定压力为0.7MPa1MPa的低压空气压缩机，特殊需要时可选用中高压或超高压空气压缩机。,空气净化装置,空气在被压缩机压缩的过程中形成高温高压，同时空气中的水蒸气凝结，压缩机中的润滑油气化

5、于是就吸入或生成了水汽、油汽、灰尘等混合杂质，这些杂质会对气动设备形成管道堵塞、元件磨损、零件腐蚀、运动不稳、故障频发等影响。因此需要将空压机产生的压缩空气，通过空气净化设备进行降温、过滤、干燥等处理。,后冷却器,作用：把空压机排出的压缩空气的温度降低；将其中大部分的水汽、油汽转化成液态。类型：蛇管式、列管式、散热片式、套管式等。图例：蛇管式冷却器,油水分离器,作用：利用回转离心、撞击、等方法使水滴、油滴及其他杂质颗粒从压缩空气中分离出来。类型：环形回转式、撞击挡板式、离心旋转式、水浴式等。图例：撞击挡板式油水分离器。,贮气罐,作用：储存一定数量的压缩空气，减少气流脉动，减弱气流脉动引起的管道

6、振动，进一步分离压缩空气的水分和油分。类型：立式贮气罐、卧式贮气罐,干燥器,作用：进一步除去压缩空气中含有的水分、油分、颗粒杂质等，使压缩空气干燥；方法：吸附法、冷冻法；用于：对气源质量要求较高的气动装置、气动仪表等。,分水滤气器,作用：除去空气中的灰尘、杂质，并将空气中的水分分离出来；原理：回转离心、撞击；性能指标：过滤度、水分离率、滤灰效率、流量特性,气动三联件：组成：分水滤气器、减压阀、油雾器 安装连接次序：分水过滤器、减压阀、油雾器。一般三件组合使用，有时也只用一件或两件。,其他辅助装置,作用：将油变成雾状混入压缩空气的气流中，随气流带到需要润滑的地方。,油雾器,消声器作用:消除排气声

7、音安装：在气动元件排气口，用于消除声音类型：吸收型、膨胀干涉型、膨胀干涉吸收型,膨胀干涉吸收型,吸收型,此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。,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,气缸,第三节 气动执行元件,常见气缸的工作原理及用途,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，汽缸重量较轻速度较快，耐压较低。,组成：气缸和液压缸组合而成。类型：串联、并联 原理：以压缩空气为动力，以液压油作为阻力，来控制调节

8、气缸的运动速度，即利用液体不可压缩的特性来获得的稳定的运动速度。活塞的移动速度可由节流阀来调节，油杯起补油作用。,气液阻尼缸,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。,冲击气缸,是将压缩空气的能量转化为活塞高速运动能量的气缸。,原理：分为复位、储能、冲击三个工作阶段：当气源由孔A 供气孔B 排气时，活塞上升至密封垫封住喷嘴；当气源由孔B 进气孔A 排气时，由于上腔气压作用在喷嘴上面积较小，使上腔贮存很高的能量；

9、上腔压力升高当上下腔压力比大于活塞与喷嘴面积比时，活塞离开喷嘴，上腔气体迅速充入活塞与中盖间的空间。活塞将以极大的加速度向下运动。,特点：结构简单、加工容易、成本低、使用可靠,控制调节压缩空气的压力、流量和方向的控制阀称气动控制元件,压力控制阀 主要有减压阀、顺序阀和安全阀。减压阀 作用：减压、稳压 原理：压缩空气从阀左端输入，经节流减压后从右端输出，经阻尼管进入膜片气室的部分气流，作用在膜片下面产生向上推力，此力能把阀口关小，使输出压力下降；作用在膜片上的推力与弹簧力互相平衡，使阀的输出压力保持稳定。,第四节 气动控制元件,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

10、后 顺序。原理：当压缩空气 由P口输入时，单向阀在压力差及弹簧力的作用下处于关闭状态，作用在活塞上输入侧的空气压力如超过弹簧的预紧力时，活塞被顶起，顺序阀打开，压缩空气由A输出；当压缩空气反向流动时，输入侧变成排气口，输出侧变成进气口，其进气压力将顶开单向阀，由O口排气。,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。原理：当系统中的 压力低于调定值时，阀处于关闭状态。当系统的压力升高到安全阀的开启压力时，压缩空气推动活塞上移，阀门开启排气，直到系统压力降至低于调定值时，阀口又重新关闭。安全阀的开启压力通过调整弹簧的预压缩量来调节。,流量控制阀,通过改变阀的通流面积来调

11、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。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。特点：结构简单，体积小,单向节流阀 单向阀和节流阀并联而成。原理：当气流由P向A流 动时，单向阀关闭，节流阀 节流；反向流动时，单向阀 打开，不节流。排气节流阀 安装在控制执行元件的换向阀的排气口上，调节排入大气的流量以改变执行元件的运动速度的一种控制阀。常带有消声器以降低排气噪声。,流量阀使用时须注意的问题：用流量阀控制气体的流量难以得到稳定的运动速度，在使用流量阀时要注意：彻底防止管道中的泄漏；提高气缸内表面加工精度和粗糙度；保持气缸内

12、的正常润滑状态；活塞杆上的载荷要稳定且避免偏载；流量控制阀尽量装在气缸附近。,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。,单向型控制阀单向阀 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。原理：P1或P2有压缩空气输入时，A口就有压缩空气输出，但P1口与P2口不相通,与门双压阀 作用相当于与门逻辑功能。原理：只有当P1和P2都有压缩空气

13、输入时，A口才有压缩空气输出，当P1口与P2口输入的气压不等时，气压低的通过A口输出。双压阀唱用在安全互锁回路中。,快速排气阀 快排阀是为使气缸 快速排气，加快气缸运 动速度而设置的专用阀，安装在换向阀和气缸之间。原理：当P口进气时，推动膜片向下变形，打开P与A的通路，关闭T口；当P口没有进气时，A口的气体推动膜片复位，关闭P口，A口气体经T口快速排出。,换向型控制阀,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 单气控换向阀 原理：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

14、输入时，阀芯下移P与A通O不通。,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。原理：当阀芯左端 输入压缩空气时阀位于 右位 PB接通，AO1排气；信号消失后，阀芯仍处于右位，其输出状态不变。直到右端有压缩空气输入时，阀才改变其输出状态，即PA接通，BO2排气。,气压延时式换向阀 是一种带有时间控制 信号功能的换向阀。原理：由气容C和一 个 单向节流阀组成的时 间控制信号元件控制主阀换向。当K口通入气压信号时，此信号通过节流阀1的节流口进入气容C，经过一定时间当压力达到一定值后，使主阀阀芯向右移动而换向。,电磁控制换向阀 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

15、 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。,先导式电磁换向阀 由电磁先导阀和主阀组成分为外控式和内控式两种二位三通电磁阀 原理：图示位 置P截止AO排 气通电时衔铁被 吸合，先导压力P1作用在主阀芯A1的右端面上，推动阀芯左移，使主阀换向，PA接通，O截止。,二位五通电磁阀 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。,气动逻辑元件 含义：通过元件内部的可动部件的动作改

16、变气流方向来实现一定逻辑功能的气动控制元件。特点：抗污染能力强，无功耗气量低，带负载能力强。分类：,高压元件（工作压力0.20.8MPa）低压元件（工作压力0.020.2MPa）微压元件（工作压力0.02MPa以下）,截止式元件 滑阀式元件 膜片式元件,按逻辑功能分,按结构形式分,按工作压力分,或门元件与门元件非门元件禁门元件双稳元件,是门元件,原理：p为气源输 入口，a为控制信号口 s为输出口。当a 有信 号输入时，气源气流 从s输出；当a无输入 信号时，s与排气口相通元件处于无输出状态。显示活塞3用以显示元件的输出状态。手动按钮1用于手动发讯。逻辑表达式：s=a 逻辑符号：见图c 应用：信

17、号波形的整形、隔容和信号的放大。,与门元件 原理：当a、b 同时有信号s 有信号输出；当a、b 只有一个有信号时，s 无信号输出。逻辑表达式：s=a b 逻辑符号：见图b 应用：用作输入输出信号波形的整形、隔容和信号的放大。,或门元件 原理：当a、b有一个有气信号，s就有信号输出；若a、b两个均有输入，则信号强者将关闭信号弱的阀口，s仍然有气信号输出。逻辑表达式：s=a+b 逻辑符号：见图b 应用：常用于两个或多个信号相加。例如要求加入手动信号时 也可加入自动信号。,非门元件 原理：当a有 信号输入时s无信号 输出；当a无信号输 入时s有信号输出。逻辑表达式：s a 逻辑符号：见图b 应用：作

18、反相元件、禁门元件、发信元件,双稳元件 原理：有控 制信号a，气源 p 从s1输出，撤 除控制信号a，s1保持有输出，元件记忆了控制信号a；当有了控制信号b，则s1关闭，气源p 从s2输出，撤除控制信号 b，s2仍保持有输出。逻辑符号：见图b,气动基本回路是组成气动控制系统的基本单元，也是设计气动控制回路的基础气动基本回路分为压力控制、速度控制和方向控制基本回路。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 指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

19、作气压使用。,第五节 气动基本回路,高低压选择回路 高低压选择回路 由多个减压阀控制，实现多个压力同时输出。用于系统同时需要高低压力的场合。高低压切换回路 利用换向阀和减压阀实高低压切换输出。用于系统分别需要高低压力的场合,方向控制回路单作用气缸换向回路 利用电磁换向阀通断电，将压缩空气间歇送入气 缸的无杆腔，与弹簧一 起推动活塞往复运动。双作用气缸换向回路 分别将控制信号到气控换向阀的K1、K2 的控制腔，使换向阀的换向，从而控制压缩空气实现使气缸的活塞往复运动。,差动控制回路 用二位三通手拉阀控制差动联接气缸。实现气缸的差动控制。多位运动控制回路 给各三位换向阀分别加入开关量信号时，各气缸

20、可分别完成向左、向右、停止三种运动状态。当信号解除后，缸可以停止在原位；若更换不同中为机能的三位换向阀，缸可以得到不同的停留状态。,速度控制回路单作用气缸速度控制回路 双向调速回路 采用二只单向节流阀串联 分别实现进气节流和排气节流，控制气缸活塞的运动速度。慢进快退调速回路 在图示回路中当有控制信号 K时，换向阀换向，其输出经节 流阀、快排阀入单作用缸的无杆 腔，使活塞杆慢速伸出，伸出速 度的大小取决于节流阀的开口量；当无控制信号K时，换向阀复位，缸无杆腔余气经快排阀排入大气，活塞在弹簧作用下缩回。,双作用缸速度控制回路 双向调速回路 在换向阀的排气口上安装排 气节流阀，两种调速回路的调速 效

21、果基本相同。慢进快退回路 控制活塞杆伸出时采用排气 节流控制，活塞杆慢速伸出；活 塞杆缩回时，无杆腔余气经快排 阀排空，活塞杆快速退回。,缓冲回路 对于气缸行程较长速度较快的应用场合，可以通过回路来实现缓冲；图a为快速排气阀和溢流阀配合使用缓冲回路；图b为单向节流阀与二位二通行程阀配合使用的缓冲回路。,气液联动速度控制回路 在气液联动速度控制回路中，采用气液联动目的，使气缸得到平稳的运动速度。常用两种方式：气液阻尼缸的回路；用气液转换器的回路。气液阻尼缸调速回路 慢进快退回路 在气液阻尼缸中，气缸是动力缸，油缸是阻 尼缸，气缸与阻 尼缸串联 联接。,变速回路 气液缸串联调速回路 通过单向节流阀

22、，利用液压油不可压缩的特点，实现气缸单方向的无级调速，油杯用于补充油缸漏油。气液缸串联变速回路 当活塞杆右行到撞块碰到机动换向阀后开始作慢速运动。改变撞块的安装位置，即可改变开始变速的位置。,气液转换器的调速回路 气液转换器是一种气液共存又可以相互转换的气液转换元件。其作用是在一端输入压缩空气时，另一端输出液体。图a)为双作用缸慢进快退的回路，活塞的慢进运动速 度通过节流阀2控制气缸的右腔与气液转换器间油液的流量调节。图b)为可以实现快慢速换接的慢进快退的回路 当挡快压下行程阀6时，活塞实现快慢速换接。,安全保护回路互锁回路 单缸互锁回路 只有a和b两个信号同时存在时，换向阀换向，气缸活塞杆伸

23、出，否则活塞保持缩回状态。多缸互锁回路 在操作换向阀（1）（2）时，只允许与所操作换向阀相应的气缸动作，其余气缸被锁于原位置。,过载保护回路 当气缸活塞杆外伸超载时，气缸左腔压力升高，顺序阀5打开，压缩空气经梭阀排出，换 向阀3换向并处于右位，活塞杆缩回。因而，防止了系统因过载而可能造成的事故。,往复运动回路 一次往复运动回路 加压控制回路 手动按钮阀1与行程阀3交替控制换向阀4换向，使气缸往复运动。单向顺序阀的回路 手动按钮阀1与顺序阀4交替控制换向阀2换向，使气缸往复运动。,二次自动往复运动回路 手动阀、梭阀、换向阀、气罐交互作用，使气缸活塞连续二次往复运动。,连续往复运动回路 操作手动阀

24、通过两个行程阀交替控制换向阀换向使气缸活塞连续往复运动,供气点选择回路 操作手动阀（1）经梭阀（1）控制换向阀（3）使换向阀（1）换向向1号供气点供气。通过对四个手动阀 的操作分别给14号供气点供气。,门户开闭装置 拉门开闭回路之一 门前后装有略微浮起的踏板，行人踏上踏板，踏板下沉至检测用阀，门自动打开。行人走过去后检测阀自动复位换向，门自动关闭。,第六节 气动系统实例,拉门的自动回路之二 按动手动阀后门关闭。此时踏动踏板，气动阀7使气动阀2换向，气缸4的活塞杆缩回门打开；然后踏动踏板11时，阀2控制腔的压缩空气经由气容10阀9延时排气阀2复位，气缸4的活塞杆外伸，则 门关闭。,旋转门的自动开闭回路 行人踏上踏板，检测阀LX被压下，主阀1与2换向，压 缩空气进入气缸1与2的无杆腔，通过齿轮齿条机构，两边的 门扇同时向一方向打 开。行人通过后，踏 板使检测阀LX复位。主阀1与2换向到原来 的位置，气缸活塞后 退门关闭。,气动夹紧系统 动作循环：缸A活塞杆下降；侧缸B、C活塞前进；各夹紧缸退回,工作过程：踩下阀1压缩空气进入缸A上腔，活塞下降工件夹紧，当压下阀2时，气体经阀6进入阀4，压缩空气通过阀3进入缸B、C无杆腔，使活塞前进夹紧工件。同时流过阀3的部分气体经单向节流阀5进入主阀3右端控制腔，节流阀控制换向时间后阀3换向，各缸后退复置。,液压与气压传动2013年秋End！,