气动元件基础知识篇

1、气动元件基础知识篇     第一章 概述 气压传动是一种动力传动形式，也是一种能量转换装置，它利用气体的压力来传递能量，与机械传动相比有很多优点，所以近十机年来发展速度很快。目前在很多国民经济领域中，如机床工业，工程机械，冶金，轻工及国防部门应用日益广泛，随着现代科学技术事业的发展气动液压技术已成为一项专门的应用技术领域，目前我国气动元件，液压元件已逐步标准化，规范化，系列化。气压传动的动力传递介质是来自于取之不尽的空气，环境污染小，工程实现容易，所以气压传动较液压传动来说，更是一种易于推广普及实现工业自动化的应用技术，近年来，气动技术在机械，化工，电子，电气，纺

2、织，食品，包装，印刷，轻工，汽车等行业，有尤其在各种自动化生产装备和生产线中得到了广泛的应用，极大地提高了制造业的生产效率和产品质量，作为重要机械基础的气动及液压执行元件的应用，引起了世界各国产业界的普遍重视，气动行业已成为工业国家发展速度最快的行业之一。另一方面，市场的需求和高速发展的自动化技术也促进气动技术的不断发展。本教案的编是为公司内部有关人员的短期培训需要而编写，其内容特点是从气动技术基础知识入手，以我公司研制开发的各种气动元件为主，着力介绍其主要工作原理，以及他们相互之间的共性，及个性特点，及正确使用维护保养进行系统阐述。 第二章 气动元件 第一节 气源设备定义：产生处理和储存压缩

3、空气的设备空压机按压力方式可分成1.低压型 0.21MPa2.中压型 1.010MPa3.高压型 >10Mpa按工作原理可分为：容积型；速度型 按结构形式可分为：活塞式；滑片式；螺杆式；空压机输出压力Pc=P+PP气动执行元件的最高使用压力MpaP气动系统总压力损失0.150.2Mpa 空压机安装地点周围空气必须清洁，粉尘少，湿度少，温度低，通风好，以保证吸入空气质量。后冷却器风冷式，水冷式 空压输出的压缩空气温度可达120以上，在此温度下，空气中的水分完全呈气态，其作用 是将出口的高温空气，冷却至40以下，将大量的水蒸汽和油雾器冷凝成液态水滴和油滴以便将它们清除掉。 压缩空气出

4、口温度为：100时可用风冷 >100空气量很大时，用水冷式。 气罐作用：1.消除压力脉动 2.依靠绝热膨胀及自然冷却降温，进一步分离掉压缩空气中的水分和油分。 3.储存一定量的压缩空气，一方面可解决短时间内用气量大于空压机输出量的矛盾，另一方面可在空压机出现故障或停电时，维持短时间的空气，以便采取措施，保证气动设备的安全。 为便于排出管道的冷凝水，管子倾斜度为3°-5°1/1003/100管径的选择：d=4q/ X103（mm）q流量m3/S，管内压缩空气的流速m/s。 第二节 气源处理元件1. 空气过滤器（分水滤气器） 原理：从入口流入的压缩空气，经导流的切

5、线方向的缺口强烈旋转，液态油水及固杂质受离心力作用，被甩到水杯的内壁上，再流到底部，除去液态油水和杂质的压缩空气，通过滤芯进一步清除微小固态颗粒，然后从出口流出。2：减压阀（调压阀）按调节压力的方式分：有直动式减压阀1：益流式2：恒量排气式3：非益流式：先导式减压阀。 溢流式减压阀筏的工作原理靠进气阀口的节流作用减压，靠膜片上的平衡作用稳定输出压力，调节旋钮可使输出压力在规定范围内任意改变。先导式减压阀：当减压阀的输出压力较高或配管口径很大时用调压弹簧直接调压，则弹簧势必要过硬，流量变化时输出压力波动较大，筏的结构尺寸会很大，为了克服这些缺点可采用先导式减压阀。 工作原理与直动式减压阀基本相同

6、，所用的调压空气是由小型的直动式减压阀供给的。减压阀的选择和使用：选择使用减压阀应考虑以下几点： 1：要求减压阀精度高时应选用精密型减压阀。要求减压阀精度不高时应选用普通型减压阀。（QFJ，QTY） 2：确定阀的类型后由所需最大输出量选择通经，决定阀的气原压力时应使其大于最高输出压力0.1Mpa. 3:按气流的流动方向首先安装分水虑气器,其次是减压阀最后是油雾器.并按箭头方向依次安装. 4:减压阀不用时要把旋钮放松旋转回零以免膜片变形.三:油雾器 油雾器是一种特殊的注油装置.其作用是使润滑油雾化后注入空气流中,随着空气流进入需要润滑的部件,从而达到润滑的目的.其特点是有气流流动就有润滑,无气流

7、流动时停止润滑,并且具有润滑均匀稳定,通过调节节流可以调节滴油量0200滴/分内变化,一次油雾器可以在不停气状态下供油，油雾器加油种类为透平一号,油雾器一般应配置在分水滤气器和减压阀之后，用气设备之前较近处，油面不宜超过螺母13的下平面（如图所示）。油雾气供油量根据 使用条件的不同而不同，一般以相对10m³自由空气（标准状态）供给1毫升的油量为基础。也可根据实际情况进行修正。 第三节气动执行元件一：气缸的分类1：按缸径分类（mm）6，10，12，16，20，25，30，32，40，50，63，80，100，125，140，150，160，180，200，250，320，400

8、，2：按安装方式分类-有基本型，脚架型，前后发兰型，单双耳环型，中间摆轴型，单耳支座。3：按结构形式分类：有缓冲可调型，缓冲不可调型，带磁控开关型,双活塞杆型，双活塞型,增力型,三位型,行程可调型,自锁型. 第三章主要产品简介一:915系列气缸五大系列包括QGA，QGB，JB，QGAII，QGBII，五种气缸它们之间的活塞，缓冲套，螺母，针阀等零件采用了模块化系列化设计五种气缸之间是相互通用的，安装及连接尺寸采用ISO6431国际标准，并采用了新其中QGBII系列气缸还派生出了多种形式的特殊气缸有： 1):QGBII-H双活塞气缸是以两台QGBII系列相同缸径对接合成的双活塞气缸，两活塞行程可

9、以相同，也可以不相同活塞运动方向相反,将一端活塞杆固定,可作多位气缸,广泛用于不同自动化要求的场合. 2):耐热气缸(QGBII-R)外型及连接尺寸同QGBII相同,所有密封件采用氟橡胶材料,可用于钢铁冶金等2 00°以下高温的场合。 3):增力气缸（QGBIIJ）三位气缸（QGBII-C）两种均为QGBII系列相同缸径的气缸串联而成的双活塞气缸，两活塞运动方向相同,增力气缸前后活塞连为一体,其杆端输出的推力为单活塞推拉力之和,拉力为单活塞拉力的两倍,三位气缸前后活塞杆单独分开,当前缸行程(S)大于后缸行程(S1)时,前端活塞杆有三个位置,必要条件是S>S1. 4)双活

10、塞杆气缸(QGBII-L)以BII系列为基础活塞两侧安装两根活塞杆,活塞双向作用,推拉力相同,运动方向速度相同. 5):磁性开关,气缸(QGBII-K)采用磁性活塞与磁感应发讯器配合发出控制信号实现气缸往复自动换向. 6):带阀气缸（QGBII-K）是将控制元件与执行元组合一体的一种气缸既气缸与换向阀有机的组和为一体具有往复自动换向等多种功能。 7):带阀组和气缸(QGBII-KF)用带阀气缸加磁性开关组合而成从而实现了带阀与磁性开关的有机组合，具有气缸自动换向和行程任意位置可调的功能。 8):制动气缸(QGBII-Z)活塞杆带动负载运动时可以在行程中任意位置停止并具有很高的定位精度，特别是在

11、系统突然断气的情况下也可以精确地停止并具有系统的安全保护作用，广泛用于气缸定程和行程的精确调整以及安全自锁的场合。 QGA，QGAII气缸均为无缓冲型，QGB，QGBII为缓冲可调型五大系列为重型气缸广泛用于矿石,钢铁,冶金,机械等工业自动化的场合，是机械自动化半自动化的首选元器件。二:引进系列气缸 LCZ系列气缸为引进德国专有技术生产制造的轻型铝合金气缸,是机械部第一批基础件名优产品,气缸的技术标准符合ISO6431国际标准具有较强的互换性是轻工,纺织,电子食品等工业首选的基础件产品,也是引进设备国产化气动执行元件最佳选择. 1):LCZ系列双作用气缸前后盖采用先进铝合金压铸技术具有重量轻强

12、度高外型美观等特点,与铝合金缸筒相配构成一个完美的铝合金气缸,前后盖采用四拉杆内六角螺柱连接,安装件采用了分体式独立结构,用内六角螺钉连接前后阀兰,单双尾座,角架.中间摆轴可在四拉杆上轴向任意移动后用螺钉定位紧固,可满足用户在使用摆轴所需不同轴向位置的要求. 2):LCZ系列气缸缸径从32-320共九个系列,以LCZ为基础派生出LCZM无油润滑气缸，LCD长缓冲无油润滑气缸，LZE磁性开关气缸，LZEM磁性开关无油润滑气缸，LCZ-F，LCD-F，LCDM-F，带阀气缸，这些气缸的出现，丰富和扩大了LCZ气缸的使用范围。3):由于铝合金气缸自身的特点，具有外形美观，重量轻等特点，所以常用于轻工

13、，纺织，面粉等行业，对于使用环境恶劣温度较高的场合，不建议使用，可推荐使用其他形式的气缸。三:LG系列轻形气缸 LG系列轻形气缸是我公司自行研制开发的具有2000年国内同行业先进水平的新一代轻形铝合金气缸。缸径从32-125七种规格，带有九种模块结构群体结构形式，11种安装形式，12种连接形式，3种气源连接形式，使其通用性，互换性，可靠性大大增强，外形及 安装形式与国内同类产品10A-5，QGBQ可通用互换替代。LG系列轻形气缸为单双作用，缓冲可调普通标准气缸，前后端盖采用铝合金压铸，铝合金缸筒硬质阳极氧化，活塞杆外表面镀铬，活塞采用前进的COP及星形圈密封形式，使气缸启动快，动作反应灵敏，去

14、掉缓冲圈即可成为无缓冲形（LGA），其余尺寸同LGB。 在开发设计基本型的基础上，同时又开发出LG群体系列气缸，包括LGK带磁控开关型；LGF带阀型；LGKF带阀开关型；LGL双活塞杆型；LGS双活塞型；LGC三位型；LGT返程调行程型；LGTa进程调行程型。 LGT返程调行程气缸在标准的LGB气缸的另一端增加了一个螺杆调节装置，通过调节螺杆长度可以调节气缸的返程行程，即活塞杆前端点进程终点不变，而活塞杆返程终点可以调节变化。 LGTa进程调行程型气缸其结构是在LGL的基础上，一端活塞杆螺纹较长，并安装有调节螺母，通过螺母位置的调节可以气缸前进方向的行程，即活塞杆端返程终点位置不变，而前进行程

15、终点位置可以调节。 其余七种群体结构形式及作用结构同QGBII群体缸中的相同项目的内容。 在LG气缸的八种安装形式中，相对于五大气缸来说，扩展了3种安装形式，TCC铰轴支座式，CBB单耳支座式，LA横向脚架式，这时用户的使用和安装都较为便利，从而扩大LG气缸在自动化过程应用范围。 LG气缸种的12种连接形式是其他系列气缸中所不有的特点，包括有但耳接杆形式（T），叉型接干式（S）,杆部叉座式（YCA），杆部叉座双悬耳式（CBT），单悬耳式（CAY），单悬耳座式（CA，CB） 由于LG系列所具有的广泛而特殊的作用，所以供市场选择范围很大，市场前景看好，是一种有发展前途的新产品。四：DQGI系列群体

16、薄型气缸 所谓薄型气缸是指省空间的气缸即气缸的轴向或径向尺寸比标准气缸有较大的减少，具有结构紧凑，重量轻，占用空间小，轻巧美观，并可带磁发讯装置。 薄型缸系列缸径从12100共10个规格，缸筒均采用铝型材，通过消化吸收国内先进激素，自行开发设计的一族多品种的薄型缸群体，通过模块组合和标准化设计派生出五种变型系列薄型气缸，形成DQGI群体气缸以满足用户对薄型气缸不同功能，不同用途，多种场合的需要， 群体薄型气缸中除导向薄型气缸（DQGID），夹紧导向薄型 缸之外，其它形式同五大系列功能相同。1.导向薄型缸（DQGID通过活塞杆与导向板的连接，在两个导杆与缸体配合的引导下带动负载平衡，运行消除了活

17、塞杆的转动，减少了转角误差，从而使所连接的负载具备了良好的平稳性。2.夹紧导向薄型气缸（DQGI）通过活塞杆带动压紧板旋转90°后，再移动并压紧工件， 作用原理是在活塞杆上加工一个90°大导程螺旋槽，在缸体安装一个固定导向销，插入螺旋槽，当活塞推动活塞杆向前运动时，在销的定位导向下，完成移动和旋转的复合运动，从而完成了夹紧导向这一过程。五.无杆气缸 行程为L的有活塞杆气缸，沿行程方向的实际占有安装空间约为2.2L，若没活塞杆，则占有安装空间仅为1.2L，其形成缸径比可达50至200，CWC磁性无杆气缸可达3500，没有活塞杆，还能避免由于活塞杆密封圈的损伤而来的故障，没有活

18、塞杆，活塞两侧受压面积相等，具有同样的推力，利于提高定位精度。 QGL系列缆索气缸（5080）以柔性缆索传递气缸输出作用力，CWC系列磁性无杆缸（2050）时通过磁力来传递功率而带动负载，二者的主要特点是占地面积小、重量轻、占空间位置小，用于场地空间受限制的场合，与普通缸相比可以节约一个行程的长度，特别适用于长行程的场合。 广泛用于数控机床，大型压铸机，注塑机的开门装置上，纸张、布匹、塑料薄膜的切断装置，重物的提升，多功能坐标移动机械手的位移，生产流水线上的工件的传送等。六. 其他气缸BGX、QGX、QM、QM-K型微型气缸缸径6-40，分别采用端盖与缸筒滚压密封连结和螺纹连接两种方式，单活塞

19、杆、活塞双向作用，有多种安装形式，QM-K可带磁控开关，广泛用于轻工、电子、食品等行业。是自动化行业首选佳品。SJBI（II）系列前（后）自锁气缸（缸径63、80、100） 前后自锁气缸是一种指活塞运行到端点时自锁的一种特殊气动执行元件，在气动系统中起安全保护作用，用于垂直或其他方式使用的场合，当系统突然停气时，活塞在前端或后端自锁的作用下，所带负载不会在重力的作用下下落或移动，由于特殊的性能和结构，最大行程不得超过600，最大许用应力负载不超过1410N（缸径100）ZDG系列自动往复气缸（缸径50、63、80） 在气缸体内安装两个二位三通阀，挡活塞到达端面时压下二位三通阀换向，当活塞在反方

20、向移动到位时，同样液压下二位三通阀换向，由此只有压缩空气进入P进气口时活塞可以周而复始的往复运动，从而使自动换向得到实现，所以无需磁性开关，电磁筏等，只需接通一个工作气源，既能实现往复动作，如果进气口装节流阀可调节换向动作频率，调节范围由节流阀的调节区间而定。ZG系列振动气缸（63、80、100） 作用原理与ZDG相似，由于行程设计较短，所以可以产生较高的振动频率，需通过气缸前部法兰将气缸固定于需振动的部件上，接通一个工作气源，既可实现振动动作。其特点是振动频率高，振动力大，所以振动效果好，广泛应用于机械、建材行业，尤其包装机械的振动自动给料、酿造行业酒糙的自动落料可优先选用。CTA伸缩气缸

21、此产品的作用原理类似于电视的可伸缩天线，大气缸行程中包含小气缸的行程，其特点是占用空间小，可以在不供油状态下正常使用。适用于长行程而轴向安装尺寸受限制的场合，是工业自动装备上不可缺少的气动执行元件。LMB米型气缸（32-125） 该气缸除缸筒型材为“米”型，无磁控开关，不可安装中间摆轴无群体系列外，其余各技术指标、安装及联结形式均同LG系列轻型气缸。摆动系列气缸 摆动气缸是利用压缩空气驱动输出轴在一定角度范围内作回转运动的气动执行元件用于物体的转位，翻转，夹紧，阀门的开闭以及机器人的手臂动作等，其结构原理是利用齿轮齿条的啮合传动，将活塞作往复直线运动变为输出轴的旋转运动，由齿轮轴输出力矩。齿轮

22、轴机构的转轴相连，让外部机构作摆动。我公司目前生产的QGK。QGKa，LTA，LBA，LTBK，LTAI，六种摆动气缸，缸径从20-125九种规格，有孔式轴式齿轮齿条摆动气缸（QGK，QGKa）齿轮齿条摆动气缸（LTA），微型摆动气缸（LBA）双齿条多位摆动气缸（LTBK）摆动气缸其输出扭矩从0.4-455NM.输出扭矩的计算M=FCoS20°D/2（NM）F气缸输出力（N）D齿轮分度圆直径（m）旋转角度：45°，90°，180°，270°，360° 双齿条多位摆动气缸（LTBK）可根据需要实现双倍，三倍等多倍扭矩。LTAI系列方形摆

23、动气缸的结构形式包含13种，有带开关型（K），单双向增力矩等形式。 第四章方向控制阀能改变气体流动方向或通断的控制阀称为方向控制阀。一、 分类方向控制阀的品种规格相当多，了解其分类的就比较容易掌握他们的特性，以利于选用。1、 按阀内气流的流通方向分类 只允许气流沿一个方向流动的控制阀叫做单向型控制阀，如单向阀、梭阀、双压阀和快速排气阀等。快排阀按其功能也可归入流量控制阀，可以改变气流流动方向的控制阀叫做换向控制阀。如二位三通阀、三位五通阀。2、 按控制方式分类1） 电磁控制 电磁线圈通电时，静铁芯对动铁芯产生电磁吸引力，利用电磁力使阀芯切换，以改变气流方向的阀，称为电磁控制换向阀。这种阀易于实

24、现电气联合控制和复杂控制，能实现远距离操作，故得到广泛的应用。2） 气压控制 靠气压力使阀芯切换以改变气流方向的阀称为气压控制换向阀。这种阀在易燃易爆潮湿粉尘大强磁场高温等恶劣工作环境中。以及不能使用电磁控制的环境中，工作安全可靠，寿命长。但气压控制阀的切换速度比电磁阀慢些。气压控制可分成加压控制泄压控制差压控制和延时控制等。 加压控制是指加在阀芯上的控制信号的压力值是渐升的。当压力升至某压力值时，阀被切换。这是常用的气压控制方式。 泄压控制是指加在阀芯上的控制信号的压力值是渐降的。当压力降至某压力值时，阀被切换。用于三位阀中，可省去复位弹簧，电磁先导阀要使用常通式。但泄压控制阀的切换性能不如

25、加压控制阀。 差压控制是利用阀芯两端受气压作用的有效面积不等，在气压作用力的差值下，使阀芯动作而换向。差压控制的阀芯，靠气压复位，不需要复位弹簧。延时控制是利用气流经过小孔或缝隙被节流后，再向气室内充气，经过一定的时间，当气室内压力升至一定值后，再推动换向阀芯动作而换向，从而达到信号延迟的目的。常用于延时阀和脉冲阀上。）人力控制 依靠人力使阀芯切换的换向阀称为人力控制换向阀。它可分为手动阀和脚踏阀。 人力控制与其它控制方式相比，具有可按人的意志进行操作使用频率低动作速度较慢操作力不宜大，故阀的通径小等特点。在手动气动系统中，人力控制阀一般直接操纵气动执行机构。在半自动和自动系统中，多作为信号阀

26、使用。）机械控制 用凸轮撞块或其它机械外力推动阀芯动作实现换向的阀称为机械控制换向阀。这种阀常作为信号阀使用。可用于湿度大粉尘多油分多，不宜使用电气行程开关的场合，但不宜用于复杂的控制装置中。按动作方式分类 按动作方式分类，可分为直动式和先导式。直接依靠电磁力气压力人力和机械力使阀芯换向的阀，称为直动式换向阀。 直动式阀的通径较小。通径小的直动式电磁阀常称作微型电磁阀，常用于小流量控制或作为先导式电磁阀的电磁先导阀。 先导式气阀由先导阀和主阀组成。依靠先导阀输出的气压力，通过控制活塞等推动主阀阀芯换向。通径大的换向阀大都为先导式换向阀。 先导式气阀又分为内部先导式和外部先导式。先导控制的气源是

27、主阀提供的为内部先导式；先导控制的气源是外部供给的为外部先导式。外部先导式换向阀的切换不受换向阀使用压力大小的影响，故换向阀可在低压或真空压力条件下工作。按切换通口数目分类 阀的切换通口包括入口出口和排气口。按切换通口数目分，有二通阀三通阀四通阀五通阀以及五通以上的阀。二通阀有一个入口（用或UP表示）和一个出口（用或表示），气开关便是一种二通阀。 三通阀有一个入口一个出口和一个排气口（用或表示。也可以是一个入口和两个出口，作为分配阀或两个入口（用和表示）和一个出口，作为选择阀。二通阀和三通阀有常通式和常断式之分。无控制信号时，相通为常通式；断开为常断式。若通道内的流动方向不限定，则称为通断式阀

28、。常通式和常断式阀，不得逆向流动，因逆向压力会造成单向型密封圈不密封或密封失效。 目前生产的换向阀有DF系列低功率换向阀，F系列电控滑阀，K系列电控滑阀，K系列电控截止阀，23JD系列电控截止阀，K23JR7截止式脚踏阀，SF系列手动转阀，KA系列单向阀，L系列单向节流阀，DLA多用节流阀等。 第五章气动元件的正确使用和维护保养 一套气动装置，如果不注意维护保养工作，就会过早损坏或频繁发生故障，使装置的使用寿命大大降低，在对气动装置进行维护保养时，应针对发现的事故苗头，及时采取措施，这样可减少和防止故障的发生，延长元件和系统的使用寿命。因此，企业应制定气动装置的维护保养管理规范，加强管理教育，

29、严格管理。 维护保养工作的中心任务是保证供给气动系统清洁干燥的压缩空气，保证气动系统的气密性，保证油雾润滑元件得到必要的润滑，保证气动元件和系统得到规定的工作条件（如使用压力，电压等），以保证气动执行机构按预定的要求进行工作。 油雾器最好选用一周补油一次的规格，补油时，要注意油量减少情况。若耗油量太少，应重新调整滴油量，调整后滴油量仍减少或不滴油，应检查油雾器进出口是否装反，油道是否堵塞，所选油雾器的规格是否合适。每月每季度的维护工作应比每日和每周的维护工作更仔细，但仍限于外部能够检查的范围。其主要内容是：仔细检查各处泄露情况，紧固松动的螺钉和管接头，检查换向阀排出空气的质量，检查各调节部分的灵活性，检查指示仪表的正确性，检查电磁阀切换动作的可靠性，检查气缸活塞杆的质量以及一切从外部能够检查的内容。 维护工作可以分为经常性的维护工作和定期的维护工作。前者是指每天必须进行的维护工作，后者可以是每周，每月或每季度进行的维护工作。维护工作应有记录。维护工作应有记录，以利于今后的故障诊断和处理。 检查漏气时应采用在各个检查点涂肥皂液等办法，因其显示漏气的效果比听声音更灵敏。检查换向阀排出空气的质量