双手动安全控制回路

1、课程设计题目：双手动安全控制回路学院：应用技术学院专业班级：机电一体化技术1302班学生姓名：XXX指导老师：XXX学 号：31312030XXX时间：2015年12月29日2摘 要在电气技术迅速发展的今天，安全控制的平板压力机在工农业生产、人们日常生活中的应用越来越广泛。研究压力机的控制和工作方式，对提高系统响应速度、节约能源等都具有重要意义。由于气动压力机输出力是柔和、恒定的压力及可调的速度，保持压力的情况下完成工件的装配与变形，用于装配与成形等工艺，气动主要优点是功耗低，输出力对模具以及工件没有损伤、出力柔和、工作效力率高、且占地面积小、操作方便、如配上压力传感器后，输出的压力更加具有直

2、观性，使工艺更具可控性。为安全考虑，利用PLC的门电路和延时继电器实现延时控制功能，主要对气动回路进行设计，使其只能在双手同时（0.5秒内）按下按钮时，压力机才可以安全运行，并且在运行过程中只要有一个手松开的话，则通过快速排气阀的作用使气缸的活塞杆尽可能快的迅速返回，活塞杆的伸出可以用单向节流阀进行无级调节等。双手动主要是基于安全的考虑，实现双手动开启方式，防止工作人员在操作压力机时压伤双手。完成气动回路的设计及电路图的设计之后对气缸的直径进行计算，在国家标准系列选择了直径为160mm的气缸，并计算出耗气量，由耗气量选择适合的单向节流阀以及换向阀、快速排气阀等，在部件选择过程中，要通过对所给的

3、数据参数分析、计算，才可以通过计算结果选择合理的部件，使整个系统在达到设计标准的同时达到设计的最优化。关键词 双手动，气动回路，安全控制，最优化I目 录第1章 气压传动概述11.1气压技术的应用现状11.2 气压传动技术的特点和发展趋势21.2.1 气压传动技术的特点21.2.2气压传动技术的发展趋势3第2章 系统方案设计42.1系统设计要求42.2气压传动的工作原理和组成42.3系统设计原理52.4 气动回路设计62.5 功能图设计72.6 电路图设计7第3章 部件的选用83.1气缸的选用83.1.1 气缸的组成83.1.2气缸的计算93.2单向节流阀的选用103.2.1耗气量的计算103.

4、2.2单向节流阀的选择103.3换向阀的选用113.4消声器的选用123.5快速排气阀的选用133.6空气压缩装置的选用133.6.1选择要求133.6.2空气压缩装置的选择133.7继电器的选用15总结17参考文献18I第1章 气压传动概述气压传动是风动技术与液压技术演变、发展而来。气压传动是以压缩空气作为工作介质传递运动和动力。由于气压传动的动力传递介质是取之不尽的空气，所以污染小，因此在自动化领域中具有广阔的发展前景。气压传动广泛应用于纺织、机械、汽车、电子、军事、钢铁、化工、食品、包装等行业中。随着原子能、空间技术、计算机技术等的发展，气压传动技术必将更加广泛地应用于各个工业领域。1.

5、1气压技术的应用现状人们利用空气的能量完成各种工作的历史可以追溯到古代，但作为气动技术应用的雏形，大约开始于1776年John Wilkinson发明的能产生1atm左右压力的空气压缩机。1880年，人们第一次利用气缸做成气动制动装置，将它成功的用到火车的制动上面。20世纪30年代初，气动技术成功的应用于自动门的关闭及各种机械的辅助动作是上。进入到60年代，尤其是70年代初，随着工业机械化和自动化的发展，气动技术才广泛应用在生产自动化的各个领域，形成现代气动技术。1.汽车制造行业现代汽车制造工厂的生产线，尤其是主要工艺的焊接生产工艺的焊接生产线，几乎无一例外的采用了气动技术，如车身的每个工序的

6、移动；车身外壳北真空吸盘吸起和放下，在指定工位的夹紧和定位，东采用了各种特殊功能的气缸及相应的气动控制系统。高频率的点焊、利空的准确性及完成整个过程的高度自动化，堪称是最有代表性的气动技术应用之一。2.电子、半导体制造行业在彩电、冰箱等家用电器产品的装配生产线上，在半导体芯片、印制电路等各种电子产品的装配流水线上，不仅可以看到各种大小不一、形状不同的气缸 、气爪，还可以看到许多灵巧的真空吸盘将一般气爪很那抓起的显像管、纸箱等物品轻轻的吸住，运送到指定位置上等。3.生产自动化的实现20世纪60年代，气动技术主要应用于比较繁重的作业领域作为辅助传动。现在，在工业生产的各个领域，为了保证产品质量的均

7、一性，为了能减轻单调或繁重的体力劳动、提高生产效率，为了降低成本，都已广泛应用了气动技术。如自动喷漆织布机、塑料制品生产线、玻璃制品加工线等许多场合，都大量使用了气动技术。4.包装自动化的实现气动技术还广泛应用于化肥、化工、粮食、食品、药品等许多行业，实现粉状、粒状、块状物料的自动计量包装。用于烟草工业的自动卷烟和自动包装等许多工序。用于对粘稠液体（如油漆、牙膏等）、有毒气体（如煤气等）的自动计量灌装。由上面所举例子可见，气动技术咋各行各业已得到广泛的应用。1.2 气压传动技术的特点和发展趋势1.2.1 气压传动技术的特点近20年来，随着气压传动技术与电子技术的结合，气压传动技术的应用领域迅速

8、拓宽，尤其在各种自动化生产线上的到广泛应用。电气可编程控制技术与气压传动技术相结合，使得整个系统自动化程度更高，控制方式更灵活，性能更加可靠；气动机械手、柔性自动生产线的迅速发展，对气压传动技术提出了更多更高的要求；气压传动技术从开关控制进入闭环比例、伺服控制，控制精度不断提高。气动技术广泛应用于机械、电子、轻工、纺织、食品、医药、包装、冶金、石化、航空、交通运输等各个工业部门。气动机械手、组合机床、加工中心、生产自动线、自动检测和实验装置等已大量涌现。在提高生产效率、自动化程度、产品质量、工作可靠性和实现特殊工艺等方面显示出极大的优越性。这主要是因为气压传动与机械、电气、液压传动相比有以下特

9、点：1.气压传动的优点：(1)工作介质是空气，取之不尽、用之不竭。气体不易堵塞流动通道，用过后可将其随时排入大气中，不污染环境。(2)空气的特性受温度影响小。在高温下能可靠地工作，不会发生燃烧或爆炸。且温度变化时，对空气的粘度影响极小，故不会影响传动性能。(3)空气的粘度很小（约为液压油的万分之一），所以流动阻力小，在管道中流动的压力损失较小，所以便于集中供应和远距离输送。(4)相对液压传动而言，气动动作迅速、反应快，一般只需0.020.3秒就可达到工作压力和速度。液压油在管路中流动速度一般为15m/s，而气体的流速最小也大于10m/s，有时甚至达到音速，排气时还达到超音速。(5)气体压力具有

10、较强的自保持能力，即使压缩机停机，关闭气阀，但装置中仍然可以维持一个稳定的压力。液压系统要保持压力，一般需要能源泵继续工作或另加蓄能器，而气体通过自身的膨胀性来维持承载缸的压力不变。(6)气动元件可靠性高、寿命长。电气元件可运行百万次，而气动元件可运行20004000万次。(7)工作环境适应性好，特别在易燃、易爆、多尘埃、强磁、辐射、振动等恶劣环境中，比液压、电子、电气传动和控制优越。(8)气动装置结构简单、成本低、维护方便、过载能自动保护。2.气压传动的缺点：(1)因空气的可压缩性较大，气动装置的动作稳定性较差。(2)气动装置工作压力低，输出力或力矩受到限制。在结构尺寸相同的情况下，气压传动

11、装置比液压传动装置输出的力要小得多。(3)气动装置中的信号传动速度比光、电控制速度慢，所以不宜于信号传递速度要求十分高的复杂线路中。同时实现生产过程的遥控也比较困难，但对一般的机械设备，气动信号的传递速度是能满足工作要求的。(4)噪声较大，尤其是在超音速排气时要加消声器。1.2.2气压传动技术的发展趋势纵观世界气动行业的发展趋势，气压传动技术的发展动向可归纳如下(1)高质量。电磁阀的寿命可达20000万次以上，气缸的寿命达20008000km； (2)高精度。定位精度达0.50.1mm；(3)高速度。小型电磁阀的换向频率可达数1000Hz，气缸的最大速度可达3m/s；(4)节能环保。电磁阀的功

12、耗可降至0.1W。多种节气阀、节气缸等节能元件已投放市场，采用环保材料制造元件以保护环境；(5)轻量化。采用铝合金及塑料等新型材料，并且进行强度设计，重量大为减轻，如已制造出4g重的低功率电磁阀；(6)小型化。元件制成超薄、超短、超小形。例如：宽6mm的电磁阀；缸径2.5mm的单作用气缸；缸径4mm的双作用气缸，M3的管接头和内径2mm的连接管等；(7)无给油化。不供油润滑元件组成的系统不污染环境，系统简单，节省润滑油，且摩擦力稳定，成本低，寿命长，适应食品的、医药、生物工程、电子、纺织、精密仪器等行业的需要；(8)符合集成化。减少配线、配管和元件，节省空间，简化拆装，提高工作效率；(9)机电

13、一体化。由“PLC+传感器+气动元件”组成的控制系统是自动化技术的重要方面；发展与电子技术相结合的自适应控制气动元件，使气压传动技术从“开关控制”进入高精度的“反馈控制”；复合集成化系统不仅减少配线·配管和元件，而且拆装方便，大大提高系统的可靠性；第2章 系统方案设计2.1系统设计要求(1)为了保护工人的人身安全，在操纵冲压机时，必须要遵守一定的安全规定；(2)为了避免出现危险动作，必须强迫操作者使用双手来同时操作双手动控制按钮；(3)双手动控制按钮必须在0.5秒间隔内被按下并按住，为的是使平板压力机的执行元件（汽缸）能够将两个平板压在一起；(4)如果两双手动控制按钮中的一个松开的话

14、，那么，气缸会尽可能快速地迅速返回；(5)如果双手动控制按钮不能在0.5秒间隔被按下的话，那么，冲压过程就不能发生；(6)如果只有一个双手动控制按钮被按下，或者中的一个被用机械的方式锁定，或者一个触电被短路的话，那么按钮另外一个按钮，则动作不会发生。只有当两个信号在0.5秒间隔内同时出现的话，动作才能发生。2.2气压传动的工作原理和组成一般而言，气压传动系统包含以下四部分组成：1.气源设备气源设备由空气压缩机或真空泵构成，有的还配有储气罐、气源处理元件等附属设备。它将原动机提供的机械能转变为气体的压力能。气动设备较多的厂矿常将气源装置及其附件集中于一处，组成中央气压站，由中央气压站向各处用气点

15、分送压缩空气。2.气动执行元件气动执行元件起能量转换作用，把压缩空气的气压能转换成驱动装置的机械能，如气缸输出直线往复运动的机械能，摆动气缸和气动马达分别输出回转摆动和旋转的机械能。对于以真空动力为动力源的系统，采用真空吸盘以完成各种吸吊作业。3.气动控制元件气动控制元件是用来调节和控制压缩空气的压力、流量和流动方向，使执行元件按照要求的程序和性能工作。气动控制的元件种类繁多，除基本的压力控制、流量控制、方向控制三大类型阀以外，还包括各种逻辑元件、射流元件，以实现“是”、“与”、“非”等逻辑功能。4.气动辅助元件气动辅助元件是提供元件内部润滑、消除排气噪声、进行元件间的连接，以及进行信号转换、

16、显示。放大、检测等所需的各种气动元件。如油雾器消声器、管件及管接头、气液转换器、限位开关、气动传感器等。2.3系统设计原理空气压缩机保证气压传动和控制系统正常工作的动力源，即气源，将机械能转换为空气的压力能，气体的压力能推动执行机构气缸完成往复的直线运动，又将压力能转化为机械能，在此过程中，通过节流阀和快速排气阀对气体流量进行控制以达到对运动过程中活塞杆速度的控制，使气缸的活塞杆能够按照慢进快退的工作要求，此系统中采用带磁性活塞环的双作用气缸，电磁阀采用带弹簧复位的二位五通换向阀。 图2-1 平板压力机模型图表2-1 元件表位置号数量说明041带磁性活塞环的双作用汽缸311带弹簧复位的（5/2

17、）二位五通电磁换向阀151单向节流阀161快速排气阀371开关盒，1个控制开关，2个按钮343带4个转换触点的继电器361继电延时继电器501稳压电源411显示单元421接线端子盒011压缩空气预处理单元021压缩空气分配器附件：实验室用导线，气管若干。2.4 气动回路设计根据设计要求，设计的气动回路图如图 2-2 所示，按照要求，如图当不通电时，活塞杆处于位于气缸里。图 2-2 气动回路1.当电压加到带弹簧复位的二位五通电磁换向阀的电磁铁Y1（14）上时，双手动Z1的活塞杆伸出。2.当换向阀的电磁铁断电时，通过使用快速排气阀，可以使汽缸Z1的活塞杆以尽可能快的速度返回到他的终端位置。3.活塞

18、杆的伸出可以用单向节流阀进行无级调节，也可以使活塞杆返回时进气口没有限制。2.5 功能图设计根据设计要求及气动回路图可得如图2-3所示的功能图。利用PLC的与门实现在只有双手同时压下S1、S2时，或者两手动作前后时差在0.5秒内，气压机才进行冲压动作，且在工作过程中需要一直按住双手。若上述条件有一个不满足，则气压机不动作。图 2-3 功能图2.6 电路图设计根据设计要求及功能图设计出如图3-5 所示的电路图。此电路图的动作过程为：当S1和S2同时按下时继电器K1和K2得电，触头K1和K2闭合，通电延时继电器K4得电，K3继电器得电自锁，K3触头得电闭合，压力机活塞杆开始冲压动作，0.5秒后K4

19、常开触头闭合，常闭触头打开，H1指示灯亮，当S1或者S2任意一个松开时，K3继电器失电断开，压力机回到初始位置。1.在0.5秒间隔内按动控制按钮S1和S2：(1)两个控制按钮S1和S2分别使控制各自的继电器K1和K2，使在第3条控制线路上K1和K2触点闭合。(2)K1和K2和常闭触点K4使继电器K3得电。(3)第9条控制线路上的触点K3使电磁铁Y1带电，气缸的活塞杆伸出。2.如果S1和S2没能在0.5秒内被按下，或者只有一个被按下的话；(1)通电延时继电器或者被第5条控制线路上的触点K1，过着被第7条控制线路上的触点K2所控制；(2)在0.5秒间隔之后，第4条控制线路上的触点K4断开。使继电器

20、K3断电，从而电磁铁断电；(3) 第8条控制线路上的延时触点闭合，显示灯H1亮。图 2-4 电路图第3章 部件的选用3.1气缸的选用3.1.1 气缸的组成气缸由缸筒、前后缸盖、活塞、活塞杆、密封件和紧固件组成双作用气缸的结构分成两个腔室，有杆腔和无杆腔，有活塞杆的称为有杆腔，无活塞杆的称为无杆腔，当压缩空气进入无杆腔时，压缩空气作用在活塞右端面上的力将克服各种反方向作用力，推动活塞前进，使有杆腔的空气排入大气，使活塞杆伸出；反之，当压缩空气进入气缸的有杆腔时，活塞便向左运动，活塞杆退回。气缸无杆腔和有杆腔的交替进气和排气，使活塞杆伸出和退回，气缸实现往复直线运动。为了减缓运动冲击，在活塞端部设

21、置缓冲柱塞，在端盖上开有相应的缓冲柱塞孔，并装在缓冲节流阀，和缓冲密封圈，组成气缸的缓冲装置，当活塞运动接近行程末端，缓冲柱塞进入缓冲柱塞孔，主排气通道被堵死，排气腔内的剩余气体只能通过缓冲节流阀排出。排气腔内气体压力升高，使活塞运动速度渐减，达到缓冲的目的。调节缓冲节流阀开度，可控制活塞的缓冲程度，这种设置缓冲装置的气缸称为缓冲气缸。本设置缓冲装置的气缸称为无缓冲气缸。1.活塞压缩空气作用在活塞面上产生推力做功，并在缸筒内滑动。活塞材料应具有足够的强度和良好的滑动性能，特别是耐磨性和不发生“咬缸”现象。活塞的宽度和密封圈的数量，导向环的形式等因素有关，从使用上讲，活塞的滑动面小容易引起早期磨

22、损，一般活塞的宽度为缸经的20%25%。2.活塞杆活塞杆是用来传递力的零件，要求能承受拉伸、压缩、振动等负载，表面耐磨，不发生锈蚀，一般选用碳钢、精轧不锈钢等材料。钢材表面需要镀铬及调质处理。气缸使用时必须注意活塞杆的强度问题。(1)由于活塞杆头部螺纹连接处受惯性负载的冲击而遭受破坏。(2)承受推力负载时，应注意细长杆的压杆稳定性问题。(3)气缸水平安装时，活塞杆伸出因自重引起的活塞杆头部下垂的问题。3.导向套导向套的作用是用活塞杆往复运动时导向，应具有良好的滑动性能，能承受由于活塞杆的受负载时引起的弯曲、振动及冲击。常用聚四氟乙烯复合材料和其他复合树脂材料，及铜颗粒烧结的含油轴承材料。导向套

23、内经尺寸容许公差取H8，表面粗糙度Ra0.4um。4.密封(1)缸盖和缸筒的连接的密封 一般采用O型密封圈安装在缸盖和缸筒配合的沟槽内，有时也采用橡胶等平垫圈安放在连接止口上，构成平面密封。(2)活塞的密封 活塞有两处地方需要密封，一处是活塞与缸筒之间的动密封，除了用O型密封圈和唇形密封圈外，也有W型密封。它是把活塞与橡胶硫化成一体的密封结构，W型密封是双向密封，轴向尺寸小。另一处是活塞与活塞杆连接处的静密封，一般用O型密封圈。(3)活塞杆的密封 在缸盖的沟槽里放置里放置唇形的密封圈和防尘密封圈，或防尘组合密封圈，保证活塞杆往复运动时的密封和防尘。(4)缓冲柱塞的密封 有两种方法：一种是在缓冲

24、柱塞的沟槽里安放孔用唇形密封圈，另一种是在缸盖上压入气缸缓冲专用密封圈。它是在圆形缸盖上硫化了一个唇形密封圈构成。这种缓冲专用密封圈的缓冲性能比前者好。近年出现的浮动缓冲密封结构，它是在缸盖上浮置了一个唇形密封圈。当缓冲柱塞进入缓冲后，浮置的唇形密封圈能随缓冲柱塞移动一小段距离。采用这种浮动密封结构，能降低对气缸零件加工和安装的同心度要求，保证缓冲的密封要求。3.1.2气缸的计算设计给定：轴向负载力为 F=500Kgf,压力 P=46Kgf/cm2根据平板压力机设计要求取气缸平均速度为 200mm/s,压力 P=5Kgf/cm2。根据平均速度由表1-1可选 a=0.5表 3-1 气缸的运动状态

25、与负载率负载运动状态载荷（如夹紧、低速压铆）惯性负载的运动速度<100 mm/s100500 mm/s>500 mm/s负载率a=0.80.650.50.3则轴向理论负载力： F0=F/a=（500×9.8）/0.5=9800N (3-1)确定缸经的工作压力：P=5Kgf/cm2=5×98000= 0.49MPa (3-2)由单杆双作用气缸理论推力计算公式公式 F0=4D2p 得： D=4F0/p =4×9800×0.49 = 159.58mm (3-3) 则计算出的气缸直径为 159.58mm表3-2 气缸缸径尺寸系列81012162025

26、3240506380（90）100（110）125（140）160180200（220）250320400500630根据表1-2可以选取国家标准系列气缸缸经 D=160mm。气缸活塞行程根据设计要求在国标系列中选择 L=400mm。根据上述数据和设计要求气缸选择SMC的 CS1 系列的气缸3.2单向节流阀的选用3.2.1耗气量的计算耗气量即为气缸往复一个行程的情况下，气缸以及缸与换向阀之间的配管内所消耗的空气量（标准大气压状态下）。最大耗气率是气缸活塞以最大速度运动时，单位时间内所消耗的空气量（标准大气压状态下），耗气量是选择流量阀的依据，故需要计算气缸的最大耗气量。 最大耗气量可表示为：

27、qr=0.0462D²um（p+0.102） (3-4)qr -标准状态下的气缸最大耗气量，L/min （ANR）；D -气缸的缸径，cm ；um -气缸的最大速度，mm/s ；p -使用压力，MPa；气缸的最大速度一般取平均速度的1.21.4倍，根据设计要求取1.3倍。则，气缸的最大速度：um=1.3u=1.3×200=260 mm/s气缸最大耗气量：qr=0.0462×16²×260×（0.49+0.102）= 1820.44L/min根据国标进行圆整，取qr =2300 L/min。3.2.2单向节流阀的选择该单向节流阀的作用是

28、通过调节流量来对气缸活塞杆的伸出速度进行无级调节，它应该具有足够的调速范围，保证稳定的最小流量，温度和压力变化对流量影响小，调节方便，泄露小等特点。在气压传动系统中，有时需要控制气缸的运动速度，有时需要控制换向阀的切换时间和气动信号的传递速度，都需要调节压缩空气的流量来实现。流量控制阀就是通过改变阀的通流截面积来实现流量控制的元件。节流阀是依靠改变阀的流通面积来调节流量的。一般要求节流阀流量的调节范围比较宽，能进行微小调节，调节准确，性能稳定，阀芯开度与通过的流量成正比，一般有平板阀、针阀和球阀等几种类型。单向节流阀有单向阀和节流阀组合而成的起流量调节作用的单向阀。气流沿一个方向流动时，单向阀

29、关闭，经节流阀节流；反向流动时，单向阀打开，不经节流阀。常用来做控制气缸的运动速度。根据设计要求，对气缸活塞杆的伸出速度进行无级调节，且使气缸尽可能快速地迅速返回。则采用排气节流方式的单向节流阀。表3-3公称通（mm）346810152025接管螺纹M5×0.8M5×0.8M10×1M14×1.5M18×1.5M22×1.5M27×2M33×2Kv、C值（m3/h）0.150.30.51.02.03.05.69.6标准额定流量Q(L/min)170340570115023003400630010900在额定流量下的

30、压降（KPa）2020201515151212有效截面积S值（mm2）34510204060110根据表2-3耗气量2300L/min选择公称通径为10mm的排气节流型单向节流阀。选择的AS系列的单项节流阀。3.3换向阀的选用电磁阀是气动控制元件中最主要的元件，是利用电磁线圈通电时，静铁芯产生的电磁吸力使阀切换以改变气流方向的阀，全称为电磁控制方向阀，简称电磁阀。其电气结构包括电磁铁、接线座及保护电路。这种阀易于实现电、气联合控制，能实现远距离操作，因此得到了广泛的应用。按其操纵方法，有直动式和先导式两类，按结构，有滑柱式、截止式和同轴截止式三类。按密封形式，有间隙密封和弹性密封两类。按所用电

31、源，有直流和交流两类。按所使用的环境，有普通型和防爆型等。按润滑条件，有不给油润滑和油雾润滑等。要控制气缸完成慢进快退的功能要求，故需选择五位二通先导电磁换向阀，当电磁线圈通电时，阀动作换向，活塞杆工作，断电时，阀杆在弹簧力的作用下复位，活塞杆快速复位。这种单电控制阀在电控信号消失后，复位方式有弹簧复位、气压复位及弹簧加气压的混合复位。本电磁阀采用弹簧复位。因为弹簧复位工作可靠，但在工作气压较低或波动时，其复位力小，阀芯动作不稳定。 为弥补其不足，可以另加一个弹簧，形成复合复位形式，同时可以适当减小复位活塞直径。图3-1 五位二通先导电磁换向阀工作原理图3.4消声器的选用在气压传动系统之中，气

32、缸、气阀等元件工作时，排气速度较高，气体体积急剧膨胀，会产生刺耳的噪声。噪声的强弱随排气的速度、排量和空气通道的形状而变化。排气的速度和功率越大，噪声也越大，一般可达100120dB，为了降低噪声可以在排气口装消声器。消声器就是通过阻尼或增加排气面积来降低排气速度和功率，从而降低噪声的。气动元件使用的消声器一般由三种类型：吸收型消声器、膨胀干涉型消声器和膨胀干涉吸收型消声器。根据设计要求,消声器选用吸收型消声器吸收型消声器（如图3-2所示）结构简单，具有良好的消除中、高频噪声的性能。消声效果大于20dB 。在气压传动系统中，排气噪声主要是中、高频噪声，尤其是高频噪声，所以采用这种消声器是合适的

33、。吸收性消声器主要依靠吸音材料消声。消音罩2为多孔的吸音材料。一般用聚苯乙烯或铜珠烧结而成。当消声器的通径小于20mm时，多用聚苯乙烯作消音材料制成消声罩，当消声器的通径大于20mm时，消音罩多用铜珠烧结，以增加强度。其消声原理是：当有压气体通过消声罩时，气流受到阻力、声能量被部分吸收而转化成热能，从而降低了噪声强度。3.5快速排气阀的选用当进口压力下降到一定值时，出口有压气体自动从排气口迅速排气的阀，称为快速排气阀。快速排气阀用于使情动元件和装置迅速排气的场合。把它装在启刚和换向阀之间，气缸不在通过换向阀排气，直接从快速排气阀，可大大提高气缸的运动速度。根据设计要求，快速排气阀选用SMC的A

34、Q系列的快速排气阀3.6空气压缩装置的选用3.6.1选择要求 （1）要求压缩空气具有一定的压力和足够的流量。（2）要求压缩空气具有一定的清洁度和干燥度。清洁度是指气源中含有量，含灰尘杂的质量及颗粒大小都要控制在很低范围内。干燥度是指压缩空气中含水量的多少，启动装置要求要锁空气的含水量越低越好。混在压缩空气中的油蒸汽可能聚集在储气罐，管道，气动系统的容器中，又引起爆炸的危险或影响设备的寿命。（3）压缩空气中含有的饱和水分，在一定的条件下会凝结成水，并聚集在个别管道中。在寒冷的冬季，凝结的水会使管道及附近结冰而损坏，影响气动装置的正常工作。（4）压缩空气中的灰尘等杂志，对气动系统中作往复运动或转动

35、的气动元件的运动副会产生研磨作用，使这些元件因漏气而降低效率，影响它的使用寿命。 因此气源装置必须设置一些除油，除水，除杂，并使压缩空气干燥，提高压缩空气质量，进行气源净化处理的辅助设备。3.6.2空气压缩装置的选择(1)空压机的输出压力pc pc=p+p (3-5) 式中 pc -空压机输出压力，MPa p -气动执行元件的最高使用压力，MPa P-气动系统的总压力损失，MPa，一般情况下，P=0.15-0.2 遂取 P=0.18MPa，P=0.49MPa，Pc=0.67MPa(2)空压机的输入流量qc设气罐 qb=qmax式中qb -向气动系统提供的流量，m3/min（ANR） qmax

36、-气动系统的最大耗气量，m3/min（ANR）空压机的吸入流量 qc=kqb (3-6) 式中qc -空压机输入流量，m3/min（ANR） k-修正系数，一般k=1.5-2.0取k=1.6qmax =2300L/min= 2.3m3/min，qb= qmax =2300L/min= 2.3m3/min qc =kqb =1.6×2.3 m3/min=3.68 m3/min （3）空压机的功率P p=(n+1)kk-1p1qc0.06pcp1k-1n+1k-1 (3-7)式中 p-空压机的功率，kwP1-吸入空气的绝对压力，MPaPc-输出空气的绝对压力，MPaqc-空压机的输入流量

37、，m3/min（ANR）k-等熵指数，对空气k=1.4n-中间冷却器个数代入数值，经计算得：p=12.55 kw表3-4 各种空压机特性比较空压机类型活塞式螺杆式透平式成本低。0.2-500KW高。0.75-370KW。75KW以上与活塞式的价格差变小高。750KW以下无优势脉动大小小振动大小较小噪声大小小空气中的污染物尘埃、水分、油雾、炭末尘埃、水分、油雾，尘埃、水分排气方式断续排气，需设气管连续排气，不需设气管连续排气，不需设气管综合评价活塞式空压机设置场所受限制，空压机房需要防震，防噪声。为防止压力脉动，需设气罐。活塞式存在炭末等，要求空气清洁度高的场合，还需对压缩空气做特别处理，故总体

38、而言，比螺杆式费用可能高。根据设计要求及表3-4选用 螺杆式空压机。3.7继电器的选用继电器是一种电控制器件，它具有控制系统和被控制系统之间的互动关系，在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。所选择的继电器要满足电路图中所加的24V直流电压的要求。体积不宜过大，得带有4 个转换触点。要有较快的动作时间和释放时间以减少实验误差。根据设计要求选择正泰的JQX-13F小型大功率电磁继电器，其规格参数如下：表3-5 规格参数额定电压V动作电压V（）释放电压（）线圈电阻±10%2418.02.4640其他相关参数为：表3-6 其他相关参数动作时间25ms释放时间25ms最大开关电压250VAC/125VDC最大开关电流10A最大切换功率2200VA 280W电气寿命（次）1*105机械寿命（次）1*107总结通过此次课程设计，使我更加扎实的掌握了机电一体化方面的知识，在设