第十二章气缸与气马达

1、教学重点教学难点解决方法气缸和气马达的工作原理。气缸和气马达的工作原理。气缸和气马达参数的计算。气缸和气马达参数的计算。查阅资料，实验教学和理论教学查阅资料，实验教学和理论教学互动，多做练习。互动，多做练习。 第十二章：气缸和第十二章：气缸和气马达气马达气缸和气马达气缸和气马达本课题重点与难点教学重点教学难点气压传动系统气缸和气马达的气压传动系统气缸和气马达的工作原理、参数的计算及选用工作原理、参数的计算及选用 气缸和气马达参数的计算气缸和气马达参数的计算 第十二章：气缸与气马达第十二章：气缸与气马达 12.1 气缸气缸一、气缸的分类一、气缸的分类 根据使用条件不同，其结构、形状也有多种形式，

2、分根据使用条件不同，其结构、形状也有多种形式，分类方法也很多。按压缩空气作用在活塞端面上的方向，类方法也很多。按压缩空气作用在活塞端面上的方向，可分为单作用气缸和双作用气缸；按结构形式可分为活可分为单作用气缸和双作用气缸；按结构形式可分为活塞式气缸、柱塞式气缸、叶片式气缸、薄膜式气缸及气塞式气缸、柱塞式气缸、叶片式气缸、薄膜式气缸及气液阻尼气缸等；按安装方式可分为耳座式、法兰式、液阻尼气缸等；按安装方式可分为耳座式、法兰式、轴销式和凸缘式；按气缸的功能分可分为普通气缸和特轴销式和凸缘式；按气缸的功能分可分为普通气缸和特殊气缸。殊气缸。第十二章：气缸与气马达第十二章：气缸与气马达 第十二章：气缸

3、与气马达第十二章：气缸与气马达 1、单作用气缸、单作用气缸原理及功能：压缩原理及功能：压缩空气驱动活塞向一空气驱动活塞向一个方向运动，借助个方向运动，借助外力复位，可以节外力复位，可以节约压缩空气，节省约压缩空气，节省能源。能源。简图简图1）活塞式气缸）活塞式气缸原理及功能：压缩原理及功能：压缩空气驱动活塞向一空气驱动活塞向一个方向运动，靠弹个方向运动，靠弹簧力复位，输出推簧力复位，输出推力随行程而变化，力随行程而变化，适用于小行程。适用于小行程。简图简图活塞式气缸活塞式气缸第十二章：气缸与气马达第十二章：气缸与气马达 2）薄膜式气缸）薄膜式气缸原理及功能：压缩空原理及功能：压缩空气作用在膜片

4、上，使气作用在膜片上，使活塞杆向一个方向运活塞杆向一个方向运动，靠弹簧复位，密动，靠弹簧复位，密封性好，适用于小行封性好，适用于小行程。程。简图简图第十二章：气缸与气马达第十二章：气缸与气马达 3）柱塞式气）柱塞式气缸缸原理及功能：柱塞向一原理及功能：柱塞向一个方向运动，靠外力返个方向运动，靠外力返回。稳定性较好，用于回。稳定性较好，用于小直径气缸。小直径气缸。简图简图第十二章：气缸与气马达第十二章：气缸与气马达 2、双作用气缸、双作用气缸1）普通式气缸）普通式气缸2）双出杆气缸）双出杆气缸原理及功能：利用压缩空气使活原理及功能：利用压缩空气使活塞向两个方向运动，两个方向输塞向两个方向运动，两

5、个方向输出的力和速度不等出的力和速度不等。原理及功能：活塞向两个方向原理及功能：活塞向两个方向运动的速度和输出力均相等，运动的速度和输出力均相等，适用于长行程。适用于长行程。简图简图第十二章：气缸与气马达第十二章：气缸与气马达 3）不可调缓冲式气缸）不可调缓冲式气缸原理及功能：活塞临近行原理及功能：活塞临近行程终点时，减速制动，减程终点时，减速制动，减速值不可调整。（速值不可调整。（a）为）为单向缓冲，（单向缓冲，（b）为双向）为双向缓冲。缓冲。简图简图第十二章：气缸与气马达第十二章：气缸与气马达 缓冲式气缸缓冲式气缸第十二章：气缸与气马达第十二章：气缸与气马达 4）可调缓冲式气缸）可调缓冲式

6、气缸原理及功能：塞临近行程原理及功能：塞临近行程终点时，减速制动，可根终点时，减速制动，可根据需要调整减速值。（据需要调整减速值。（a）为单向缓冲，（为单向缓冲，（b）为双向）为双向缓冲。缓冲。简图简图第十二章：气缸与气马达第十二章：气缸与气马达 可调缓冲式气缸可调缓冲式气缸第十二章：气缸与气马达第十二章：气缸与气马达 3、特殊气缸、特殊气缸1）冲击式气缸）冲击式气缸原理及功能：利用突原理及功能：利用突然大量供气和快速排然大量供气和快速排气相结合的方法得到气相结合的方法得到活塞杆的冲击运动，活塞杆的冲击运动，用于切断、冲孔打击用于切断、冲孔打击工件。工件。第十二章：气缸与气马达第十二章：气缸与

7、气马达 冲击式气缸工作原理冲击式气缸工作原理简图简图第十二章：气缸与气马达第十二章：气缸与气马达 冲击式气缸工作原理冲击式气缸工作原理第十二章：气缸与气马达第十二章：气缸与气马达 2）气）气液阻尼缸液阻尼缸原理及功能：利用液体不原理及功能：利用液体不可压缩性，获得活塞杆的可压缩性，获得活塞杆的稳速运动。用于速度稳定稳速运动。用于速度稳定性要求较高的场合。性要求较高的场合。简图简图第十二章：气缸与气马达第十二章：气缸与气马达 气气液阻尼缸工作原理液阻尼缸工作原理第十二章：气缸与气马达第十二章：气缸与气马达 气气液阻尼缸工作原理液阻尼缸工作原理第十二章：气缸与气马达第十二章：气缸与气马达 3）增压

8、缸）增压缸原理及功能：利用液体的原理及功能：利用液体的不可压缩性和力的平衡原不可压缩性和力的平衡原理，可在小活塞端输出高理，可在小活塞端输出高压的液体。压的液体。a、增压缸、增压缸简图简图第十二章：气缸与气马达第十二章：气缸与气马达 原理及功能：利用压原理及功能：利用压力和作用面积乘积相力和作用面积乘积相等，可在小面积端获等，可在小面积端获得较高压力。得较高压力。简图简图b、增压缸、增压缸第十二章：气缸与气马达第十二章：气缸与气马达 4、特殊气缸、特殊气缸1）串联气缸）串联气缸原理及功能：在一根活塞原理及功能：在一根活塞杆上串联多个活塞，因而杆上串联多个活塞，因而增大活塞面积总和，气缸增大活塞

9、面积总和，气缸输出力决定投入工作的气输出力决定投入工作的气缸的数量。缸的数量。简图简图第十二章：气缸与气马达第十二章：气缸与气马达 2）回转气缸）回转气缸原理及功能：进排气导管原理及功能：进排气导管和缸体可相对转动，可用和缸体可相对转动，可用于机床夹具和线材卷曲装于机床夹具和线材卷曲装置上。置上。简图简图第十二章：气缸与气马达第十二章：气缸与气马达 3）双活塞杆气缸）双活塞杆气缸原理及功能：两个活塞同原理及功能：两个活塞同时向相反方向运动，增大时向相反方向运动，增大行程行程简图简图第十二章：气缸与气马达第十二章：气缸与气马达 4）多位气缸）多位气缸原理及功能：活塞原理及功能：活塞行程可占有四个

10、位行程可占有四个位置，只要气缸的任置，只要气缸的任一空腔接通气源，一空腔接通气源，活塞就可占有一个活塞就可占有一个位置。位置。简图简图第十二章：气缸与气马达第十二章：气缸与气马达 5）伸缩气缸）伸缩气缸原理及功能：活塞行原理及功能：活塞行程可占有四个位置，程可占有四个位置，只要气缸的任一空腔只要气缸的任一空腔接通气源，活塞就可接通气源，活塞就可占有一个位置。占有一个位置。简图简图第十二章：气缸与气马达第十二章：气缸与气马达 6）伺服气缸）伺服气缸原理及功能：将输入原理及功能：将输入的气压信号比例地转的气压信号比例地转化为活塞杆的机械位化为活塞杆的机械位移，多用于自动控制移，多用于自动控制系统中

11、。系统中。简图简图第十二章：气缸与气马达第十二章：气缸与气马达 5、特殊气缸、特殊气缸数字气缸数字气缸原理及功能：将若干原理及功能：将若干个活塞轴向依次装在个活塞轴向依次装在一起，其运动行程从一起，其运动行程从小到大按几何级数排小到大按几何级数排列，由输入的气动信列，由输入的气动信号决定输出号决定输出简图简图第十二章：气缸与气马达第十二章：气缸与气马达 二、气缸的安装形式二、气缸的安装形式1、固定式气缸分为：、固定式气缸分为：耳座式、法兰式。轴耳座式、法兰式。轴向耳座，耳座承受力向耳座，耳座承受力矩，气缸直径越大，矩，气缸直径越大，力矩越大。力矩越大。第十二章：气缸与气马达第十二章：气缸与气马

12、达 气缸的安装形式气缸的安装形式分类分类简图简图说明说明固固定定式式气气缸缸耳座式耳座式轴向耳座轴向耳座轴向耳座，耳座承受力轴向耳座，耳座承受力矩，气缸直径越大，力矩，气缸直径越大，力矩越大。矩越大。切向耳座切向耳座同上同上法兰式法兰式前法兰前法兰前法兰紧固，安装螺钉前法兰紧固，安装螺钉受力较大。受力较大。后法兰后法兰后法兰紧固，安装螺钉后法兰紧固，安装螺钉受力较小。受力较小。自配法兰自配法兰法兰由使用时视安装条法兰由使用时视安装条件现配。件现配。第十二章：气缸与气马达第十二章：气缸与气马达 轴轴销销式式气气缸缸尾部轴销尾部轴销气缸可绕尾摆动气缸可绕尾摆动头部轴销头部轴销气缸可绕头部轴摆气缸可

13、绕头部轴摆动动中间轴销中间轴销气缸可绕中间轴摆气缸可绕中间轴摆动动第十二章：气缸与气马达第十二章：气缸与气马达 三、几种气缸的参数计算三、几种气缸的参数计算 （一）（一） 单作用气缸单作用气缸 所谓单作用气缸是指压缩空气只在气缸一端进气，并所谓单作用气缸是指压缩空气只在气缸一端进气，并推动活塞运动，而返回时则借助其他外力，如弹簧力或重推动活塞运动，而返回时则借助其他外力，如弹簧力或重力等。图就是弹簧复位的单作用气缸。力等。图就是弹簧复位的单作用气缸。第十二章：气缸与气马达第十二章：气缸与气马达 单作用气缸的推力单作用气缸的推力F为为tFPDF24式中式中: D活塞直活塞直 P气缸工作压力气缸工

14、作压力 Ft弹簧力弹簧力考虑总阻力时的效率，一般取考虑总阻力时的效率，一般取0.70.8,活塞运动速度小于活塞运动速度小于0.2m/s时取大值时取大值, 活塞运动速度大于活塞运动速度大于0.2m/s时取小值时取小值. 气缸工气缸工作时的总阻力包括运动部件的惯性力和各密封处的摩擦阻力作时的总阻力包括运动部件的惯性力和各密封处的摩擦阻力等等,它与多种因素有关。它与多种因素有关。第十二章：气缸与气马达第十二章：气缸与气马达 (二二) 双作用气缸双作用气缸 1、单活塞双作用缸、单活塞双作用缸 这是使用最广泛的一种普通气这是使用最广泛的一种普通气缸，其结构见图。缸，其结构见图。 所谓双作用气缸是指气缸的

15、两端都进气，其输出力所谓双作用气缸是指气缸的两端都进气，其输出力用下式计算。用下式计算。第十二章：气缸与气马达第十二章：气缸与气马达 第十二章：气缸与气马达第十二章：气缸与气马达 PDF214PdDF)(4222式中式中: F1无杆腔进气时活塞上的输出力。无杆腔进气时活塞上的输出力。 F2有杆腔进气时活塞上的输出力。有杆腔进气时活塞上的输出力。 D活塞直径活塞直径 d活塞杆直径活塞杆直径 P气缸工作压力气缸工作压力 考虑总阻力时的效率，一般取考虑总阻力时的效率，一般取0.70.8,活塞运动速度活塞运动速度小于小于0.2m/s时取大值时取大值, 活塞运动速度大于活塞运动速度大于0.2m/s时取小

16、值时取小值. 其他活塞类气缸的输出力计算，都可参照上述公式计算。其他活塞类气缸的输出力计算，都可参照上述公式计算。第十二章：气缸与气马达第十二章：气缸与气马达 （三）薄膜式气缸（三）薄膜式气缸 薄膜式气缸由缸体、膜片、膜盘、和活塞杆等主要零件组薄膜式气缸由缸体、膜片、膜盘、和活塞杆等主要零件组成。它可以是单作用式的，也可以是双作用式的，成。它可以是单作用式的，也可以是双作用式的， 薄膜式薄膜式气缸与活塞类气缸相比，具有结构紧凑、简单、容易制造、气缸与活塞类气缸相比，具有结构紧凑、简单、容易制造、成本低、维修方便、寿命长、泄漏少和效率高等优点。但膜成本低、维修方便、寿命长、泄漏少和效率高等优点。

17、但膜片变形量有限，故行程短，一般不超过片变形量有限，故行程短，一般不超过4050mm。薄膜式气。薄膜式气缸的最大行程缸的最大行程Smax与缸径的关系如下：与缸径的关系如下： 第十二章：气缸与气马达第十二章：气缸与气马达 平薄膜片式气缸平薄膜片式气缸 Smax=(0.120.15)D 盘形膜片式气缸盘形膜片式气缸 Smax=(0.200.25)D 应注意的是应注意的是,因膜片变形要吸收能量因膜片变形要吸收能量,所以活塞杆上的输所以活塞杆上的输出力随行程的加大而减小。出力随行程的加大而减小。第十二章：气缸与气马达第十二章：气缸与气马达 薄膜式气缸结构图薄膜式气缸结构图第十二章：气缸与气马达第十二章

18、：气缸与气马达 四、气缸的选用要求四、气缸的选用要求 气缸选用首先要立足于选用标准气缸，其次才是自行设计。气缸选用首先要立足于选用标准气缸，其次才是自行设计。 1、气缸的选择要求、气缸的选择要求 （1）气缸输出力的大小按计算值的）气缸输出力的大小按计算值的1.152倍来选择倍来选择,并据此并据此选择气缸内径。为了避免气缸容积过大，可采用扩力机构。选择气缸内径。为了避免气缸容积过大，可采用扩力机构。 （2）气缸行程的长度要根据执行机构的行程长度来选择，并）气缸行程的长度要根据执行机构的行程长度来选择，并受结构的限制，一般应比所需行程长受结构的限制，一般应比所需行程长510mm。 （3）活塞运动速

19、度主要取决于进、排气口及导管内径的大小，）活塞运动速度主要取决于进、排气口及导管内径的大小，内径越大则活塞运动速度越快。为了得到平稳的所需速度，通内径越大则活塞运动速度越快。为了得到平稳的所需速度，通常选用带节流装置或气常选用带节流装置或气液阻尼装置的气缸。液阻尼装置的气缸。第十二章：气缸与气马达第十二章：气缸与气马达 2、气缸的使用要求、气缸的使用要求 （1）气缸一般的工作条件是：周围介质温度为）气缸一般的工作条件是：周围介质温度为3580，工作压力，工作压力0.40.6MPa. （2）安装时要注意运动方向。活塞杆不能受偏载或横向）安装时要注意运动方向。活塞杆不能受偏载或横向载荷。载荷。 （

20、3）在行程中负载有变化时，应使用输出力有足够余量）在行程中负载有变化时，应使用输出力有足够余量的气缸，并要附加缓冲装置。的气缸，并要附加缓冲装置。 （4）不使用满行程。特别当活塞杆伸出时，不能让活塞）不使用满行程。特别当活塞杆伸出时，不能让活塞与端盖相碰，否则容易破坏零件。与端盖相碰，否则容易破坏零件。 （5）应在气缸进气口设置油雾器进行润滑。不允许用油）应在气缸进气口设置油雾器进行润滑。不允许用油润滑时，应选用无油润滑气缸。润滑时，应选用无油润滑气缸。第十二章：气缸与气马达第十二章：气缸与气马达 12.2 气马达气马达气马达的种类很多，气马达的种类很多，常用的有容积式马达。常用的有容积式马达

21、。容积式马达又分为叶容积式马达又分为叶片式马达、活塞式马片式马达、活塞式马达和齿轮式马达。这达和齿轮式马达。这里只介绍以下几种里只介绍以下几种。一、气马达的分类和工作原理一、气马达的分类和工作原理第十二章：气缸与气马达第十二章：气缸与气马达 1、叶片式气马达、叶片式气马达 压缩空气经压缩空气经A孔输入后分为两路，一路经定子两端密封孔输入后分为两路，一路经定子两端密封盖的槽进入叶片底部（图中未画出），将叶片推出使之贴于盖的槽进入叶片底部（图中未画出），将叶片推出使之贴于定子内壁上，相邻叶片间形成密闭空间以便起动；另一路进定子内壁上，相邻叶片间形成密闭空间以便起动；另一路进入相应的密闭空间而作用在

22、两个叶片上。由于这两个叶片伸入相应的密闭空间而作用在两个叶片上。由于这两个叶片伸出的量不同，因而压缩空气作用在这两个叶片上的面积不同，出的量不同，因而压缩空气作用在这两个叶片上的面积不同，也就产生了转矩差，此转矩差通过叶片带动定子作逆时针旋也就产生了转矩差，此转矩差通过叶片带动定子作逆时针旋转。做功后的气体由转。做功后的气体由C孔和孔和B孔排出。改变压缩空气的输入孔排出。改变压缩空气的输入方向，也就改变了气马达旋转方向。方向，也就改变了气马达旋转方向。第十二章：气缸与气马达第十二章：气缸与气马达 叶片式气马达的结构叶片式气马达的结构第十二章：气缸与气马达第十二章：气缸与气马达 叶片式气马达的工

23、作原理图叶片式气马达的工作原理图第十二章：气缸与气马达第十二章：气缸与气马达 压缩空气经进气口进入分配压缩空气经进气口进入分配阀（或叫配气阀）后再进入气阀（或叫配气阀）后再进入气缸，推动活塞及连杆组件运动，缸，推动活塞及连杆组件运动，从而迫使曲轴转动。曲轴转动从而迫使曲轴转动。曲轴转动的同时，带动固定在轴上的分的同时，带动固定在轴上的分配阀同步转动，使压缩空气随配阀同步转动，使压缩空气随着分配阀的角度位置的改变而着分配阀的角度位置的改变而进入不同的缸内，依次推动各进入不同的缸内，依次推动各个活塞运动。个活塞运动。 2、径向活塞式气马达的工作原理、径向活塞式气马达的工作原理第十二章：气缸与气马达

24、第十二章：气缸与气马达 压缩空气经进口（图中未画出）进入配气阀套压缩空气经进口（图中未画出）进入配气阀套8及配气及配气阀阀7，经配气阀及配气阀套上的孔和槽以及外壳，经配气阀及配气阀套上的孔和槽以及外壳10上的斜上的斜孔进入气缸孔进入气缸6，推动活塞及连杆组件，推动活塞及连杆组件5运动，活塞及连杆运动，活塞及连杆组件又带动曲轴组件又带动曲轴13转动。曲轴旋转又带动固定在曲轴转动。曲轴旋转又带动固定在曲轴13上的配气阀同步转动。配气阀的同步转动使各缸依次配气，上的配气阀同步转动。配气阀的同步转动使各缸依次配气，从而实现曲轴连续运转。从而实现曲轴连续运转。 径向活塞式气马达的结构径向活塞式气马达的结构第十二章：气缸与气马达第十二章：气缸与气马达 径向活塞式气马达的结构径向活塞式气马达的结构第十二章：气缸与气马达第十二章：气缸与气马达 活塞式气马达