第10章 气动元件

10.1气源装置与气动辅件

10.2气动执行元件

10.3气动控制元件

小结第10章气动元件10.1气源装置与气动辅件图10-1气源装置组成示意图

1-压缩机2-后冷却器3-油水分离器4-储气罐5-干燥器6-过滤器7-储气罐8-加热器9-阀2023/2/6第10章气动元件图10-2

单缸活塞式空气压缩机工作原理1-排气阀2-缸体3-活塞4-活塞杆5-滑块6-连杆7-曲柄8-吸气阀9-弹簧1.空气压缩机(1)分类

按压力高低可分为低压型(0.2～1.0MPa)、中压型(1.0～10MPa)和高压型(>10MPa)；按排气量可分为微型压缩机(V<1m3/min)、小型压缩机(V＝1～10m3/min)、中型压缩机(V＝10～100m3/min)和大型压缩机(V>100m3/min)；按工作原理可分为容积型和速度型。

(2)空气压缩机的工作原理2023/2/6第10章气动元件图10-3蛇管式水冷却器结构与符号

将空压机出口的高温压缩空气冷却到40～50℃或更低，使其中的水分和油雾冷凝成液态，以便从放污口排出，以免对气动元件造成不良的影响。后冷却器有风冷式和水冷式两种.2．后冷却器2023/2/6第10章气动元件

油水分离器安装在后冷却器出口管路上，其作用是将压缩空气中的水分、油分和灰尘等杂质分离出来，使压缩空气得到初步净化。油水分离器的结构形式有环形回转式、撞击折回式、离心旋转式、水浴式以及以上形式的组合形式。3．油水分离器2023/2/6第10章气动元件图10-5

贮气罐外形及图形符号1-排水阀2-检查孔3-安全阀4-压力表(1)贮存一定量的压缩空气。调节用气量，解决空压机的输气量与气动设备耗气量之间的不平衡。(2)作为应急气源。在空压机发生故障和临时需要时维持短时间的供气，以保证气动设备的安全工作。(3)减小输出气流的脉动和由此引起的管道等机械振动和噪声，保持输出气流的连续性、平稳性。(4)进一步降低压缩空气的温度，沉积分离掉压缩空气中的水分和油分等杂质。4．储气罐2023/2/6第10章气动元件干燥器的作用是进一步除去压缩空气中的水分、油分和颗粒杂质等，使压缩空气干燥。目前工业上常用的干燥器有吸附式干燥器和冷冻式干燥器。图10-6

吸附式干燥器结构图1-湿空气进气管2-顶盖3、5、10-法兰4、6-再生空气排气管7-再生空气进气管8-干燥空气排气管9-排水管11、22-密封垫12、15、20-钢丝过滤网13-毛毡14-下栅板16、21-吸附剂层17-支撑板18-筒体19-上栅板5．干燥器2023/2/6第10章气动元件图10-9

分水过滤器1-旋风叶片2-滤芯3-存水杯4-挡水板5-放水阀

过滤器的作用是在压缩空气进入控制回路之前进一步滤除压缩空气中的杂质，以保证控制元件的可靠工作。6．过滤器2023/2/6第10章气动元件10.1.2气动辅件1.油雾器油雾器是一种特殊的给油装置，它以压缩空气为动力，将润滑油喷射成雾状并混合于压缩空气中，使该压缩空气具有润滑气动元件的能力。采用油雾器润滑均匀稳定，可以同时对多个元件进行润滑。油雾器可分为普通型和微雾型两大类图10-10普通油雾器的结构示意图

油雾器可以单独使用，也可以和空气过滤器、减压阀构成气动三联件联合使用，其位置应安装在过滤器、减压阀之后，与换向阀的距离不超过5m处。安装时注意进、出口不能接错，必须垂直安装并保持正常油面位置。2023/2/6第10章气动元件图10-10

普通油雾器的结构示意图1-立杆2-阀芯3-弹簧4-阀座5-储油杯6-吸油管7-单向阀8-节流阀9-视油器10-油塞

特殊单向阀2023/2/6第10章气动元件

图10-11(a)没有气流输入时的情况，阀中的弹簧把钢球顶起，顶住加压通道。图10-11(b)为工作时阀芯状态，压力气体推开钢球，加压通道畅通，气体进入油杯加压，弹簧的作用使钢球正好处于中间位置。图10-11(c)为不停气加油时，单向阀的状态。首先拧松油雾器加油孔的油塞10，使油杯中气压降至大气压。此时单向阀的阀芯由中间工作位置被压下，压缩空气无法进入油杯，确保油杯内的气压保持为大气压，不至于使油杯中的油液从加油孔喷出。2023/2/6第10章气动元件图10-12

吸收型消声器2.消声器图10-13膨胀干涉吸收型消声器

膨胀干涉型消声器的直径比排气孔径大得多，气流在里面扩散、碰撞、反射、互相干涉，减弱了噪声强度，最后气流通过非吸音材料制成的、开孔较大的多孔外壳排入大气。主要用来消除中、低频噪声。

吸收型消声器主要利用多孔的吸声材料吸收声音。2023/2/6第10章气动元件图10-14浮子式自动排水器1-盖板2-喷嘴3-浮子4-滤芯5-排水口6-溢流孔7-弹簧8-操纵杆

自动排水器用于自动排除管道低处、油水分离器、储气罐及各种过滤器底部等处的冷凝水。可安装于不便通过自动排水器有气动式和电动式两大类。3．自动排水器2023/2/6第10章气动元件10.2气动执行元件10.2.1

气缸1.气缸的分类2023/2/6第10章气动元件2023/2/6第10章气动元件2023/2/6第10章气动元件2023/2/6第10章气动元件图10-17弹簧复位单作用气缸1—活塞杆；2—过滤片；3—止动套；4—弹簧；5—活塞2.常用气缸(1)普通气缸图10-16双作用气缸结构及图形符号1后缸盖；2活塞；3缸筒；4活塞杆；5缓冲密封圈；6前缸盖；7导向套；8防尘圈2023/2/6第10章气动元件双作用气缸的输出推力的计算活塞右行时活塞杆产生的推力F1，左行时活塞杆产生的拉力为F2气缸一个往复行程压缩空气耗气量q可按下式计算：2023/2/6第10章气动元件由于空气的压缩性，在气缸工作过程中若载荷的变化较大，会出现工作装置运动不稳定现象。对运动平稳性要求较高的场合，将气缸和液压缸组合使用，形成了气液阻尼缸。由气缸产生驱动力，用液压缸获得平稳的运动。(2)气液阻尼缸2023/2/6第10章气动元件图10-19膜片气缸1—缸体；2—膜片；3—膜盘；4—活塞杆膜片气缸优点：结构简单、紧凑，体积小，重量轻，密封性好，不易漏气，加工简单，成本低，无磨损件，维护修理方便等。缺点：行程短，一般不超过50mm。平膜片的行程更短，约为其直径的1/10。适用于行程短的场合。(3)膜片式气缸2023/2/6第10章气动元件

工作过程中即使动力气源出现故障，由于弹簧力的作用，仍能锁定活塞杆不使其移动。这种制动气缸夹紧力大，动作可靠。图10-20制动气缸1—活塞杆2—制动闸瓦3-制动活塞4-弹簧5-活塞(4)制动气缸2023/2/6第10章气动元件图10-21回转气缸1-导气头2-轴承3-缸盖与导气头阀芯4-密封圈5-活塞6-缸体7-活塞杆缸体6、连同缸盖3等可相对于导气头1回转。油塞杆只作往复直线运动。(5)回转气缸2023/2/6第10章气动元件图10-22普通型冲击气缸1-活塞杆2-前盖3-气缸体4-活塞5-中盖6-后盖初始状态：头腔进气，活塞在工作压力的作用下处于上限位置，封住喷口。蓄能状态：蓄能腔充气，由于喷口的面积为缸径的1/9，蓄能腔压力逐渐上升，当蓄能腔作用在喷嘴小面积上的力足以克服活塞下行所受到的阻力时，活塞开始运动，喷嘴打开。冲击状态：活塞开始移动的瞬间，蓄能腔内的气压已达到工作压力，活塞上腔通过尾腔与大气相通，则蓄能腔内的压缩空气经喷口以声速向尾腔充气，且气压作用在活塞上的面积突然增大8倍，于是活塞快速向下冲击作功。(6)冲击气缸2023/2/6第10章气动元件冲击气缸工作原理2023/2/6第10章气动元件无杆气缸是指利用活塞直接或方式连接外界执行的机械，并使其跟随活塞实现往复运动的气缸，这种气缸的最大优点是节省安装空间。(7)无杆气缸2023/2/6第10章气动元件10.2.2气马达图10-25

叶片式气动马达

1-叶片2-定子3-转子气马达是将压缩空气能量转换成连续回转运动机械能的气动执行元件。容积式气马达按结构不同，分成叶片式、活塞式、齿轮式等。2023/2/6第10章气动元件10.3气动控制元件10.3.1方向控制阀方向阀可分为换向型控制阀和单向型控制阀1.换向型控制阀控制调节压缩空气的方向、压力和流量的控制阀。图10-27推拉式手动阀工作原理与图形符号

（1）人力控制换向阀2023/2/6第10章气动元件(3)气压控制换向阀(2)机械控制换向阀机械控制换向阀是利用执行机构或其他机构的运动部件，借助凸轮、滚轮、杠杆和撞块等机械外力推动阀芯，实现换向的阀。加压控制图10-27单气控换向阀工作原理与图形符号

2023/2/6第10章气动元件卸压控制卸压控制是指加在阀芯上的控制信号的压力值是渐降的控制方式，当压力降至某一值时阀便被切换差压控制图10-30二位五通差压控制换向阀图形符号2023/2/6第10章气动元件(4)电磁控制换向阀直动型电磁换向阀先导式电磁换向阀图10-33先导型电磁换向阀图形符号

图10-31单电控直动型电磁换向阀

2023/2/6第10章气动元件图10-34

单向阀结构原理与图形符号1-阀体

2-阀芯

3-密封垫

4-弹簧2.单向型控制阀(1)单向阀2023/2/6第10章气动元件图10-35

或门型梭阀结构结构与图形符号1-阀体

2-阀芯

3-阀座(2)梭阀(或门式梭阀)2023/2/6第10章气动元件图10-37

与门型梭阀工作原理图(3)与门型梭阀(双压阀)2023/2/6第10章气动元件图10-39快速排气阀的结构及职能符号

快速排气阀用于气缸或其他气动装置快速排气，简称快排阀。(4)快速排气阀2023/2/6第10章气动元件10.3.2压力控制阀压力控制阀调节和控制压力大小的控制阀。包括减压阀、安全阀、顺序阀等。1.减压阀图10-41直动型减压阀结构原理与图形符号1-手柄2-调压弹簧

3-溢流口

4-膜片

5-阀芯

6-反馈导管7-阀口

8-复位弹簧气压传动系统中，一般由空气压缩机先产生压缩空气，再将此压力高的压缩空气贮存于贮气罐中，经管路输送给各气动装置，因气动装置所要求的工作压力都比空气压缩机输出的压力低，而且空气压缩机的输出压力又是波动变化的，为了供给各气动装置所需的稳定的工作压力，就要采用减压阀。2023/2/6第10章气动元件2023/2/6减压阀的主要特性①调压范围：减压阀输出压力的调节范围称为可调范围。②压力特性：压力特性是指减压阀在一定输出流量下，输入压力波动对输出压力的影响。③流量特性：流量特性是指减压阀在一定输入压力下，输出流量的变化对输出压力的影响。①减压阀的进口压力应比最高出口压力大0.1MPa以上。②安装减压阀时，最好手柄在上，以便于操作。阀体上的箭头方向为气体的流动方向，安装时不要装反。阀体上堵头可拧下来，装上压力表。③连接管道安装前，要用压缩空气吹净或用酸蚀法将锈屑等清洗干净。④在减压阀前安装分水滤气器，阀后安装油雾器，以防减压阀中的橡胶件过早变质。⑤减压阀不用时，应旋松手柄回零，以免膜片经常受压产生塑性变形。减压阀的使用2023/2/62023/2/6溢流阀的作用是当气动回路和容器中的压力上升到超过调定值时，能自动向外排气，以保持进口压力为调定值。

图10-46直动型溢流阀的工作原理与图形符号1-阀芯2-调压弹簧3-调节手柄2.溢流阀(安全阀)2023/2/62023/2/6顺序阀的工作原理与图形符号依靠气压的大小来控制气动回路中各元件动作先后顺序的压力控制阀，常用来控制气缸的顺序动作。单向顺序阀

3.顺序阀2023/2/610.3.3流量控制阀1.节流阀通过改变阀的通流截面积来实现流量控制的元件常见节流口形式图10-50节流阀的工作原理图与图形符号2023/2/6第10章气动元件图10-51单向节流阀结构原理与图形符号2.单向节流阀2023/2/6第10章气动元件图10-52排气节流阀结构原理和图形符号

安装在气动装置的排气口上，控制排入大气的气体流量，以改变执行机构的运动速度。排气节流阀常带有消声器以减小排气噪声，并能防止不清洁的气体通过排气孔污染气路中的元件。3.排气节流阀2023/2/6第10章气动元件图10-53柔性节流阀结构原理

4.柔性节流阀2023/2/6第10章气动元件10.3.4气动逻辑阀按工作压力：高压元件:工作压力为0.2~0.8MPa。低压元件:工作压力为0.2~0.8MPa。微压元件:工作压力为0.2~0.8MPa。按结构形式：截止式逻辑元件。滑阀式逻辑元件。膜片式逻辑元件。按逻辑功能：单功能元件。多功能元件。2023/2/6第10章气动元件气动逻辑元件是一种多功能元件，由逻辑元件组成逻辑回路和逻辑控制系统形成一定的逻辑运算关系，表10-3为逻辑元件的基本逻辑功能，通过多个元件的组合可进行多种逻辑运算。2023/2/6第10章气动元件图10-54是门和与门原理及符号依靠气动信号推动阀芯动作，改变气流的流动方向以实现一定逻辑功能。

特点是行程小、流量大、工作压力高、对气源净化要求低，便于实现集成式安装和实现集中控制，其拆卸也很方便。1.高压截止逻辑元件(1)是门和与门逻辑元件2023/2/6第10章气动元件图10-55或门元件原理与符号当A和B中只要有一个输入信号时，S口便有输出信号，呈逻辑“或”关系(2)或门元件2023/2/6第10章气动元件图10-56非门和禁门元件1-指示活塞

2-膜片

3-阀芯输入端A没有信号输入时，阀芯3在气源的作用下紧压在上阀座上，S有输出信号。当元件的输入端A有输入信号时，作用在膜片2上的气压力经阀杆使阀芯3向下移动，判断气源通路，没有输出。S与A间呈现了逻辑“非”关系。若把中间孔不作气源孔P，而改作另一输入信号孔B，该元件即为禁门元件。