气压传动的教案

气压传动的教案第1页/共84页第12章气动基础及元件退出退出主目录12.1气压传动基本知识12.2气源装置及附件12.3气动执行元件12.4气动控制元件12.5气动比例、伺服阀12.6气动机械手模块本章介绍有关气压传动的基础知识及常用气动件的结构及工作原理.

本章重点：常用气动件的结构及工作原理.第2页/共84页退出退出下一页主目录子目录12．1气压传动基本知识1.气压传动系统的组成：

一气动剪切机的工作原理图

1­空气压缩机2­冷却器3­油水分离器4­贮气罐5­分水滤气器6­减压阀7­油雾器8­行程阀9­气控换向阀10­气缸11­工料第12章气动基础及元件第3页/共84页第12章气动基础及元件(1)气源装置：由空气压缩机及其附件（后冷却器、油水分离器和气罐等）所组成。(2)气源处理元件：清除压缩空气中的水分、灰尘和油污，以输出干燥洁净的空气供后续元件使用。如各种过滤器和干燥器等。(3)执行元件：它把空气的压力能转化为机械能，以驱动执行机构作往复运动（如气缸）或旋转运动（如气马达）。(4)控制元件：如压力阀、流量阀、方向阀和比例阀等。(5)辅助元件：如油雾器、消声器、管接头及连接管、转换器、显示器、传感器、放大器和程序器等。退出退出下一页主目录子目录第4页/共84页第12章气动基础及元件1)气动装置结构简单、轻便、安装维护简单。2)工作介质是空气，成本低。排气无需排气管路，对环境污染小。3)气缸动作速度一般为50-500mm/s，适合于快速运动。4)可靠性高，使用寿命长。5)利用空气的可压缩性，对冲击负载和过负载有较强的适应能力。6)全气动控制具有防火、防爆、耐潮的能力。与液压方式相比，气动方式更适合在高温场合使用。7)由于空气流动损失小，易于实现压缩空气可集中供应，远距离输送。2.气压传动的优缺点优点：退出退出下一页主目录子目录第5页/共84页第12章气动基础及元件1)由于空气有压缩性，气缸的动作速度易受负载的变化而变化。采用气液联动方式可以克服这一缺陷。2)气缸在低速运动时，由于摩擦力占推力的比例较大，气缸的低速稳定性不如液压缸。3)虽然在许多应用场合，气缸的输出力能满足工作要求，但其输出力比液压缸小。缺点：退出退出下一页主目录子目录第6页/共84页1-空气压缩机2、13-安全阀3-单向阀4-小气罐5-排水器6-电动机7-压力开关8-压力表9-截止阀10-后冷却器11-油水分离器12-大气罐12．2气源装置及附件第12章气动基础及元件1.气源设备及压缩机退出退出下一页主目录子目录第7页/共84页1-排气阀2-气缸3-活塞4-活塞杆5-滑块6-连杆7-曲柄8-吸气阀9-阀门弹簧1）活塞式空气压缩机的工作原理退出退出下一页主目录子目录第12章气动基础及元件第8页/共84页2.后冷却器退出退出下一页主目录子目录第12章气动基础及元件第9页/共84页小型气动系统最常用的过滤器是分水过滤器。该过滤器滤尘能力较强，通常它和减压阀、油雾器组装在一起被称为气动三联件，是气动系统中不可缺少的辅助装置。3.过滤器1－档水板2－滤芯3－冷凝物4－滤杯5－排放螺栓6－旋风挡板7－减压阀8－油雾器9－过滤器第12章气动基础及元件退出退出下一页主目录子目录第10页/共84页在气动系统中，部分运动部件在工作中是需要油液润滑。油雾器是一种特殊的注油装置，其作用是以压缩空气为动力把润滑油雾化以后注入气流中，并随气流进人需要润滑的部件，达到润滑的目的。1－立杆2－截止阀3－油杯4－吸油管5－单向阀6－油量调节针阀7－视油器8－油塞第12章气动基础及元件4.油雾器退出退出下一页主目录子目录第11页/共84页自动排水器用于自动排除管道低处、油水分离器、气罐及各种过滤器底部等处的冷凝水。第12章气动基础及元件5.自动排水器1-盖板2-喷嘴3-浮子4-滤芯5-排水阀座6-操作杆7-弹簧8-溢流孔9-活塞10-O型圈11-壳体退出退出下一页主目录子目录第12页/共84页在气动系统中，一般不设排气管道，压缩空气经换向阀向大气排放。由于阀内的气路十分复杂且又十分狭窄，压缩空气以近音速的流速从排气口排出，空气急剧膨胀和压力变化将产生高频噪声。排气速度和排气压力越高，噪音也越高。此时，需要用消声器来降低排气噪声。第12章气动基础及元件6.消声器退出退出下一页主目录子目录第13页/共84页真空发生器是利用文丘里原理产生负压，形成真空吸附为动力来进行工作的气动元件。对任何具有较光滑表面的物体，特别对于非铁、非金属且不适合夹紧的物体，如薄的柔软的纸张、塑料膜、铝箔，易碎的玻璃及其制品，集成电路等微型精密零件，都可使用真空吸附，完成各种作业。1－喷嘴2－接收室3－混合室4－扩散室第12章气动基础及元件7.真空发生器退出退出下一页主目录子目录第14页/共84页1－进气口2－真空口（输出口）3－排气口组合真空发生器第12章气动基础及元件退出退出下一页主目录子目录第15页/共84页1－过滤器2－精密过滤器3－减压阀4－压力表5－电磁阀6－真空发生器7－消声器8－真空过滤器9－真空压力开关10－真空压力表11－吸盘12－工件第12章气动基础及元件真空系统组成：退出退出下一页主目录子目录第16页/共84页1）车间内部干线管道应沿墙顺气流流动方向向下倾斜3°~5°，在主干管道和支管终点（最低点）设置集水罐，定期排放积水、污物等。2）支管的引出必须在主管的上部采用大角度拐弯后再向下引出。在离地面1.2m～1.5m处，接入一个分气器。在分气器两侧接分支管引入用气设备，分气器下面设置放水排污装置。1－主管2－支管3－分气器4－阀门5－过滤器6－减压阀第12章气动基础及元件8.管道系统退出退出下一页主目录子目录第17页/共84页3）为保证可靠供气，可采用多种管网供气系统：单树枝状、双树枝状、环状管网等。4）管径设计原则：为避免压缩空气在管道内流动时压力损失过大，主管道内空气推荐流速应在6～10m/s（相应压力损失小于0.03MPa），用气车间主管道内空气流速应不大于10～15m/s，并限定所有管道内空气流速不大于25m/s。第12章气动基础及元件退出退出下一页主目录子目录第18页/共84页按结构分类：按缸径分类：缸径2.5～6mm为微型气缸，8～25mm为小型气缸，32～320mm为中型气缸，大于320mm为大型气缸。12.3气动执行元件第12章气动基础及元件退出退出下一页主目录子目录分类第19页/共84页(a)、(b)、(f)－脚架型(c)、(g)－前、后法兰型(d)－轴销型(e)、(i)、(j)－球绞耳环型(h)－耳环型(k)－中间轴销型气缸安装方式第12章气动基础及元件退出退出下一页主目录子目录第20页/共84页1－后缸盖2－密封圈3－缓冲密封圈4－活塞密封圈5－活塞6－缓冲柱塞7－活塞杆8－缸筒9－缓冲节流阀10－导向套11－前缸盖12－防尘密封圈13－磁铁14－导向环第12章气动基础及元件1.普通气缸退出退出下一页主目录子目录第21页/共84页1－节流阀2－缓冲柱塞3－内密封带4－外密封带5－活塞6－滑台7－活塞架第12章气动基础及元件2.无杆气缸退出退出下一页主目录子目录第22页/共84页导向装置有滑动轴承和滚动轴承两种，能够承受更大的垂直负载和侧向负载，同时能抗扭转。气缸活塞上装有永久磁环，可用来触发行程开关。行程开关能非接触感测无杆气缸的运动位置。在两侧端盖装有缓冲节流阀，调节缓冲节流阀开度以保证气缸能稳定工作。在气缸安装支架上安装了液压缓冲器，可以进行负载缓冲。第12章气动基础及元件带导向装置的无杆气缸：退出退出下一页主目录子目录第23页/共84页1－套筒（移动支架）2－外磁环（永久磁铁）3－外导磁板4－内磁环（永久磁铁）5－内导磁板6－压板7－卡环8－活塞9－活塞轴10－缓冲柱塞11－气缸筒12－端盖13－进排气第12章气动基础及元件3.磁性气缸退出退出下一页主目录子目录第24页/共84页1－动作指示灯2－保护电路3－开关外壳4－导线5－活塞6－磁环7－缸筒8－舌簧开关第12章气动基础及元件4.开关气缸磁性开关气缸用于检测气缸行程的位置，不需在行程两端设置机控阀或行程开关，也不需要在活塞杆端部设置限位档块，所以使用方便、结构紧凑。可靠性高，寿命长、成本低、开关反应时间快，故得到广泛的应用。退出退出下一页主目录子目录第25页/共84页带阀气缸是将气阀置于缸体内或气缸连成一体。带阀气缸具有换向和（或）节流功能。它结构紧凑、使用方便、减少了配管、缩短了安装工时，节省了安装空间，被广泛应用。带阀气缸也可与磁性开关气缸联合，组成组合气缸。1－连接管接头2－连接管垫圈3－连接管4－电磁阀5－垫片6－单向阀7－下板8－针阀9－缓冲阀5.带阀气缸第12章气动基础及元件退出退出下一页主目录子目录第26页/共84页它是将标准气缸和导向装置构成一体，组合成x-y轴平面坐标或x-y-z轴三维坐标运动。它采用滚珠轴承导向，在活塞上装有磁性环，用于行程开关发讯。在行程终端设置液压缓冲器吸振。具有导向精度高，能抗扭矩，负载能力强，工作平稳，组装简单且方便的特点，在气动系统中广泛应用于检测、抓取、送料、定位、装配及机械加工，可作为气动机械手的机身、手臂的驱动装置等。1－磁性气缸2－滑台3－安装传感器导轨4－导向杆5－止动套传感器组件6－缓冲器挡块7－缓冲器6.滑台气缸（导向气缸）第12章气动基础及元件退出退出下一页主目录子目录第27页/共84页1）所有的结构都是双作用的，可自动对中，重复精度高。2）抓取力矩恒定。3）在气缸两侧可安置无接触式行程开关检测。4）耗气量低，适合于含油雾的或不含油雾的压缩空气。5）有多种安装连接方式，安装方便。7.手指气缸：实现各种抓取功能，是现代气动机械手的关键部件特点：手指气缸主要有平行手指气缸、摆动手指气缸、旋转手指气缸和三点手指气缸等四种结构形式。第12章气动基础及元件退出退出下一页主目录子目录第28页/共84页1)平行手指气缸第12章气动基础及元件退出退出下一页主目录子目录第29页/共84页2)摆动手指气缸第12章气动基础及元件退出退出下一页主目录子目录第30页/共84页第12章气动基础及元件3)旋转手指气缸退出退出下一页主目录子目录第31页/共84页第12章气动基础及元件4)三点手指气缸退出退出下一页主目录子目录第32页/共84页由将气缸和液压缸组合而成，它是以压缩空气为能源，并利用油液的不可压缩性来获得活塞的平稳运动。1－节流阀2－油箱3－单向阀4－液压缸8.气_液阻尼缸第12章气动基础及元件退出退出下一页主目录子目录第33页/共84页结构紧凑、简单、制造容易、成本低、维修方便、寿命长、泄漏少、效率高等优点。但因膜片的变形量有限，故其行程短。一般不超过40～50㎜。a)单作用式b)双作用式1－缸体2－膜片3－膜盘4－活塞杆9.膜片气缸第12章气动基础及元件退出退出下一页主目录子目录第34页/共84页第12章气动基础及元件

a)单叶片b)双叶片1－叶片2－定子3－挡块

10.摆动气缸1)叶片式摆动气缸退出退出下一页主目录子目录第35页/共84页第12章气动基础及元件1－缓冲节流阀2－端盖3－缸体4－缓冲柱塞5－齿轮6－齿条7－活塞10.摆动气缸2)齿轮齿条式摆动气缸退出退出下一页主目录子目录第36页/共84页12.4气动控制元件第12章气动基础及元件用来控制气流的压力、流量和流动方向，保证气动执行元件或机构按规定程序正常工作的各类气动元件称为气动控制元件。分类压力控制阀；流量控制阀；方向控制阀。退出退出下一页主目录子目录第37页/共84页气动与液压传动不同，一个空压站输出的压缩空气通常可供多台气动装置使用。空压站的空气压力都高于每台装置所需的压力，且压力波动较大。因此每台气动装置的供气压力都需要用减压阀减压，并保持稳定第12章气动基础及元件退出退出下一页主目录子目录1．压力控制阀1）减压阀第38页/共84页a)非溢流式b)溢流式c)恒量排气式减压口的溢流结构有溢流式、非溢流式和恒量排气式三种。1－调节手柄2－调压弹簧3－膜片4－阀杆5－进气阀门6－复位弹簧7－反馈导管8－溢流阀直动式减压阀第12章气动基础及元件退出退出下一页主目录子目录第39页/共84页1－调节手柄2－调压弹簧3－挡板

4－喷嘴5－孔道6－阀芯7－排气口8－进气阀口9－固定节流口10、11－膜片先导式减压阀（内部先导式）第12章气动基础及元件退出退出下一页主目录子目录第40页/共84页作用：当系统中的工作压力超过调定值时，把多余的压缩空气排入大气，以保持进口压力的调定值。)球阀式b)膜片式2）溢流阀（安全阀）第12章气动基础及元件退出退出下一页主目录子目录第41页/共84页依靠气路中压力的变化来控制执行元件按顺序动作的压力阀。3）顺序阀第12章气动基础及元件退出退出下一页主目录子目录第42页/共84页换向型控制阀--如气控阀、电磁阀等。单向型控制阀--如单向阀、梭阀、双压阀和快速排气阀等。第12章气动基础及元件2.方向控制阀分类：退出退出下一页主目录子目录第43页/共84页

第12章气动基础及元件阀芯结构:a)截止式b）膜片式c）滑阀式d）滑板式e）锥阀式退出退出下一页主目录子目录第44页/共84页单电控电磁换向阀双电控电磁换向阀（a）线圈1断电时的状态（b）线圈1通电时的状态（a）1通电、2断电状态（b）1断电、2通电状态1）电磁换向阀第12章气动基础及元件退出退出下一页主目录子目录第45页/共84页先导式单电控换向阀（a）断电状态（b）通电状态先导式双电控换向阀（a）电磁先导阀1通电状态（b）电磁先导阀2通电状态第12章气动基础及元件退出退出下一页主目录子目录第46页/共84页单气控滑阀双气控滑阀（b）Y口有控制信号第12章气动基础及元件退出退出下一页主目录子目录2）气控换向阀第47页/共84页

a)直动式

b)滚轮式

c)横向滚轮式

d)杠杆滚轮式

e)可调杆式

f)可调杠杆滚轮式

g)可通过式

h)基本型3）机控换向阀第12章气动基础及元件退出退出下一页主目录子目录第48页/共84页a)按钮式b)按钮式c)按钮式d)旋钮式e)锁式f)推拉式s)肘杆式h)脚踏式i)长手柄式4）人力控制换向阀第12章气动基础及元件退出退出下一页主目录子目录第49页/共84页利用延时控制的气动元件称为延时阀。它是一种时间控制元件。利用气阻和气容的充气特性来实现气压信号的延时。1－节流阀2－阻尼孔3－单向阀4－主阀芯第12章气动基础及元件5）延时换向阀退出退出下一页主目录子目录第50页/共84页a)截止式b)球阀式手动-自动选择回路

6）梭阀第12章气动基础及元件退出退出下一页主目录子目录第51页/共84页应用-双手操作回路

7）双压阀第12章气动基础及元件退出退出下一页主目录子目录第52页/共84页用来使气缸快速排气，以提高气缸的运动速度。

a)膜片式b)截止式c)消声排气式8）快速排气阀退出退出下一页主目录子目录第12章气动基础及元件第53页/共84页3.流量控制阀节流阀

单向节流阀第12章气动基础及元件退出退出下一页主目录子目录第54页/共84页排气消声节流阀带快换接头的速度控制阀1－节流口2－消声套

1－接头体2－节流阀3－阀体B4－阀体A5－单向密封圈

第12章气动基础及元件退出退出下一页主目录子目录第55页/共84页气动比例控制阀-比例电磁铁和气动放大器组成的控制阀气动伺服控制阀-动圈式力矩马达和气动放大器组成的控制阀

比例阀控制精度和动态性能一般低于伺服阀，但加工精度和造价较低，常用于伺服机构以外的不带反馈的开环系统中，比例控制阀有压力比例阀和流量比例阀两类。伺服阀通常用于闭环伺服机构，输出直接带双作用气缸或摆动马达。12．5气动比例、伺服阀从控制阀的功能来说，气动比例阀和伺服阀是完全一致的，它们都是将输入的连续电信号，转换为连续的气动信号输出。两者的区别退出退出下一页主目录子目录第12章气动基础及元件第56页/共84页电磁铁驱动的比例控制阀开关控制的比例压力阀气源口P,输出口A,排气口R1-主阀芯2-开关阀3-开关阀4-压力传感器

退出退出下一页主目录子目录第12章气动基础及元件第57页/共84页带电反馈的气动伺服控制阀a)结构原理b）控制电压-开口面积特性退出退出下一页主目录子目录第12章气动基础及元件第58页/共84页1－执行元件2－位移传感器3－控制器4－气动伺服阀

12．6气动机械手模块气动伺服定位系统退出退出下一页主目录子目录第12章气动基础及元件第59页/共84页立柱型气动机械手门架型气动机械手退出退出下一页主目录子目录第12章气动基础及元件第60页/共84页第13章气动基本回路及气动系统13.1压力控制回路退出主目录13.2方向控制回路13.3速度控制回路13.4位置控制回路13.5程序控制回路13.6安全保护回路本章介绍有关气压传动的基本回路及工作原理.

本章重点：基本回路的工作原理.第61页/共84页气源压力控制回路高低压转换回路13.1压力控制回路第13章气动基本回路及气动系统退出退出下一页主目录子目录第62页/共84页不同工作压力的控制回路增压回路退出退出下一页主目录子目录第13章气动基本回路及气动系统第63页/共84页单作用气缸换向回路（a）（b）（c）图C是用梭阀及单气控阀组成自保持回路。按下手动按钮阀A，单作用气缸便伸出。随后放开按A，气缸仍保持伸出状态，直至按下按钮阀B，气缸才返回。退出退出下一页主目录子目录13.2方向控制回路第13章气动基本回路及气动系统第64页/共84页二位三通阀换向回路二位五通阀换向回路退出退出下一页主目录子目录第13章气动基本回路及气动系统第65页/共84页三位五通阀换向回路

a)b)c)退出退出下一页主目录子目录第13章气动基本回路及气动系统第66页/共84页单作用气缸速度控制回路

a)b)c)退出退出下一页主目录子目录13.3速度控制回路第13章气动基本回路及气动系统第67页/共84页双作用气缸速度控制回路

a)b)退出退出下一页主目录子目录第13章气动基本回路及气动系统第68页/共84页行程中途变速回路

退出退出下一页主目录子目录第13章气动基本回路及气动系统第69页/共84页缓冲回路退出退出下一页主目录子目录第13章气动基本回路及气动系统第70页/共84页气液转换器的速度控制回路1－气液联动缸2－行程阀3－单向节流阀4－气液转换器5－电磁换向阀退出退出下一页主目录子目录第13章气动基本回路及气动系统第71页/共84页多位缸位置控制回路的特点是利用多位气缸，控制部分或全部活塞杆伸出或退回，实现多个位置控制。退出退出下一页主目录子目录13.4位置控制回路第13章气动基本回路及气动系统多位缸位置控制回路第72页/共84页将两个单杆双作用气缸的无杆腔端盖合成一体。安装时将一端活塞杆固定。当仅手动阀4切换时，气缸处于Ⅰ位；当仅手动阀5切换时，气缸A动作，行程至位置Ⅱ；当仅手动阀6切换时，气缸A退回、气缸B伸出行程至位置Ⅲ；当仅手动阀7切换时，气缸动作A+B行程至位置Ⅳ。退出退出下一页主目录子目录第13章气动基本回路及气动系统第73页/共84页电磁阀或行程阀位置控制回路退出退出下一页主目录子目录第13章气动基本回路及气动系统第74页/共84页手动阀和行程阀控制的单往复回路退出退出下一页主目录子目录13.5程序控制回路第13章气动基本回路及气动系统第75页/共84页电磁阀和行程开关控制的单往复回路退出退出下一页主目录子目录第13章气动基本回路及气动系统第76页/共84页两次往复回路按下一次启动按钮阀P，压缩空气经梭阀D供给A阀和B阀，使其左位工作。A阀左位，使气缸活塞杆伸出，伸至行程端部，行程阀a1被切换。a1的输出信号使阀A切换至右位，使气缸活塞杆退回，同时a1使阀B获得气源（此时阀B左位工作），进而切换阀C至左位，使行程阀a0获得气源。当气缸返回