项目九 任务三：气动执行元件的使用

项目九：气压传动任务三：气动执行元件的使用授课教师：02掌握气缸的基本计算。01了解气动执行元件的类型、结构特点、工作原理和使用；任务概述用于实现往复直线运动或摆动。用于实现回转运动。知识与技能气动执行元件：将压缩空气的压力能转化为机械能，驱动机械作直线往复运动、摆动和旋转运动的元件，称为气动执行元件。气缸气马达气动执行元件气缸01气马达02目录CONTENT01气缸气缸的应用十分广泛，其结构形式也是多种多样，下面简单介绍几种典型气缸的结构与特点。一、气缸气缸的分类、典型结构与特点1单作用气缸双作用气缸气缸的结构形式特殊缸普通型单活寒杆双作用气缸01图9.14普通型单活塞杆双作用气缸(a)外观图气缸由缸筒11，前缸盖13，后缸盖1，活塞8，活塞杆10，密封件和紧固件等组成。缸筒在前、后缸盖之间由四根拉杆和螺母将其连接锁紧（图中未画出）。活塞与连杆相连，活塞上装有密封圈4、导向环5和磁性环6。为防止漏气和外部粉尘的侵入，前缸盖上装有活塞杆用防尘组合密封圈15。磁性环用来产生磁场，使活塞接近磁性开关时发出电信号，即在普通气缸上安装磁性开关就能成为可以检测气缸活塞位置的开关气缸。普通型单活寒杆双作用气缸01图9.14普通型单活塞杆双作用气缸(b)结构原理图1—后缸盖；2—缓冲节流针阀；3、7—密封圈；4—活塞密封圈；5—导向环；6—磁性环；8—活塞；9—缓冲柱塞；10—活塞杆；11—缸筒；12—缓冲密封圈；13—前缸盖；14—导向套；15—防尘密封圈图9.15所示为串联式气液阻尼缸，左半部为气缸，右半部为液压缸。气缸活塞与液压缸活塞通过一根活塞杆连成一体。当压缩空气进入气缸右腔时，推动活塞左行，液压缸左腔液压油流出，经节流阀进入液压缸右腔，节流阀对活塞的运动产生阻尼作用。调节节流阀即可改变阻尼缸的运动速度。当压缩空气进入气缸左腔时，推动活塞右行。液压缸右腔排油，顶开单向阀3，油液快速流回液压缸左腔，无阻尼作用，阻尼缸即可快速返回。气液阻尼缸02普通气缸工作时，由于气体的可压缩性使气缸工作不稳定。为了使活塞运动平稳，普遍采用了气液阻尼缸。气液阻尼缸是由气缸和液压缸组合而成的,它以压缩空气为能源，利用油液的近似不可压缩性控制流量以获得活塞平稳运动和调节活塞的运动速度。图9.15气液阻尼缸1—气缸；2—液压缸；3—单向阀；4—油箱；5—节流阀图9.16所示，当压缩空气进入蓄能腔3时，其压力只能通过喷嘴口的小面积作用在活塞上，还不能克服活塞杆腔的排气压力所产生的向上的推力以及活塞与缸体间的摩擦力，喷嘴处于关闭状态，从而使蓄能腔的充气压力逐渐升高。当充气压力升高到能使活塞向下移动时，活塞的下移使喷嘴口开启，聚集在蓄能腔中的压缩空气通过喷嘴口突然作用于活塞的全面积上。高速气流进入活塞腔2进一步膨胀并产生冲击波，波的阵面压力可高达气源压力的几倍到几十倍，给予活塞很大的向下的推力。此时活塞杆腔1内的压力很低，活塞在很大的压差作用下迅速加速，在很短的时间内以极高的速度向下冲击，从而获得很大的动能。冲击气缸03图9.16冲击气缸1—活塞杆腔；2—活塞腔；3—蓄能腔；4—喷嘴口；5—中盖；6—活塞；7—缸体冲击气缸03冲击气缸可把压缩空气的压力能转化为活塞高速运动的动能，利用此动能做功，可完成型材下料、打印、破碎、冲孔、锻造等多种作业。利用这个能量实现冲击做功，可产生很大的冲击力。如：内径230mm，行程403mm的冲击气缸，可产生400~500kN的冲击力。图9.16冲击气缸1—活塞杆腔；2—活塞腔；3—蓄能腔；4—喷嘴口；5—中盖；6—活塞；7—缸体冲击气缸广泛用于：等各方面。锻造冲压下料压坯活塞的位移较小，一般小于40mm。这类气缸的特点是结构紧凑，重量轻，密封性能好，制造成本低，维修方便。它适用于气动夹具、自动调节阀及短行程工作场合。特点应用图9.17所示为膜片式气缸的工作原理图，它主要由膜片和中间硬芯相连来代替普通气缸中的活塞，依靠膜片在气压作用下的变形来使活塞杆运动。膜片式气缸04图9.17膜片式气缸1—缸体；2—膜片；3—膜盘；4—活塞杆（a）单作用式（b）双作用式这种气缸在运行时，不需要在压缩空气中加入起润滑作用的油雾就能长时间工作。由于气缸的排气中不含油分，故这种气缸特别适用于食品、医药工业。特点应用无油润滑气缸的结构与普通气缸没有什么两样，只是气缸内的一些相对运动零件，如活塞、密封圈、导向套等采用一种特殊的树脂材料制成，有自润滑作用，运动摩擦阻力小。无油润滑气缸05气缸的使用要求2气缸一般正常工作的条件是周围介质温度为-30~800℃，工作压力为0.1~1MPa。01安装前应在1.5倍工作压力下进行试验，不应漏气。02装配时所有密封件的相对运动工作表面应涂以润滑脂。03安装的气源进口处必须设置油雾器，以利于工作中润滑。气缸的合理润滑极为重要，常因润滑不良，气缸产生爬行，甚至不能正常工作。04安装时要注意动作方向，活塞杆不允许承受偏心负载或横向负载。05负载在行程中有变化时，应使用输出力有足够余量的气缸，并要附加缓冲装置。06不使用满行程。特别是当活塞杆伸出时,不要使活塞与气缸盖相撞击，否则容易引起活塞和缸盖等零件破坏。0702气马达二、气马达气马达是利用压缩空气的能量实现旋转运动的机械。气马达的分类与特点1叶片式气马达活塞式气马达气马达的结构形式齿轮式气马达制造简单，结构紧凑，但低速启动转矩小，低速性能不好，适宜性能要求低或中功率的机械，目前在矿山机械及风动工具中应用普遍。在低速情况下有较大的输出功率，它的低速性能好，适宜载荷较大和要求低速、转矩大的机械，如起重机、绞车绞盘、拉管机等。气马达的工作原理2如图9.18所示叶片式气马达，压缩空气由孔A输入时，分为两路：一路经定子两端盖内的槽进入叶片底部（图中未画出）将叶片推出，使其贴紧定子内表面。另一路则进入相应的密封容腔，作用于悬伸的叶片上。由于转子与定子偏心放置，相邻两叶片伸出的长度不一样，就产生了转矩差，从而推动转子按逆时针方向旋转。做功后的气体由孔C排出，剩余残气经孔B排出。若使压缩空气改由孔B输入，便可使转子按顺时针方向旋转。图9.18叶片式气马达

1—定子；2—转子；3—叶片（a）结构原理图（b）图形符号气马达的润滑是保证其正常工作必不可少的环节，气马达得到正确良好的润滑后，可在两次检修期间至少实际运转2500~3000h。一般应在气马达操纵阀前配置油雾器，并经常补油，以使雾状油混入压缩空气后再进入马达中，从而得到不间断的良好润滑。气马达的应用与润滑3气马达工作适应性强，可适用于无级调速、启动频繁、经常换向、高温潮湿、易燃易爆、负载启动、不便于人工操纵及有过载可能的场合。气马达主要应用于矿山机械、专业性的机械制造业、油田、化工、造纸、炼钢、船舶、航空、工程机械等行业。许多风动工具如风钻、风扳手、风砂轮、风动铲刮机等均装有气马达。随着气压传动的发展，气马达的应用将日趋广泛。训练4计算气缸直径。技能训练气缸直径的设计计算需根据其负载大小、运行速度和系统工作压力来决定。首先，根据气缸安装及驱动负载的实际工况，分析计算出气缸轴向实际负载F，再由气缸平均运行速度来选定气缸的负载率，初步选定气缸工作压力（一般为0.4~0.6MPa），再计算出气缸理论输出力Ft，最后计算出缸径，并按标准圆整得到实际所需的缸径。问气缸推动工件在水平导轨上运动。已知工件等运动件质量为m=250kg，工件与导轨间的摩擦系数

μ=0.25，气缸行程s为400mm，1.5s时间工件运动到位，系统工作压力力p=0.4MPa，试选定气缸直径。解

表9.3双作用气缸缸径-输出力换算表

缸径/mm

气缸的理论输出力（推力）/kg0.20.30.40.50.60.70.8101.572.363.143.934.715.506.28164.026.038.0410.112.114.116.1206.289.4212.615.718.822.025.0259.8114.719.624.529.434.439.23216.024.132.240.248.356.364.44025.137.750.362.875.488.0100.55039.258.978.598.21171371576362.393.51251561872182508010015120125130035240210015723631439347155062812524536849161573685998216040