项目九 任务一：走进气动技术

项目九：气压传动任务一：走进气动技术授课教师：某某某项目描述气压传动(简称气动)是以压缩空气作为工作介质进行能量传递的一种传动方式。气压传动及其控制技术目前在国内外工业生产中应用较多，它与液压、机械、电气和电子技术一起互相补充,已成为实现生产过程自动化的一个重要手段。01与液压传动一样，气压传动也利用流体作为工作介质而传动,在工作原理、系统组成、元件结构和图形符号等方面，两者之间存在很多相似之处。所以在学习本章时，前面液压传动的一些基本知识，在此仍有很大的参考和借鉴作用。02项目目标知识目标01熟悉气压传动的工作原理。02了解气压传动的发展概况、优缺点及在工业中的应用。05掌握常用气动系统回路的分析。04掌握气动基本回路的功能及工作原理。03了解气源装置，掌握气动元件的结构组成、工作原理及应用。能力目标知道气源装置的组成。02能分析气动元件的结构组成及工作原理。03认识气压传动技术。01能分析气动基本回路和气动系统的组成及工作原理。04气动技术在众多学科和社会生活中的广泛应用，进一步认识该技术的科学价值、应用价值。了解01“科技兴国、科技强国、科技报国”的使命感。树立02劳动精神、奋斗精神、奉献精神、创造精神、勤俭节约的精神。弘扬05学生的质量意识、安全意识、环保意识。培养04素质目标学生爱岗敬业、一丝不苟、勇于创新等职业道德。培养03职业能力会绘制各种气动元件的职能符号。01会根据要求搭建组装基本的气动回路。02会识读分析基本的气动系统。03目录CATALOG气压传动系统的工作原理01气压传动系统的组成02气压传动系统的特点03气压传动系统的应用04气压传动系统的发展趋势05任务概述了解气压传动系统的工作原理、组成和特点及应用。01气压传动系统的工作原理知识与技能一、气压传动系统的工作原理是以压缩空气为工作介质进行能量转换和信号传递的一门技术。工作原理是利用空压机把电动机或其他原动机输出的机械能转换为空气的压力能，然后在控制元件的作用下，通过执行元件把压力能转换为直线运动或回转运动形式的机械能，从而完成各种动作，并对外做功。气压传动图9.1剪切机气压传动系统(a)结构原理图（b）图形符号1-空气压缩机；2-冷却器；3-油水分离器；4-储气罐；5-分水滤气器；6-减压阀；7-油雾器；8-行程阀；9-气动换向阀；10-气缸；11-工料为了对气压传动系统(简称气动系统)有一个概括了解，现以气动剪切机为例，介绍气动系统的工作原理。图9.1为气动剪切机的工作原理图，图示位置为剪切前的预备状态。空气压缩机1产生的压缩空气，经过冷却器2、油水分离器3进行降温及初步净化后，送入储气罐4备用；压缩空气从储气罐引出先经过分水滤气器5再次净化，然后经减压阀6、油雾器7和气控换向阀9到达气缸10。此时换向阀A腔的压缩空气将阀心推到上位，使汽缸上腔充压，活塞处于下位，剪切机的剪口张开，处于预备工作状态。当送料机构将工料11送入剪切机并送到规定位置时，工料将行程阀8的阀心向右推动，行程阀将换向阀的A腔与大气连通。换向阀的阀心在弹簧的作用下移到下位，将气缸上腔与大气连通，下腔与压缩空气连通。压缩空气推动活塞带动剪刃快速向上运动将工料切下。此外，还可根据实际需要，在气路中加入流量控制阀，控制剪切机构的运动速度。工料被切下后即与行程阀脱开，行程阀阀心在弹黄作用下复位，将排气通道封闭。换向阀A腔压力上升，阀心移至上位，使气路换向。气缸下腔排气，上腔进入压缩空气，推动活塞带动剪刃向下运动，系统又恢复到图示的预备状态，待第二次进料剪切。气路中行程阀的安装位置可以根据工料的长度进行左右调整。换向阀是根据行程阀的指令来改变压缩空气的通道使气缸活塞实现往复运动。气缸下腔进入压缩空气时，活塞向上运动将压缩空气的压力能转换为机械能使剪切机构切断工料。02气压传动系统的组成由上述气动剪切机实例可以看出，气压传动与液压传动都是利用流体作为工作介质，具有许多共同点。气压传动系统也是由以下五个部分组成。二、气压传动系统的组成它是将原动机（如电动机）供给的机械能转变为气体的压力能，为各类气动设备提供动力。其主体部分是空气压缩机（图9.1中元件1）。用气量较大的厂矿企业都专门建立压缩空气站，为以方便管理并向各用气点输送压缩空气。1.动力元件（气源装置）图9.1剪切机气压传动系统(a)结构原理图（b）图形符号1-空气压缩机；2-冷却器；3-油水分离器；4-储气罐；5-分水滤气器；6-减压阀；7-油雾器；8-行程阀；9-气动换向阀；10-气缸；11-工料图9.1剪切机气压传动系统(a)结构原理图（b）图形符号1-空气压缩机；2-冷却器；3-油水分离器；4-储气罐；5-分水滤气器；6-减压阀；7-油雾器；8-行程阀；9-气动换向阀；10-气缸；11-工料控制元件包括各种阀类。如各种压力阀（图9.1中元件6）、方向阀（图9.1中元件8、9）、流量阀、逻辑元件等，用以控制压缩空气的压力、流量和流动方向以及执行元件的工作程序，以便使执行元件完预定的运动规律。3.控制元件它是将气体的压力能转换成机械能的一种能量转换装置。包括各种气缸（图9.1中元件10）和气动马达。2.执行元件辅助元件是使压缩空气净化、润滑、消声以及用于元件间连接等所需的装置，如各冷却器、油水分离器、储气罐、分水滤气器、油雾器（图9.1中元件2、3、4、5、7）及消声器等。它们对保持气动系统可靠、稳定和持久工作起着十分重要的作用。4.辅助元件图9.1剪切机气压传动系统(a)结构原理图（b）图形符号1-空气压缩机；2-冷却器；3-油水分离器；4-储气罐；5-分水滤气器；6-减压阀；7-油雾器；8-行程阀；9-气动换向阀；10-气缸；11-工料工作介质即传动气体，为压缩空气。气动系统是通过压缩空气实现运动和动力传递的。5.工作介质03气压传动系统的特点三、气压传动系统的特点表9.1气压传动与其他传动方式的比较由于气压传动的工作介质是空气，具有压缩性大、黏性小、清洁度和安全性高等特点，与液玉油差别较大。因此气压传动与液压传动在性能、使用方法、使用范围和结构上也存在较大的差别。气压传动与液压、电气、机械传动方式的比较如表9.1所示。

气压传动液压传动电气传动机械传动输出力大小中等大中等较大动作速度较快较慢快较慢装置构成简单复杂一般普通受负载影响较大一般小无传输距离中短远短速度调节较难容易容易难维护一般较难较难容易造价较低较高较高一般通过比较可知，气压传动具有以下特点。01气动动作迅速、反应快（0.02s）,调节控制方便，维护简单，不存在介质变质、补充等问题。气压传动的优点02便于集中供气和远距离输送控制；因空气黏度小（约为液压油的万分之一），在管内流动阻力小，压力损失小。03气动系统对工作环境适应性好，特别在易燃、易爆、多尘埃、强磁、辐射、振动等恶劣的工作环境工作时，安全可靠性优于液压、电子和电气系统。04由于空气具有可压缩性，能够实现过载保护，也便于储气罐储存能量，以备急需。05以空气为工作介质，易于取得，节省了购买、储存、运输介质的费用和麻烦，用后的空气直接排入大气，处理方便，也不污染环境。06气动元件结构简单，成本低，寿命长，易于标准化、系列化和通用化。07因排气时气体膨胀，温度降低，可以自动降温。08与液压传动一样，操作控制方便，易于实现自动控制。01运动平稳性较差。因空气可压缩性较大，其工作速度受外负载影响大。气压传动的缺点02工作压力较低（0.3~1.0MPa），不易获得较大的输出力或转矩。03空气净化处理较复杂，气源中的杂质及水蒸气必须净化处理。04因空气黏度小，润滑性差，因此需设润滑装置。05有较大的排气噪声。04气压传动系统的应用四、气压传动系统的应用表9.2气压传动的应用工业领域应

用机械工业自动生产线，各类机床，工业机械手和机器人，零件加工及检测装置轻工业气动上下料装置，食品包装生产线，气动罐装装置，制革生产线化工业化工原料输送装置，石油钻采装置，射流负压采样器等冶金工业冷轧、热轧装置气动系统，金属冶炼装置气动系统，水压机气动系统电子工业印刷电路板自动生产线，家用电器生产线，显像管转运机械手的气动装置气压传动在相当长的时间内被用来执行简单的机械动作，但近年来，气动技术在自动化技术的应用和发展中起到了极其重要的作用，并得到了广泛应用和迅速发展。表9.2列举了气压传动在各工业领域中的应用。用于食品、医药、包装、印刷、焊接等。05气压传动系统的发展趋势五、气压传动系统的发展趋势气动元件的有些使用场合主要是满足在有限的空间要求气动元件外形尺寸尽量小的要求，因此小型化是主要发展趋势。微型气动元件不但用于机械加工及电子制造业，而且用于制药业、医疗技术、包装技术等。在这些领域中，已经出现活塞直径小于2.5mm的气缸、宽度为10mm的气阀及相关的辅助元件，并正在向微型化及系列化方向发展。小型化、节能化1最常见的组合是带阀和开关的气缸。在物料搬运中，还使用了气缸、摆动气缸、气动夹头和真空吸盘的组合体，同时配有电磁阀、程控器，结构紧凑，占用空间小，行程可调。组合化、集成化2目前开发了非圆活塞气缸、带导杆气缸等可减小普通气缸活塞杆工作时的摆转；为了使气缸精确定位开发了制动气缸等。为了使气缸的定位更精确，使用了传感器、比例阀等实现反馈控制，定位精度达0.01mm。精密化3目前气缸的活塞速度范围为50〜750mm/s。为了提高生产率，自动化的节拍正在加快。今后要求气缸的活塞速度提高到5〜10m/s。与此相应，阀的响应速度也将加快，要求由现在的0.001s级提高到0.0001s级。高速化4气动元件大多用于自动化生产中，元件的故障往往会影响设备的运行，使生产线停止工作，造成严重的经济损失，因此，对气动元件的工程可靠性提出了更高的要求。高寿命、高可靠性5智能气动是指具有集成微处理器，并具有处理指令和程序控制功能的元件或单元。最典型的智能气动是内置可编程控制器的阀岛，以阀岛和现场总线技术的结合实现的气电一体化是目前气动技术的一个发展方向。智能化6为了精确达到预定的控制目标，应采用闭环反馈控制方式。为了实现这种控制方式要解决计算机的数字信号，传感器反馈模拟信号和气动控制气压或气流量三者之间的相互转换问题。目前市场上，先进的厂家提供的气-电一体化气控单元，如CKD公司的阀岛，已包含传感器、总线接口、可编程控制等各种功能；而在气缸上，除常见的机械功能以外，还有多维动作的组合或兼有伺服调节作用的位移传感功能等。机电一体化7气动技术是一门多学科性技术，既涉及到传动技术，又涉及到控制技术。未来几年的主要发展方向，主要还是在器件的高精度、小型化、复合化、智能化、集成化和节能化等方面。为了适应工业自动化领域的需求，经过研究者多年来不断努力，推出了许多新元件，在很多场合替代了过去的机械控制、液压控制及电器控制形式；尤其是在智能化和网络化方面，对中央控制或集散控制的方式选择上产生很大的影响。可以预料，气动技术将得到更大发展并在工业自动化系统中得到更广泛应用。技能训练训练1按照图9.2搭接调试气动基本回路01依据本训练的要求选择所需的气动元件：单作用气缸、单向节流阀、二位三通单电磁换向阀、三联件、长度合适的连接软管，并检验元件是否正常。图9.2单作用气缸工作原理图1—气源；2—分水滤气器；3—减压阀；4—压力表；5—油雾器；6—二位三通电磁阀；7—单向节流阀；8—单作用气缸02在看