液压与气压传动 第5版 课件 第7-13章 典型液压系统-气压传动系统实例

液压与气压传动流体动力与控制工程系讲课教师：刘银水1概述分析液压系统的步骤了解设备对液压系统的要求；以执行元件为中心，将系统分解为若干块——子系统；根据执行元件的动作要求对每个子系统进行分析，搞清楚子系统由哪些基本回路组成；根据设备对各执行元件间互锁、同步、顺序动作和防干扰等要求，分析各子系统的联系；归纳总结整个系统的特点。2组合机床动力滑台液压系统一、概述组合机床是由通用部件和专用部件组成的高效、专用、自动化程度较高的机床。它能完成钻、扩、铰、镗、铣、攻丝等加工工序和工作台转位、定位、夹紧、输送等辅助动作。动力滑台是组合机床的通用部件，上面安装有各种旋转刀具，通过液压系统可使这些刀具按一定动作循环完成轴向进给运动。3组合机床动力滑台液压系统二、动力滑台液压系统工作原理1、性能要求空载时速度快、推力小；工进时速度慢、推力大、速度稳定；速度换接平稳；功率利用合理、效率高、发热少。2、动作循环快进→

一工进→

二工进→死挡铁停留→

快退→

原位停止4组合机床动力滑台液压系统二、动力滑台液压系统工作原理快进Y1得电→先导阀5左位→液动换向阀4左位。泵→单向阀11→液动换向阀4左位→行程阀9常位→液压缸左腔；液压缸右腔→液动换向阀4左位→单向阀12→行程阀9常位→液压缸左腔53、液压系统工作原理组合机床动力滑台液压系统二、动力滑台液压系统工作原理一工进行程阀9上位，顺序阀3开启，单向阀12关闭。泵→单向阀2→液动换向阀4左位→调速阀6→电磁换向阀8常位→液压缸左腔；液压缸右腔→液动换向阀4左位→顺序阀3→背压阀2→油箱63、液压系统工作原理组合机床动力滑台液压系统二、动力滑台液压系统工作原理二工进电磁换向阀8左位。泵→单向阀11→液动换向阀4左位→调速阀6→调速阀7→液压缸左腔；液压缸右腔→液动换向阀3左位→顺序阀6→背压阀5→油箱73、液压系统工作原理组合机床动力滑台液压系统二、动力滑台液压系统工作原理死挡铁停留压力继电器17动作，时间继电器计时。83、液压系统工作原理组合机床动力滑台液压系统二、动力滑台液压系统工作原理快退时间继电器计时结束，1Y失电、2Y得电→先导阀5右位→液动换向阀4右位泵→单向阀11→液动换向阀4右位→液压缸右腔；液压缸左腔→单向阀10→液动换向阀4右位→油箱93、液压系统工作原理组合机床动力滑台液压系统二、动力滑台液压系统工作原理原位停止原位行程开关动作，1Y、2Y、3Y均失电，液动阀4、先导阀5均处于中位。103、液压系统工作原理组合机床动力滑台液压系统二、动力滑台液压系统工作原理由限压式变量叶片泵供油用电液换向阀换向用行程阀实现快进速度和工进速度的切换用电磁阀实现两种工进速度的切换用调速阀使进给速度稳定114、液压系统组成组合机床动力滑台液压系统三、动力滑台液压系统特点采用了限压式变量泵和调速阀的容积节流调速回路，保证了稳定的低速运动，有较好的速度刚性和较大的调速范围。回油路上的背压阀使滑台能承受负值负载。采用了限压式变量泵和液压缸的差动连接实现快进，能量利用合理。采用了行程阀和顺序阀实现快进和工进的换接，动作可靠，转换位置精度高。采用了三位五通M型中位机能的电液换向阀换向，提高了换向平稳性，减少了能量损失。12压力机液压系统一、概述压力机是锻压、冲压、冷挤、校直、弯曲、粉末冶金、成型、打包等工艺中广泛应用的压力加工机械。13压力机液压系统二、工作原理系统压力高、流量大、功率大，需要提高系统效率和防止产生液压冲击。2、动作循环上液压缸驱动上滑块完成：快速下行→慢速加压→保压→泄压→快速回程→原位停止下液压缸驱动下滑块完成：向上顶出→向下退回→停止；在作薄板拉伸时，下液压缸驱动下滑块完成：浮动压边下行→停止→顶出141、性能要求压力机液压系统二、工作原理2、动作循环15压力机液压系统二、工作原理启动电磁铁全部不得电，主泵输出油液通过阀6、21中位卸载。163、液压系统工作原理压力机液压系统二、工作原理上缸快速下行电磁铁1Y、5Y得电，阀6处右位，控制油经阀8使液控单向阀9开启。进油路：泵1→阀6右位→单向阀13→上缸上腔；回油路：上缸下腔－单向阀9－阀6右位－阀21中位－油箱主缸滑块在自重作用下迅速下降，主缸上腔形成负压，上位油箱15的油液经充液阀14进入主缸上腔。173、液压系统工作原理压力机液压系统二、工作原理上缸慢速接近工件、加压当主缸滑块降至一定位置触动行程开关2S后，5Y失电，阀9关闭，主缸下腔油液经背压阀10、阀6右位、阀21中位回油箱。这时，主缸上腔压力升高，阀14关闭，主缸在泵1供给的压力油作用下慢速接近工件。接触工件后阻力急剧增加，压力进一步提高，泵1的输出流量自动减小。183、液压系统工作原理压力机液压系统二、工作原理保压当主缸上腔压力达到预定值时，压力继电器7发信号，使1Y失电，阀6回中位，主缸上下腔封闭，单向阀13和充液阀14的锥面保证了良好的密封性，使主缸保压。保压时间由时间继电器调整。保压期间，泵经阀6、21的中位卸载。193、液压系统工作原理压力机液压系统二、工作原理泄压、上缸回程时间继电器发出信号，2Y得电，阀6处于左位。由于主缸上腔压力很高，液动滑阀12处于上位，压力油使外控顺序阀11开启，泵1输出油液经阀11回油箱。泵1在低压下工作，此压力不足以打开充液阀14的主阀芯，而是先打开该阀的卸载阀芯，使主缸上腔油液经此卸载阀芯开口泄回上位油箱，压力逐渐降低。203、液压系统工作原理压力机液压系统二、工作原理泄压、上缸回程进油路：泵1→阀6左位→阀9→主缸下腔。回油路：主缸上腔→阀14→上位油箱15213、液压系统工作原理压力机液压系统二、工作原理上缸原位停止当主缸滑块上升至触动行程开关1S，2Y失电，阀6处于中位，液控单向阀9将主缸下腔封闭，主缸原位停止不动。泵1输出油液经阀6、21中位卸载。223、液压系统工作原理压力机液压系统二、工作原理下液压缸顶出及退回3Y得电，阀21处于左位。进油路：泵1→阀6中位→阀21左位→下缸下腔。回油路：下缸上腔→阀21左位→油箱。下缸活塞上升，顶出。3Y失电，4Y得电，阀21处于右位，下缸活塞下行，退回。233、液压系统工作原理压力机液压系统二、工作原理下浮动压边下缸活塞先上升到一定位置后，阀21处于中位，主缸滑块下压时下缸活塞被迫随之下行，下缸下腔油液经节流器19和背压阀20回油箱，使下缸下腔保持所需的压边压力，调整阀20即可改变浮动压边压力。下缸上腔则经阀21中位从油箱补油。溢流阀18为下缸下腔安全阀。243、液压系统工作原理压力机液压系统三、系统特点1、系统采用高压、大流量恒功率变量泵供油和利用上滑块自重加速、充液阀14补油的快速运动回路，功率利用合理。2、采用背压阀10及液控单向阀9控制上液压缸下腔的回油压力，既满足了主机对力和速度的要求，又节省了能量。3、采用单向阀13保压，液动阀12、顺序阀11和带卸载阀芯的液控单向阀14组成的泄压回路，减少了由保压到回程的液压冲击。25液压系统的设计261)明确液压系统使用要求，进行负载特性分析。2)设计液压系统方案。3)计算液压系统主要参数。4)绘制液压系统工作原理图。5)选择液压元件。6)验算液压系统性能。7)液压装置结构设计。8)绘制工作图，编制文件，并提出电气系统设计任务书。液压系统设计的步骤一般是：液压系统的设计27（一）使用要求主机对液压系统的使用要求是液压系统设计的主要依据。因此，设计液压系统前必须明确下列问题：１）主机的用途、总体布局、对液压装置的位置及空间尺寸的限制。２）主机的工艺流程、动作循环、技术参数及性能要求。３）主机对液压系统的工作方式及控制方式的要求。４）液压系统的工作条件和工作环境。５）经济性与成本等方面的要求。（二）速度负载分析对主机工作过程中各执行元件的运动速度及负载规律进行分析的内容包括：１）各执行元件无负载运动的最大速度（快进、快退速度）、有负载的工作速度（工进、速度）范围以及它们的变化规律，并绘制速度图（v-t）。２）各执行元件的负载是单向负载还是双向负载、是与运动方向相反的正值负载还是与运动方向相同的负值负载、是恒定负载还是变负载，负载力的方向是否与液压缸活塞杆轴线重合，对复杂的液压系统需绘制负载图（F－t）。一、液压系统使用要求及速度负载分析液压系统的设计28１

确定回路方式一般选用开式回路，即执行元件的排油回油箱，油液经过沉淀、冷却后再进入液压泵的进口。对于行走机械和航空航天液压装置，为减小体积和质量，可选择闭式回路，即执行元件的排油直接进入液压泵的进口。２

选用液压油液普通液压系统选用矿油型液压油作工作介质，其中室内设备多选用汽轮机油和普通液压油，室外设备则选用抗磨液压油或低凝液压油，航空液压系统多选用航空液压油。对某些高温设备或井下液压系统，应选用难燃介质，如磷酸酯液、水—乙二醇、乳化液。液压油液选定后，设计和选择液压元件时应考虑其相容性。３

初定系统压力二、液压系统方案设计液压系统的设计29４选择执行元件１）若要求实现连续回转运动，选用液压马达。若转速高于500r/min，可直接选用高速液压马达，如齿轮马达、双作用叶片马达或轴向柱塞马达；若转速低于500r/min，可选用低速液压马达或高速液压马达加机械减速装置。低速液压马达有单作用连杆型径向柱塞马达和多作用内曲线径向柱塞马达。２）若要求往复摆动，可选用摆动液压缸或齿条活塞液压缸。３）若要求实现直线运动，应选用活塞液压缸或柱塞液压缸。如果要求双向工作进给，应选用双活塞杆液压缸；如果只要求一个方向工作、反向退回，应选用单活塞杆液压缸；如果负载力不与活塞杆轴线重合或缸径较大、行程较长，应选用柱塞缸，反向退回则采用其他方式。二、液压系统方案设计液压系统的设计30５确定液压泵类型１）若系统压力p<21MPa，选用齿轮泵或双作用叶片泵；若p<21MPa，选用柱塞泵。２）若系统采用节流调速，选用定量泵；若系统要求高效节能，应选用变量泵。３）若液压系统有多个执行元件，且各工作循环所需流量相差很大，应选用多台泵供油，实现分级调速。６选择调速方式１）中小型液压设备特别是机床，一般选用定量泵节流调速。若设备对速度稳定性要求较高，则选用调速阀的节流调速回路。２）如果设备原动机是内燃机，可采用定量泵变转速调速，同时用多路换向阀阀口实现微调。３）采用变量泵调速，可以是手动变量调速，也可以是压力适应变量调速。二、液压系统方案设计液压系统的设计31７确定调压方式１）溢流阀旁接在液压泵出口，在进油和回油节流调速系统中为定压阀，用以保持系统工作压力恒定；在其他场合为安全阀，用以限制系统最高工作压力。当液压系统在工作循环不同阶段的工作压力相差很大时，为节省能量消耗，应采用多级调压。２）中低压系统为获得低于系统压力的二次压力可选用减压阀，大型高压系统宜选用单独的控制油源。３）为了使执行元件不工作时液压泵在很小的输出功率下工作，应采用卸荷回路。４）对垂直负载应采用平衡回路，对垂直变负载则应采用限速锁，以保证重物平稳下落。８选择换向回路１）若液压设备自动化程度较高，应选用电动换向。此时各执行元件的顺序、互锁、联动等要求可由电气控制系统实现。２）对行走机械，为保证工作可靠，一般选用手动换向。若执行元件较多，可选用多路换向阀。二、液压系统方案设计液压系统的设计32９绘制液压系统原理图液压基本回路确定以后，用一些辅助元件将其组合起来构成完整的液压系统。在组合回路时，尽可能多地去掉相同的多余元件，力求系统简单，元件数量、品种规格少。综合后的系统要能实现主机要求的各项功能，并且操作方便，工作安全可靠，动作平稳，调整维修方便。对于系统中的压力阀，应设置测压点，以便将压力阀调节到要求的数值，并可由测压点处的压力表观察系统是否正常工作。二、液压系统方案设计液压系统的设计33三、液压系统的参数计算（一）执行元件主要结构尺寸计算１液压缸的主要尺寸确定２

液压马达的主要尺寸确定３

作执行元件工况图液压系统的设计34三、液压系统的参数计算（二）液压泵的性能参数计算１确定液压泵的最大工作压力２确定液压泵的最大流量３选择液压泵的规格型号液压系统的设计35（

一）控制阀的选择（

二）辅助元件的选择（

三）液压阀配置形式的选择（

四）泵⁃电动机装置的选择四、液压元件和装置的选择液压系统的设计36（

一）系统压力损失的验算（

二）系统发热温升的验算五、验算液压系统性能液压与气压传动流体动力与控制工程系讲课教师：刘银水37气压传动前言气压传动是以压缩空气作为工作介质进行能量传递和控制的一种传动形式。气压传动与液压传动工作原理和系统组成相同，但因工作介质不同，其间又有显著的差异。除了具有与液压传动一样，操作控制方便，易于实现自动控制、中远程控制、过载保护等优点外，还具有工作介质处理方便、无介质费用、无泄漏污染、介质不易变质及补充方便等优势。空气的压缩性极大的限制了气压传动传递的功率，一般工作压力较低（0.3～1MPa），总输出力不宜大于10～40kN，且工作速度稳定性较差。38空气的物理性质一、空气的组成主要成分有氮气、氧气、惰性气体和一定量的水蒸气。含水蒸气的空气称为湿空气，不含水蒸气的空气称为干空气39空气的物理性质二、气体的基本状态参数1、六个气体状态参数：温度T、体积V、压力p、热力学能、焓、熵。2、温度T、体积V、压力p三个基本状态参数规定了空气的两种状态：基准状态：温度0℃，压力1.013×105Pa的干空气状态；其密度为1.293kg/m3。标准状态：温度20℃，相对湿度65%，压力0.1MPa的空气状态；其密度1.185kg/m3。40空气的物理性质三、空气的密度对于干燥空气，其密度可表示为：41空气的物理性质四、空气的粘性空气的粘性受压力变化的影响极小，可忽略不计；它主要受温度变化的影响，随着温度的升高，空气的粘性增大。42空气的物理性质五、空气的易变特性气体的体积受压力和温度变化的影响极大，与液体和固体相比较，气体的体积是易变的，称为气体的易变特性。43空气的物理性质六、湿空气含有水分的空气称为湿空气，空气中含有水分的多少对气动系统的工作稳定性有直接的影响，因此各种气动元件对空气介质中含水量有明确的规定，并需要采用相应的措施出去空气介质中的水分。44空气的物理性质六、湿空气1、绝对湿度2、饱和绝对湿度3、相对湿度45空气的物理性质六、湿空气4、含湿量质量含湿量：容积含湿量：46气体的状态变化一、理想气体的状态方程没有粘性的气体称为理想气体，其参数之间存在一个状态方程：实际气体在压力0~10MPa、温度0~200℃之间变化时，可看作为理想气体。47气体的状态变化二、气体状态变化过程及其规律当气体质量不变时，气体状态方程可变为1、等容过程2、等压过程48气体的状态变化二、气体状态变化过程及其规律3、等温过程4、绝热过程5、多变过程49气体的状态变化三、气压传动系统中的快速充、放气过程由于快速充、放气过程中的气体来不及与外界进行能量交换，可视为绝热过程。1、定容积器充气过程充气前定容积器状态充气后定容积器状态50气体的状态变化三、气压传动系统中的快速充、放气过程1、定容积器充气过程⑴充气引起的温度和质量变化51气体的状态变化三、气压传动系统中的快速充、放气过程1、定容积器充气过程⑵充气时间p≤0.528p0，声速充气阶段，时间t1p≥0.528p0，亚声速充气阶段，时间t252气体的状态变化三、气压传动系统中的快速充、放气过程2、容器放气过程放气前容器状态放气后容器状态53气体的状态变化三、气压传动系统中的快速充、放气过程2、容器放气过程⑴放气引起的温度和质量变化54气体的状态变化三、气压传动系统中的快速充、放气过程2、容器放气过程⑵放气时间p≥

1.893pa，声速放气阶段，时间t1p≤1.893pa

，亚声速放气阶段，时间t255气体的流动规律气体流动和油液流动一样，遵循能量守恒与转换、质量守恒和其它运动规律。气压传动系统中，气体在管道中的流动可视为一维定常流动（稳定流动）56气体的流动规律一、气体流动的基本方程1、连续性方程2、动量方程57气体的流动规律一、气体流动的基本方程3、能量方程（伯努利方程）绝热过程，可压缩忽略摩擦、高度影响低速、不可压缩58气体的流动规律二、声速和马赫数1、声速在理想气体中，声音传播的速度只与气体温度相关，表达式为：59气体的流动规律二、声速和马赫数2、马赫数气流速度v与当地声速c之比称为马赫数：Ma<1，气体流动为亚声速流动；Ma>1，气体流动为超声速流动；Ma=1，气体流动为临界流动；马赫数反映了气流的压缩性，马赫数越大，气流密度变化越大；在气压传动系统中，可认为是不可压缩的。60气体的流动规律二、声速和马赫数3、气体在管道中的流动特性变截面的管道中，气体在马赫数大于1和小于1两种情况下，气体的状态参数随管道截面积变化的规律绝然不同。61气体的流动规律三、气体通过收缩喷嘴的流动p0>pe>0.528p0pe<0.528p062气体的流动规律四、气动元件和管道的有效面积1、圆形节流孔的有效截面积63气体的流动规律四、气动元件和管道的有效面积2、管道的有效截面积64气体的流动规律四、气动元件和管道的有效面积3、多个元件组合后的有效截面积65气动元件概述和液压系统类似，气动系统的元件及装置可分为以下几种：气源装置压缩空气的发生装置以及压缩空气的存贮、净化的辅助装置。执行元件将气体压力能转换成机械能并完成做功动作的元件，如气缸、气马达。控制元件控制气体压力、流量及运动方向的元件，如各阀类；能完成一定逻辑功能的元件，即气动逻辑元件；感测、转换、处理气动信号的元件，如气动传感器及信号处理装置。气动辅件气动系统中的辅助元件，如消声器、管道、接头等。66气源装置气源装置为气动系统提供满足一定质量要求的压缩空气，是气动系统的重要组成部分；气动系统对压缩空气的主要要求：具有一定压力和流量，并具有一定的净化程度；气源装置由以下四部分组成：气压发生装置——空气压缩机；净化、贮存压缩空气的装置和设备；管道系统；气动三大件。67气源装置68气源装置一、气压发生器1、空气压缩机的分类空气压缩机是将机械能转换成气体压力能的装置。容积型压缩机速度型压缩机转换方式69气源装置一、气压发生器2、空气压缩机的选用原则压力：低压0.2MPa，中压1MPa，高压10MPa，超高压100MPa。流量：整个气动系统的需要量加上一定的备用量。70气源装置二、压缩空气的净化装置和设备1、气动系统对压缩空气质量的要求压力、流量、一定的净化程度空气压缩机直接产生的压缩空气含有油分、水分、灰尘等混合形成的胶体微雾。油蒸汽聚集后形成易燃物，并具有腐蚀性；阻塞气动元件通道；水分凝结成水，甚至会结冰；杂质会加快元件的磨损，降低效率和寿命。71气源装置二、压缩空气的净化装置和设备2、压缩空气的净化设备后冷却器、油水分离器、贮气罐、干燥器72后冷却器将空压机排出具有140°~170°的压缩空气降温至40°~50°。蛇管式列管式气源装置二、压缩空气的净化装置和设备2、压缩空气的净化设备油水分离器的作用是分离压缩空气中所含的水分、油份等杂质，初步净化压缩空气。环形回转式撞击折回式离心旋转式水浴式73气源装置二、压缩空气的净化装置和设备2、压缩空气的净化设备74贮气罐贮存一定量的压缩空气，减少气源输出的气流脉动，并进一步分离水分和油分气源装置二、压缩空气的净化装置和设备2、压缩空气的净化设备干燥器进一步出去水分、油分、颗粒杂质等，使压缩空气干燥。75气源装置三、管道系统1、管道系统的布置原则根据现场统一协调布置；

在主干管道和支管终点设置集水罐；支管在主管上部采用大角度拐弯后再向下引出，并接入一个配气器；管道涂防锈漆，并标记规定颜色；采用多种供气网络：单树枝、双树枝、环状；在较长管道的用气点附近安装贮气罐；根据最大耗气量或流量来确定管道的尺寸。76气源装置三、管道系统1、管道系统的布置原则77气源装置三、管道系统1、管道系统的布置原则78气源装置三、管道系统2、管道系统设计计算原则管道内径管径大小是根据压缩空气的最大流量和允许的最大压力损失决定的。管道壁厚管道壁厚是关于强度问题，与压缩空气的最大压力有关，可参考相关的设计手册。79气源装置四、气动三大件1、分水过滤器（动画演示）滤去空气中的灰尘、杂质、水分。过滤度：允许通过的杂质颗粒的最大直径。水分离率：分离水分的能力。虑灰效率：过滤灰尘的能力。流量特性：通流压缩空气的能力。80气动三大件包括分水过滤器、减压阀、油雾器，三大件依次无管化连接而成的组件称为三联件，是气动系统使用压缩空气质量的最后保证。气动辅助元件四、气动三大件2、油雾器流量特性：通流压缩空气的能力；起雾油量：节流阀全开时的最小空气流量。81当压缩空气流过时，它将润滑油喷射成雾状，随压缩空气流入需要的润滑部件，达到润滑目的。气动辅助元件3、减压阀（动画演示）82

图１０⁃８

ＱＴＹ

型减压阀

１—调节旋钮２、

３—调压弹簧４—溢流阀座５—膜片６—膜片气室

７—阻尼孔８—阀芯９—复位弹簧１０—进气阀口１１—排气孔

１２—溢流孔四、气动三大件减压和稳压，使输出压缩空气压力与系统要求相匹配。气动辅助元件四、气动三大件4、安装次序气动三大件的安装连接次序：分水过滤器、减压阀、油雾器。多数情况下，三件组合使用，也可以少于三件，只用两个或一个。83液压与气压传动流体动力与控制工程系讲课教师：刘银水84气动执行元件气动执行元件是将压缩空气的压力能转换为机械能得装置，包括气缸和气马达。85气动执行元件一、气缸将压缩空气的压力能转换为直线运动并做功的执行元件。1、普通气缸86气动执行元件一、气缸2、无活塞杆气缸优点：节省了安装空间，特别适用于小缸径长行程的场合。87气动执行元件一、气缸2、无活塞杆气缸88气动执行元件一、气缸3、膜片式气缸特点：结构紧凑、简单、制造容易、成本低、维修方便、寿命长、效率高等特点，其行程较短，适用于气动夹具、自动调节阀等短行程工作场合。89气动执行元件一、气缸4、冲击气缸特点：活塞在很短的时间内以以极高的速度向下冲击，从而获得很大的动能。主要用于锻造、充压、铆接、破碎等多种作业。90气动执行元件一、气缸5、气缸工作特性⑴气缸速度普通气缸的速度范围50~500mm/s（全程平均速度），最低可至5mm/s，最高可达17m/s。⑵气缸理论输出力工作压力与活塞横截面积的乘积。91气动执行元件一、气缸5、气缸工作特性⑶气缸的效率和负载率气缸实际所能输出的力受摩擦力的影响，其影响程度用气缸效率η表示；在研究气缸性能和确定缸径时，常用到负载率β的概念，定义β＝（气缸实际负载F/气缸理论输出力F0）％。β的选取与气缸的负载性质及运动速度有关。92气动执行元件一、气缸5、气缸工作特性⑷气缸的耗气量气缸的耗气量是指气缸在往复运动时所消耗的压缩空气量，是选择空压机排量的依据。最大耗气量是指气缸活塞完成一次行程所需的自由空气耗气量：93气动执行元件二、气马达1、气马达的分类气马达是利用压缩空气的的能量实现旋转运动的机械装置。按结构可分为叶片式、活塞式、齿轮式等。叶片式：制造简单、结构紧凑、低速性能差，适宜性能要求低或中功率的机械。活塞式：低速性能好，适宜载荷较大和要求低速转矩大的机械。94气动执行元件二、气马达2、叶片式气马达的工作原理95气动执行元件二、气马达3、叶片式气马达的特性转矩、转速、功率均会随着外负载变化而发生较大的变化，具有软特性。转矩、功率、流量与转速有一定的关系。96气动执行元件二、气马达3、叶片式气马达的特性无泄漏时，转速与流量成正比；转速越低，泄漏量对转速的影响愈大。97气动执行元件二、气马达4、气马达的特点有过载保护作用，过载时转速降低或停转；可无级调速，可双向旋转；具有较高的启动转矩，可直接带负载启动；惯性小，启动停止快；适宜于恶劣环境使用，具有防火、防爆、耐潮湿、粉尘及振动的优点；工作可靠，操作方便；输出功率相对较小，转速范围较宽；耗气量大，效率低，噪声大。98执行元件三、气动人工肌肉99执行元件三、气动人工肌肉100三、气动人工肌肉执行元件101执行元件三、气动人工肌肉102执行元件三、气动人工肌肉103执行元件三、气动人工肌肉104气动控制阀气动控制阀的功用、工作原理和液压控制阀相似，仅在结构上不同，分为压力控制阀、流量控制阀、方向控制阀三大类。105气动控制阀一、压力控制阀106气动控制阀二、流量控制阀107气动控制阀三、方向控制阀108气动控制阀三、方向控制阀109气动控制阀四、阀岛110结构紧凑，所占空间小；

气路和电路连接简单，工作可靠。气动控制阀111气动控制阀112气动控制阀113气动辅件一、消声器气缸、气阀等气压元件工作时排气速度较高，气体体积急剧膨胀，会产生刺耳的噪声。排气的速度和功率越大，噪声也越大。一般来说。噪声高于85dB的时候都要设法降低，为此可在换向阀的排气口安装消声器来降低排气噪声。吸收型消声器膨胀干涉型消声器膨胀干涉吸收型消声器114气动辅件一、消声器1、吸收型消声器消声罩2为多孔的吸音材料，一般用聚苯乙烯颗粒或铜珠烧结而成。当消声器的通径小于20mm时，多用聚苯乙烯作消音材料制成消声罩；当消声器的通径大于20mm时，消声罩多采用铜珠烧结，以增加强度。吸收型消声器结构简单，具有良好的消除中、高频噪声的性能，消声效果大于20dB。在气压传动系统中，排气噪声主要是中、高频噪声，尤其是高频噪声较多，所以大多情况下采用这种消声器。115气动辅件一、消声器2、膨胀干涉型消声器这种消声器呈管状，其直径比排气孔大得多，气流在里面扩散发射，互相干涉，减弱了噪声强度，最后经过用非吸音材料制成的、开孔较大的多孔外壳排入大气。它的特点是排气阻力小，可消除中、低频噪声。缺点是结构较大，不够紧凑116气动辅件一、消声器3、膨胀干涉吸收型消声器进气气流由斜孔引入，在A室扩散、减速、碰壁撞击后反射到B室，气流束相互撞击、干涉，进一步减速，从而使噪声减弱。然后气流经过吸音材料的多孔侧壁排入大气，噪声被再次削弱，所以这种消声器的降低噪声效果更好，低频可消声20dB，高频可消声45dB。117气动辅件二、管道连接件管道连接件包括管子和各种管接头。硬管铁管钢管黄铜管纯铜管硬塑料管塑料管尼龙管橡胶管金属编织塑料管挠性金属导管软管管子118气动辅件二、管道连接件气动系统所使用的管接头的结构及工作原理与液压管接头基本相似，分为卡套式、扩口螺纹式、卡箍式、插入快换式。119气动辅件三、气液转换器气液转换器是将空气压力转换成相同压力的液压力，获得较平稳的速度。120气动传感器及气动仪表气动调节与控制系统是实际生产过程中常用的一种自动控制系统，气动仪表则是气动调节系统的核心。由气动仪表组成的典型的调节系统包括气动变换单元、气动调节单元、执行单元、给定单元等。121真空元件对于任何具有较光滑表面的物体，特别是不适于夹紧的非金属物体，都可以采用真空吸附来完成相关的搬移工作。真空发生装置：真空泵、真空发生器真空阀：压力、方向、流量真空执行机构：真空吸盘、真空气缸真空辅件：过滤器、真空计、压力开关真空辅件122真空元件一、真空发生器真空发生器是指利用气体的高速流动来产生真空的元件。1231、工作原理真空发生器结构简单，无可动机械部件，使用寿命长。真空元件一、真空发生器2、主要技术指标（1）耗气量耗气量是指供给喷管的流量。喷嘴直径越大，抽吸流量和耗气量越大，真空度越低；喷嘴直径越小，抽吸流量和耗气量越小，真空度越高。124真空元件一、真空发生器2、主要技术指标（2）真空度真空度存在最大值pzmax，超过最大值后，即使增加供气压力，真空度反而会下降。实际使用时，真空度选为（63%~95%)pzmax

。125真空元件一、真空发生器2、主要技术指标（3）抽吸时间抽吸时间表示了真空发生器的动态指标，在工作压力0.6MPa的实验条件下，真空发生器抽吸1L容积空气所需的时间。126真空元件二、真空吸盘真空吸盘是真空系统中专门用于吸附、抓取物件的执行元件。1、结构和形状127真空元件二、真空吸盘2、真空吸盘的主要性能指标吸盘的理论值为实际吸附力还应考虑物体重量、搬运过程中的运动速度、加速度、振动和晃动。对于面积大的、重的、有振动的吸吊物，需要使用多个吸盘同时起吊。128气动逻辑元件气动逻辑元件是一种采用压缩空气作为介质，通过元件内部的可动部件（如膜片等）的动作，改变气流流动的方向，从而实现一定逻辑功能的气动控制元件。129气动逻辑元件一、气动逻辑元件的分类及特点高压元件：0.2~0.8MPa低压元件：0.02~0.2MPa微压元件：0.02MPa工作压力或门与门非门双稳逻辑功能高压截止式膜片式滑阀式结构型式130气动逻辑元件一、气动逻辑元件的分类及特点元件流通孔道较大，抗污染能力强，对气源的净化程度要求低；完成动作后，能切断气源和排气孔之间的通道，无功耗气量较大；元件的负载能力强，可带动数量较多的控制或执行元件；元件之间连接方便，匹配简单，调试容易；响应速度较慢，不宜组成运算很复杂的控制系统。131气动逻辑元件二、高压截止式逻辑元件依靠气压信号或通过膜片变形推动阀芯动作，改变气流的通路以实现一定的逻辑功能。1、“是门”元件（动画演示）132“是门”元件在回路中可用作波形整形、隔离和放大。气动逻辑元件二、高压截止式逻辑元件2、“与门”元件（动画演示）133气动逻辑元件二、高压截止式逻辑元件3、“或门”元件（动画演示）134气动逻辑元件二、高压截止式逻辑元件4、“非门”元件（动画演示）135气动逻辑元件二、高压截止式逻辑元件5、“禁门”元件（动画演示）136气动逻辑元件二、高压截止式逻辑元件6、“或非门”元件（动画演示）137气动逻辑元件二、高压截止式逻辑元件7、双稳和单记忆元件（动画演示）138气动逻辑元件三、高压膜片式逻辑元件139

高压膜片式逻辑元件的可动部件是膜片，利用膜片两侧受压面积不等使膜片变形，关闭或开启相应的孔道，实现逻辑功能。高压膜片式逻辑元件的基本单元是“三门”元件，其他逻辑元件是由“三门”元件派生而来的。气动逻辑元件四、逻辑元件的应用逻辑控制系统的每个逻辑符号可以用对应的气动逻辑元件实现，气动逻辑元件设计有标准的机械和气信号接口，元件更换方便，组成逻辑系统简单，易于维护。一般用于组成逻辑控制系统中的信号控制部分小功率执行元件；如果执行元件功率较大，则要在逻辑元件的输出信号后接大功率的气动滑阀作为执行元件的主控阀。140液压与气压传动流体动力与控制工程系讲课教师：刘银水141142气压传动——气动系统设计气动逻辑系统设计

非时序逻辑问题的特点是：输入变量取值是随机的，输入没有先后顺序。系统输出只与输入变量的组合有关，与变量取值的先后顺序无关。一、非时序逻辑系统设计143气压传动——气动系统设计逻辑代数的三种基本运算是：“或”运算、“与”运算、“非”运算。逻辑代数基本运算规律气动逻辑系统设计1、逻辑代数设计法一、非时序逻辑系统设计144气压传动——气动系统设计

控制系统的输入与输出之间有一定的逻辑关系，该逻辑关系可表示为s=f(a1,a2,...,ai)这种逻辑关系称为逻辑函数，也称真值函数。s的值为逻辑函数值，输入信号a1,a2…,ai称为逻辑变量。将输入与输出的逻辑关系列成一个表，称这样的表为逻辑关系表，也称真值表。

气动逻辑系统设计一、非时序逻辑系统设计1、逻辑代数设计法145气压传动——气动系统设计卡诺图ａ）二变量ｂ）三变量ｃ）四变量气动逻辑系统设计2、卡诺图设计法一、非时序逻辑系统设计146气压传动——气动系统设计利用卡诺图化简逻辑函数１）将逻辑函数占有的2n格圈在一起，组成正方形或矩形，可消去n个变量。２）圈在一起的正方形或矩形，应包含尽可能多的方格，以便消去更多的变量。３）逻辑函数占有的同一格可被不同的正方形或矩形取用。４）逻辑函数在卡诺图上占有的每个方格都必须取用。2、卡诺图设计法气动逻辑系统设计一、非时序逻辑系统设计147气压传动——气动系统设计二、时序逻辑控制系统设计

时序逻辑控制也称顺序控制或程序控制。与非时序问题不同，系统的输出不仅与输入信号的组合有关，而且受一定顺序的限制，系统的输入信号不是随机的，而是有序的。常见的行程程序控制就属于时序逻辑控制系统。行程程序设计步骤框图气动逻辑系统设计1、时序逻辑控制的特点148气压传动——气动系统设计2、气动行程程序控制系统行程程序动作、相位