1、第 11 章 气压传动第 11 章 气压传动1 11.1 1.1 气压传动概气压传动概述述11.2 11.2 气动元气动元件件11.3 11.3 气动回气动回路路11.4 11.4 气动系统实气动系统实例例11.5 11.5 气动系统的使用与维护保养气动系统的使用与维护保养本本章小章小结结思考与练习思考与练习第 11 章 气压传动【学习任务】(1)认识气压传动技术。(2)了解气源装置。(3)分析气动基本回路的功能及工作原理。(4)了解常用气动系统。(5)了解气动系统的安装调试与使用维护。第 11 章 气压传动气压传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(简称
2、气动技术)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种重要手段。气压传动也像液压传动一样，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，前面介绍的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。第 11 章 气压传动11.1 气压传动概述气压传动概述11.1.1 气压传动系统的组成和工作原理气压传动系统的组成和工作原理1.气压传动系统的组成气压传动系统的组成如图 11.1 所示为用于气动剪切机的气压传动系统实例。气压传动与液压传动都是利用流体作为工作介质
3、，具有许多共同点，气压传动系统也是由以下五个部分组成的。第 11 章 气压传动(1)动力元件(气源装置)。其主体部分是空气压缩机(图中元件 1)。它将原动机(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。用气量较大的厂矿企业都专门建立压缩空气站，集中向各用气点输送压缩空气。(2)执行元件。执行元件包括各种气缸(图中元件 11)和气动马达。它的功用是将气体的压力能转变为机械能，输送给工作部件。第 11 章 气压传动(3)控制元件。控制元件包括各种阀体，如各种压力阀(图中元件 7)、方向阀(图中元件 9、10)、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
4、元件的工作程序，以便使执行元件完成预定的运动过程。(4)辅助元件。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，如各种冷却器、分水排水器、气罐、干燥器、过滤器、油雾器及消声器等(图中元件 2、3、4、5、6、8)，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。(5)工作介质。工作介质即传动气体，为压缩空气。气压系统是通过压缩空气实现运动和动力的传递的。第 11 章 气压传动图 11.1 气动剪切机的气压传动系统原理图第 11 章 气压传动图 11.1 气动剪切机的气压传动系统原理图第 11 章 气压传动2.气压传动系统的工作原理气压传动系统的工作原理如图 11
5、.1 所示气动剪切机的工作过程如下(图示位置为工料被剪前的情况)。当工料 12 由上料装置(图中未画出)送入剪切机并到达规定位置时，机动阀 9 的顶杆受压而使阀内通路打开，气控换向阀 10 的控制腔便与大气相通，阀芯受弹簧力的作用而下移。由空气压缩机 1 产生并经过初次净化处理后储藏在储气罐 4 中的压缩空气，经空气干燥器 5、空气过滤器 6、减压阀 7 和油雾器 8 及气控换向阀 10，进入气缸 11 的下腔;气缸上腔的压缩空气通过阀 10 排入大气。第 11 章 气压传动此时，气缸活塞向上运动，带动剪刃将工料切断。工料剪下后，即与机动阀脱开，机动阀 9 复位，所在的排气通道被封死，气控换向
6、阀 10 的控制腔气压升高，迫使阀芯上移，气路换向，气缸活塞带动剪刃复位，准备第二次下料。由此可以看出，剪切机构克服阻力切断工料的机械能是由压缩空气的压力能转换后得到的。同时，由于换向阀的控制作用使压缩空气的通路不断改变，气缸活塞方可带动剪切机构频繁地实现剪切与复位的动作循环。第 11 章 气压传动如图 11.1(a)所示为剪切机气动系统的结构原理图，如图 11.1(b)所示为该系统的图形符号。可以看出，气动图形符号和液压图形符号有很明显的一致性和相似性，但也存在不少重大区别之处，例如，气动元件向大气排气，就不同于液压元件回油接入油箱的表示方法。常用气动元件的图形符号参见书末附录。第 11 章
7、 气压传动11.1.2 气压传动的特点气压传动的特点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，与液压油差别较大。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 11.1 所示。第 11 章 气压传动第 11 章 气压传动通过比较可知，气压传动具有以下特点。1.气压传动的优点气压传动的优点(1)气动动作迅速、反应快(0.02s)，调节控制方便，维护简单，不存在介质变质及补充等问题。(2)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。(3)气动系
8、统对工作环境适应性好，特别在易燃、易爆、多尘埃、强磁、辐射、振动等恶劣工作环境中工作时，安全可靠性优于液压、电子和电气系统。第 11 章 气压传动(4)因空气具有可压缩性，能够实现过载保护，也便于储气罐储存能量，以备急需。(5)以空气为工作介质，易于获得，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。(6)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。(7)可以自动降温。因排气时气体膨胀，温度降低。(8)与液压传动一样，操作控制方便，易于实现自动控。第 11 章 气压传动2.气压传动的缺点气压传动的缺点(1)运动平稳性较差。因空气可压缩
9、性较大，其工作速度受外负载影响大。(2)工作压力较低(0.11MPa)，不易获得较大的输出力或转矩。(3)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。(4)因空气黏度小，润滑性差，因此需设润滑装置。(5)有较大的排气噪声。第 11 章 气压传动11.1.3 气压传动的应用气压传动的应用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 11.2 列举了气压传动在各工业领域中的应用。第 11 章 气压传动第 11 章 气压传动11.2 气气 动动 元元 件件11.2.1 气源装置及辅助元件气
10、源装置及辅助元件气源装置为气动系统提供符合规定质量要求的压缩空气，是气动系统的一个重要部分。对压缩空气的主要要求是具有一定压力、流量和洁净度。第 11 章 气压传动如图 11.2 所示，气源装置的主体是空气压缩机(气源)，它是气压传动系统的动力元件。由于大气中混有灰尘、水蒸气等杂质，因此，由大气压缩而成的压缩空气必须经过降温、净化、稳压等一系列处理后方可供给系统使用。这就需要在空气压缩机出口管路上安装一系列辅助元件，如冷却器、油水分离器、空气过滤器、空气干燥器、储气罐等。此外，为了提高气压传动系统的工作性能，改善工作条件，还需要用到其他辅助元件，如油雾器、消声器、转换器等。第 11 章 气压传
11、动图 11.2 气源装置第 11 章 气压传动1.空气压缩机空气压缩机空气压缩机简称空压机，是气源装置的核心，它将原动机输出的机械能转化为气体的压力能。1)空气压缩机的分类空气压缩机的分类如表 11.3 表 11.5 所示。第 11 章 气压传动第 11 章 气压传动2)空气压缩机的工作原理最常用的往复活塞式空气压缩机，其工作原理如图 11.3 所示。图 11.3 往复活塞式空气压缩机的工作原理第 11 章 气压传动图中曲柄 8 作回转运动，通过连杆 7、滑块 5、活塞杆 4 带动活塞 3 作往复直线运动。当活塞 3 向右运动时，气缸 2 的密封腔内形成局部真空，吸气阀 9 打开，空气在大气压
12、力作用下进入气缸，此过程称为吸气过程；当活塞向左运动时，吸气阀关闭，缸内空气被压缩，此过程称为压缩过程;当气缸内被压缩的空气压力高于排气管内的压力时，排气阀 1即被打开，压缩空气进入排气管内，此过程称为排气过程。图中所示为单缸式空气压缩机，工程实际中常用的空气压缩机大都是多缸式的。空气压缩机除有往复活塞式外，还有两级活塞式、螺杆式、离心式、轴流式等多种形式。第 11 章 气压传动2.空气净化装置空气净化装置在气压传动中使用的低压空气压缩机多采用油润滑，由于它排出的压缩空气温度一般在 140170 之间，使空气中的水分和部分润滑油变成气态，并与吸入的灰尘不规则混合，便形成了水汽、油雾和灰尘等混合
13、气体，如果将含有这些杂质的压缩空气直接输送给气动设备使用，就会给整个系统带来不良影响。因此，在气压传动系统中，设置了除水、除油、除尘和干燥等气源净化装置。在某些特殊场合，压缩空气还需经过多次净化后方能使用。常用的空气净化装置有冷却器、油水分离器、空气过滤器、空气干燥器、储气罐等。第 11 章 气压传动1)冷却器冷却器安装在空气压缩机的后面，也称后冷却器。它将空气压缩机排出的具有 140170 的压缩空气降至4050。使压缩空气中油雾和水汽达到饱和，并使其大部分凝结成油滴和水滴而析出。常用冷却器的结构形式有蛇形管式、列管式、散热片式、套管式等，冷却方式有水冷式和气冷式两种。图 12.4 所示为列
14、管水冷式冷却器的结构原理图及其符号。第 11 章 气压传动图 11.4 列管水冷式冷却器第 11 章 气压传动2)油水分离器水分离器安装在后冷却器后面的管道上，作用是分离并排除空气中凝结的水分、油分和灰尘等杂质，使压缩空气得到初步净化。油水分离器的结构形式有环行回转式、撞击折回式、离心旋式、水浴式以及以上形式的组合等。如图 12.5 所示为撞击折回式油水分离器的结构形式及其符号，当压缩空气由入口进入油水分离器后，首先与隔板撞击，一部分水和油留在隔板上，然后气流上升产生环行回转，这样凝结在压缩空气中的水滴和油滴及灰尘杂质受惯性力作用而分离析出，沉降于壳体底部，并由下面的放水阀定期排出。第 11
15、章 气压传动3)空气过滤器空气过滤器的作用是滤除压缩空气中的杂质微粒(如灰尘、水分等)，达到系统所要求的净化程度。常用的过滤器有一次过滤器(也称简易过滤器)和二次过滤器。图 11.6 是作为二次过滤器用的分水滤气器的结构原理图及其符号。从入口进入的压缩空气被引入旋风叶子 1，旋风叶子上有许多呈一定角度的缺口，迫使空气沿切线方向产生强烈旋转。这样夹杂在空气中的较大的水滴、油滴、灰尘等便依靠自身的惯性与存水杯 2 的内壁碰撞，并从空气中分离出来，沉到杯底。而微粒灰尘和雾状水汽则由滤芯 3 滤除。为防止气体旋转将存水杯中积存的污水卷起，在滤芯下部设有挡水板 4。在水杯中的污水应通过下面的排水阀 5
16、及时排放掉。第 11 章 气压传动图 11.5 撞击折回式油水分离器第 11 章 气压传动图 11.6 分水滤气器第 11 章 气压传动4)空气干燥器压缩空气经过除水、除油、除尘的初步净化后，已能满足一般气压传动系统的要求。而对某些要求较高的气动装置或气动仪表，其用气还需要经过干燥处理。如图 11.7 所示的是一种常用的吸附式干燥器的结构原理图及其符号。当压缩空气通过具有吸附水分性能的吸附剂(如活性氧化铝、硅胶等)后水分即被吸附，从而达到干燥的目的。第 11 章 气压传动4)空气干燥器压缩空气经过除水、除油、除尘的初步净化后，已能满足一般气压传动系统的要求。而对某些要求较高的气动装置或气动仪表
17、，其用气还需要经过干燥处理。如图 11.7 所示的是一种常用的吸附式干燥器的结构原理图及其符号。当压缩空气通过具有吸附水分性能的吸附剂(如活性氧化铝、硅胶等)后水分即被吸附，从而达到干燥的目的。第 11 章 气压传动5)储气罐储气罐的功用：一是消除压力波动;二是储存一定量的压缩空气，维持供需气量之间的平衡;三是进一步分离气中的水、油等杂质。储气罐一般采用圆筒状焊接结构，有立式和卧式两种，通常以立式应用较多，如图 11.8 所示。第 11 章 气压传动图 11.7 吸附式干燥器第 11 章 气压传动图 11.8 储气罐第 11 章 气压传动上述冷却器、油水分离器、空气过滤器、空气干燥器和储气罐等
18、元件通常安装在空气压缩机的出口管路上，组成一套气源净化装置，是压缩空气站的重要组成部分。第 11 章 气压传动3.其他气压传动辅助元件其他气压传动辅助元件1)油雾器压缩空气通过净化后，所含污油、浊水得到了清除，但是一般的气动装置还要求压缩空气具有一定的润滑性，以减轻其对运动部件的表面磨损，改善其工作性能。因此要用油雾器对压缩空气喷洒少量的润滑油。图 11.9 所示为油雾器的结构原理图及其符号。压力为p 1 的压缩空气流经狭窄的颈部通道时，流速增大，压力降为 p 2，由于压差 p=p 1-p 2 的出现，油池中的润滑油就沿竖直细管(称文氏管)被吸往上方，并滴向颈部通道，随即被压缩气流喷射雾化带入
19、系统。第 11 章 气压传动图 11.9 油雾器第 11 章 气压传动分水滤气器、减压阀、油雾器三件通常组合使用，称为气动三联件，是多数气动设备必不可少的气源装置，其安装次序依进气方向为分水滤气器、减压阀、油雾器。第 11 章 气压传动2)消声器气压传动系统一般不设排气管道，用后的压缩空气直接排入大气，伴随有强烈的排气噪声，一般可达 100110dB。为降低噪声，可在排气口装设消声器。消声器是通过阻尼或增加排气面积来降低排气的速度和功率，从而降低噪声的。气动元件上使用的消声器的类型一般有三种，即吸收型消声器、膨胀干涉型消声器、膨胀干涉吸收型消声器。如图 11.10 所示为吸收型消声器的结构原理
20、图及其符号，它依靠装在体内的吸声材料(玻璃纤维、毛毡、泡沫塑料、烧结材料等)来消声，是目前应用最广泛的一种。第 11 章 气压传动图 11.10 吸收型消声器第 11 章 气压传动3)转换器气动系统的工作介质是气体，而信号的传递和执行元件不一定全用气体，可能用液体或电传输，这就要通过转换器来进行转换。常用的转换器有三种，即电气转换器、气电转换器、气液转换器。电磁换向阀就是一种电气转换器，下面仅介绍气电转换器和气液转换器。第 11 章 气压传动(1)气电转换器。这是将气信号转变为电信号的装置，也称为压力继电器。压力继电器按信号 压力的大 小分为 低 压 型(00.1 MPa)、中 压 型(0.1
21、0.6 MPa)和 高 压 型(1MPa)三种。如图 11.11 所示为高、中压型压力继电器的结构原理图及其符号。压缩空气进入下部气室 A 后，膜片 6 受到由下往上的空气压力作用，当压力上升到某一数值后，膜片上方的圆盘 5 带动爪枢 4 克服弹簧力向上移动，使两个微动开关 3 的触头受压发出电信号。旋转定压螺母 1，即可调节转换压力的范围。第 11 章 气压传动(2)气液转换器。这是将气压能转换为液压能的装置。气液转换器有两种结构形式，一种是直接作用式，即在一筒式容器内，压缩空气直接作用在液面上，或通过活塞、隔膜等作用在液面上，推压液体以同样的压力输出，如图 11.12 所示为直接作用式气液
22、转换器的结构原理图及其符号。另一种气液转换器是换向阀式元件，它是一个气控液压换向阀，采用这种转换器需要另备液压源。第 11 章 气压传动图 11.11 高、中压型压力继电器第 11 章 气压传动图 11.12 直接作用式气液转换器第 11 章 气压传动11.2.2 气动执行元件气动执行元件在气压传动中，气缸和气马达都是将压缩空气的压力能转换为机械能的气动元件。气缸用于实现往复直线运动或摆动，气马达用于实现回转运动。第 11 章 气压传动1.气缸气缸1)气缸的分类及典型结构与特点气缸的应用十分广泛，其结构形式也是多种多样，可分为单作用气缸、双作用气缸和特殊气缸三大类。下面简单介绍几种典型气缸的结
23、构与特点。第 11 章 气压传动(1)普通型单活塞杆双作用气缸。如图 11.13(b)所示为普通型单活塞杆双作用气缸的结构原理图。气缸由缸筒 11，前、后缸盖 13、1，活塞 8，活塞杆 10，密封件和紧固件等零件组成。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)。活塞与活塞连杆相连，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。第 11 章 气压传动图 11.13 普通型单活塞杆双作用气
24、缸第 11 章 气压传动(2)气液阻尼缸。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。如图 11.14 所示为气液阻尼缸的结构原理图。在此缸中，液压缸和气缸共用一个活塞杆，故气缸活塞运动必然带动液压缸活塞往同一方向运动。当活塞右移时，液压缸右腔排油只能经节流阀流入左腔，所产生的阻尼作用使活塞平稳运动，调节节流阀，即可改变活塞的运动速度;反之，活塞左移，油缸左腔排油经单向阀流入右腔，因无阻尼作用，故活塞快速退回。图中油
25、缸上方的油箱只能用来补充因泄漏而减少的油量。由于补油量不大，通常只用油杯补油。第 11 章 气压传动图 11.14 气液阻尼缸的结构原理图第 11 章 气压传动(3)冲击气缸。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，利用此动能作功，可完成型材下料、打印、破碎、冲孔、锻造等多种作业。如图 11.15 所示为冲击气缸的结构原理图，当活塞 6 处于图示初始位置时，中盖 5 的喷嘴口 4 被活塞封闭，随着换向阀的换向，蓄能腔 3 充入 0.50.7MPa 的压缩空气，活塞杆腔 1 与大气相通，活塞在喷嘴口面积上的气压作用下移动，喷嘴口开启，积聚在蓄能腔中的压缩空气通过喷嘴口突然作用在活塞
26、的全部面积上，喷嘴口处产生高速气流喷入活塞腔 2，使活塞获得强大的动能，然后高速冲下。第 11 章 气压传动图 11.15 冲击气缸的结构原理图第 11 章 气压传动(4)回转气缸。回转气缸的结构原理如图 11.16 所示，它由导气头、缸体、活塞等组成。气缸的缸体 3 连同缸盖及导气头芯 6 可被带动回转，活塞 4 及活塞杆 1 只能作往复直线运动，导气头体 9 外接管路，固定不动。回转气缸主要用于机床夹具和线材卷曲。第 11 章 气压传动图 11.16 回转气缸的结构原理图第 11 章 气压传动(5)膜片式气缸。如图 11.17 所示为膜片式气缸，它主要由膜片和中间硬芯相连来代替普通气缸中的
27、活塞，依靠膜片在气压作用下的变形来使活塞杆运动。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。第 11 章 气压传动图 11.17 膜片式气缸的结构原理图第 11 章 气压传动(6)无油润滑气缸。该气缸的结构与普通气缸没有什么区别，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。因此，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而能长时间工作。由于气缸排气中不含油分，故此种气缸特别适用于食品、医药工业。第 11 章 气压
28、传动2)气缸的使用要求和注意事项(1)气缸一般正常工作的条件是介质和环境温度为-2080，工作压力为 0.11MPa。(2)安装前应在 1.5 倍工作压力下进行试验，不应漏气。(3)装配时所有密封件的相对运动工作表面应涂以润滑脂。(4)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，往往因润滑不良，气缸产生爬行，甚至不能正常工作。第 11 章 气压传动(5)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。(6)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。(7)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
29、活塞和缸盖等零件破坏。第 11 章 气压传动2.气马达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。1)气马达的分类及特点气马达按结构形式可分为叶片式、活塞式、齿轮式等。最为常用的是叶片式气马达和活塞式气马达。叶片式气马达制造简单，结构紧凑，但低速起动转矩小，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。活塞式气马达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。第 11 章 气压传动2)叶片式气马达的工作原理如图 11.18 所示，压缩空气由孔 A 输入时，分为两路：一路经定子两端盖内的
30、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。作功后的气体由孔 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。第 11 章 气压传动图 11.18 叶片式气马达第 11 章 气压传动3)气马达的润滑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 25003000h。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
31、入马达中，从而得到不间断的良好润滑。第 11 章 气压传动4)气马达的应用气马达工作适应性强，可适用于无级调速、起动频繁、经常换向、高温潮湿、易燃易爆、负载起动、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。第 11 章 气压传动11.2.3 气动控制元件气动控制元件气压传动的控制元件有三类控制阀，即方向控制阀、压力控制阀和流量控制阀。此外气动控制元件还包括各种逻辑元件和射流元件。1.方向控制阀方向控制阀
32、方向控制阀用于控制气流的方向与通断。按其功用可分为单向型控制阀和换向型控制阀。第 11 章 气压传动1)单向型控制阀单向型控制阀主要有单向阀、梭阀、快速排气阀等。单向阀的结构和符号与液压阀中的单向阀基本相同。这里只介绍梭阀，它是构成逻辑回路的重要元件。(1)或门型梭阀。如图 11.19 所示为或门型梭阀的工作原理和符号。第 11 章 气压传动该阀的结构相当于两个单向阀的组合。当通路 P1 进气时，将阀芯推向右边，通路 P 2 被关闭，于是气流从 P1 进入通路 A，如图 11.19(a)所示;反之，气流从 P 2进入 A，如图11.19(b)所示；当 P1、P 2同时进气时，哪端压力高，A 口
33、就与哪端相通，另一端就自动关闭。如图 11.19(c)所示为该阀的图形符号。这种梭阀在气动回路中起到“或”门(P1开或 P 2 开)的作用。第 11 章 气压传动图 11.19 或门型梭阀第 11 章 气压传动(2)与门型梭阀。该阀又称为双压阀，其工作原理和符号如图 11.20 所示。它也相当于两个单向阀的组合。其特点是：只有当两个输入口 P1、P 2 同时进气时，A 口才有输出;当两端进气压力不等时，则低压气通过 A 口输出。第 11 章 气压传动图 11.20 与门型梭阀第 11 章 气压传动 2)换向型控制阀换向型控制阀简称换向阀。按阀芯的结构形式可分为滑柱式(又称滑阀式)、截止式(又称
34、提动式)、平面式(又称滑块式)和膜片式等几种；按阀的控制方式又可分为许多类型，如图 11.21 所示列出了气动换向阀的主要控制方式。第 11 章 气压传动图 11.21 气动换向阀的主要控制方式第 11 章 气压传动气压传动中，电磁控制换向阀的应用较为普遍。按电磁力作用的方式不同，电磁换向阀分为直动型和先导型两种。如图 11.22 所示为采用截止式阀芯的单电磁铁直动型电磁换向阀的工作原理图和图形符号；如图 11.23 所示为采用滑柱式阀芯的双电磁铁直动型电磁换向阀的工作原理图和图形符号；如图 11.24 所示为采用滑柱式阀芯的双电磁铁先导型电磁换向阀的工作原理图和图形符号。第 11 章 气压传
35、动图 11.22 单电磁铁直动型电磁换向阀第 11 章 气压传动图 11.23 双电磁铁直动型电磁换向阀第 11 章 气压传动图 11.24 双电磁铁先导型电磁换向阀第 11 章 气压传动双电磁铁换向阀可做成二位阀，也可做成三位阀。双电磁铁二位换向阀具有记忆功能，即通电时换向，断电时仍能保持原有工作状态。为保证双电磁铁换向阀的正常工作，两个电磁铁不能同时通电，电路中要考虑互锁。第 11 章 气压传动 2.压力控制阀压力控制阀1)压力控制阀的类型压力控制阀按功能可分为减压阀(调压阀)、安全阀(溢流阀)和顺序阀。压力控制阀按结构特点可分为直动型和先导型。直动型压力阀的气压直接与弹簧力相平衡，操纵调
36、压困难，性能差，故精密的高性能压力阀都采用先导型结构。第 11 章 气压传动 2)直动型减压阀气压传动系统与液压传动系统的一个不同的特点是液压传动系统的压力油一般是由安装在每台设备上的液压源直接提供的，而气压传动系统则是将压缩空气站中由气罐储存的压缩空气通过管道引出，并减压到适合于系统使用的压力。每台气动装置的供气压力都需要用减压阀来减压，并保持供气压力稳定。第 11 章 气压传动如图 11.25 所示为常用的 QTY 型直动型减压阀的结构原理图和图形符号。当顺时针方向调整手轮 1 时，调压弹簧 2 和 3 推动膜片 5 和阀芯 9 向下移动，使阀芯 9 的台阶面上边形成一定的开口，压力为 p
37、 1 的压缩空气流过此阀口后，压力降低为 p 2。与此同时，出口边的一部分气流经阻尼孔 7 进入膜片室，对膜片产生一个向上的推力与上方的弹簧力相平衡，减压阀便有稳定的压力输出。当输入压力 p 1 增高时，输出压力便随之增高，膜片室的压力也升高，将膜片向上推，阀芯 9 在复位弹簧 10 的作用下上移，使阀口开度减小，节流作用增强，直至输出压力降低到调定值为止；第 11 章 气压传动反之，若输入压力下降，则输出压力也随之下降，膜片下移，阀口开度增大，节流作用减弱，直至输出压力回升到调定值再保持稳定。通过调节调压手轮 1 控制阀口开度的大小即可控制输出压力的大小。一般直动型减压阀的最大输出压力是 0
38、.6MPa，调压范围是 0.10.6MPa。第 11 章 气压传动图 11.25 QTY 型直动型减压阀第 11 章 气压传动逆时针旋转调压手轮，使调压弹簧 2、3 放松，输出口到膜片室的压力使膜片上抬，阀芯 9 受复位弹簧 10 的推动，将阀口关闭。进一步松开调压弹簧，阀杆 6 与溢流口脱开，膜片室的压缩空气经溢流口 4、排气口 11 排出，阀处于无输出状态。安装减压阀时，要按气流的方向和减压阀上所示的箭头方向，依照“分水滤气器 减压阀 油雾器”的安装顺序进行安装。调压时就由低向高调，直至所需的压力值为止。阀不用时就把手轮放松，以免膜片经常受压变形。第 11 章 气压传动3.流量控制阀流量控
39、制阀在气动系统中，要控制执行元件的运动速度，控制换向阀的切换时间，或控制气动信号的传递速度，都需要通过调节压缩空气流量来实现。用于调节流量的控制阀有节流阀、单向节流阀、排气节流阀和快速排气阀等。由于节流阀和单向节流阀的工作原理与液压阀中的同型阀相同，在此不再重复，下面只介绍排气节流阀和快速排气阀。第 11 章 气压传动1)排气消声节流阀如图 11.26 所示为排气消声节流阀的结构原理图和图形符号。气流从 A 口进入阀内，由节流口 1 节流后经消声套 2 排出。因而它不仅能调节空气流量，还能起到降低排气噪声的作用。排气节流阀通常安装在换向阀的排气口处与换向阀联用，起单向节流阀的作用。它实际上只是
40、节流阀的一种特殊形式。由于其结构简单，安装方便，能简化回路，故应用广泛。第 11 章 气压传动图 11.26 排气消声节流阀第 11 章 气压传动2)快速排气阀如图 11.27 所示为快速排气阀的工作原理图和图型符号。如图 11.27(a)所示，进气口P 进入压缩空气，将密封活塞迅速上推，开启阀口 2，同时关闭排气口 O，使进气口 P和工作口 A 相通；图 11.27(b)所示是 P 口没有压缩空气进入时，在 A 口和 P 口压差作用下，密封活塞迅速下降，关闭 P 口，使 A 口通过 O 口快速排气。第 11 章 气压传动图 11.27 快速排气阀第 11 章 气压传动快速排气阀常安装在换向阀
41、和气缸之间。图 11.28 所示为快速排气阀在回路中的应用。它使气缸的排气不用通过换向阀而快速排出，从而加速气缸往复的运动速度，缩短了工作周期。第 11 章 气压传动图 11.28 快速排气阀的应用回路第 11 章 气压传动11.3 气气 动动 回回 路路气压传动系统与液压传动系统一样，都是由各种不同功能的基本回路所组成的，并且可以相互参考和借鉴。要正确分析或设计气动系统就必须熟悉常用的基本回路。11.3.1 换向回路换向回路换向回路是利用换向阀实现气动执行元件运动方向的变化的。第 11 章 气压传动1.单作用气缸换向回路单作用气缸换向回路如图 11.29 所示为单作用气缸换向回路，如图 11
42、.29(a)所示为用二位三通电磁阀控制的单作用气缸上、下回路。该回路中，当电磁阀得电时，气缸向上伸出，失电时气缸在弹簧作用下返回。如图 11.29(b)所示为三位四通电磁阀控制的单作用气缸上、下和停止的换向回路，该阀在两电磁铁均失电时自动对中，使气缸停于任何位置，但定位精度不高，且定位时间不长。第 11 章 气压传动图 11.29 单作用气缸换向回路第 11 章 气压传动2.双作用气缸换向回路双作用气缸换向回路如图 11.30 所示为各种双作用气缸的换向回路。图 11.30 双作用气缸换向回路(一)第 11 章 气压传动图 11.30 双作用气缸换向回路(一)第 11 章 气压传动图 11.3
43、0 双作用气缸换向回路(二)第 11 章 气压传动11.3.2 压力控制回路压力控制回路压力控制回路的作用是使系统保持在某一规定的压力范围内。1.一次压力控制回路一次压力控制回路一次压力控制回路的作用是使储气罐送出的气体压力不超过规定压力。一般在储气罐上安装一只安全阀，罐内压力超过规定压力时即向大气放气或在储气罐上装一电接点压力表，罐内压力超过规定压力时即控制压缩机断电。第 11 章 气压传动2.二次压力控制回路二次压力控制回路如图 11.31 所示为用空气过滤器减压阀油雾器(气动三联件)组成的二次压力控制回路，其作用是保证系统使用的压力为一定值。图 11.31 二次压力控制回路第 11 章
44、气压传动11.3.3 速度控制回路速度控制回路速度控制回路是用节流阀控制进入或排出执行元件的气流量的。1.单作用气缸速度控制回路单作用气缸速度控制回路(1)节流阀调速。如图 11.32(a)所示为两反向安装的单向节流阀分别控制活塞杆伸出和缩回速度。(2)快排气阀节流调速。如图 11.32(b)所示为上升时可调速(节流阀)，下降时通过快排气阀排气，快速返回。第 11 章 气压传动2.双作用气缸速度控制回路双作用气缸速度控制回路如图 11.33(a)、(b)所示均为双作用气缸速度控制回路。采用排气节流调速的方法控制气缸速度，其活塞运动较平稳，比进气节流调速效果好。图 11.32 单作用气缸速度控制
45、回路第 11 章 气压传动如图 11.33(a)所示为换向阀前节流控制回路，它是采用单向节流阀式的双向节流调速回路；如图 11.33(b)所示为换向阀后节流控制回路，它是采用排气节流阀的双向节流调速回路。第 11 章 气压传动图 11.33 双作用气缸的调速回路第 11 章 气压传动11.3.4 气液联动回路气液联动回路在气动回路中，若采用气液转换器或气液阻尼缸后，就相当于把气压传动转换为液压传动，就能使执行元件的速度调节更加稳定，运动也更平稳。1.气液转换器的速度控制回路气液转换器的速度控制回路如图 11.34 所示，利用气液转换器把气压变为液压，利用液压油驱动液压缸，得到平稳、易于控制的活
46、塞运动速度，调节节流阀可改变活塞运动速度。第 11 章 气压传动图 11.34 气液转换器的速度控制回路第 11 章 气压传动图 11.35 气液阻尼缸的速度控制回路第 11 章 气压传动2.气液阻尼缸的速度控制回路气液阻尼缸的速度控制回路如图 11.35 所示的回路，采用气液阻尼缸实现“快进 工进 快退”的工作循环。其工作情况如下。(1)快进。K 1 有信号，五通阀左位工作，活塞向右运动，液压缸右腔的油经 a 口进入左腔，气缸快速右进。(2)工进。活塞将 a 口封闭，液压缸右腔的油经 b 口经节流阀回左腔，活塞工进。(3)快退。K 1 信号消失，K 2 输入信号，五通阀右位工作，活塞快退。第
47、 11 章 气压传动11.3.5 延时控制回路延时控制回路1.延时输出回路延时输出回路如图 11.36 所示为延时输出回路。当控制信号切换阀 4 后，压缩空气经单向节流阀 3向气容 2 充气。充气压力延时升高达到一定值使阀 1 换向后，压缩空气就从该阀输出。第 11 章 气压传动图 11.36 延时输出回路第 11 章 气压传动2.延时退回回路延时退回回路如图 11.37 所示为延时退回回路。按下按钮阀 1，主控阀 2 换向，活塞杆伸出，至行程终端，挡块压下行程阀 5，其输出的控制气经节流阀 4 向气容 3 充气，当充气压力延时升高达到一定值后，阀 2 换向，活塞杆退回。第 11 章 气压传动
48、图 11.37 延时退回回路第 11 章 气压传动11.3.6 计数回路计数回路计数回路可以组成二进制计数器，如图 11.38 所示。其工作原理如下:(1)第一次按下阀 1 按钮，气信号 阀 2 右位 阀 4 左端 阀 4 左位工作，阀 5 右位工作 气缸伸出。(2)阀 1 复位 阀 4 左端控制气信号 阀 2 阀 1 大气 阀 5 复位，左位工作 气缸无杆腔压缩空气 阀 5 左位 阀 2 左端 阀 2 换至左位，等待阀 1 的信号。第 11 章 气压传动(3)第二次按下阀 1，气信号 阀 2 左位 阀 4 右端 阀 4 右位工作，阀 3 左位工作 气缸退回。(4)阀 1 复位 阀 4 右端控
49、制气信号 阀 2 阀 1 大气 阀 3 复位，右位工作 气缸有杆腔压缩空气 阀 3 右位 阀 2 右端 阀 2 换至右位，等待阀 1 的信号。第 1、3、5、7、次(奇数)压下阀 1，气缸伸出;第 2、4、6、8、次(偶数)压下阀 1，气缸退回。第 11 章 气压传动11.3.7 安全保护和操作回路安全保护和操作回路由于气动机构负荷的过载、气压的突然降低以及气动机构执行元件的快速动作等原因都可能危及操作人员和设备的安全，因此在气动回路中常常加入安全回路。1.过载保护回路过载保护回路如图 11.39 所示的过载保护回路，当活塞杆在伸出过程中，遇到挡铁 6 或其他原因使气缸过载时，无杆腔压力升高，
50、打开顺序阀 3，使阀 2 换向，阀 4 随即复位，活塞就立即缩回，实现过载保护;若无障碍，气缸继续向前运动时压下阀5，活塞即刻返回。第 11 章 气压传动图 11.39 过载保护回路第 11 章 气压传动2.互锁回路互锁回路如图 11.40 所示为互锁回路，四通阀的换向受三个串联的机动三通阀控制，只有三个都接通，主控阀才能换向。图 11.40 互锁回路第 11 章 气压传动3.双手同时操作回路双手同时操作回路双手同时操作回路就是使用两个起动用的手动阀，只有同时按动两个阀才动作的回路。这种回路主要是为了安全。在锻造、冲压机械上常用来避免误动作，以保护操作者的安全。如图 11.41(a)所示回路为
