机械基础-第9章-气压控制元件课件.ppt
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- 机械 基础 气压 控制元件 课件
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1、气压传动概述气压传动概述 气压传动与控制简称气压传动与控制简称“气动技术气动技术”,它是以空,它是以空气压缩机为动力源,以压缩空气为工作介质进气压缩机为动力源,以压缩空气为工作介质进行能量传递或信号传递的工程技术,是实现各行能量传递或信号传递的工程技术,是实现各种生产控制、自动化作业的重要手段之一。种生产控制、自动化作业的重要手段之一。 气压传动是以气体为介质,在密闭容器里进行气压传动是以气体为介质,在密闭容器里进行能量的传递。能量的传递。一、一、 气动技术的应用及发展现状气动技术的应用及发展现状1 1、气动技术的应用现状、气动技术的应用现状 人们利用空气的能量完成各种工作的历史可人们利用空气
2、的能量完成各种工作的历史可以追溯到远古时代,但作为气动技术应用的雏形,以追溯到远古时代,但作为气动技术应用的雏形,大约开始于大约开始于1776年发明能产生年发明能产生1 1个大气压左右压力个大气压左右压力的空气压缩机。的空气压缩机。18801880年,人们第一次利用气缸做年,人们第一次利用气缸做成气动刹车装置,将它成功的应用到火车的制动成气动刹车装置,将它成功的应用到火车的制动上。上世纪上。上世纪3030年代初,气动技术成功地应用于自年代初,气动技术成功地应用于自动门的开闭及各种机械的辅助动作上。进入动门的开闭及各种机械的辅助动作上。进入7070年年代,随着工业机械化和自动化的发展,气动技术代
3、,随着工业机械化和自动化的发展,气动技术才广泛地应用在生产自动化的各个领域,形成现才广泛地应用在生产自动化的各个领域,形成现代气动技术。代气动技术。汽车制造工业汽车制造工业现代汽车制造工厂的生产线,尤其是主要工艺的焊现代汽车制造工厂的生产线,尤其是主要工艺的焊接生产线,几乎无一例外地采用了气动技术。如车接生产线,几乎无一例外地采用了气动技术。如车身在每个工序的移动、车身外壳被真空吸盘吸起和身在每个工序的移动、车身外壳被真空吸盘吸起和放下、在指定工位的夹紧和定位、点焊机焊头的快放下、在指定工位的夹紧和定位、点焊机焊头的快速接近、减速软着陆后的变压控制点焊,都采用了速接近、减速软着陆后的变压控制点
4、焊,都采用了各种特殊功能的气缸及相应的气动控制系统。高频各种特殊功能的气缸及相应的气动控制系统。高频的点焊、力控的准确性及完成整个工序过程的高度的点焊、力控的准确性及完成整个工序过程的高度自动化,堪称是最有代表性的气动技术应用之一。自动化,堪称是最有代表性的气动技术应用之一。另外,搬运装置中使用的高速气缸(最大速度达另外,搬运装置中使用的高速气缸(最大速度达3m/s)、复合控制阀的比例控制技术都代表了当今)、复合控制阀的比例控制技术都代表了当今气动技术的新发展。气动技术的新发展。 电子、半导体制造行业电子、半导体制造行业在彩电、冰箱等家用电器产品的装配生产线上,在彩电、冰箱等家用电器产品的装配
5、生产线上,在半导体芯片、印刷电路等各种电子产品的装配在半导体芯片、印刷电路等各种电子产品的装配流水线上,不仅可以看到各种大小不一、形状不流水线上,不仅可以看到各种大小不一、形状不同的气缸、气爪,还可以看到许多灵巧的真空吸同的气缸、气爪,还可以看到许多灵巧的真空吸盘将一般气爪很难抓起的显像管、纸箱等物品轻盘将一般气爪很难抓起的显像管、纸箱等物品轻轻吸住,运送到指定位置上。对加速度限制十分轻吸住,运送到指定位置上。对加速度限制十分严格的芯片搬运系统,采用了平稳加速的严格的芯片搬运系统,采用了平稳加速的SINSIN气缸。气缸。 生产自动化的实现生产自动化的实现6060年代,气动技术主要用于比较繁重的
6、作业领域年代,气动技术主要用于比较繁重的作业领域作为辅助传动。在缝纫机、手表、自行车、洗衣作为辅助传动。在缝纫机、手表、自行车、洗衣机、自动和半自动机床等许多行业的零件加工和机、自动和半自动机床等许多行业的零件加工和组装生产线上,工件的搬运、转位、定位、夹紧、组装生产线上,工件的搬运、转位、定位、夹紧、进给、装卸、装配、清洗、检测等许多工序中都进给、装卸、装配、清洗、检测等许多工序中都使用气动技术。使用气动技术。包装自动化的实现包装自动化的实现气动技术还广泛应用于化肥、化工、粮食、食品、气动技术还广泛应用于化肥、化工、粮食、食品、药品等许多行业,实现粉状、粒状、块状物料的药品等许多行业,实现粉
7、状、粒状、块状物料的自动计量包装,用于烟草工业的自动卷烟和自动自动计量包装,用于烟草工业的自动卷烟和自动包装等许多工序,用于对粘稠液体(如油漆、化包装等许多工序,用于对粘稠液体(如油漆、化装品、牙膏等)和有毒气体的自动计量灌装。装品、牙膏等)和有毒气体的自动计量灌装。l近近20多年来,气动行业发展很快。多年来,气动行业发展很快。70年代,液压与年代,液压与气动元件的产值比约为气动元件的产值比约为9:1,20多年后的今天,在工多年后的今天,在工业技术发达的欧美、日本等国家,该比例已达业技术发达的欧美、日本等国家,该比例已达5:4,甚至接近甚至接近5:5。由于气动元件的单价比液压元件便宜,。由于气
8、动元件的单价比液压元件便宜,在相同产值的情况下,气动元件的使用量及使用范在相同产值的情况下,气动元件的使用量及使用范围已远远超过了液压行业。围已远远超过了液压行业。l中国改革开放以来,气动行业发展很快。中国改革开放以来,气动行业发展很快。1986年至年至1993年间,气动元件产值的年递增率达年间,气动元件产值的年递增率达24.2%,高,高于中国机械工业产值平均年递增率于中国机械工业产值平均年递增率10.5%的水平。的水平。1996年全国气动行业的产值约在年全国气动行业的产值约在6 000万美元左右。万美元左右。二、气动技术的发展现状二、气动技术的发展现状 9.1 9.1 气压传动的基本知识气压
9、传动的基本知识l气压传动:气压传动:是以压缩空气为工作介质进行能量是以压缩空气为工作介质进行能量传递和信号传递的一门技术。传递和信号传递的一门技术。l气压传动的工作原理:气压传动的工作原理:是利用空压机把电动机是利用空压机把电动机或其它原动机输出的机械能转换为空气的压力或其它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。械能,从而完成各种动作,并对外做功。由此由此可知,气压传动系统和液压传动系统类似,也可知,气压
10、传动系统和液压传动系统类似,也是由四部分组成的,它们是:是由四部分组成的,它们是:一、气压传动的组成及工作原理一、气压传动的组成及工作原理1 1、气源装置、气源装置 是获得压缩空气的装置。其主体部是获得压缩空气的装置。其主体部分是空气压缩机,它将原动机供给的机械能转变分是空气压缩机,它将原动机供给的机械能转变为气体的压力能;为气体的压力能; 2 2、控制元件、控制元件 是用来控制压缩空气的压力、流量是用来控制压缩空气的压力、流量和流动方向的,以便使执行机构完成预定的工作和流动方向的,以便使执行机构完成预定的工作循环。它包括各种压力控制阀、流量控制阀和方循环。它包括各种压力控制阀、流量控制阀和方
11、向控制阀等;向控制阀等;3 3、执行元件执行元件 是将气体的压力能转换成机械能的是将气体的压力能转换成机械能的一种能量转换装置,它包括实现直线往复运动的一种能量转换装置,它包括实现直线往复运动的气缸和实现连续回转运动或摆动的气马达或摆动气缸和实现连续回转运动或摆动的气马达或摆动马达等马达等; ;4 4、辅助元件、辅助元件 保证气压系统正常工作所必需的部保证气压系统正常工作所必需的部分。包括油水分离器、干燥器、过滤器等气源净分。包括油水分离器、干燥器、过滤器等气源净化装置以及贮气罐、消声器、油雾器、管网、压化装置以及贮气罐、消声器、油雾器、管网、压力表及管件等。力表及管件等。l为了使气压传动系统
12、能正常可靠地工作,其系统为了使气压传动系统能正常可靠地工作,其系统中分水滤气器、减压阀、油雾器是不可省略的,中分水滤气器、减压阀、油雾器是不可省略的,否则会造成系统气压不稳、积水、各元件锈蚀、否则会造成系统气压不稳、积水、各元件锈蚀、动作不可靠等现象。上述三元件合称气动三大件。动作不可靠等现象。上述三元件合称气动三大件。http:/ 气压传动与液压传动相比,有以下优点:气压传动与液压传动相比,有以下优点:(1)(1)以空气作介质,介质清洁,易得,费用低,以空气作介质,介质清洁,易得,费用低,维护处理方便,管道不易堵塞;维护处理方便,管道不易堵塞;(2)(2)空气粘度很小(约为油的万分之一),管
13、空气粘度很小(约为油的万分之一),管道压力损失小,易集中供应和远距离输送;道压力损失小,易集中供应和远距离输送;(3)(3)气压传动动作迅速,一般只需气压传动动作迅速,一般只需0.020.020.30.3秒秒就可以达到所需的压力和速度;就可以达到所需的压力和速度;(4)(4)压缩空气的工作压力较低,一般为压缩空气的工作压力较低,一般为0.40.40.8MPa0.8MPa。故可降低对气动元件的加工精度等的要。故可降低对气动元件的加工精度等的要求,易制造,成本低,所以气动元件大都已标准求,易制造,成本低,所以气动元件大都已标准化和系统化,易购买;化和系统化,易购买; (5)(5)空气的性质受温度的
14、影响小,高温下不会空气的性质受温度的影响小,高温下不会燃烧和爆炸,使用安全,温度变化时,其粘度变燃烧和爆炸,使用安全,温度变化时,其粘度变化极小,不会影响传动性能。化极小,不会影响传动性能。气压传动与液压传动相比,有以下缺点:气压传动与液压传动相比,有以下缺点:(1)(1)由于空气的工作压力低,在输出力相同情由于空气的工作压力低,在输出力相同情况下,装置结构尺寸大,因此气动装置的总推力况下,装置结构尺寸大,因此气动装置的总推力不宜过大(一般不大于不宜过大(一般不大于101090KN90KN););(2)(2)由于空气的可压缩性,气动装置的动作稳由于空气的可压缩性,气动装置的动作稳定性差,当外载
15、荷变化时,对速度影响更大;定性差,当外载荷变化时,对速度影响更大;(3)(3)气动装置的噪声较大,特别是在排气时。气动装置的噪声较大,特别是在排气时。 气源装置给系统提供足够清洁干燥且具气源装置给系统提供足够清洁干燥且具有一定压力和流量的压缩空气。由空气压缩机有一定压力和流量的压缩空气。由空气压缩机排出的压缩空气虽然可以满足气动系统工作时排出的压缩空气虽然可以满足气动系统工作时的压力和流量要求,但其温度高达的压力和流量要求,但其温度高达170摄氏度,摄氏度,且含有汽化的润滑油、水蒸气和灰尘等污染物,且含有汽化的润滑油、水蒸气和灰尘等污染物,这些污染物将对气动系统造成下列不利影响:这些污染物将对
16、气动系统造成下列不利影响: 三、气动系统对压缩空气的要求三、气动系统对压缩空气的要求1、混在压缩空气中的油蒸气可能聚集在贮气罐、管、混在压缩空气中的油蒸气可能聚集在贮气罐、管道、气动元件的容腔里形成易燃物,有爆炸危险。道、气动元件的容腔里形成易燃物,有爆炸危险。另外润滑油被汽化后形成一种有机酸,使气动元另外润滑油被汽化后形成一种有机酸,使气动元件、管道内表面腐蚀、生锈、影响其使用寿命。件、管道内表面腐蚀、生锈、影响其使用寿命。2、压缩空气中含有的水分,在一定压力温度条件下、压缩空气中含有的水分,在一定压力温度条件下会饱和而析出水滴,并聚集在管道内形成水膜,会饱和而析出水滴,并聚集在管道内形成水
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