液压与气压传动项目五课件.pptx

1、 主编一、空气的湿度空气作为传动介质,其干湿程度对传动系统的稳定性和寿命有直接影响。二、空气的可压缩性空气的体积受温度和压力的影响较大,有明显的可压缩性。温度越高、压力越大,空气的可压缩性就越大。只有在一定条件下,才能将空气看做是不可压缩的。三、气阻与气容气压传动系统中储存或放出气体的空间称为气容。四、气体的高速流动及噪声所谓气阻,就是指体积小、阻力大的流通部件,气压传动设备工作时,常出现气体的高速流动,如气缸、气阀的高速排气,冲击气缸喷口处的高速流动,气压传动传感器的喷流等。气压传动设备工作时的排气,由于出口处气体急剧膨胀,会产生刺耳的噪声。噪声的强弱随排气量、排气速度和排气通道形状的变化而

2、变化,排气速度和功率越大,噪声也就越大。为了降低噪声,应合理设计排气口形状并降低排气速度。任务一气源装置的作用和工作原理一、气源装置的作用和工作原理气源装置是气压传动系统的一个重要组成部分,它为气压传动系统提供具有一定压力和流量的压缩空气,同时要求提供的气体清洁、干燥。若不能完全满足以上条件,就会加速系统的中期老化过程。1)空气压缩机。2)储存、净化压缩空气的装置和设备。一般气源装置通常由以下几个部分组成:3)传输压缩空气的管路系统。图5-1所示为气源装置组成示意图。图5-1气源装置组成示意图1空气压缩机2后冷却器3油水分离器4、7储气罐5干燥器6空气过滤器二、空气压缩机1.空气压缩机的分类空

3、气压缩机是产生和输送压缩空气的装置,它将机械能转化为气体的压力能。按其工作原理的不同可划分为容积式和动力式两类。在气压传动系统中,一般都采用容积式空气压缩机。2.空气压缩机的工作原理容积式空气压缩机中常用的活塞式空气压缩机有卧式和立式两种结构形式。卧式空气压缩机的工作原理如图5-2所示,它是利用曲柄滑块机构,图5-2卧式空气压缩机工作原理图1排气阀2气缸3活塞4活塞杆5滑块6滑道7连杆8曲柄9吸气阀空气压缩机的选用应以气压传动系统所需要的工作压力和流量两个参数为依据,三、压缩空气的净化装置3.空气压缩机的选用设置一些除油、除水、除尘并使压缩空气干燥的气源净化处理辅助设备,提高压缩空气质量。净化

4、设备一般包括后冷却器、油水分离器、干燥器、空气过滤器、储气罐。1.后冷却器后冷却器安装在空气压缩机出口管道上,空气压缩机排出温度为140170的压缩空气经过后冷却器冷却,温度降至4050。其结构如图 5-3所示,图5-3后冷却器结构示意图a)蛇管式b)列管式2.油水分离器油水分离器的作用是分离压缩空气中凝聚的水分、油分和灰尘等杂质,使压缩空气得到初步净化。其结构形式有撞击折回式、水浴式、旋转离心式、环形回转式及以上形式的组合使用等。图5-4撞击折回式油水分离器结构、原理图a)结构b)图形符号1支架2隔板3输出管4进气管5栅板6放油水阀（1）撞击折回式油水分离器 其结构和图形符号如图5-4所示。

5、图5-5水浴式与旋转离心式油水分离器串联结构a)水浴式油水分离器b)旋转离心式油水分离器(3)旋转离心式油水分离器 其结构如图5-5b所示。(2)水浴式油水分离器 其结构如图5-5a所示。3.干燥器干燥器的作用是进一步除去压缩空气中含有的少量的油分、水分,使压缩空气进一步干燥,提供给要求气源质量较高的系统及精密气动装置使用。图5-6所示为吸附式干燥器图5-6吸附式干燥器a)结构b)图形符号1湿空气进气管2顶盖3、5、10法兰4、6再生空气排气管7再生空气进气管8干燥空气输出管9排水管11、22密封垫12、15、20钢丝过滤网13毛毡14下栅板16、21吸附剂17支撑板18外壳19上栅板4.空气

6、过滤器空气的过滤是气压传动系统中的重要环节。不同的场合,对压缩空气的过滤要求也不同。空气过滤器的作用是进一步滤除压缩空气中的杂质。有些过滤器常与干燥器、油水分离器等做成一体。因此,过滤器的形式很多,常用的过滤器有一次空气过滤器和二次空气过滤器。(1)一次空气过滤器 一次空气过滤器也称简易过滤器,其滤灰效率为50%70%。如图5-7所示(2)二次空气过滤器 通分水排水器的结构如图5-8所示图5-9储气罐结构示意图5.储气罐储气罐的主要作用是储存一定数量的压缩空气,以解决空气压缩机的输出气量和气压传动设备耗气量之间的不平衡;减少气源输出气流脉动,保证输出气流的连续性和平稳性;减弱空气压缩机排气压力

7、脉动引起的管道振动;进一步分离压缩空气中的水分和油分等。任务二其他辅助元件的工作原理及选用一、油雾器油雾器是一种特殊的注油装置。其作用是使润滑油雾化后,随压缩空气一起进入需要润滑的部件,达到润滑目的。图5-10油雾器结构示意图a)结构b)图形符号1节流阀2、7钢球3弹簧4阀座5存油杯6吸油管8视油器9、12密封垫10油塞11喷嘴图5-10所示是普通油雾器的结构示意图。二、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。这样因气体的体积急剧膨胀,会产生刺耳的噪声。排气的速度和功率越大,噪声也越大,一般可达100120dB。这种噪声使工作环境恶化,危害人体健康。一般说来,噪声高于8

8、5dB都要设法降低。消声器安装在换向阀的排气口用来降低排气噪声。常用的消声器有以下几种:(1)吸收型消声器 这种消声器主要依靠吸音材料消声,其结构如图5-11所示。(2)膨胀干涉型消声器 (3)膨胀干涉吸收型消声器 其结构如图5-12所示三、气液转换器在气压传动系统中,为了获得较平稳的速度,常用到气液阻尼缸或用液压缸作执行元件,这就需要用气液转换器把气压信号转换成液压信号。如图5-13所示为气液直接接触式转换图5-13气液转换器a)结构b)图形符号任务一气缸组成原理及选用一、气缸的分类气缸是气压传动中使用的执行元件。其结构、形状有多种形式,分类方法也很多,常用的有以下几种:1.按压缩空气作用在

9、活塞端面上的方向,可分为单作用气缸和双作用气缸。单作用气缸只有一个方向的运动是靠压缩空气,活塞的复位靠弹簧力或重力;双作用气缸活塞的往返全都靠压缩空气来完成。2.按结构特点可分为活塞式气缸、叶片式气缸、薄膜式气缸、气液阻尼缸等。3.按安装方式可分为耳座式、法兰式、轴销式和凸缘式。4.按气缸的功能可分为(1)普通气缸主要指活塞式单作用气缸和双作用气缸。(2)特殊气缸 二、几种常见气缸的工作原理和用途1.单作用气缸图5-15单作用气缸图5-16单杠双作用气缸2.双作用气缸3.薄膜式气缸薄膜式气缸利用压缩空气通过膜片推动活塞杆作往复运动,它具有结构紧凑、简单、制造容易、成本低、维修方便、寿命长、泄漏

10、少、效率高等优点,适用于气压传动夹具、自动调节阀及短行程场合。主要由缸体、膜片和活塞杆等零件组成。它可以是单作用式的,也可以是双作用式的,其结构如图5-17所示。图5-17薄膜式气缸a)单作用式b)双作用式1缸体2膜片3膜盘4活塞杆4.气液阻尼缸普通气缸工作时,由于气体可压缩性大,当负载变化较大时会产生“爬行”或”“自走”现象,使气缸的工作不平稳。气液阻尼缸是由气缸和液压缸组合而成,它以压缩空气为动力,并利用油液的不可压缩性来获得活塞的平稳运动。图5-18所示为气液阻尼缸的工作原理图。图5-19所示的并联型气液阻尼一个具有一定容积的蓄能腔和喷嘴,中盖5与缸体固定,中盖和活塞把气缸分隔成三个部分

11、,即活塞杆腔1、活塞腔2和蓄能腔3。中盖5的中心开有喷嘴口4。5.冲击气缸冲击气缸是一种较新型的气动执行元件,主要由缸体、中盖、活塞和活塞杆等零件构成,如图5-20所示。冲击气缸在结构上比普通气缸增加了图5-20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泄气口7活塞8缸体三、标准化气缸简介1.标准化气缸的标记和系列标准化气缸使用的标记是用符号“QG”表示气缸,用符号“A、B、C、D、H”表示五种系列,具体的标记方法为例如,QGA100125表示直径为100mm,行程为125mm的无缓冲普通气缸。2.标准化气缸的主要参数标准化气缸的主要参数是缸筒内径D和行程L。因为在一定的气源压力下,缸

12、筒内径标志气缸活塞杆的理论输出力,行程标志气缸的作用范围。对有缓冲气缸:L=(110)D任务二气马达组成原理及选用属于气动执行元件,它是把压缩空气的压力能转换为机械能的转换装置。它的作用相当于电动机或液压马达,即输出力矩,驱动机构作旋转运动。一、气马达的分类和工作原理最常用的气马达有叶片式、活塞式、薄膜式三种。图5-21气马达工作原理a)叶片式b)活塞式c)薄膜式二、气马达的特点(1)工作安全可以在易燃、易爆、高温、振动、潮湿、灰尘等恶劣环境下工作,同时不受高温及振动的影响。三、气马达的选择及使用要求(2)具有过载保护作用(3)可以实现无级调速 任务一气压传动控制元件工作原理及选用一、压力控制

13、阀在气压传动系统中,用于控制压缩空气压力的元件,称为压力控制阀。这类阀的共同特点是利用作用于阀心上的压缩空气的压力和弹簧力相平衡的原理来进行工作的。压力控制阀按其控制功能可分为减压阀、溢流阀、顺序阀等。图5-22QTY型直动式减压阀的结构a)结构b)图形符号1旋钮2、3弹簧4溢流阀座5膜片6膜片气室7阻尼管8阀心9复位弹簧10进气阀口11排气孔12溢流孔图5-22所示为QTY型直动式减压阀的结构。1.减压阀2.溢流阀当回路中气压上升到所规定的调定压力以上时,气流需经溢流阀排出,以保持输入压力不超过设定值。溢流阀按控制形式分为直动式和先导式两种。直动式溢流阀的工作原理如图5-23所示先导式溢流阀

14、的工作原理如图5-24所示,3.顺序阀顺序阀的工作原理如图5-25所示,它根据调节弹簧的压缩量来控制其开启压力,是依靠气路中压力的变化来控制各执行元件按顺序动作的压力阀。图5-25顺序阀工作原理a)关闭状态b)开启状态c)图形符号图5-26单向顺序阀工作原理a)开启状态b)关闭状态c)图形符号1旋钮2、7弹簧3活塞4、5气腔6单向阀图5-26为单向顺序阀的工作原理。二、方向控制阀方向控制阀是气压传动系统中通过改变压缩空气的流动方向和气流的通断,来控制执行元件起动、停止及运动方向的气压传动元件。1.气压控制换向阀气压控制换向阀是利用压缩空气的压力推动阀心移动,图5-27单气控截止式换向阀工作原理

15、a)无气控信号b)有气控信号c)图形符号1阀心2弹簧(1)单气控换向阀 图5-27所示为单气控截止式换向阀的工作原理。图5-28双气控滑阀式换向阀工作原理a)有气控信号K1b)有气控信号K2c)图形符号(2)双气控换向阀图5-28 双气控滑阀式换向阀工作原理2.电磁控制换向阀电磁控制换向阀是利用电磁力的作用来实现阀的切换以控制气流的流动方向。图5-29所示为直动式单电控电磁阀的工作原理。它只有一个电磁铁。图5-29a所示为电磁线圈不通电状态,此时阀在复位弹簧的作用下处于上端位置,其通路状态为A与T相通,阀处于排气状态。当线圈通电时,电磁铁1推动阀心2向下移,气路换向,其通路状态为P与A相通,阀

16、处于进气状态,如图5-29b所示。图5-29直动式单电控电磁阀工作原理a)电磁线圈不通电b)电磁线圈通电c)图形符号1电磁铁2阀心图5-30直动式双电控电磁阀工作原理a)阀心向右移b)阀心向左移c)图形符号1、2电磁线圈3阀心图5-30所示为直动式双电控电磁阀的工作原理。铁首先控制气路,产生先导压力,再由先导压力去推动主阀阀心,使其换向。图5-31所示为先导式双电控换向阀的工作原理。3.先导式电磁换向阀先导式电磁换向阀由电磁先导阀和主阀两部分组成。用先导阀的电磁图5-31先导式双电控换向阀工作原理a)主阀向右移b)主阀向左移c)图形符号1、2电磁先导阀3主阀4.人力控制换向阀人力控制换向阀分为

17、手动及脚踏两种操纵方式。手动阀的主体部分与气控阀类似,其操作方式有按钮式、旋钮式、锁式及推拉式等多种形式。图5-32推拉式手动阀工作原理和结构图5-32所示为推拉式手动阀的工作原理和结构。5.机械控制换向阀机械控制换向阀多用于行程控制系统(又称行程阀),作为信号阀使用。常依靠凸轮、撞块或其他机械外力推动阀心,使阀换向。图5-33所示为杠杆滚轮式机控换向阀的工作原理。当凸轮或撞块直接与滚轮1接触后,通过杠杆2使阀心5换向。其优点是减少了顶杆3所受的侧向力;同时,通过杠杆传力也减小了外部的机械压力。图5-33杠杆滚轮式机控换向阀工作原理a)结构b)图形符号1滚轮2杠杆3顶杆4缓冲弹簧5阀心6密封弹

18、簧7阀体6.梭阀梭阀多用于手动与自动控制的并联回路中,它相当于两个单向阀组合而成,其作用相当于“或门”逻辑功能。图5-34a所示为梭阀的工作原理,图5-34b所示为其结构。图5-34梭阀工作原理和结构a)工作原理b)结构c)图形符号1阀体2阀心7.快速排气阀快速排气阀常安装在换向阀和气缸之间,如图5-35所示,它使气缸的排气不用通过换向阀而直接快速排出,加快气缸往复运动速度,缩短工作周期。图5-36所示为快速排气阀工作原理。图5-37延时换向阀1单向阀2气容3节流阀4过滤塞5阀心8.气压延时换向阀延时换向阀的作用相当于时间继电器。图5-37所示为二位三通常断延时接通型换向阀。它由延时元件和换向

19、阀两大部分组成。三、流量控制阀气压传动系统中的流量控制阀是通过改变阀的通流面积来实现流量控制的元件。流量控制阀包括节流阀、单向节流阀、排气节流阀等。1.节流阀图5-38所示为圆柱斜切型节流阀的结构。2.排气节流阀排气节流阀是装在执行元件排气口处,调节排入大气中气体流量的一种控制阀。它不仅能调节执行元件的运动速度,还常带有消声结构,所以也能起降低排气噪声的作用。图5-39所示为排气节流阀工作原理。其工作原理和节流阀相类似,靠调节节流口1处的通流面积来调节排气流量,由消声套2减少排气噪声。任务二气压传动基本回路组成原理及气路连接所谓基本回路就是以相同的形式在不同的回路中重复出现的回路,其功能是一致

20、的。一、方向控制回路方向控制回路是通过进入执行元件压缩空气的通、断或变向来实现气压传动系统执行元件的起动、停止和换向作用的回路。1.单作用气缸换向回路图5-43所示为单作用气缸换向回路。图5-43单作用气缸换向回路a)用二位三通电磁阀控制b)用三位四通电磁阀控制2.双作用气缸换向回路图5-44所示为各种双作用气缸的换向回路,图5-44a所示是比较简单的换向回路,在图5-44b所示的回路中,当有气控信号K时活塞杆推出,反之,活塞杆退回。图5-44c所示为二位五通气控阀和手动二位三通阀控制的换向回路。图5-44双作用气缸换向回路二、压力控制回路压力控制回路是使回路中的压力保持在一定范围内,或使回路

21、得到高、低不同压力的基本回路。1.一次压力控制回路一次压力控制回路主要用来控制储气罐内的压力,使它不超过规定的压力,如图5-47所示。2.二次压力控制回路二次压力控制回路主要是对气压传动控制系统的气源压力进行控制。图5-48所示是气缸、气马达系统中气源常用的压力控制回路。输出压力的大小由溢流式减压阀调整。在该回路中,分水滤气器、减压阀、油雾器经常联合使用,即三联件,并且已有组合件生产。3.高低压转换回路在实际应用中,某些气压传动控制系统需要有高、低压力的选择。图5-49a 所示为高低压转换回路,该回路由两个减压阀分别调出p1、p2两种不同的压力,气压传动系统就能得到所需要的高压和低压输出。图5

22、-49b所示是利用两个减压阀和一个换向阀构成的高低压力p1和p2的自动转换回路。图5-49高低压力转换回路a)由减压阀控制高低压转换回路b)用换向阀选择高低压回路三、速度控制回路1.单作用气缸速度控制回路图5-53所示为单作用气缸速度控制回路,在图5-53a所示的回路中,活塞杆的升、降均通过节流阀调速,两个反向安装的单向节流阀,可分别实现通过进气节流和排气节流来控制活塞杆的伸出及缩回速度。在图5-53b所示的回路中,气缸上升时可调速,下降时则通过快速排气阀排气,使气缸快速返回。双作用气缸有进气节流和排气节流两种调速方式。如图5-54a所示为进气节流调速回路,对于水平安装的气缸,其速度控制回路一

23、般采用如图5-54b所示的排气节流调速回路。2.双作用气缸速度控制回路图5-55气液转换速度控制回路1、2气液转换器3液压缸3.气液转换速度控制回路图5-55所示为气液转换速度控制回路图5-56气液阻尼缸调速回路a)慢进快退回路b)快进快退回路4.气液阻尼缸速度控制回路图5-56所示为气液阻尼缸速度控制回路。5.缓冲回路气压传动执行元件动作速度较快,当活塞惯性力较大时,可采用如图5-57所示的缓冲回路。当活塞向右运动时,右腔的气体经行程阀及三位五通阀排掉,当活塞前进到预定位置压下行程阀时,气体就只能经节流阀排除,这样使活塞运动速度减慢,达到了缓冲目的。调整行程阀的安装位置就可以改变缓冲的开始时

24、间。此种回路常用于惯性力较大的气缸。图5-57缓冲回路一、增压回路当气压系统中局部需要较高压时,可采用高压泵,但其成本较高,故一般采用增压回路。图5-61增压回路任务三其他常用基本回路及气路连接图5-62气压传动延时回路a)延时断开气压传动回路b)延时接通气压传动回路二、延时控制回路图5-62a所示为延时断开气压传动回路。图5-63互锁回路三、互锁回路图5-63所示为互锁回路四、双手同时操作回路图5-64a所示回路,只有两手同时操作手动阀1、2切换主阀3时,气缸活塞才能下落。实际上给阀3的控制信号是阀1、2相“与”的信号。在此回路中,如果阀1或阀2的弹簧折断而不能复位,单独按下一个手动阀,气缸

25、活塞也可下落,所以此回路并不十分安全。图5-64双手同时操作回路1、2手动阀3主控阀4工件5气阻6气容五、顺序动作回路顺序动作是指在气压传动回路中,各个气缸按一定程序完成各自的动作。例如单缸有单往复动作、二次往复动作、连续往复动作等;双缸及多缸有单往复及多往复顺序动作等。1.单缸往复动作回路单缸往复动作回路可分为单缸单往复和单缸连续往复动作回路。图5-65单往复动作回路a)行程阀控制b)压力控制c)利用阻容回路形成的时间控制图5-65所示为三种单往复动作回路,图5-66连续往复动作回路图5-66所示为连续往复动作回路多缸顺序动作回路指两个、三个或多个气缸按一定顺序动作的回路,它的应用较广泛,在一个循环顺序里,若气缸只作一次往复,称之为单往复顺序,若某些气缸作多次往复,就称为多往复顺序。若用A、B、C、.表示气缸,用下标1、0表示活塞的伸出和缩回,则两个气缸的基本顺序动作有A1B1A0B0、A1A0B1B0和A1B0A0B1三种。而三个气缸的基本动作,就有十五种之多。这些顺序动作回路都属于单往复顺序,即在每一个程序里,气缸只作一次往复。多往复顺序动作回路,其顺序的形成方式,将比单往复顺序多得多。2.多缸顺序动作回路