劳动出版社精品课件 《机械知识（第五版）》 A041156第九章气压传动

气压传动与液压、机械、电气和电子技术一起，已发展成为实现生产过程自动化的一个重要方面，在机械工业、轻纺食品工业、化工、交通运输、航空航天等各个行业已得到广泛应用，如下图所示。思考一下，在我们周围还有哪些设备应用了气动技术?,全自动角边封箱机通过气压传动方式控制贴带与压箱,气动双内摆门,§91 概 述 §92 气动元件 §93 气动基本回路,一、气压传动的工作原理,气压传动是以空气为工作介质进行能量传递的一种传动形式。其工作原理是利用空气压缩机把电动机的机械能转化为空气的压力能，然后在控制下，通过执行元件把压力能转化为机械能，从而完成各种动作并对外做功。,§91 概述,二、气压传动系统的组成,气压传动系统主要是由气源装置、执行元件、控制元件和辅助元件组成的。,三、气动传动的特点 1.气压传动的优点 （1）以空气为工作介质，提取方便，用后可排入大气，能源可储存，成本低廉。 （2）气体黏度小，因此流动时能量损失小，便于集中供气和远距离输送。 （3）动作迅速，反应快，调节方便，维护简单，易于实现过载保护及自动控制。 （4）工作环境适应性强，在易燃、易爆、振动等环境下仍能可靠地工作。 （5）气动元件结构简单，质量轻，安装维护简单。,2.气压传动的缺点 （1）由于空气具有可压缩性，气缸的动作速度受负载变化的影响较大。 （2）工作压力较低，气压传动不适用于重载系统。 （3）有较大的排气噪声。 （4）因空气无润滑性能，需另加给油装置提供润滑。 （5）气压传动系统有泄漏，因而有能量损失，应尽可能减少泄漏。,湿空气在一定的温度和压力条件下能在气动系统的局部管道和气动元件中凝结成水滴，促使气动管道和气动元件腐蚀和生锈，导致气动系统工作失灵。因此，必须采取适当措施减少压缩空气中所含的水分。为了表明湿空气中所含水分的程度，可用湿度表示。湿度又分为绝对湿度和相对湿度。,驱动各种气动设备进行工作的动力是由气源装置提供的。气源装置的主体是空气压缩机。由于空气压缩机产生的压缩空气所含的杂质较多，因而不能为设备所用，因此，通常所说的气源装置还包括气源净化装置。,§92 气动元件,一、气源装置,1. 空气压缩机,空气压缩机是将机械能转换成气体压力能的装置。,活塞式空气压缩机,2. 气源净化装置 在系统中设置除水、除油、除尘和干燥等气源净化装置是十分必要的。常见的气源净化装置有： 后冷却器 除油器 干燥器 储气罐,（1）后冷却器 其作用是将空气压缩机排出的气体由140170降至4050，使压缩空气中的油雾和水汽迅速达到饱和，大部分析出并凝结成水滴和油滴，以便经油雾分离器排出。,（2）除油器（油雾分离器）,其作用是分离并排除压缩空气中凝聚的水分、油分和灰尘等杂质，其结构和图形符号。,（3）干燥器 干燥器的作用是进一步除去压缩空气中所含的水蒸气，主要方法有冷冻法和吸附法。 冷冻法是利用制冷设备使压缩空气冷却到一定的露点温度，析出空气中的多余水分，从而达到所需要的干燥程度。 吸附法是利用硅胶、活性氧化铝、焦炭或分子筛等具有吸附性能的干燥剂来吸附空气中的水分以达到干燥的目的。,（4）储气罐 储气罐的作用如下： 1）消除由于空气压缩机断续排气而对系统引起的压力波动，保证输出气流的连续性和平稳性。 2）储存一定数量的压缩空气，以备发生故障或临时需要应急使用。 3）进一步分离压缩空气中的油、水等杂质。,二、气动三联件 从气源装置中输出的得到初步净化的压缩空气在进入车间后，一般还需经过气动三联件（又叫气源调节装置）后方能进入气动设备。气动三联件包括： 空气过滤器 调压阀 油雾器 它们是气压传动系统的辅助元件。,1. 空气过滤器 空气过滤器的作用是进一步滤除压缩空气中的杂质。,2. 调压阀（减压阀） 用于降低压缩空气站输出的压缩空气的压力。,3.油雾器,使润滑油雾化并随气流进入需要润滑的部件，对相对滑动的表面进行润滑。,气动三联件在气动系统中一般是必不可少的，因而它们的组合件得到广泛应用。如图所示是气动三联件组合件的外形及图形符号。,三、气缸与气动马达 气动执行元件是将压缩空气的压力能转换为机械能的元件。它驱动机构作直线往复、摆动或回转运动，输出力或转矩。气动执行元件可分为气缸和气动马达。 1. 气缸 气缸按功能可分为普通气缸和特殊气缸。 普通气缸是指活塞式气缸，常用于无特殊要求的场合； 特殊气缸用于有特殊要求的场合。,（1）气液阻尼缸（气液转换器） 气液阻尼缸由气缸和液压缸组合而成，它以压缩空气为能源，利用油液的不可压缩性和可控性来获得活塞的平稳运动和调节活塞的运动速度。,（2）薄膜式气缸 薄膜式气缸是利用压缩空气使膜片变形来带动活塞杆作直线运动的气缸。,2. 气动马达 气动马达是将压缩空气的压力能转换为机械能的能量转换装置，其作用是输出转速和转矩驱动机构作旋转运动。,四、气动控制阀,1方向控制阀,控制压缩空气的流动方向和气流通断的一种阀。,2压力控制阀,3流量控制阀,通过改变阀的流通面积来实现流量控制的元件。,用来控制和调节压缩空气压力、流量和流向的控制元件。,调节和控制压力大小的控制元件。,1. 方向控制阀 （1）单向型控制阀 1）单向阀 单向阀用来控制气流方向，使之只能向一个方向流动。,2）或门型梭阀 或门型梭阀的结构相当于两个单向阀的组合，因其阀芯像织布梭子一样来回运动，因而称之为梭阀。,3）快速排气阀 快速排气阀，简称快排阀，作用是加快气缸动作速度而快速排气。,（2）换向型控制阀 换向型控制阀的作用就是通过改变压缩空气的流动方向，从而改变执行元件的运动方向。与液压传动一样，根据控制方式可分为气压控制、电磁控制、机械控制、手动控制等。,2. 压力控制阀,主要包括减压阀、顺序阀、溢流阀等。,溢流阀是一种用于维持回路中空气压力恒定的压力控制阀，而安全阀与溢流阀在结构和功能方面相类似，区别在于它是一种防止系统过载、保证系统安全的压力控制阀。,3. 流量控制阀 流量控制阀是通过改变阀的通流面积来调节压缩空气的流量，从而控制气缸运动速度、换向阀的切换时间和气动信号传递速度。 常用的有单向节流阀和排气节流阀等。,排气节流阀安装在气动元件的排气口处，调节排入大气的流量，以此控制执行元件的运动速度。它不仅能调节执行元件的运动速度，还能起到降低排气噪声的作用。,气动基本回路是指由有关气动元件组成的，能完成某种特定功能的气动回路。 按功能分，主要有： 方向控制回路 压力控制回路 速度控制回路,§93 气动基本回路,一、方向控制回路,方向控制回路是用气动换向阀控制压缩空气的流动方向，来实现控制执行机构运动方向的回路，简称换向回路。,二、压力控制回路,对系统压力进行调节和控制的回路称为压力控制回路。 1. 一次压力控制回路 主要用于使储气罐送出的气体压力不超过规定压力。通常在储气罐上安装一个溢流阀，用来实现一旦罐内超过规定压力就向大气放气。,2. 二次压力控制回路 作用是使系统保持正常的工作，维持稳定的性能，从而达到安全、可靠、节能的目的。,3. 高低压转换回路 原理是采用两个调压阀调定两种不同的压力p1、p2，再由二位三通阀转换，以满足气动设备所需的高压或低压要求。,三、速度控制回路 速度控制回路是利用流量控制阀来改变进排气管路的通流面积，实现调节或改变执行元件工作速度的目的。 1. 单作用气缸速度控制回路,可进行双向速度调节,可实现快速返回，但返回速度不能调节,2. 双作用气缸速度控制回路 活塞的运动速度依靠进气侧的单向节流阀进行调节，适用于对速度稳定性要求不高的场合。,四、其他常用气动回路 1. 气液联动回路 在气动回路中，采用气液转换器后，就相当于把气压传动转换为液压传动，这就使执行元件的速度调节更加稳定，运动也更平稳。若采用气液增压回路，则还能得到更大的推力。气液联动回路装置简单，经济可靠。,（1）气液速度控制回路 它利用气液转换器1、2将气压变成液压，利用液压油驱动液压缸3，从而得到平稳易控制的活塞运动速度，调节节流阀的开度，就可以改变活塞的运动速度。,（2）气液增压回路 当工作时既要求工作平稳，又要求有很大的推力时，可用气液增压回路。利用气液增压缸1把较低的气压变为较高的液压。该回路中用单向节流阀调节气液缸2的前进（右行）速度，返回时用气压驱动，通过单向阀回油，故能快速返回。,2. 往复动作回路,（1）单往复动作回路 在单往复动作回路中，每按下一次按钮，气缸就完成一次往复动作。,（2）连续往复动作回路 连续往复动作回路能完成连续的动作循环。,3. 安全保护回路 （1）过载保护回路 如图所示为过载保护回路，当活塞杆在伸出途中遇到故障或其他原因使气缸过载时，其活塞能自动返回。,（2）双手操作回路 双手操作回路就是使用两个启动用的手动阀，只有同时按动这两个阀时才动作的回路。,五、基本回路应用举例 气动灌装机的动作要求是当把需灌装的瓶子放在工作台上后，脚踩下启动按钮，气缸前伸开始灌装；当灌装完毕后气缸快速自动回退，准备第二次灌装。,气动灌装机控制原理,本章小结,1. 本章的重点是气压传动的工作原理和特点，气压传动元件以及基本回路的工作原理、特点和应用。 2. 气压传动是以压缩空气为工作介质,进行能量转换、传递和控制的传动。一般由气源装置、执行元件、控制元件和辅助元件组成。 3. 气压传动的主要优点是以空气为工作介质，来源经济方便，不污染环境，动作迅速、反应快、维护简单。但输出的动力不大，动作的稳定性差，不适用于重载系统。,本章小结,4. 气源装置的主体是空气压缩机，由于空气压缩机产生的压缩空气所含的杂质较多，不能直接为设备所用，因此通常所说的气源装置还包括气源净化装置。从气源装置中输出的得到初步净化的压缩空气在进入车间后，一般还需要经过气动三联件（空气过滤器、调压阀、油雾器）后才能进入气动设备。 5. 气动执行元件可分为气缸和气动马达，气动控制阀分为方向控制阀、压力控制阀和流量控制阀。 6. 气动基本回路按功能不同可分为方向控制回路、压力控制回路、速度控制回路、气液联动回路、往复动作回路和安全保护回路等。,