【知识】第9章气压传动基础知识.docx

精品word 可编辑资料 - - - - - - - - - - - - -第 9 章 气压传动基础学问9.1 气压传动与把握的定义及工作原理9.1.1 气压传动与把握的定义气压传动与把握技术简称气动, 为以压缩空气为工作介质来进行能量与信号的传递, 为实现各种生产过程.自动把握的一门技术；它为流体传动与把握学科的一个重要组成部分；近几十年来, 气压传动技术被广泛应用于工业产业中的自动化和省力化, 在促进自动化的进展中起到了极为重要的作用；9.1.2 气压传动与把握的工作原理通过下面一个典型气压传动系统来懂得气动系统如何进行能量传信号传递,如何实现把握自动化；图 9.1 气动剪切机的气压传动系统1－空气压缩机； 2－后冷却器； 3－分水排水器； 4－贮气罐； 5－分水滤气器；6－减压阀； 7－油雾器； 8－行程阀； 9－气控换向阀； 10－气缸； 11－工料；以气动剪切机为例, 介绍气压传动的工作原理； 图 9.1 所示为气动剪切机的工作原理图, 图示位置为剪切前的情形； 空气压缩机 1 产生的压缩空气经后冷却器 2.分水排水器 3.贮气罐 4.分水滤气器 5.减压阀 6.油雾器 7.到达换向阀 9,部分气体经节流通路进入换向阀 9 的下腔,使上腔弹簧压缩,换向阀 9 阀芯位于上端；大部分压缩空气经换向阀 9 后进入气缸 10 的上腔,而气缸的下腔经换向阀与大 气相通,故气缸活塞处于最下端位置；当上料装置把工料 11 送入剪切机并到达规定位置时,工料压下 行程阀 8,此时换向阀 9 阀芯下腔压缩空气经行程阀 8 排入大气,在弹簧的推动下,换向阀 9 阀芯向下运动至下端；压缩空气就经换向阀 9 后进入气缸的下腔,上腔经换向阀 9 与大气相通 . 气缸活塞向上运动. 带动剪刀上行剪断工料；工料剪下后,即与行程阀 8 脱开；行程阀 8 阀芯在弹簧作用下复位.出路 堵死；换向阀 9 阀芯上移．气缸活塞向下运动,又复原到剪断前的状态；图 9.2 所示为用图形符号绘制的气动剪切机系统原理图；1 / 16第 1 页,共 16 页 - - - - - - - - - -精品word 可编辑资料 - - - - - - - - - - - - -图 9.2 气动剪切机系统图形符号在气压传动系统中,依据气动元件和装置的不同功能,可将气压传动系统分成以下四个组成部分,如图 所示；1. 气源装置 气源装置将原动机供应的机械能转变为气体的压力能, 为系统供应压缩空气； 它主要由空气压缩机构成,仍配有贮气罐.气源净扮装置等附属设备；2. 执行元件 执行元件起能量转换作用, 把压缩空气的压力能转换成工作装置的机械能； 主要形式有,气缸输出直线往复式机械能. 摇摆气缸和气马达分别输出回转摇摆式和旋转式的机械能； 对于以真空压力为动力源的系统,接受真空吸盘以完成各种吸吊作业；3. 把握元件 把握元件用来对压缩空气的压力. 流量和流淌方向调剂和把握, 使系统执行机构按功能要求的程序和性能工作； 依据完成功能不同, 把握元件种类有许多种, 气压传动系统中一般包括压力.流量.方向和规律等四大类把握元件；4. 帮忙元件 帮忙元件为用于元件内部润滑. 排气噪声. 元件间的连接以及信号转换. 显示.放大.检测等所需的各种气动元件；如油雾器.消声器.管件及管接头.转换器.显示器.传感器等；9.2.1 气压传动的优点9.2 气压传动的优缺点及进展应用气压传动具有以下优点 :1. 使用便利空气作为工作介质,空气到处都有,来源便利,用过以后直接排入大气,不会污染环境,可少设置或不必设置回气管道；2. 系统组装便利使用快速接头可以特殊简洁地进行配管,因此系统的组装.修理以及元件的更换比较简洁；3. 快速性好动作快速反应快, 可在较短的时间内达到所需的压力和速度； 在确定的超载运行下也能保证系统安全工作,并且不易发生过热现象；4. 安全牢靠压缩空气不会爆炸或着火, 在易燃. 易爆场所使用不需要昂贵的防爆设施； 可安全牢靠地应用于易燃.易爆.多尘埃.辐射.强磁.振动.冲击等恶劣的环境中；5. 储存便利2 / 16第 2 页,共 16 页 - - - - - - - - - -精品word 可编辑资料 - - - - - - - - - - - - -气压具有较高的自保持才能,压缩空气可储存在贮气罐内,随时取用； 即使压缩机停止运行,气阀关闭,气动系统仍可爱惜一个稳固的压力；故不需压缩机的连续运转；6. 可远距离传输由于空气的粘度小, 流淌阻力小, 管道中空气流淌的沿程压力缺失小, 有利于介质集中供应和远距离输送；空气不论距离远近,极易由管道输送；7. 能过载爱惜气动机构与工作部件,可以超载而停止不动,因此无过载的危险；8. 清洁基本无污染,对于要求高净化.无污染的场合,如食品.印刷.木材和纺织工业等为极为重要的,气动具有特殊的适应才能,优于液压.电子.电气把握；9.2.2 气压传动的缺点气压传动也存在如下的缺点1. 速度稳固性差 由于空气可压缩性大,气缸的运动速度易随负载的变化而变化,稳固性较差,给位置把握和速度把握精度带来较大影响；2. 需要净化和润滑 压缩空气必需有良好的处理,去除含有的灰尘和水分；空气本身没有润滑性,系统中必需实行措施对元件进行给油润滑,如加油雾器等装置进行供油润滑；3. 输出力小 经济工作压力低（一般低于 0.8 MPa）,因而气动系统输出力小,在相同输出力的情形下,气动装置比液压装置尺寸大；输出力限制在 20~30kN 之间；4. 噪声大 排放空气的声音很大,现在这个问题已因吸音材料和消音器的进展大部分获得解决；需要加装消音器；5. 难以实现精确定位；气压传动与其它传动的性能比较如表 ；表 9.1 气压传动与其它传动的性能比较操作 动作快类 型力 慢环境要求 构造负载变化影响操作距离 无级调速工作爱惜 价格寿命气压传动 中等 较快 适应性好 简洁 较 大 中距离 较好 长 一般 廉价要求液压传动 最大 较慢 不怕振动 复杂 有一些 短距离 良好 一般 稍贵高电 要求电 中等 快 要求高 稍复杂 几乎没有 远距离 良好 较短 稍贵气 较高传电 要求动 最小 最快 要求特高 最复杂 没有 远距离 良好 短 最贵子 更高机械传动 较大 一般 一般 一般 没有 短距离 较困难 一般 简洁 一般9.2.3 气压传动的进展应用目前气动把握装置在下述几方面有普遍的应用：1．机械制造业其中包括机械加工生产线上工件的装夹及搬送,铸造生产线上的造型. 捣固.合箱等； 在汽车制造中,汽车自动化生产线.车体部件自动搬运与固定.自动焊接等；2．电子 IC 及电器行业如用于硅片的搬运,元器件的插装与锡焊,家用电器的组装等；3．石油.化工业3 / 16第 3 页,共 16 页 - - - - - - - - - -精品word 可编辑资料 - - - - - - - - - - - - -用管道输送介质的自动化流程绝大多数接受气动把握,如石油提炼加工.气体加工.化肥生产等；4．轻工食品包装业其中包括各种半自动或全自动包装生产线,例如：酒类.油类.煤气罐装,各种食品的包装等；5．机器人例如装配机器人,喷漆机器人,搬运机器人以及爬墙.焊接机器人等；6．其它如车辆刹车装置,车门开闭装置,颗粒物质的选择,鱼雷导弹自动把握装置等；目前各种气动工具的广泛使用,也为气动技术应用的一个组成部分；气动产品的进展趋势主要表达在以下方面：1．小型化.集成化气动元件有些使用场合,有限的空间要求气动元件外形尺寸尽量小,小型化为主要进展趋势；2．组合化.智能化最常见的组合为带阀.带开关气缸；在物料搬运中,仍使用了气缸.摇摆气缸.气动夹头和真空吸盘的组合体,同时配有电磁阀.程控器,结构紧凑,占用空间小,行程可调；3．精密化目前开发了非圆活塞气缸. 带导杆气缸等可减小一般气缸活塞杆工作时的摆转； 为了使气缸精确定位开发了制动气缸等；为了使气缸的定位更精确, 使用了传感器. 比例阀等实现反馈把握, 定位精度达1 mm；在精密气缸方面已开发了 0.3 mm/s 低速气缸和 N 微小载荷气缸；在气源处理中,过滤精度 ,过滤效率为 ％的过滤器和灵敏度 MPa 的减压阀业已开发出来；4．高速化目前气缸的活塞速度范畴为 50～ 750mm/s；为了提高生产率,自动化的节拍正在加快；今后要求气缸的活塞速度提高到 5～ 10m/s；与此相应,阀的响应速度也将加快,要求由现在的 1/100 秒级提高到1/1000 秒级；5．无油.无味.无菌化由于人类对环境的要求越来越高, 不期望气动元件排放的废气带油雾污染环境, 因此无油润滑的气动元件将会普及； 仍有些特殊行业, 如食品. 饮料. 制药. 电子等, 对空气的要求更为严格, 除无油外,仍要求无味.无菌等,这类特殊要求的过滤器将被不断开发出来；6．高寿命.高牢靠性和智能诊断功能气动元件大多用于自动化生产中, 元件的故障往往会影响设备的运行, 使生产线停止工作, 造成严肃的经济缺失,因此,对气动元件的工程牢靠性提出了更高的要求；7．节能.低功耗气动元件的低功耗能够节约能源,并能更好地与微电子技术相结合；功耗≤ 的电磁阀已开发和商品化,可由运算机直接把握；8．机电一体化为了精确达到预定的把握目标, 应接受闭路反馈把握方式； 为了实现这种把握方式要解决运算机的数字信号,传感器反馈模拟信号和气动把握气压或气流量三者之间的相互转换问题；9．应用新技术.新工艺.新材料在气动元件制造中, 型材挤压. 铸件浸渗和模块拼装等技术已在国内广泛应用；压铸新技术 （液压抽芯.真空压铸等）目前已在国内逐步推广；压电技术.总线技术,新型软磁材料.透析滤膜等正在被应用；9.3 空气的物理性质要明白和正确设计气压传动系统,第一必需明白空气的性质,把握气压传动的基本概念及运算；4 / 16第 4 页,共 16 页 - - - - - - - - - -精品word 可编辑资料 - - - - - - - - - - - - -9.3.1 空气的组成成分大气中的空气主要为由氮. 氧.氩.二氧化碳, 水蒸气以及其它一些气体等如干种气体混合组成的；含有水蒸气的空气为湿空气；大气中的空气基本上都为湿空气；而把不含有水蒸气的空气称为干空气；在距地面 20 km 以内,空气组成几乎相同；在基准状态（ 0℃,确定压力为 101325 Pa,相对湿度为 0） 下地面邻近的干空气的组成见 表 9－2 ；9－2 空气的组成空气的主要组成N 2O2ArCO 2备 注质量组成 ％。