《数控机床机械保养检查与故障排除》课件单元4.3.1 气动元件.ppt

1、 单元单元4.1 4.1 气动元件气动元件4.1.1气动系统的组成及工作原理气动系统的组成及工作原理4.1.2 气动元件气动元件4.1.1 气动系统的组成及工作原理气压产生装置气压产生装置分水滤气器分水滤气器压力控制阀压力控制阀油雾器油雾器方向控制阀方向控制阀消声器消声器流量控制阀流量控制阀汽汽 缸缸气压的传递、分配和控制执行元件执行元件动力元件（气源装置）（气源装置）辅助元件控制元件工作介质一、气动系统的基本组成示例一、气动系统的基本组成示例1 1、动作迅速、反应快，操作控制方便，易于实现自动控制。、动作迅速、反应快，操作控制方便，易于实现自动控制。2 2、便于集中供气和远距离输送控制。（管

2、道内压力损失小）、便于集中供气和远距离输送控制。（管道内压力损失小）3 3、对工作环境适应性好。在恶劣工作环境中安全性高于液、对工作环境适应性好。在恶劣工作环境中安全性高于液压、电子及电气系统。压、电子及电气系统。4 4、以空气为工作介质，易于取得；用后的空气直接排入大、以空气为工作介质，易于取得；用后的空气直接排入大气，处理方便，不污染环境。气，处理方便，不污染环境。5 5、气动元件结构简单、成本低，且易于标准化、系列化、气动元件结构简单、成本低，且易于标准化、系列化、通用化。通用化。6 6、可以自动降温。因排气时气体膨胀，温度降低。、可以自动降温。因排气时气体膨胀，温度降低。二、气压传动的

3、特点二、气压传动的特点优点：优点：1 1、工作压力较低（、工作压力较低（0.30.31MPa1MPa），不易获得较大的输出力或），不易获得较大的输出力或力矩。力矩。（空气可压缩性较大）（空气可压缩性较大）2 2、运动平稳性较差。（空气可压缩性较大）、运动平稳性较差。（空气可压缩性较大）3 3、空气净化处理比较复杂。（去掉气源中杂质和水分）、空气净化处理比较复杂。（去掉气源中杂质和水分）4 4、润滑性差，需设润滑装置。、润滑性差，需设润滑装置。5 5、较大的排气噪声。、较大的排气噪声。二、气压传动的特点二、气压传动的特点缺点：缺点：4.1.2 气动元件气动元件一、气源装置及辅助元件一、气源装置及

4、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气源装置为气动系统提供符合规定质量要求的压缩空气缩空气 (清洁、干燥、一定压力、一定流量清洁、干燥、一定压力、一定流量)。对压缩空气的主要要求：对压缩空气的主要要求：压力压力流量流量洁净度洁净度l气源装置的主体气源装置的主体是是空气压缩机空气压缩机动力元件动力元件l气源净化装置气源净化装置:压缩空气需降温、净化、稳压压缩空气需降温、净化、稳压冷却器、冷却器、油水分离器、过滤器、干燥器、储气罐、油雾器等油水分离器、过滤器、干燥器、储气罐、油雾器等1、空气压缩机、空气压缩机空气压缩机空气压缩机1.空压机是气压发生装置。空压机是气压发生装置。空压机

5、将电机或内燃机的机械能转化为压缩空气的压力能。空压机将电机或内燃机的机械能转化为压缩空气的压力能。2.按工作原理分类：按工作原理分类：可分为可分为容积式容积式空压机和空压机和速度式速度式空压机。空压机。容积式空压机的工作原理是容积式空压机的工作原理是压缩空压机中气体的体积压缩空压机中气体的体积，使单位体积内，使单位体积内空气分子的密度增加以提高压缩空气的压力。空气分子的密度增加以提高压缩空气的压力。速度式空压机的工作原理是速度式空压机的工作原理是提高气体分子的运动速度以此增加气体的提高气体分子的运动速度以此增加气体的动能动能，然后将气体分子的动能转化为压力能以提高压缩空气的压力。，然后将气体分

6、子的动能转化为压力能以提高压缩空气的压力。3.空气压缩机分为空气压缩机分为往复式与回转式往复式与回转式两大类。两大类。u往复式可细分为往复式可细分为活塞式与膜片式活塞式与膜片式u回转式可回转式可细分为叶片式与螺杆式细分为叶片式与螺杆式 空气压缩机空气压缩机4.按空压机输出压力大小分类按空压机输出压力大小分类低压空压机低压空压机 02 10MPa中压空压机中压空压机 10 10MPa高压空压机高压空压机 10 100MPa超高压空压机超高压空压机 100MPa 5.按空压机输出流量按空压机输出流量(排量排量)分类分类微型微型 1m3Min小型小型 1 10 m3Min中型中型 10 100 m3

7、Min大型大型 100m3Min往复活塞式空气压缩机工作原理图往复活塞式空气压缩机工作原理图吸气压缩排气吸气压缩排气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；10-弹簧空压机的使用注意事项1.空压机的安装位置。空压机的安装位置。空压机的安装地点必须清洁，无粉尘、通风好、湿度小、温度低且要留有维护保养空间，所以一般要安装在专用机房内(大型)。2.噪音。噪音。空压机一运转即产生噪音。必须考虑噪音的防治，如设置隔声罩、设置消声器、选择噪音较低的空压机等。一般而言，螺杆式空压机的噪音较小。3.使用专用润滑油并定期更换使用专用润滑油并定期更换，启动前

8、应检查润滑油位，并用手拉动传动带使机轴转动几圈，以保证启动时的润滑。启动前和停车后，都应及时排除空压机气罐中水分。二二、气动系统气动系统各组件及主要功能各组件及主要功能 压缩机：把机械能转变为气压能。电动机：给压缩机提供机械能，它是把电能转变成机械能。压力开关：被调节到一个最高压力：停止电动机，最低压力，重新激活电动机。单向阀：阻止压缩空气反方向流动。储气罐：贮存压缩空气。压力表：显示储气罐内的压力。自动排水器：无需人手操作，排掉凝结在储气罐内所有的水。安全阀：当储气罐内的压力超过允许限度，可将压缩空气排出。冷冻式空气干燥器：将压缩空气冷却到零上若干度，以减少系统中的水份。主管道过滤器：它清除

9、主要管道内灰尘、水份和油。主管道过滤器必须具有最小的压力降和油雾分离能力。二、气源装置各组件及主要功能11.压缩空气的分支输出管路：压缩空气要从主管道顶部输出到分支管路，以便偶尔出现的凝结水仍留在主管道里，当压缩空气达到低处时，水传到管子的下部，流入自动排水器内，将凝结水去除。12.自动排水器：每一根下接管的末端都应有一个排水器，最有效的方法是用一个自动排水器，将留在管道里的水自动排掉。13.空气处理组件：使压缩空气保持清洁和合适压力，以及加润滑油到需要润滑的另件中以延长这些气动组件的寿命2、冷却器、冷却器 冷却器：冷却器：将空气压缩机排出的高温气体冷却，使压缩空气将空气压缩机排出的高温气体冷

10、却，使压缩空气中油雾和水汽达到饱和，使其大部分凝结成油滴和水滴而中油雾和水汽达到饱和，使其大部分凝结成油滴和水滴而析出析出。水冷水冷和和风冷风冷两种方式两种方式热空气水冷空气3、油水分离器、油水分离器 分离器：分离器：分离压缩空气中所含的油分和水分分离压缩空气中所含的油分和水分 工作原理：工作原理：当压缩空气当压缩空气 进入分离器后产生流向和速进入分离器后产生流向和速 度的急剧变化，再依靠惯性度的急剧变化，再依靠惯性 作用，将密度比压缩空气大作用，将密度比压缩空气大 的油滴和水滴分离出来的油滴和水滴分离出来4、空气过滤器、空气过滤器1-10密孔网；2-280目细钢丝网；3-焦炭；4-硅胶等 一

11、次过滤器结构图4、空气过滤器、空气过滤器5、干燥器、干燥器空气干燥器：空气干燥器：吸收和排除压缩空气中的水分和部分油分与吸收和排除压缩空气中的水分和部分油分与杂质，使湿空气变成干空气的装置杂质，使湿空气变成干空气的装置6、油雾器、油雾器结构与工作原理结构与工作原理 作用：作用：以压缩空气为动力把润滑油雾化以后注人气流中，以压缩空气为动力把润滑油雾化以后注人气流中，并随气流进入需要润滑的部件，达到润滑的目的并随气流进入需要润滑的部件，达到润滑的目的 工作原理工作原理 6、油雾器压缩空气调压装置压缩空气调压装置所有的气动系统均有一个最适合的工作压力，而所有的气动系统均有一个最适合的工作压力，而在各

12、种气动系统中，皆可出现或多或少的压力波在各种气动系统中，皆可出现或多或少的压力波动。动。一个气源系统输出的压缩空气通常可供多台气动一个气源系统输出的压缩空气通常可供多台气动装置使用。气源系统输出的空气压力都高于每台装置使用。气源系统输出的空气压力都高于每台装置所需的压力，且压力波动较大。装置所需的压力，且压力波动较大。空压机的开启与关闭所产生的压力波动对系统的空压机的开启与关闭所产生的压力波动对系统的功能会产生不良影响。功能会产生不良影响。每台气动装置的供气压力都需要用减压阀减压，每台气动装置的供气压力都需要用减压阀减压，并保持稳定。并保持稳定。压缩空气的润滑装置压缩空气的润滑装置u使压缩空气

13、产生油雾主要由油雾器来完成。使压缩空气产生油雾主要由油雾器来完成。u油雾器是油雾器是以压缩空气为动力，将润滑油喷以压缩空气为动力，将润滑油喷射成雾状并混合于压缩空气中，使该压缩射成雾状并混合于压缩空气中，使该压缩空气具有润滑气动元件的能力。空气具有润滑气动元件的能力。u气动控制系统中的控制阀、气缸和气马达气动控制系统中的控制阀、气缸和气马达主要是靠带有油雾的压缩空气来实现润滑主要是靠带有油雾的压缩空气来实现润滑的，其优点是方便、干净、润滑质量高。的，其优点是方便、干净、润滑质量高。油雾器在使用中油雾器在使用中一定要垂直安装一定要垂直安装。它可以单独使用，也可以和它可以单独使用，也可以和空气过滤

14、器、减压阀、空气过滤器、减压阀、油雾器三件联合使用，组成气源调节装置（通常油雾器三件联合使用，组成气源调节装置（通常称之为气动三联件）称之为气动三联件），使之具有过滤、减压和油，使之具有过滤、减压和油雾润滑的功能。雾润滑的功能。联合使用时，其连接顺序应为空气过滤器一减压联合使用时，其连接顺序应为空气过滤器一减压阀一油雾器，阀一油雾器，不能颠倒不能颠倒。安装时气源调节装置应尽量靠近气动设备附近，安装时气源调节装置应尽量靠近气动设备附近，距离不应大于距离不应大于5m。空气过滤器减压阀油雾器空气过滤器减压阀油雾器 气动三联件气动三联件新结构气动三联件新结构气动三联件气动三联件气动三联件消声器消声器吸

15、收型消声器结构简图1-连接螺丝；2-消声罩压力表压力表二、气动执行元件二、气动执行元件 在气动系统中，将压缩空气的压力能转换成机械在气动系统中，将压缩空气的压力能转换成机械能的元件被称为能的元件被称为气动执行元件气动执行元件。可以实现往复直线运动和往复摆动运动的气动执可以实现往复直线运动和往复摆动运动的气动执行元件称为行元件称为气缸气缸；可以实现连续旋转运动的气动执行元件称为可以实现连续旋转运动的气动执行元件称为气马气马达达。1.单作用气缸单作用气缸2.双作用气缸双作用气缸普通型单活塞杆双作用气缸普通型单活塞杆双作用气缸3.气液阻尼缸气液阻尼缸普通气缸工作时，由于气体的普通气缸工作时，由于气体

16、的压压缩性缩性，当外部载荷变化较大时，当外部载荷变化较大时，会产生会产生“爬行爬行”或或“自走自走”现象，现象，使气缸的工作不稳定。为了使气使气缸的工作不稳定。为了使气缸运动平稳，普遍采用气液阻尼缸运动平稳，普遍采用气液阻尼缸。缸。它是以它是以压缩空气压缩空气为能为能源，利用油液的不可源，利用油液的不可压缩性控制油液排量压缩性控制油液排量以获得活塞的平稳运以获得活塞的平稳运动和调节活塞的运动动和调节活塞的运动速度。速度。气缸液压缸公用活塞杆补油油杯4.膜片式气缸膜片式气缸依靠膜片在气压作用下的变形来使活塞杆运动。活塞位移依靠膜片在气压作用下的变形来使活塞杆运动。活塞位移比较小（比较小（40mm

17、40mm）。适用于气动夹具、短行程工作场合。）。适用于气动夹具、短行程工作场合。5、气马达、气马达（1 1）摆动气缸与气马达）摆动气缸与气马达5、气马达、气马达（2 2）叶片式气马达）叶片式气马达三、气动控制元件三、气动控制元件 气动控制元件是控制和调节压缩空气的气动控制元件是控制和调节压缩空气的压力、流压力、流量和方向量和方向的控制阀，主要有压力控制阀、流量控的控制阀，主要有压力控制阀、流量控制阀、方向控制阀。制阀、方向控制阀。1.1.方向控制阀方向控制阀（阀芯和阀套产生相对运动）（阀芯和阀套产生相对运动）（1）单向型控制阀：单向型控制阀：单向阀、梭阀、快速排气阀单向阀、梭阀、快速排气阀梭阀

18、梭阀或门型梭阀：或门型梭阀：两个单向阀的组合两个单向阀的组合若是一边进气，哪边进气，哪边通若是一边进气，哪边进气，哪边通若是两边进气，哪边压力高，哪边通若是两边进气，哪边压力高，哪边通梭阀梭阀与门型梭阀：与门型梭阀：又称双压阀又称双压阀只有两边同时进气，才有输出只有两边同时进气，才有输出两边压力不等时，则低气压通过阀口输出两边压力不等时，则低气压通过阀口输出快速排气阀快速排气阀是为加快气缸运动作快速排气用的。快速排气阀快速排气阀是为加快气缸运动作快速排气用的。通常装在换向阀和是为加快气缸运动作快速排气用的。通常装在换向阀和气缸之间，它使气缸的排气不用通过换向阀而快速排出。气缸之间，它使气缸的排

19、气不用通过换向阀而快速排出。1.1.方向控制阀方向控制阀(2)换向型控制阀：换向型控制阀：与液压阀类似与液压阀类似1 1、方向控制阀、方向控制阀2.2.压力控制阀压力控制阀:与液压阀类似与液压阀类似 (1)减压阀减压阀(调压阀）调压阀）1-手柄；2、3-调压弹簧；4-溢流口；5-膜片；6-阀杆；7-阻尼孔；8-阀芯；9-阀座；10-复位弹簧；11-排气孔其工作原理是：其工作原理是：当阀处于工作状态时，调节手柄当阀处于工作状态时，调节手柄l l、压缩弹簧、压缩弹簧2 2、3 3及膜及膜片片5 5，通过阀杆，通过阀杆6 6使阀芯使阀芯8 8下移，进气阀口被打开，有压气流从左端输入，下移，进气阀口被

20、打开，有压气流从左端输入，经阀口节流减压后从右端输出。输出气流的一部分由阻尼管经阀口节流减压后从右端输出。输出气流的一部分由阻尼管7 7进入膜片进入膜片气室，在膜片气室，在膜片5 5的下方产生一个向上的推力，这个推力总是企图把阀口的下方产生一个向上的推力，这个推力总是企图把阀口开度关小，使其输出压力下降。当作用于膜片上的推力与弹簧力相平衡开度关小，使其输出压力下降。当作用于膜片上的推力与弹簧力相平衡后，减压阀的输出压力便保持一定。后，减压阀的输出压力便保持一定。当输入压力发生波动时，如输入压力瞬时升高，输出压力也随之升当输入压力发生波动时，如输入压力瞬时升高，输出压力也随之升高，作用于膜片高，

21、作用于膜片5 5上的气体推力也随上的气体推力也随 之增大，破坏了原来的力的平衡，之增大，破坏了原来的力的平衡，使膜片使膜片5 5向上移动，有少量气体经溢流口向上移动，有少量气体经溢流口4 4、排气孔、排气孔1111排出。在膜片上移排出。在膜片上移的同时，因复位弹簧的同时，因复位弹簧1010的作用，使输出压力下降，直到新的平衡为止。的作用，使输出压力下降，直到新的平衡为止。重新平衡后的输出压力又基本上恢复至原值。反之，输出压力瞬时重新平衡后的输出压力又基本上恢复至原值。反之，输出压力瞬时下降，膜片下移，进气口开度增大，节流作用减小，输出压力又基本下降，膜片下移，进气口开度增大，节流作用减小，输出

22、压力又基本上回升至原值。上回升至原值。调节手柄调节手柄1 1使弹簧使弹簧2 2、3 3恢复自由状态，输出压力降至零，阀芯恢复自由状态，输出压力降至零，阀芯8 8在复在复位弹簧位弹簧1010的作用下，关闭进气阀口，这样，减压阀便处于截止状态，无的作用下，关闭进气阀口，这样，减压阀便处于截止状态，无气流输出。气流输出。2.2.压力控制阀压力控制阀:(2)顺序阀：顺序阀：u顺序阀是依靠气路中压力的作用而控制执行元件按顺序动作的顺序阀是依靠气路中压力的作用而控制执行元件按顺序动作的压力控制阀，如图所示，它根据弹簧的预压缩量来控制其开启压压力控制阀，如图所示，它根据弹簧的预压缩量来控制其开启压力。当输入

23、压力达到或超过开启压力时，顶开弹簧，于是力。当输入压力达到或超过开启压力时，顶开弹簧，于是A A才有输才有输出；反之出；反之A A无输出。无输出。u常于单向阀配合，构成单向顺序阀。常于单向阀配合，构成单向顺序阀。(3)安全阀：安全阀：u当贮气罐或回路中压力超过某调定值，要用安全阀向外放气，安全阀当贮气罐或回路中压力超过某调定值，要用安全阀向外放气，安全阀在系统中起过载保护作用。在系统中起过载保护作用。u上图是安全阀工作原理图。当系统中气体压力在调定范围内时，作用上图是安全阀工作原理图。当系统中气体压力在调定范围内时，作用在活塞在活塞3 3上的压力小于弹簧上的压力小于弹簧2 2的力，活塞处于关闭

24、状态的力，活塞处于关闭状态 图图(a)(a)所示所示。当。当系统压力升高，作用在活塞系统压力升高，作用在活塞3 3上的压力大于弹簧的预定压力时，活塞上的压力大于弹簧的预定压力时，活塞3 3向向上移动，阀门开启排气上移动，阀门开启排气 见图见图(b)(b)。直到系统压力降到调定范围以下，。直到系统压力降到调定范围以下，活塞又重新关闭。开启压力的大小与弹簧的预压量有关。活塞又重新关闭。开启压力的大小与弹簧的预压量有关。3.3.流量控制阀：流量控制阀：节流阀与液压阀类似节流阀与液压阀类似u排气消声节流阀：排气消声节流阀：装在执行元件的排气口处装在执行元件的排气口处调节进入大气中气体流量调节进入大气中气体流量调节执行元件的运动速度调节执行元件的运动速度消声器件，降低排气噪声消声器件，降低排气噪声