1、液压与气压传动液压与气压传动第11章 气压传动Pneumatic Transmission湖南工程学院液压与气压传动Pneumatic Transmission 气压传动与液压传动一样，都是利用流体流体作为介质进行能量传递能量传递和控制的传动方式控制的传动方式，其工作原理工作原理、系统组成系统组成和图形图形符合符合等有很多相似之处，因此在学习气压传动部分时，主要应注意两者不同之处。两者不同之处。除了具有与液压传动一样，操作控制方便，易于实现自操作控制方便，易于实现自动控制、中远程控制、过载保护动控制、中远程控制、过载保护等优点外，还具有工作介质工作介质处理方便，无介质费用、泄漏污染环境、介质变
2、质处理方便，无介质费用、泄漏污染环境、介质变质及易补易补充充等优势。但空气的压缩性极大的限制了气压传动传递的功率，一般工作压力较低（工作压力较低（0.31MPa），总输出力不宜大于），总输出力不宜大于1040kN，且工作速度稳定性较差，且工作速度稳定性较差。应用非常广泛，尤其是轻工、食品工业、化工轻工、食品工业、化工。湖南工程学院液压与气压传动 气压传动的工作原理是利用气压传动的工作原理是利用空气压缩机空气压缩机把电动机或其它原把电动机或其它原动机输出的动机输出的机械能机械能转换为转换为空气的压力能空气的压力能，然后在控制元件的，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
3、运动作用下，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形式的机械能机械能，从而完成各种动作，并对外做功。，从而完成各种动作，并对外做功。11.1 概述气源装置气源装置分水滤气器压力控制阀油雾器方向控制阀消声器流量控制阀汽汽 缸缸湖南工程学院液压与气压传动图11-1 剪切机气压传动系统的工作原理及图形符号湖南工程学院液压与气压传动l气动系统组成气动系统组成执行元件执行元件 将气体压力能转将气体压力能转换成机械能并完成做功动作换成机械能并完成做功动作的元件，如汽缸、气马达。的元件，如汽缸、气马达。动力元件动力元件 把把机械能机械能转换成转换成气体气体压力能压力能的装置的装置，最常见的是最常
4、见的是气源气源装置装置，压缩空气的发生装置以及压缩空气的发生装置以及压缩空气的存贮、净化的辅助装压缩空气的存贮、净化的辅助装置。它为系统提供合乎质量要求置。它为系统提供合乎质量要求的压缩空气。的压缩空气。控制元件控制元件 控制气体压力、流量及运动方向的元件，如各种阀类；控制气体压力、流量及运动方向的元件，如各种阀类；能完成一定逻辑功能的元件，即气动逻辑元件；感测、转换、处能完成一定逻辑功能的元件，即气动逻辑元件；感测、转换、处理气动信号的元器件，如气动传感器及信号处理装置。理气动信号的元器件，如气动传感器及信号处理装置。辅助元件辅助元件 气动系统中的辅助元件，如消声器、管道、接头等。气动系统中
5、的辅助元件，如消声器、管道、接头等。湖南工程学院液压与气压传动 (1)工作介质是空气，取之不尽、用之不竭工作介质是空气，取之不尽、用之不竭。气体不易堵塞流动通道，用过后可将其随时排入大气中，不污染环境。(2)空气的特性受温度影响小。空气的特性受温度影响小。在高温下能可靠地工作，不会发生燃烧或爆炸。且温度变化时，对空气的粘度影响极小，故不会影响传动性能。(3)空气的粘度很小（约为液压油的万分之一），空气的粘度很小（约为液压油的万分之一），所以流动阻力小阻力小，在管道中流动的压力损失较小，所以便于集中供应和远距离输送。(4)相对液压传动而言，气动动作迅速、反应快气动动作迅速、反应快，一般只需0.0
6、20.3秒就可达到工作压力和速度。液压油在管路中流动速度一般为15m/s，而气体的流速最小也大于10m/s，有时甚至达到音速，排气时还达到超音速。湖南工程学院液压与气压传动 (5)气体压力具有较强的自保持能力气体压力具有较强的自保持能力，即使压缩机停机，关闭气阀，但装置中仍然可以维持一个稳定的压力。液压系统要保持压力，一般需要能源泵继续工作或另加蓄能器，而气体通过自身的膨胀性来维持承载缸的压力不变。(6)气动元件可靠性高、寿命长。气动元件可靠性高、寿命长。电气元件可运行百万次，而气动元件可运行20004000万次。(7)工作环境适应性好工作环境适应性好，特别在易燃、易爆、多尘埃、强磁、辐射、振
7、动等恶劣环境中，比液压、电子、电气传动和控制优越。(8)气动装置结构简单气动装置结构简单、成本低、维护方便、过载能自动保护。湖南工程学院液压与气压传动 (1)因空气的因空气的可压缩性较大可压缩性较大，气动装置的动作稳定性较差。(2)气动装置工作压力低气动装置工作压力低(一般一般0.40.8MPa），输出力或力），输出力或力矩受到限制矩受到限制。在结构尺寸相同的情况下，气压传动装置比液压传动装置输出的力要小得多。(3)气动装置中的信号传动速度比光、电控制速度慢气动装置中的信号传动速度比光、电控制速度慢，所以不宜于信号传递速度要求十分高的复杂线路中。同时实现生产过程的遥控也比较困难，但对一般的机械
8、设备，气动信号的传递速度是能满足工作要求的。(4)噪声较大噪声较大，尤其是在超音速排气时要加消声器。湖南工程学院液压与气压传动 气压传动系统中的气源装置是为气动系统提供满足一定质量要求的压缩空气，它是气压传动系统的重要组成部分。由空气压缩机产生的压缩空气，必须经过降温、净化、减压、稳压等一系列处理后，才能供给控制元件和执行元件使用。而用过的压缩空气排向大气时，会产生噪声，应采取措施，降低噪声，改善劳动条件和环境质量。湖南工程学院液压与气压传动11.2.1 气源装置气源装置（Air Supply Devices）气源装置一般包括空气压缩机和使气源净化的辅助设气源装置一般包括空气压缩机和使气源净化
9、的辅助设备。备。1234 工业用气甲 乙7气动装置仪表用气65图11-2 压缩空气站设备组成及布置示意图1-空气压缩机；2-后冷却器；3-油水分离器；4、7-贮气罐；5-干燥器；6-过滤器1、（动画）湖南工程学院液压与气压传动 1 空气压缩机空气压缩机，一般由电动机带动，其吸气口装有空气过，一般由电动机带动，其吸气口装有空气过滤器。滤器。1234 工业用气甲 乙7气动装置仪表用气65 2 后冷却器后冷却器，用以冷却压缩空气，使净化的水凝结出来。，用以冷却压缩空气，使净化的水凝结出来。4 贮气罐贮气罐，用以贮存压缩空气，稳定压缩空气的压力，并，用以贮存压缩空气，稳定压缩空气的压力，并除去部分油分
10、和水分。除去部分油分和水分。3 油水分离器油水分离器，用以分离并排出降温冷却的水滴、油滴、，用以分离并排出降温冷却的水滴、油滴、杂质等。杂质等。湖南工程学院液压与气压传动 5 干燥器干燥器，用以进一步吸收或排除压缩空气中的水分和油，用以进一步吸收或排除压缩空气中的水分和油分，使之成为干燥空气。分，使之成为干燥空气。1234 工业用气甲 乙7气动装置仪表用气65 6 过滤器过滤器，用以进一步过滤压缩空气，用以进一步过滤压缩空气。贮气罐贮气罐4输出的压缩空气可用于一般要求的气压传动系统，输出的压缩空气可用于一般要求的气压传动系统，贮气罐贮气罐7输出的压缩空气可用于要求较高的气动系统（如气动输出的压
11、缩空气可用于要求较高的气动系统（如气动仪表等）。仪表等）。7 贮气罐贮气罐 湖南工程学院液压与气压传动 按其按其工作原理工作原理可分为可分为容积型压缩机容积型压缩机和和速度型压缩机速度型压缩机。容积型压缩机容积型压缩机的工作原理是的工作原理是压缩气体的体积压缩气体的体积，使单位体，使单位体积内气体分子的密度增大以提高压缩空气的压力。积内气体分子的密度增大以提高压缩空气的压力。速度式压缩机速度式压缩机的工作原理是提高的工作原理是提高气体分子的运动速度气体分子的运动速度，然后使然后使气体的动能气体的动能转化为转化为压力能压力能以提高压缩空气的压力。以提高压缩空气的压力。（1）空气压缩机的分类空气压
12、缩机的分类(Classification of compressors)湖南工程学院液压与气压传动 气压传动系统中最常用的空气压缩机是往复活塞式。气压传动系统中最常用的空气压缩机是往复活塞式。图11-3 往复活塞式空气压缩机工作原理图1-排气阀；2-汽缸；3-活塞；4-活塞杆；5、6-十字头与滑道；7-连杆；8-曲柄 9-吸气阀 10-弹簧湖南工程学院液压与气压传动 当活塞当活塞3向右运动时，左腔压力低于大气压力，吸气阀向右运动时，左腔压力低于大气压力，吸气阀9被被打开，空气在大气压力作用下进入汽缸打开，空气在大气压力作用下进入汽缸2内，这个过程称为内，这个过程称为。当活塞向左移动时，吸气阀当
13、活塞向左移动时，吸气阀9在缸内压缩气体的作用下关在缸内压缩气体的作用下关闭，缸内气体被压缩，这个过程称为闭，缸内气体被压缩，这个过程称为。当汽缸内空气压力增高到略高于输气管内压力后，排气阀当汽缸内空气压力增高到略高于输气管内压力后，排气阀1被打开，压缩空气进入输气管道，这个过程称为被打开，压缩空气进入输气管道，这个过程称为。湖南工程学院液压与气压传动 气动辅助元件分为气动辅助元件分为气源净化装置气源净化装置和和其它辅助元件其它辅助元件两大类。两大类。压缩空气净化装置一般包括：压缩空气净化装置一般包括：后冷却器、油水分离器、后冷却器、油水分离器、贮气罐、干燥器、过滤器贮气罐、干燥器、过滤器等。等
14、。冷却器冷却器 后冷却器安装在空压机出口，作用是将空气压缩机排出后冷却器安装在空压机出口，作用是将空气压缩机排出的压缩空气由的压缩空气由 140 170 降至降至40 50，使压缩空气，使压缩空气中的油雾和水汽迅速达到饱和，让大部分析出并凝结成油滴中的油雾和水汽迅速达到饱和，让大部分析出并凝结成油滴和水滴，以便经油水分离器排出。后冷却器的结构形式有：和水滴，以便经油水分离器排出。后冷却器的结构形式有：蛇形管、列管、散热片、管套式。有水冷和气冷两种方式。蛇形管、列管、散热片、管套式。有水冷和气冷两种方式。湖南工程学院液压与气压传动 图图11-4 后冷却器后冷却器列管式蛇管式湖南工程学院液压与气压
15、传动 油油水分离器水分离器 油水分离器安装在油水分离器安装在后冷却器出口，作用是分后冷却器出口，作用是分离并排出压缩空气中凝聚离并排出压缩空气中凝聚的油分、水分等，使压缩的油分、水分等，使压缩空气得到初步净化。油水空气得到初步净化。油水分离器的结构形式有环形分离器的结构形式有环形回转式、撞击折回式、离回转式、撞击折回式、离心旋转式、水浴式以及以心旋转式、水浴式以及以上形式的组合使用等。上形式的组合使用等。图11-5 撞击折回并回转式油水分离器 dD出 口入 口H图 形符 号放油水湖南工程学院液压与气压传动图11-5 撞击折回并回转式油水分离器 工作原理：工作原理：当压缩当压缩空气由入口进入分离
16、器空气由入口进入分离器壳体后，气流先受到隔壳体后，气流先受到隔板阻挡而被撞击折回向板阻挡而被撞击折回向下（见图中箭头所示流下（见图中箭头所示流向）；之后又上升产生向）；之后又上升产生环形回转。这样凝聚在环形回转。这样凝聚在压缩空气中的油滴、水压缩空气中的油滴、水滴等杂质受惯性力作用滴等杂质受惯性力作用而分离析出，沉降于壳而分离析出，沉降于壳体底部，由放水阀定期体底部，由放水阀定期排出。排出。dD出 口入 口H图 形符 号放油水湖南工程学院液压与气压传动 贮气罐贮气罐 作用：作用：(1)(1)储存一定数量的压缩空气，以备发生故障或临时需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。要应
17、急使用。(2)(2)消除由于空气压缩机断续排气而对系统引起的压力消除由于空气压缩机断续排气而对系统引起的压力脉动，保证输出气流的连续性和平稳性。脉动，保证输出气流的连续性和平稳性。(3)(3)进一步分离压缩空气中的油、水等杂质。进一步分离压缩空气中的油、水等杂质。湖南工程学院液压与气压传动 贮气罐贮气罐DH贮气罐结构图 湖南工程学院液压与气压传动 干燥器干燥器 经过后冷却器、油水分离器和贮气罐后得到初步净化的经过后冷却器、油水分离器和贮气罐后得到初步净化的压缩空气，已满足一般气压传动的需要。但压缩空气中仍含压缩空气，已满足一般气压传动的需要。但压缩空气中仍含一定量的油、水以及少量的粉尘。如果用
18、于精密的气动装置、一定量的油、水以及少量的粉尘。如果用于精密的气动装置、气动仪表等，上述压缩空气还必须进行干燥处理。气动仪表等，上述压缩空气还必须进行干燥处理。压缩空气干燥方法主要采用压缩空气干燥方法主要采用吸附法吸附法和和冷却法冷却法。吸附法吸附法是利用具有吸附性能的吸附剂（如硅胶铝胶等）是利用具有吸附性能的吸附剂（如硅胶铝胶等）来吸附压缩空气中含有的水分，而使其干燥。来吸附压缩空气中含有的水分，而使其干燥。冷却法冷却法是利用制冷设备使空气冷却到一定的露点温度，是利用制冷设备使空气冷却到一定的露点温度，析出空气中超过饱和水蒸气部分的多余水分，从而达到所需析出空气中超过饱和水蒸气部分的多余水分
19、，从而达到所需的干燥度。的干燥度。湖南工程学院液压与气压传动 图11-6吸附式干燥器结构图1-湿空气进气管；2-顶盖；3、5、10-发兰；4、6-再升空气排气管；7-再升空气进气管；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-吸附剂层；17-支撑板；18-筒体；19-上栅板 外壳呈筒形，其中分层设外壳呈筒形，其中分层设置栅板、吸附剂、滤网等。湿置栅板、吸附剂、滤网等。湿空气从管空气从管1 1进入干燥器，通过吸进入干燥器，通过吸附剂附剂2121、过滤网、过滤网2020、上栅板、上栅板1919和下部吸附层和下部吸附层161
20、6后，因其中的后，因其中的水分被吸附剂吸收而变得很干水分被吸附剂吸收而变得很干燥。然后，再经过铜丝网燥。然后，再经过铜丝网1515，下栅板下栅板1414和过滤网和过滤网1212，干燥、，干燥、洁净的压缩空气便从输出管洁净的压缩空气便从输出管8 8排排出。出。湖南工程学院液压与气压传动 过滤器过滤器 过滤器的作用是进一步滤除压缩空气中的杂质。常用过滤器的作用是进一步滤除压缩空气中的杂质。常用的过滤器有一次性过滤器（也称简易过滤器，滤灰效率为的过滤器有一次性过滤器（也称简易过滤器，滤灰效率为5070%）；二次过滤器（滤灰效率为）；二次过滤器（滤灰效率为7099%）。在要求）。在要求高的特殊场合，还
21、可使用高效率的过滤器。高的特殊场合，还可使用高效率的过滤器。一次过滤器一次过滤器 图图11.7所示为一种一次性过滤器，气流由切线方向进所示为一种一次性过滤器，气流由切线方向进入筒内，在离心力的作用下分离出液滴，然后气体由下而上入筒内，在离心力的作用下分离出液滴，然后气体由下而上通过多片钢板、毛、毡、硅胶、焦炭、滤网等过滤吸附材料，通过多片钢板、毛、毡、硅胶、焦炭、滤网等过滤吸附材料，干燥清洁的空气从筒顶输出。干燥清洁的空气从筒顶输出。湖南工程学院液压与气压传动一次性过滤器1-10蜜孔网；2-280目细铜丝网；3-焦碳；4-硅胶等 湖南工程学院液压与气压传动 1 1、分水滤气器分水滤气器 分水滤
22、气器滤灰能分水滤气器滤灰能力较强，属于二次过力较强，属于二次过滤器。滤器。图11-7普通分水滤气器结构图1-旋份叶子；2-滤芯；3-存水杯；4-挡水板；5-手动排水阀湖南工程学院液压与气压传动空气进入后，被引入旋风空气进入后，被引入旋风叶子叶子1，旋风叶子上有很多，旋风叶子上有很多小缺口，使空气沿切线反小缺口，使空气沿切线反向产生强烈的旋转，这样向产生强烈的旋转，这样夹杂在气体中的较大水滴、夹杂在气体中的较大水滴、油滴、灰尘便获得较大的油滴、灰尘便获得较大的离心力，并高速与水杯离心力，并高速与水杯3内内壁碰撞，而从气体中分离壁碰撞，而从气体中分离出来，沉淀于存水杯出来，沉淀于存水杯3中，中，然
23、后气体通过中间的滤芯然后气体通过中间的滤芯2，部分灰尘、雾状水被部分灰尘、雾状水被2拦截拦截而滤去，洁净的空气便从而滤去，洁净的空气便从输出口输出。输出口输出。湖南工程学院液压与气压传动2、油雾器油雾器 油雾器是一种油雾器是一种特殊的注油装置。特殊的注油装置。它以空气为动力，它以空气为动力，使润滑油雾化后，使润滑油雾化后，注入空气流中，注入空气流中，并随空气进入需并随空气进入需要润滑的部件，要润滑的部件，达到润滑的目的。达到润滑的目的。Oil mist lubricatorOil mist lubricator湖南工程学院液压与气压传动(a)(b)(c)分 水 滤分 水 滤气 器气 器 和和
24、减 压减 压阀阀、油 雾 器油 雾 器一 起 称 为一 起 称 为，是 气 动 系 统是 气 动 系 统不 可 缺 少 的不 可 缺 少 的辅助元件。辅助元件。气动三联件的外观及职能符号(a)外观；(b)详细职能符号；(c)简略职能符号 湖南工程学院液压与气压传动3、消声器、消声器(Mufflers)在气压传动系统之中，汽缸、气阀等元件工作时，排气在气压传动系统之中，汽缸、气阀等元件工作时，排气速度较高，气体体积急剧膨胀，会产生刺耳的噪声。噪声的速度较高，气体体积急剧膨胀，会产生刺耳的噪声。噪声的强弱随排气的速度、排量和空气通道的形状而变化。排气的强弱随排气的速度、排量和空气通道的形状而变化。
25、排气的速度和功率越大，噪声也越大，一般可达速度和功率越大，噪声也越大，一般可达100120dB，为了，为了降低噪声可以在排气口装消声器。降低噪声可以在排气口装消声器。消声器消声器就是通过就是通过阻尼阻尼或或增加排气面积增加排气面积来来降低排气速度降低排气速度和和功率功率，从而，从而降低噪声降低噪声的。的。气动元件使用的消声器一般由三种类型：气动元件使用的消声器一般由三种类型：吸收型消声器吸收型消声器、膨胀干涉型消声器膨胀干涉型消声器和和膨胀干涉吸收型消声器膨胀干涉吸收型消声器。湖南工程学院液压与气压传动 吸收型消声器吸收型消声器主要主要依靠吸音材料依靠吸音材料消声消声。消音罩。消音罩2为多孔的
26、吸音材料。一为多孔的吸音材料。一般用聚苯乙烯或铜珠烧结而成。当消般用聚苯乙烯或铜珠烧结而成。当消声器的通径小于声器的通径小于20mm时，多用聚苯时，多用聚苯乙烯作消音材料制成消声罩，当消声乙烯作消音材料制成消声罩，当消声器的通径大于器的通径大于20mm时，消音罩多用时，消音罩多用铜珠烧结，以增加强度。其消声原理铜珠烧结，以增加强度。其消声原理是：当有压气体通过消声罩时，气流是：当有压气体通过消声罩时，气流受到阻力、声能量被部分吸收而转化受到阻力、声能量被部分吸收而转化成热能，从而降低了噪声强度。成热能，从而降低了噪声强度。图11-9 吸收型消声器1-管接头 2-消声罩Graphic symbo
27、l湖南工程学院液压与气压传动 汽缸是气动系统的执行元件之一。除几种特殊汽缸是气动系统的执行元件之一。除几种特殊汽缸汽缸外，外，普通普通汽缸汽缸其种类及结构形式与液压缸基本相同。目前最常选其种类及结构形式与液压缸基本相同。目前最常选用的是标准用的是标准汽缸汽缸，其结构和参数都已系列化、标准化、通用，其结构和参数都已系列化、标准化、通用化。化。QGA系列为无缓冲普通汽缸；系列为无缓冲普通汽缸；QGB系列为有缓冲普通系列为有缓冲普通汽汽缸缸。其它几种较为典型的特殊汽缸有气液阻尼缸、薄膜式汽其它几种较为典型的特殊汽缸有气液阻尼缸、薄膜式汽缸和冲击式汽缸等。缸和冲击式汽缸等。气动执行元件包括汽缸和气马达
28、。气动执行元件包括汽缸和气马达。湖南工程学院液压与气压传动QGA系列无缓冲普通汽缸结构图湖南工程学院液压与气压传动图9.12 QGB系列有缓冲普通汽缸结构图湖南工程学院液压与气压传动1 气液阻尼缸气液阻尼缸 (Air-hydraulic cylinders)普通汽缸工作时，由于气体的压缩性，当外部载荷变普通汽缸工作时，由于气体的压缩性，当外部载荷变化较大时，会产生化较大时，会产生“爬行爬行”或或“自走自走”现象，使汽缸的工现象，使汽缸的工作不稳定。为了使汽缸运动平稳，普遍采用气作不稳定。为了使汽缸运动平稳，普遍采用气-液阻尼缸。液阻尼缸。气液阻尼缸是由汽缸和油缸组合而成。利用油液的不气液阻尼缸
29、是由汽缸和油缸组合而成。利用油液的不可压缩性和控制油液排量来获得活塞的平稳运动和调节活可压缩性和控制油液排量来获得活塞的平稳运动和调节活塞的运动速度。它将油缸和汽缸串联成一个整体，两个活塞的运动速度。它将油缸和汽缸串联成一个整体，两个活塞固定在一根活塞杆上。塞固定在一根活塞杆上。53214R湖南工程学院液压与气压传动 （2）薄膜式汽缸）薄膜式汽缸(Diaphragm cylinder)薄膜式汽缸是一种利用压缩空气通过膜片推动活塞杆做薄膜式汽缸是一种利用压缩空气通过膜片推动活塞杆做往复直线运动的汽缸。它由缸体、膜片、膜盘和活塞杆等主往复直线运动的汽缸。它由缸体、膜片、膜盘和活塞杆等主要零件组成。
30、其功能类似于活塞式汽缸，它分单作用式和双要零件组成。其功能类似于活塞式汽缸，它分单作用式和双作用式两种。如图作用式两种。如图11-11所示。所示。a)单作用式 Single-acting b)双作用式 Double-acting1-缸体 2-膜片 3-膜盘 4-活塞杆湖南工程学院液压与气压传动图11-11 薄膜式汽缸式结构简图a)单作用式 Single-acting b)双作用式 Double-acting1-缸体 2-膜片 3-膜盘 4-活塞杆湖南工程学院液压与气压传动 （3）冲击汽缸）冲击汽缸(Impact cylinders)冲击汽缸是一种体积小、结构简单、易于制造、耗气冲击汽缸是一种体
31、积小、结构简单、易于制造、耗气功率小但能产生相当大的冲击力的一种特殊汽缸。与普通功率小但能产生相当大的冲击力的一种特殊汽缸。与普通汽缸相比，冲击汽缸的结构特点是增加了一个具有一定容汽缸相比，冲击汽缸的结构特点是增加了一个具有一定容积的蓄能腔和喷嘴。积的蓄能腔和喷嘴。图11-12 冲击式汽缸工作原理图湖南工程学院液压与气压传动 冲击汽缸的整个工冲击汽缸的整个工作过程可简单地分为三作过程可简单地分为三个阶段。个阶段。第 一 个 阶 段（图第 一 个 阶 段（图11.15a），压缩空气由），压缩空气由孔孔A输入冲击缸的下腔，输入冲击缸的下腔，蓄汽缸经孔蓄汽缸经孔B排气，活排气，活塞上升并用密封垫封住
32、塞上升并用密封垫封住喷嘴，中盖和活塞间的喷嘴，中盖和活塞间的环形空间经排气孔与大环形空间经排气孔与大气相通。气相通。湖南工程学院液压与气压传动 第二阶段第二阶段，压缩空气改压缩空气改由孔由孔B进气，输入蓄汽缸中，进气，输入蓄汽缸中，冲击缸下腔经孔冲击缸下腔经孔A排气。由排气。由于活塞上端气压作用在喷于活塞上端气压作用在喷嘴上的面积较小，而活塞嘴上的面积较小，而活塞下端受力面积较大，一般下端受力面积较大，一般设计成喷嘴面积的设计成喷嘴面积的九九倍，倍，缸下腔的压力虽因排气而缸下腔的压力虽因排气而下降，但此时活塞下端向下降，但此时活塞下端向上的作用力仍然大于活塞上的作用力仍然大于活塞上端向下的作用
33、力。上端向下的作用力。湖南工程学院液压与气压传动 第三阶段第三阶段，蓄汽缸的压力蓄汽缸的压力继续增大，冲击缸下腔的压力继续增大，冲击缸下腔的压力继续降低，当蓄汽缸内压力高继续降低，当蓄汽缸内压力高于活塞下腔压力九倍时，活塞于活塞下腔压力九倍时，活塞开始向下移动，活塞一旦离开开始向下移动，活塞一旦离开喷嘴，蓄汽缸内的高压气体迅喷嘴，蓄汽缸内的高压气体迅速充入到活塞与中间盖间的空速充入到活塞与中间盖间的空间，使活塞上端受力面积突然间，使活塞上端受力面积突然增加九倍，于是活塞将以极大增加九倍，于是活塞将以极大的加速度向下运动，气体的压的加速度向下运动，气体的压力能转换成活塞的动能。产生力能转换成活塞
34、的动能。产生很大的冲击力。很大的冲击力。湖南工程学院液压与气压传动冲击气缸工作过程（动画）湖南工程学院液压与气压传动11.3.2 气马达按结构形式可分为：叶片式气马达、活塞式气马气马达按结构形式可分为：叶片式气马达、活塞式气马达和齿轮式气马达等。最为常见的是活塞式气马达和叶片式达和齿轮式气马达等。最为常见的是活塞式气马达和叶片式气马达。工作安全。气马达。工作安全。图11-13 叶片式气马达工作原理图 湖南工程学院液压与气压传动湖南工程学院液压与气压传动 在气压传动系统中，气动控制元件是控制和调节压缩在气压传动系统中，气动控制元件是控制和调节压缩空气的压力、流量和方向的各类控制阀，其作用是保证气
35、空气的压力、流量和方向的各类控制阀，其作用是保证气动执行元件（如汽缸、气马达等）按设计的程序正常地进动执行元件（如汽缸、气马达等）按设计的程序正常地进行工作。行工作。气压控制阀按作用可分为气压控制阀按作用可分为方向控制阀、方向控制阀、压力控制阀压力控制阀和和流量控制阀流量控制阀。11.4.1 气动控制元件气动控制元件 (Pneumatic regulating valves)湖南工程学院液压与气压传动1、方向控制阀、方向控制阀 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是气压传动系统中通过改变压缩空气的流动方流动方向向和气流的和气流的通断通断，来控制执行元件，来控制执行元件启动启动
36、、停止停止及及运动方向运动方向的气的气动元件。方向控制阀的分两大类：动元件。方向控制阀的分两大类：单向型方向控制阀单向型方向控制阀和和换向型换向型方向控制阀方向控制阀。（1）单向型方向控制阀）单向型方向控制阀 单向型方向控制阀，只允许气流沿着单向型方向控制阀，只允许气流沿着一个方向流动一个方向流动，通常，通常包括单向阀、梭阀、双压阀和快速排气阀等。包括单向阀、梭阀、双压阀和快速排气阀等。湖南工程学院液压与气压传动 梭阀梭阀（或门或门）梭阀相当于梭阀相当于两个单向阀两个单向阀组合的阀，其作用相当于组合的阀，其作用相当于“或或门门”。湖南工程学院液压与气压传动 双压阀双压阀（与门与门）湖南工程学院
37、液压与气压传动 快速排气阀快速排气阀图11-17 快速排气阀应用回路图11-16 快速排气阀 使气缸的排气不使气缸的排气不用通过换向阀而快速排用通过换向阀而快速排出，从而加速了气缸往出，从而加速了气缸往复的运动速度，缩短了复的运动速度，缩短了工作周期。工作周期。湖南工程学院液压与气压传动（2）换向型方向控制阀换向型方向控制阀a）无控制信号状态 b)有控制信号状态 c)图形符号 图11-18 单气控加压截止式换向阀的工作原理图1-阀芯 2-弹簧 湖南工程学院液压与气压传动2、压力控制阀、压力控制阀减压阀减压阀气动三大件之一，气动三大件之一，用于稳定用气压力。用于稳定用气压力。溢流阀溢流阀只作安全
38、阀用。只作安全阀用。顺序顺序阀阀由于汽缸（马达）由于汽缸（马达）的软特性，很难用顺序阀实的软特性，很难用顺序阀实现两个执行元件的顺序动作现两个执行元件的顺序动作湖南工程学院液压与气压传动3、流量控制阀流量控制阀 用于控制执行元件用于控制执行元件运动速度。运动速度。节流阀节流阀 单向节流阀单向节流阀 排气节流阀排气节流阀图11-24 排气节流阀工作原理图1-节流口 2-消声套 湖南工程学院液压与气压传动11.4.2 气动逻辑元件气动逻辑元件 气动逻辑元件是一种通过元件内部可动部件的动作，改变气动逻辑元件是一种通过元件内部可动部件的动作，改变气流流动的方向，从而实现一定逻辑功能的气体控制元件。气流
39、流动的方向，从而实现一定逻辑功能的气体控制元件。1“是门是门”和和“与门与门”元件元件 图图11-25 “是门是门”元件和元件和“与门与门”元件元件1-膜片膜片 2-阀芯阀芯 P为气源口，为气源口，A为信号输入口，为信号输入口，S为输出口。当为输出口。当A无信号，阀心无信号，阀心2在弹簧在弹簧及气源压力作用下上移，关闭阀口，封及气源压力作用下上移，关闭阀口，封住住PS通路，通路，S无输出。当无输出。当A有信号，有信号，膜片膜片1在输入信号作用下，推动阀芯下在输入信号作用下，推动阀芯下移，封住移，封住S与排气孔通道，同时接通与排气孔通道，同时接通PS通路，通路，S有输出。即有输出。即A是有信号，
40、是有信号，S才有输出。才有输出。当气源口当气源口P改为信号口改为信号口B时，则成时，则成“与门与门”元件，即只有当元件，即只有当A与与B同时输同时输入信号时，入信号时，S才有输出，否则才有输出，否则S无输出。无输出。湖南工程学院液压与气压传动 当当A、B口有一个有气口有一个有气信号，信号，S口就有信号输出。口就有信号输出。若若A、B两个口均有输入，两个口均有输入，则信号强者将关闭信号弱则信号强者将关闭信号弱者的阀口，者的阀口，S口仍然有气信口仍然有气信号输出。号输出。逻辑表达式逻辑表达式 S=A+B逻辑符号逻辑符号2“或门或门”元件元件 图11-26 “或门”元件a-阀片 湖南工程学院液压与气
41、压传动3、“非门非门”和和“禁门禁门”元件元件 图图11-27 “非门非门”和和“禁门禁门”元件元件1-活塞活塞 2-膜片膜片 3-阀芯阀芯 A为信号输入孔，为信号输入孔，S为信号输出孔，为信号输出孔，P为气源孔。在为气源孔。在A无信号输入时，无信号输入时，膜片膜片2在气源压力作用下上移，开启下阀口，关闭上阀口，接通在气源压力作用下上移，开启下阀口，关闭上阀口，接通PS通路，通路，S有输出。当有输出。当A有信号输入时，膜片有信号输入时，膜片6在输入信号作用下，推动阀芯在输入信号作用下，推动阀芯3及膜及膜片片2下移，开上阀口，关下阀口，下移，开上阀口，关下阀口，S无输出，即无输出，即A无信号，无
42、信号，S才有输出。此才有输出。此为为“非门非门”元件。元件。若将气源口若将气源口P改为信号改为信号 B口，口，该元件就成为该元件就成为“禁门禁门“元件。在元件。在A，B均有信号时，均有信号时，S无输出；在无输出；在A无无信号输入，而信号输入，而B有输入信号时，有输入信号时，S就有输出，即就有输出，即A输入信号起输入信号起“禁止禁止“作用。作用。湖南工程学院液压与气压传动4“或非或非”元件元件 图11-28 “或非”元件 P为气源口，为气源口，S为输出口，为输出口，A、B、C为三个信号输入口。当三个输为三个信号输入口。当三个输入口均为无信号输入时，阀芯在气源压力作用下上移，开启下阀口，入口均为无
43、信号输入时，阀芯在气源压力作用下上移，开启下阀口，接通接通PS通路，通路，S有输出。三个输入口只要有一个口有信号输入，都会有输出。三个输入口只要有一个口有信号输入，都会使阀芯下移关闭阀口，截断使阀芯下移关闭阀口，截断PS通路，通路，S无输出。无输出。湖南工程学院液压与气压传动 当当A有控制信号输入时，阀芯带动滑块右移，接通有控制信号输入时，阀芯带动滑块右移，接通PS1通路，通路，S1有输出，而有输出，而S2与排气孔与排气孔O相通，无输出。此时相通，无输出。此时“双稳双稳”处于处于“1”状态，状态，在在B输入信号到来之前，输入信号到来之前，A信号虽消失，阀芯仍总是保持在右端位置。信号虽消失，阀芯
44、仍总是保持在右端位置。当当B有输入信号时，则有输入信号时，则PS2相通，相通，S2有输出，有输出，S1O相通，此时元件相通，此时元件置置“0”状态，状态，B信号消失后，信号消失后，A信号未到来前，元件一直保持此状态。信号未到来前，元件一直保持此状态。5双稳元件双稳元件 图11-29 双稳元件 湖南工程学院液压与气压传动1单作用汽缸换向回路单作用汽缸换向回路a)二位三通阀控制回路二位三通阀控制回路 b)三位五通阀控制回路三位五通阀控制回路 图11-30 单作用气缸换向回路 湖南工程学院液压与气压传动2双作用汽缸换向回路双作用汽缸换向回路图11-31 二位五通阀换向回路图 11-32三位五通阀换向
45、回路湖南工程学院液压与气压传动1气源压力控制回路气源压力控制回路 用于控制气源系用于控制气源系统中气罐的压力。常统中气罐的压力。常用外控溢流阀或用电用外控溢流阀或用电接点压力表来控制空接点压力表来控制空气压缩机的转、停，气压缩机的转、停，使贮气罐内压力保持使贮气罐内压力保持在规定的范围内。在规定的范围内。湖南工程学院液压与气压传动2工作压力控制回路工作压力控制回路 为使气动系统得到稳定的工作压力，采用如左图所示回路。为使气动系统得到稳定的工作压力，采用如左图所示回路。从气罐来的气，再经分水滤气器、减压阀、油雾器（即气动三从气罐来的气，再经分水滤气器、减压阀、油雾器（即气动三联件）供给气动设备使
46、用。调节减压阀能得到气动设备所需要联件）供给气动设备使用。调节减压阀能得到气动设备所需要的工作压力。如回路中需要多种不同的工作压力，可采用图右的工作压力。如回路中需要多种不同的工作压力，可采用图右所示回路。所示回路。1-分水滤气器 2-减压阀 3-压力表 4-油雾器 湖南工程学院液压与气压传动3高低压转换回路高低压转换回路图11-35 高低压转换回路 湖南工程学院液压与气压传动 当活塞右行遇到当活塞右行遇到障碍或其他原因使汽障碍或其他原因使汽缸过载时，左腔压力缸过载时，左腔压力升高，当超过预定值升高，当超过预定值时，打开顺序阀时，打开顺序阀3，使，使换向阀换向阀4换向，阀换向，阀1、2同时复位
47、，汽缸返回，同时复位，汽缸返回，保护设备安全。保护设备安全。4、过载保护回路、过载保护回路1、2-气控阀 3-顺序阀 4-换向阀图11-36 过载保护回路湖南工程学院液压与气压传动5增压回路增压回路 一般的气动系一般的气动系统的工作压力比较统的工作压力比较低，但在有些场合，低，但在有些场合，由于汽缸尺寸的限由于汽缸尺寸的限制得不到应有的输制得不到应有的输出力或局部需要使出力或局部需要使用高压，使用增压用高压，使用增压回路。回路。图11-37 增压回路湖南工程学院液压与气压传动图11-38 单作用汽缸调速回路1单作用汽缸调速回路单作用汽缸调速回路(a)(b)湖南工程学院液压与气压传动2排气节流阀
48、调速回路排气节流阀调速回路图11-39 排气节流调速回路湖南工程学院液压与气压传动3速度换接回路速度换接回路图11-40 速度换接回路 利用两个二位二利用两个二位二通阀与单向节流阀并通阀与单向节流阀并联。若杆伸出，当挡联。若杆伸出，当挡块压下行程开关时发块压下行程开关时发出电信号，使二位二出电信号，使二位二通阀得电，改变排气通阀得电，改变排气通路，从而使汽缸速通路，从而使汽缸速度加快。度加快。湖南工程学院液压与气压传动4缓冲回路缓冲回路 当活塞向右运动当活塞向右运动时缸右腔的气体经二时缸右腔的气体经二位二通阀排气，直到位二通阀排气，直到活塞运动接近末端，活塞运动接近末端，压下机动换向阀时，压下
49、机动换向阀时，气体经节流阀排气，气体经节流阀排气，活塞低速运动到终点。活塞低速运动到终点。湖南工程学院液压与气压传动5气液联动速度控制回路气液联动速度控制回路 通过两个调通过两个调节两个单向节流节两个单向节流阀，利用液压油阀，利用液压油不可压缩的特点，不可压缩的特点，实现两个方向的实现两个方向的无级调速。无级调速。图11-42 气液联动调速回路 湖南工程学院液压与气压传动 通过用行程阀通过用行程阀变速调节的回路。变速调节的回路。当活塞杆右行到挡当活塞杆右行到挡块碰到机动换向阀块碰到机动换向阀后开始做慢速运动。后开始做慢速运动。改变挡块的安装位改变挡块的安装位置即可改变开始变置即可改变开始变速的
50、位置。速的位置。图11-43 气液联动变速回路 湖南工程学院液压与气压传动 采用刚性零采用刚性零件把两个汽缸件把两个汽缸的活塞杆连接的活塞杆连接起来起来.1同步控制回路同步控制回路 图11-44 同步动作控制回路 湖南工程学院液压与气压传动2位置控制回路位置控制回路 汽缸由三个汽缸由三个汽缸串联而成，汽缸串联而成，三个换向阀分别三个换向阀分别通电，右端汽缸通电，右端汽缸的活塞杆伸出，的活塞杆伸出，可达到三个不同可达到三个不同的位置。的位置。图11-45 串联气缸位置控制回路 湖南工程学院液压与气压传动3连续往复动作回路连续往复动作回路a）位置控制式 b)时间控制式图11-46 连续往复运动回路
