1、第5-7章第一节气压传动的特点、工作原理和系统组成一、气压传动的特点1.气压传动的优点2.气压传动的缺点1.气压传动的优点1)气压传动以压缩空气为工作介质，空气可以从大气中直接汲取，无供应上的困难且无需支付费用。2)空气粘度很小(约为液压油动力粘度的万分之一)，在管路中输送时的阻力远远小于液压传动系统，其流动阻力损失也很小，便于集中供气和远距离传输与控制。3)气压传动工作压力低，一般在1.0MPa以下，对元件的材质和制造精度要求较低。4)气压传动反应快、动作迅速、工作介质清洁，不存在介质变质的问题。5)工作环境适应性好，特别是在易燃、易爆、多尘埃、强磁、辐射振动等恶劣工作环境下，与液压、电子、
2、电气控制相比较更显其优越性。2.气压传动的缺点1)由于空气具有较大的可压缩性，因此气压传动的工作速度和工作平稳性不如液压传动。2)气压传动装置尺寸较小，系统输出的作用力较低，一般为0.31.0MPa，因此产生的传动效率较低。3)用于气压传动装置中的气信号的传递速度限制在340m/s(声速)范围之内，比电子及光速慢。4)气压传动系统中的压缩空气排入大气时会产生噪声，在高速排气时会产生强烈的噪声。二、气压传动的工作原理图5-气动剪切机的工作原理示意图空气压缩机冷却器除油器储气罐空气过滤器减压阀油雾器行程阀换向阀气缸工件三、气压传动系统的组成.动力部分.执行部分.控制部分.辅助部分第二节气 压 元
3、件一、空气压缩机图5-2空气压缩机的工作原理示意图活塞缸体排气阀排气管空气过滤器进气管进气阀连杆曲柄二、气缸.气缸的分类.气缸的结构.气缸运动速度和推力的计算.气缸密封装置.气缸缓冲装置.气马达.气缸的分类图5-3单作用气缸和双作用气缸.气缸的结构)活塞式气缸是应用最为广泛的一种气缸，其结构与液压缸基本类似。图5-4系列无缓冲标准气缸.气缸的结构图5-5系列有缓冲标准气缸.气缸的结构图5-6薄膜气缸)薄膜气缸如图5-所示。)气-液阻尼气缸是由气缸和液压缸组合而成的。.气缸的结构图5-7串联式气-液阻尼气缸的工作原理示意图.气缸的结构图5-8普通型冲击气缸的结构)冲击气缸。.气缸的结构图5-9冲
4、击气缸工作的三个阶段.气缸运动速度和推力的计算)气缸运动速度。)气缸推力。.气缸缓冲装置图5-10气缸缓冲装置的结构1柱塞2柱塞孔3节流阀4单向阀.气马达图5-11双向旋转叶片式气马达的工作原理示意图1定子2转子3叶片三、气压控制元件.方向控制阀.流量控制阀.压力控制阀.方向控制阀(1)单向阀气流只能向一个方向流动而不能反方向流动的阀。图5-12单向阀1阀套2阀芯3弹簧4密封垫5密封圈()换向阀用于改变气体通道，使气体流动方向发生变化，从而改变气动执行元件的运动方向。.方向控制阀图5-13换向阀操作方式的图形符号.方向控制阀图5-14换向阀的位和通路图形符号注：阀的气口可用字母表示，也可用数字
5、表示。用数字表示时，表示输入口(进气口)，、表示输出口(工作口)，、表示排气口，、表示控制口，表示输出信号清零的控制口。.方向控制阀1)滑阀式换向阀是应用较广的一种换向阀，其工作原理如图5-所示，图5-所示为三通阀，上图为阀的初始位置，阀芯在弹簧力作用下位于右端，压缩空气从输入口流向输出口，口有输出，口无输出，即。图5-15滑阀式换向阀.方向控制阀2)截止式换向阀。图5-16二通截止式换向阀.方向控制阀图5-17三通截止式换向阀.流量控制阀()双向节流阀它是一种双向流量控制阀，可对两个方向上的压缩空气的流量进行控制。图5-18双向节流阀)结构)图形符号阀体调节螺钉调节螺母.流量控制阀图5-19
6、单向节流阀)结构)图形符号阀体端盖调节螺钉弹簧片阀座.流量控制阀()单向节流阀它是由单向阀和双向节流阀构成的一个组合阀，只能对一个方向上的压缩空气流量进行控制。图5-20排气节流阀的工作原理节流口消声套.流量控制阀()排气节流阀其节流原理和双向节流阀一样，也是靠调节通流面积来调节阀的流量。()快速排气阀快速排气阀简称为快排阀，是为加快气缸的运动速度进行快速排气用的。图5-21快速排气阀的工作原理排气口阀口.压力控制阀图5-22直动式调压阀的工作原理及图形符号调整手柄调压弹簧下弹簧座膜片阀芯阀套阻尼孔阀口复位弹簧.压力控制阀()调压阀图5-所示为直动式调压阀的工作原理及图形符号。()压力顺序阀它
7、是由一只限压阀和一只换向阀组合而成的，如图5-所示。图5-23压力顺序阀)结构)图形符号四、辅助元件图5-24空气过滤器的结构及图形符号旋风叶子滤芯存水杯挡水板排水阀四、辅助元件图5-25普通型油雾器的结构及图形符号立杆阀芯弹簧阀座储油杯吸油管单向阀节流阀视油器油塞四、辅助元件图5-26车间内管道系统布置示意图主管支管集水罐阀门过滤器减压阀第三节气压传动基本回路一、方向控制回路.单作用气缸的换向回路.双作用气缸的换向回路.单作用气缸的换向回路图5-27单作用气缸直接控制换向回路()单作用气缸的直接控制回路如图5-所示，.单作用气缸的换向回路单作用气缸有三种直接控制回路：用二位三通按钮式手动换向
8、阀连接的换向回路；用二位三通电磁换向阀连接的换向回路；用三位四通电磁换向阀连接的换向回路，该回路中气缸活塞可在任意位置停留。()单作用气缸的间接控制回路如图5-所示，单作用气缸有两种间接控制回路：一种是常闭型，当二位三通手动阀未按下时，气缸活塞杆处于缩进状态，当按下二位三通手动阀时，控制气动推动二位三通气控阀换向，接通气缸气源，活塞杆向右伸出；另一种为常开型，当二位三通手动阀未按下时，气缸活塞杆处于伸出状态，当按下二位三通手动阀时，二位三通气控阀换向，切断气缸供气源，活塞杆在弹簧作用下向左缩进。.单作用气缸的换向回路图5-28单作用气缸的间接控制回路)常闭型)常开型.双作用气缸的换向回路()双
9、作用气缸的直接控制回路图5-为二位四通阀控制回路。图5-29双作用气缸的直接控制回路)二位四通阀控制回路)三位四通阀控制回路)二位五通阀控制回路()双作用气缸的间接控制回路当控制大口径或高速运动的气缸.双作用气缸的换向回路时，所需空气流量决定了必须采用大尺寸的控制阀。图5-30双作用气缸的间接控制回路)二位四通阀控制回路)二位五通阀控制回路二、压力控制回路.一次压力控制回路.二次压力控制回路.高低压转换回路.压力顺序控制回路.高低压转换回路图5-31二次压力控制回路.高低压转换回路图5-32高低压转换回路.压力顺序控制回路图5-33压力顺序控制回路三、速度控制回路.单向调速回路.双向调速回路.
10、快速排气回路(见图5-).快速换接回路.单向调速回路图5-34单向调速回路)供气节流调速回路)排气节流调速回路.双向调速回路图5-35双向调速回路)供气节流调速回路)排气节流调速回路)排气调速回路.快速排气回路(见图5-)图5-36快速排气回路.快速换接回路图5-37电磁阀速度换接回路.快速换接回路图5-38行程阀速度换接回路四、顺序动作回路.单缸单往复动作回路.单缸连续往复动作回路.多缸顺序动作回路.单缸单往复动作回路图5-39单往复控制回路)行程控制)压力控制)时间控制.单缸连续往复动作回路图5-40连续往复动作回路.多缸顺序动作回路()使用行程阀的顺序动作回路如图5-所示，和两缸的初始位
11、置都在缩进状态，行程阀.被缸活塞杆上的压块压下，处于接通状态。图5-41使用行程阀的顺序动作回路.多缸顺序动作回路(2)使用行程开关的顺序动作回路如图5-所示，初始信号使阀得电换向，缸向左运动(图示状态)，完成动作后，触动行程开关，发信号使阀得电换向，控制缸左行完成动作(图示状态)；缸左行至触动行程开关后，发信号使阀失电复位，缸返回，实现动作；在触动后，发信号使阀断电复位，缸返回，完成动作；动作结束，压下行程开关，单往复循环结束。图5-42使用行程开关的顺序动作回路.多缸顺序动作回路()使用压力顺序阀的顺序动作回路如图5-所示，两个气缸的初始位置都在尾端，滚轮杆行程阀.被压下。图5-43使用压
12、力顺序阀的顺序动作回路五、缓冲回路图5-44缓冲回路节流阀顺序阀三位五通换向阀二位二通行程阀六、气-液增压的调速回路图5-气-液增压的调速回路1气液增压器2单向节流阀调节缸3气液转换器第四节气压传动应用实例一、机床夹具气动夹紧系统()缸对工件夹紧的动作过程踏下脚踏换向阀1，使其左位接入系统，气路走向为：气源阀1阀7中的单向阀缸A上腔；缸A下腔阀8中的节流阀阀1大气。()B、C缸对工件夹紧的动作过程当A缸下移到预定位置时，压下行程阀2，其左位接入系统，控制气路中的气源经阀2和阀6中节流阀进入气控换向阀4的右端，推动阀芯左移，即阀4换向，阀4右位接入系统，气路走向为：气源阀4阀3B缸左腔和C缸右腔
13、；B缸右腔和C缸左腔阀3大气。()B、C缸松开工件的动作过程在B、C缸伸出夹紧工件的同时，通过阀3的一部分气源经阀5中节流阀进入阀3的右端，一段时间后，阀3换向右位接入系统，气路走向为：气源阀4阀3B缸右腔和C缸左腔；B缸左腔和C缸右腔阀3大气。一、机床夹具气动夹紧系统()A缸松开的动作过程在B、C缸退回松开工件的同时，气源通过阀3进入阀1的右端，使阀1换向右位接入系统，气路走向为：气源阀1阀8中单向阀A缸下腔；A缸上腔阀7中节流阀阀1大气。一、机床夹具气动夹紧系统图5-机床夹具气动夹紧系统回路1脚踏换向阀2行程阀3、4换向阀5、6、7、8单向节流阀A垂直气缸B、C水平气缸二、机用虎钳气动夹紧
14、系统1)根据机用虎钳的使用要求，按下按钮后气缸就处于夹紧状态，设计中采用了带定位的二位三通换向阀按钮。2)设计回路采用调压阀，可根据不同的零件与夹紧的位置调定不同的压力。3)夹紧动作：按下按钮后二位三通换向阀信号口1与2导通，气源经按钮驱动二位五通单气控换向阀进入气缸无杆腔，气缸伸出，处于夹紧状态。4)放松动作：按钮被释放后，二位三通换向阀复位，压缩空气输入中断并从无杆腔排出，气缸活塞杆退回，气动夹紧机构松开。二、机用虎钳气动夹紧系统图5-47机用虎钳气动夹紧系统回路三、货物转运机构控制系统.设计思路.操作动作三、货物转运机构控制系统图5-货物转运机构控制系统.设计思路)气动货物转运站设计回路
15、采用调压阀，可根据不同的货物调定不同的压力。)根据货物转运机构操作要求，设计时采用了二位三通行程阀来检测货物是否到位。.操作动作()吸取提升在货物到位后，二位三通行程阀左位打开，信号口与导通，操作人员按下气动按钮，使二位三通换向阀信号口与导通，气源经此回路同时到达双压阀。()释放复位如果按钮被释放，机构应回到初始位置，等待下一个动作操作。.气压传动有哪些特点？.组成气压传动系统需要哪些元件？.气缸有哪几种类型？各有哪些特点？.如何计算气缸的速度和推力？.气压传动系统对密封有何要求？.简述在气缸内设置缓冲装置的原因。.简述方向控制阀的种类以及控制方向的原理。.操作动作.简述流量控制阀的种类以及控
16、制流量的原量。.简述气压控制回路中分一次、二次压力控制方法的原因。.简述缓冲回路的特点。第一节气压传动系统的安装与调试一、管路的安装与调试1.常用的气动管接头2.管路的安装3.管路的检查4.管路的调试1.常用的气动管接头(1)有色金属管接头(见图6-1)由有色金属制成，常用纯铜管或铝管。(2)棉线编织胶管接头(见图6-2)图6-1有色金属管接头1金属管2接头螺母3卡套1.常用的气动管接头图6-2棉线编织胶管接头1金属管2金属卡箍3接头芯子4螺母5接头体(3)PU管尼龙管接头分为插入式和快拧式两种。1)插入式管接头(见图6-3)。1.常用的气动管接头2)快拧式管接头(见图6-4)。图6-3插入式
17、管接头1.常用的气动管接头图6-4快拧式管接头(4)快换接头分为带单向阀的和不带单向阀的两种。1)带单向阀的快换接头(见图6-5)。2)不带单向阀的快换接头(见图6-6)。1.常用的气动管接头(5)组合式管接头(见图6-7)由一个管接头连接几种不同规格或型号的管接头,如卡箍式、卡套式或插入式等，可实现对不同材质管子的连接。图6-5带单向阀的快换接头1.常用的气动管接头图6-6不带单向阀的快换接头2.管路的安装图6-7组合式管接头1)导管扩口部分的几何轴线必须与管接头的几何轴线重合，否则会使压紧力不均匀，导致密封不好或产生安装应力。2.管路的安装2)连接平管嘴表面和螺纹时应涂适量密封胶或润滑脂。
18、3)连接时，螺纹联接接头的拧紧力矩要适中，拧紧力过大会造成扩口部分受挤压而损坏，拧紧力太小会影响密封。4)软管的抗弯曲刚度小，接头在拧紧时产生的摩擦力会造成软管的扭曲变形。5)硬管的弯曲半径一般情况下不小于此硬管外径的3倍。6)在安装焊接管路时，焊缝处需要有倒角且要清理洁净。7)管路的走向、设计、安装要合理，尽量缩短管路和减少弯曲并避免急剧弯曲。3.管路的检查(1)外观检查对导管、连接件等紧固件可凭目测做直观检查，检查是否有划伤、碰伤、磨损或压扁变形，软管有无扭曲、损伤等。(2)连接检查检查螺纹、接口、焊接等连接部位是否可靠，是否紧固、无松动现象。(3)管内清洁度的检查用洁净的白色无纺布擦拭较
19、粗的导管内壁。(4)通气检查气压传动系统安装后应进行压缩空气通气检查，以去除管道系统内部的灰尘和杂质。二、控制元件的安装与调试1.减压阀的安装与调试2.控制阀的安装3.顺序阀的安装4.流量控制阀的安装5.人工控制阀的安装6.机动控制阀的安装第二节气压传动系统故障的排除一、压缩空气引起故障的排除1.水分引起的系统故障2.油分引起的系统故障3.颗粒尘埃引起的系统故障1.水分引起的系统故障1)将空气压缩机排气管与冷却器相连，通过冷却器使压缩空气冷却，析出水滴。2)压缩空气在进入气压传动系统之前先进入过滤器，清除水分。3)管道安装时沿气流方向应有一定的向下倾斜度，并在管道末端设置冷凝水集水罐。4)支气
20、管路应在主管道上部采用大角度拐弯后向下引出。5)为保证压缩空气洁净，必要时应增设冷冻式干燥器或吸附式干燥器。二、气压元件故障的排除1.减压阀的故障与排除2.溢流阀故障的产生原因与排除方法3.换向阀故障的产生原因与排除方法1.减压阀的故障与排除表6-1减压阀常见故障的产生原因与排除方法1.减压阀的故障与排除表6-1减压阀常见故障的产生原因与排除方法1.减压阀的故障与排除表6-1减压阀常见故障的产生原因与排除方法2.溢流阀故障的产生原因与排除方法表6-2溢流阀常见故障的产生原因与排除方法3.换向阀故障的产生原因与排除方法表6-3换向阀常见故障的产生原因与排除方法3.换向阀故障的产生原因与排除方法表
21、6-3换向阀常见故障的产生原因与排除方法3.换向阀故障的产生原因与排除方法表6-3换向阀常见故障的产生原因与排除方法3.换向阀故障的产生原因与排除方法表6-3换向阀常见故障的产生原因与排除方法三、执行元件故障的排除表6-4气缸常见故障的产生原因与排除方法三、执行元件故障的排除表6-4气缸常见故障的产生原因与排除方法三、执行元件故障的排除表6-4气缸常见故障的产生原因与排除方法三、执行元件故障的排除表6-4气缸常见故障的产生原因与排除方法四、气压传动辅件故障的排除1.常用的气动管接头有哪些？2.简述管路密封性试验的方法。3.简述延长减压阀使用寿命的方法。4.水分会引起系统哪些故障?5.油分会引起
22、系统哪些故障?5.油分会引起系统哪些故障?图7-1邮包分发机构示意图1传送带2邮包3射线机4托盘5气缸(连活塞)根据机构的动作要求和气压传动的基本回路，5.油分会引起系统哪些故障?试选择各气压传动元件。)试画出该气压传动系统的回路图(见图7-2)。图7-2邮包分发机构中的气压传动回路1气压三联件(由过滤器、减压阀、压力表、油雾器组成)2二位三通阀3按钮式二位三通阀4、6压力表5单向流量阀7快速排气阀8气缸(连活塞)5.油分会引起系统哪些故障?)机构的动作步骤及气路走向 静止位置。气缸8未加压，活塞杆由于复位弹簧的作用而处于尾端位置，即托盘在传送带承接处。初始位置。单作用气缸的初始位置在前端，因
23、为压缩空气通过静止位置常开的阀2施加于气缸活塞，即图7-2所示位置。通过操纵按钮式二位三通阀3，气缸中的空气通过快速排气阀7排出，活塞杆(连托盘)迅速回程。如果将按钮继续按着，那么活塞杆将停留在尾端位置，等接下一个邮包滑送入托盘。松开二位三通阀3的按钮，活塞杆向前运动将邮包送入射线机上。)如果二位三通阀3的按钮只是被短暂地一按，那么活塞杆将会退缩某一距离后又会伸出。5.油分会引起系统哪些故障?)从气缸到快速排气阀7的连接管(塑料管)越短越好，这样活塞回程快。)单向流量阀5两端装上两个压力表，通过调节节流阀来设定向前运动的时间。)气压传动系统安装后的检查必须仔细，要用肥皂水或鸡毛之类的东西检查接
24、口处是否漏气。图7-3筛选机示意图5.油分会引起系统哪些故障?图7-4位移步骤图5.油分会引起系统哪些故障?图7-5筛选机气压传动回路()初始位置双作用气缸1.(细筛)和单作用气缸3.0的初始位置在尾端，双作用气缸2.0(粗筛)在前端位置，滚轮杆行程阀1.4被压下。5.油分会引起系统哪些故障?()步骤1至2扳动定位开关阀1.2，主控阀1.1、2.1和3.1换向，气缸1.0和3.0向前运动，气缸2.0做反向回程运动，压下行程开关2.2，使滚轮杆行程阀2.2动作。()步骤2至3滚轮杆行程阀2.2动作，使三个主控阀又换向，气缸2.0向前运动，气缸3.0回程，气缸1.0也回程并压下行程开关1.4使滚轮
25、杆行程阀1.4动作。()连续循环只要定位开关阀.保持开通，运动过程就不断重复。图7-6传输分送装置示意图5.油分会引起系统哪些故障?图7-7位移步骤图()自锁阀门1.2、1.4、1.6和1.8组成了“中断优先”的自锁回路。5.油分会引起系统哪些故障?()初始位置气缸1.0的初始位置在尾端，气缸1.0的初始位置在前端，阀门1.10的滚轮杆被压下，因此通过延时阀1.12输出一个信号。()步骤1至2按下1.2的按钮,阀门1.8换向，这样阀门1.14左、右两端都有信号，因而动作使主控阀1.1换向，两个气缸同时做相反的运动到达终端，两个火花塞圆柱栓被送入加工机，这时由于滚轮杆行程阀1.3被压下，输出信号到延时阀1.5，压缩空气经节流阀进入储气室，延时时间设定为。()步骤2至3当达到延时时间时，延时阀1.5的二位三通阀动作，动作压力为，主控阀1.1换向，两气缸又运动到各自的相反终端位置，重力使火花塞圆柱栓滚下。5.油分会引起系统哪些故障?图7-8传输分送装置的气动回路(5)连续循环如果带定位开关的阀门1.4开通，则按下阀门1.2的按钮时，系统将连续循环工作。
