气压传动

第四节 气动控制元件
在气压传动系统中，气动控制元件 是用来控制和调节压缩空气的压力、 流量、流动方向和发送信号的重要 元件，利用它们可以组成各种气动 控制回路，以保证气动执行元件或 机构按设计的程序正常工作。
控制元件按功能和用途可分为：
压力控制阀 流量控制阀 方向控制阀 此外，还有通过改变气流方向和通断,实 现各种逻辑功能的气动逻辑元件。
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。
*空气压缩机分为往复式与回转式两大类。
往复式可细分为活塞式与膜片式，回转 式可细分为叶片式与螺杆式。 *按空压机输出压力大小分类 低压空压机 中压空压机 高压空压机 超高压空压机 0．2 ～ 1．0MPa 1．0 ～ 10MPa 10 ～ 100MPa ＞100MPa
（4）空压机的使用注意事项
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。 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。 使用专用润滑油并定期更换，启动前应检查 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。
3. 空气压缩机 ( Air compressor)

空压机是气压
发生装置。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。
(1) 空压机的分类
* 按工作原理分类：可分为容积式空压 机和速度式空压机。 容积式空压机的工作原理是压缩空 压机中气体的体积，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。
油使用,否则将引起密封件过快磨损。这 是因为压缩空气中的油雾已将润滑脂洗 去,而使气缸内部处于无油润滑状态了。
(6)按驱动气缸时压缩空气作用在活塞端面 上的方向分
有单作用气缸和双作用气缸两种
(7)按功能分 普通气缸:无特殊要求的场合 缓冲气缸:带有缓冲装置 气—液阻尼缸:控制气缸活塞的运动速度
摆动气缸:在一定角度内绕轴线回转
(5)按润滑方式分类
可分为给油气缸和不给油气缸两种。 给油气缸使用的工作介质是含油雾的压 缩空气，对气缸内活塞、缸筒等相对运 动部件进行润滑。不给油气缸所使用的 压缩空气中不含油雾，是靠装配前预先 添加在密封圈内的润滑脂使气缸运动部 件润滑的。
使用时应注意，不给油气缸也可以给油
使用，但一旦给油使用后 ,则必须一直给
3．控制元件
用来控制压缩空气流的压力、
流量和流动方向等，以便完成预定
运动规律的元件。
4．辅助元件
使压缩空气净化、润滑、消声 及元件连接所需装置。 包括分水滤气器，油雾器等。
第二节 气源装置和辅助元件
一.气源装置 1.对压缩空气质量的要求 须经过降温,除油,除水,除尘后 才能使用.
2.气源装置的组成和布置
气压传动
气压传动简称气动,是指以压缩空
气为工作介质来传递动力和控制信号,
控制和驱动各种机械和设备,实现生产
过程机械化、自动化的一门技术。
第一节 气压传动概述
一．气压传动的特点
1．优点
（ 1 ）气压元件结构简单、轻便、安装维护简单。 （ 2 ）与液压相比，气动反应快、动作迅速、管 路不易堵塞。 （ 3 ）空气随处可取，用后直接排入大气，不设 回收管路，对环境无污染。 （ 4 ）对工作环境适应性好，具有防火、防潮、 防爆的能力。 （ 5 ）因空气流动损失小，便于集中供应和远距 离输送。 （6）可靠性高，使用寿命长。
《木工机械》课程
王 燕 高
四川农业大学木材科学与工程
2013.3.1
第二部分
《木工机械》
第二篇 气压传动
参考资料：

1.王晓方主编,液压与气动技术. 中国轻工业出版 社,2006 2. 董林福, 赵艳春主编 . 液压与气压传动 . 化学工 业出版社,2006 3. 何存兴，张铁华主编 . 液压传动与气压传动 ( 第 二版).华中科技大学出版社,2000 4.朱新才,周秋沙主编.液压与气动技术.重庆大学 出版社,2003 5． 中国气动网 6． 中国液压气动密封工业网
*按空压机输出流量(排量)分类 微型 小型 中型 大型 ＜1m3／Min 1 ～ 10 m3／Min 10 ～100 m3／Min ＞100 m3／Min
(2)空压机的工作原理

常见的空压机有活塞式空压机、叶片式空压机和螺 杆式空压机三种 ，图为活塞式空压机工作原理。
(3)空压机的选用
根据气动系统所需要的工作压力和流量 确定空压机的输出压力Pc和供气量Qc。 P为气动系统的工作压力（MPa），为系统 中各个气动执行元件工作的最高工作压力。 空压机供气量的大小应包括：目前气 动系统中各设备所需的耗气量、考虑未来 扩充设备所需耗气量及修正系数（如避免 空压机在全负荷下不停地运转、气动元件 和管接头的漏损及各种气动设备是否同时 连续使用等）
4.压力继电器

将 气 信 号 转 换 成 电 信 号
第三节 气动执行元件
在气动系统中，将压缩空气的压力能转换成 机械能的装置称为气动执行元件。 一．气缸 可以实现往复直线运动和往复摆动运动的气 动执行元件称为气缸。 在气动自动化系统中，气缸由于其相对较低 的成本、容易安装、结构简单、耐用、有各 种缸径尺寸及行程可选，因而是应用最广泛 的一种执行元件。

（1 ）选气缸类型：根据场合和负载特点。 （ 2 ）选安装形式：由安装位置，使用目 的等决定。 （ 3 ）确定作用力大小：根据机构所需来 确定。 （4）确定行程：应有些余量10～20mm。 （ 5 ）确定运动速度：运动速度主要取决 于气缸进、排气口及导管内径，选取时 以气缸进排气口连接螺纹尺寸为基准。
储气罐的使用注意事项：
1 ）储气罐属于压力容器，应遵守压力容器的有 关规定，必须有产品耐压合格证书。 2 ）储气罐上必须安装有安全阀（当储气罐内的 压力超过允许限度，可将压缩空气排出）、压力 表（显示储气罐内的压力）、压力开关（用储气 罐内的压力来控制电动机，它被调节到一个最高 压力，达到这个压力就停止电动机，也被调节另 一个最低压力，储气罐内压力跌到这个压力就重 新启动电动机）、单向阀（让压缩空气从压缩机 进入气罐，当压缩机关闭时，阻止压缩空气反方 向流动）、最低处应设有排水阀（排掉凝结在储 气罐内所有的水）。
4．冷却器

安装在空压机输出管路上，降温使水汽、 油汽冷凝。
5．油水分离器

将压缩空气中的冷 凝水和油污等杂质 分离出来。
6．储气罐 (Reservoir)

储气罐的形状： 储气罐的容积 愈大，压缩机 运行时间间隔 就愈长。储气 罐一般采用圆 筒状焊接结构， 有立式和卧式 两种，一般以 立式居多。

一．压力控制阀
控制和调节压缩空气压力的元件称为压 力控制阀。 压力控制阀是用来控制气动系统中压缩 空气的压力，满足各种压力需求或用于 节能。压力控制阀有减压阀、安全阀 （溢流阀）和顺序阀三种。

1．减压阀

空压站输出的空气压力高于每台气动装 置所需压力，且压力波动较大。因此每 台气动装置的供气压力都需要减压阀来 减压，并保持供气压力稳定。对于低压 控制系统 ( 如气动测量 ) ，除用减压阀降 低压力外，还需要用精密减压阀（或定 值器）以获得更稳定的供气压力。这类 压力控制阀当输入压力在一定范围内改 变时，能保持输出压力不变。

4．气缸的使用要求




1）气缸的一般工作条件是：周围环境及介质温 度5～600，工作压力0.4～0.6MPa（表压）。超 出此范围时，应考虑使用特殊密封材料及十分干 燥的空气。 2）安装前应在1.5倍的工作压力下试压，不允许 有泄漏。 3）在整个工作行程中负载变化较大时，应使用 有足够出力余量的气缸。 4）不使用满行程工作，特别在活塞伸出时．以 避免撞击损坏零件。 5）注意合理润滑，除无油润滑气缸外应正确设 置和调整油雾器，否则将严重影响气缸的运动性 能甚至不能工作。
1．气缸的分类(Cylinder types)

根据使用条件不同，气缸的结构、形 状和功能也不一样。要完全确切地对 气缸进行分类较困难，气缸主要的分 类方式如下：
(1)按结构分类，其分类如图
(2)按尺寸分类

通常将缸径为2.5～6mm的称为微型气缸 8～25mm为小型气缸 32～320mm为中型气缸 大于320mm为大型气缸。
2．气缸的基本结构

活塞式气缸主要由缸筒、活塞杆、活塞、导向 套、前后缸盖及密封等元件组成。
3．气缸的选用
气缸的合理选用，是保证气动系统正常 稳定工作的前提。 所谓合理选用气缸，就是要根据各生产 厂家要求的选用原则，使气缸符合正常 的工作条件，这些条件主要包括工作压 力范围、负载要求、工作行程、工作介 质温度、环境条件(温度等)、润滑条件 及安装要求等。

气动三联件的工作原理图如图、外形图及图形 符号如图所示。
2．消声器
降低排气噪声
（1）有较好的消声性能；
（2）有良好的空气动力性能；
（3）结构简单，经济耐用。
3．管路系统
从空压机输出的压缩空气要通过管路系 统被输送到各气动设备上，管路系统如同 人体的血管。输送空气的管路配置如设计 不合理，将产生下列问题： ①压降大，空气流量不足； ②冷凝水无法排放； ③气动设备动作不良，可靠性降低； ④维修保养困难。
储气罐的选配
选配储气罐压力应与 空压机的工作压力一 致； 可选择大容积的储气 罐，有助于储存更多 压缩空气和更好地预 除水。

储气罐的作用：





1）储存压缩空气。 2）使压缩空气供气平稳，减少压力脉动。 3）储存一定量的压缩空气，停电时可使系 统继续维持一定时间。 4 ）可降低空压机的启动 - 停止频率，其功 能相当于增大了空压机的功率。 5）利用储气罐的大表面积散热使压缩空气 中的一部分水蒸气凝结为水，可通过手动 或自动排出 。
6）气缸使用时必须注意活塞杆强度问题。 由于活塞杆头部的螺纹受冲击而遭受破坏， 大多数场合活塞杆承受的是推力负载,必 须考虑细长杆的压杆稳定性和气缸水平安 装时活塞杆伸出因自重而引起活塞杆头部 下垂的问题。 7）活塞杆头部连接处,在大惯性负载运动 停止时,往往伴随着冲击,由于冲击作用而 容易引起活塞杆头部遭受破坏。因此 , 在 使用时应检查负载的惯性力 , 设置负载停 止的阻挡装置和缓冲装置 , 以及消除活塞 杆上承受的不合理的作用力。
7.后冷却器
空压机输出的压缩空气温度高 达 120 ～ 180 0 C, 在此温度下，空气 中的水分完全呈气态。后冷却器的 作用就是将空压机出口的高温压缩 空气冷却到 400C，并使其中的水蒸 气和油雾冷凝成水滴和油滴，以便 对将其清除。后冷却器有风冷式和 水冷式两大类。
二．辅助元件
1.气动三联件 气动系统中将分水滤气器、减压阀、 油雾器三件组合在一起使用，组成气 源调节装置，通常称之为气动三联件。 使之具有过滤、减压和油雾润滑的功 能。联合使用时，其连接顺序应为分 水滤气器一减压阀一油雾器，不能颠 倒，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5m。
2．缺点
（1）因空气具有可压缩性，当载荷变化 时，系统的动作稳定性差。 （2）工作压力较低（一般为0.4～ 0.8MPa），输出功率小。 （3）传动效率较低。 （4）排气噪声大，需加消声器。

二．气压传动系统的组成
1．气压发生装置 简称气源装置，是获得压缩空气的能源装置。 主体部分—空压机，将原动机供给机械能转 化为空气压力能。 气源净化设备，降温，除水分、油分及污染 杂质 2．执行元件 以压缩空气为工作介质，并将压缩空气的 压力能转变为机械能的能量转换装置。
(3)按安装方式分类

固定式气缸：气缸安装在机体上固定不 动，如图9-2（a）、（b）、（c）、（d） 所示。

摆动式气缸：缸体围绕一个固定轴可作 一定角度的摆动。如图 9-2 （ e ）、（ f ）、 （g）所示。
(4)按缓冲方式分类

活塞运动到行程终端的速度较大，为防 止活塞在行程终端撞击端盖造成气缸损 伤和降低撞击噪音，在气缸行程终端， 一般都设有缓冲装置。缓冲可分为单侧 缓冲和双侧缓冲，固定缓冲和可调缓冲。