自动线安装与调试2.3.1

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第二章 自动线核心技术应用
2.3自动线气动与液压系统（1）
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2.3.1 气动与液压技术的应用及特点 2.3.2 气动与液压技术中的执行器 2.3.3 气源装置 2.3.4 液压泵
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2.3.1气动与液压技术的应用及特点
气压与液压传动相对机械传动来说是一种新兴技术。虽然从 17世纪帕斯卡提出静压传递原理、18世纪工业革命开始，气动与 液压技术逐渐被应用于生产中(例如水压机、矿山用风钻、火车刹 车装置)，但广泛应用于工业自动化、并有大幅度发展则是20世纪 中期以后的事情。
击、水洗等方法分离压缩空气中所含的水分、油分等杂质，使压 缩空气得到初步净化。
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3.贮气罐 贮气罐的作用是：消除压力脉动，保证输出气流的连续性；储存 一定数量的压缩空气，调节用气量或在出现故障与停电时维持短 时间供气；依靠绝热膨胀及自然冷却降温，进一步分离压缩空气 中的水分和油分。
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4.干燥器 干燥器的作用是进一步除去压缩空气中的水分、油分，使之变为 干燥空气，用于对气源品 质要求较高的气动装置、气动仪表等。
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三.气动三大件 分水过滤器、减压阀、油雾器统称为气动三大件，三大件依
次无管化连成组件，常称为气动三联件，其安装次序依进气方向 为分水过滤器、减压阀、油雾器，如图所示。
2.油雾器
油雾器是一种特殊的注油装置。它将润滑油进行雾化并注入 空气流中，随压缩空气流入需要润滑的部位，达到润滑的目的。
3.减压阀
减压阀起减压和稳压作用，按压力调节方式可分为直动式和先导 式两种。
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2.3.4液压泵
液压泵是液压系统的一种能源装置，它将原动机输出的机械 能转换为液压能，为系统提供一定流量和压力的油液，是液压系 统的重要组成部分。
气缸、膜片式气缸、气—液阻尼缸等。 (3)按功能分为普通气缸和特殊功能气缸。 (4) 按外形分为标准气缸和特殊外形气缸。
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2.标准气缸的结构特点 标准气缸的结构和参数都已标准化、系列化、通用化，并有专业 厂家生产，在设计气缸时，最常选用的就是这种气缸。
为QGA系列无缓冲标准气缸的结构图
2.3.3 气源装置
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产生、处理和贮存压缩空气的装置称为气源装置，它给气动系统 提供足够清洁、干燥且具有一定压力和流量的压缩空气。 气源装置一般由四个部分组成： (1)气压发生装置； (2)净化、贮存压缩空气的装置和设备； (3)传输压缩空气的管道系统； (4)气动三大件。
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(4)安装的气源进口处必须设置油雾器对气缸进行润滑，不允许用油润 滑时，可采用无油润滑气缸。
(5) 安装时注意活塞杆应尽量承受拉力载荷，承受推力载荷时应尽可能 使载荷作用在活塞杆的轴线上。
(6)在行程中载荷有变化时，应使用输出力充裕的气缸，并要附设缓冲 装置。
(7)多数情况下不使用满行程，不要使活塞与缸盖相碰。
图2-87 气动三大件的模块式连接方式 1—分水过滤器； 2—紧定螺钉； 3—连接块； 4—密封圈； 5—接头；6 — L型托架；
7—减压阀； 8 — T形托架； 9—油雾器
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1.分水过滤器
分水过滤器也称空气过滤器，其作用是除去空气中的灰尘、杂 质，并将空气中的水分分离出来。按过滤器的排水方式，可分为 手动排水式和自动排水式；按无气压时的排水状态，可分为常开 型和常闭型。
7—连杆； 8—曲柄； 9一吸气阀； 10—弹簧
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二. 净化、贮存压缩空气的装置和设备 由空气压缩机排出的压缩空气必须经过净化处理，除去油分、
水分等杂质并使之降温、干 燥，达到一定的品质要求后才能使用。 压缩空气的净化装置一般包括:后冷却器、油水分离器、 贮气罐、 干燥器。
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有缓冲标准气缸的结构图
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标准气缸又可分为三种类型，在结构上各有特点，现分述 如下：
(1) 轻型气缸：其缸径一般为32～63mm。这种气缸在两 端都有充分的缓冲。这种气缸主要用于夹紧、固定装置和 一般小型工程，在这些工程中，行程很短，使用次数有限。
(2) 中型气缸：这种是最通用的气缸，其缸径范围为32～ 320mm。标准等级的中型气缸用于一般工程，如自动加 工成套设备中的专用机床的大型夹紧装置。
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(1)活塞式液压缸 双杆活塞缸双杆活塞缸是活塞两侧都带有活塞杆的液压缸，
根据安装方式不同又分为活塞杆固定式和缸筒固定式两种。
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(2)柱塞液压缸
柱塞液压缸的缸筒与柱塞之间没有配合要求，缸筒内孔不需 要精加工，仅柱塞与缸盖导向孔之间有配合要求，这就大大简化 了缸筒的加工工艺，因此柱塞液压缸特别适用于行程很长的场合。
(8)要针对各种不同形式的安装要求正确安装，这是保证气缸正常工作 的前提。
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二．气动马达
气动马达是将压缩空气的压力能转换成机械能的装置，输出 转速和转矩，属气动系统的执行元件。气动马达按结构形式可分 为：叶片式、活塞式、齿轮式等。最常用的是叶片式气马达、活 塞式气马达。
1.叶片式气马达的工作原理及特性
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一.应用范围 气动控制装置普遍应用在 1.自动线 2.电子及家电行业 3.加工流动介质管道输送业 4.包装自动线 5.机器人 以及车辆的刹车装置、车门启闭装置、鱼雷导弹发射的自动控制 装置中也都采用了气动控制。
液压传动装置用在 1.军事装备上 2.机械加工设备 3.车辆的转向器和吸振器 4.医疗器械中的牙科手术椅 5.游艺场中的游艺机
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气动与液压传动还具有以下优点： 1.气动与液压元件安装位置可自由选择，管道布局灵活方便。 2.可在很宽范围内实现无级调速。 3.很容易实现自动控制、远距离控制和过载保护。 4.气动与液压元件属机械工业基础件，它们的标准化、系列化、
通用化程度较高。
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压缩空气站的组成和布置示意图 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； 8—加热器； 9—四通阀
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1.气压发生装置的分类与原理 空气压缩机是一种气压发生装置，它将原动机输出的机械能
转化为气体的压力能，供气动机械使用。
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小结
1.气动与液压技术的应用及特点
2.气动与液压技术中执行器的结构与作用 3.气源装置的种类和作用 4.液压泵的原理与作用
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一.液压泵的基本工作原理
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图2-88单柱塞泵的工作原理图 1- 凸轮；2一柱塞；3一弹簧；4-缸体；5、6一单向阀
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三、液压泵的分类和选用 液压泵按其结构形式可分为齿轮泵、叶片泵、柱塞泵、螺杆泵， 其中齿轮泵又分为外啮合齿 轮泵和内啮合齿轮泵；叶片泵分为双 作用叶片泵、单作用叶片泵和凸轮转子叶片泵；柱塞泵分为径向 柱塞泵和轴向柱塞泵；螺杆泵分为单螺杆泵、双螺杆泵和三螺杆 泵。 选择液压泵时要考虑的因素有工作压力、流量、转速、定量或变 量、变量方式、效率、寿命、 噪声、压力脉动率、自吸能力、经 济性、维修性等。
气动与液压传动的主要缺点是： 1.传动过程中能量需经两次转换，传动效率较低。 2.由于工作介质的可压缩性和泄漏的影响，不能严格保证定比传
动。空气的可压缩性使气动执行元件的速度稳定性差；液压元 件中油液的泄漏还会污染环境。 3.液压系统性能对环境温度比较敏感，因此不宜工作在很高和很 低的温度下。气动系统工作时噪声大，用于高速排气时一定要 加消声器。 4.气动与液压元件的制造精度较高，系统工作过程中出现故障不 易诊断和实时排除。
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图为叶片式气马达的工作原理图。它径向有3~10个叶片的转 子偏心安装在定子内，转子两侧有前后端盖（图中未画出），叶 片在转子的径向槽内可自由滑动。叶片底部通压缩空气，转子转 动时靠离心力和叶片底部气压将叶片压紧在定子内表面上，形成 密封的工作腔。定子内有半圆形的切沟，提供压缩空气及排出废 气。
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(3)摆动式液压缸
摆动式液压缸主要用来驱动作间歇回转运动的工作机构，例 如回转夹具、液压机械手、分度机械等装置。分单叶片式和双叶 片式两种。
四.液压缸的典型结构
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1—缸底； 2—带放气孔的单向阀； 3、1 0—法兰； 4—格来圈密封； 5—导向环；6— 缓冲套； 7—缸筒； 8—活塞杆； 13、23—O型密封圈； 11—缓冲节流阀；12—导向套； 14—缸盖 ；15—斯特圈密封；16—防尘圈；17—Y 型密封圈；18—缸头； 19—护环； 2 0— Yx密封圈； 21—活塞； 22—导向环； 24—无杆端缓冲套； 25—连接螺
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图是叶片式气马达的特性曲线。此曲线是在一定工作压力下作 出的。当气压不变时，它的转矩、转速、功率均随着外负载变化 而变化。
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2.气动马达的特点和应用 由于使用压缩空气作工作介质，气动马达有以下特点： （1）可以无级调速 （2）可以双向回转 （3）有过载保护作用 （4）工作安全 （5）具有较高的启动转矩 （6） 输出功率相对较小，最大只有20kW左右 （7）耗气量大，所需气源容量大，效率低，噪声大 （8）工作可靠，维修简单，可长时间满载连续运行，温升较小，
操纵方便
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三.液压缸 液压缸是液压系统中的又一类执行元件，它也是把系统的压力
能转换成机械能的装置，实现的是往复直线运动或摆动。
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1.液压缸的分类 液压缸种类繁多，按其结构特点分为活塞式、柱塞式和摆动
式三大类；按其作用方式又分为单作用式和双作用式。活塞式液 压缸和柱塞式液压缸实现往复直线运动，输出速度和推力；摆动 式液压缸实现往复摆动，输出角速度和转矩。