设备控制技术项目七 气压传动系统

任务一 初识液压传动系统
气动执行 元件
2 气动马达
气动马达也称为风动马达，是指将压缩空气的压力能转换为旋转的机械
能的装置。一般作为更复杂装置或机器的旋转动力源。气动马达按结构 分类为：叶片式气动马达、活塞式气动马达。
叶片式气动马达
压缩空气由A孔输入时分为两路：一路经定子两端密封盖的槽进入叶片底 部(图中未表示)，将叶片推出，叶片就是靠此气压推力及转子转动后离心 力的综合作用而紧密地贴紧在定子内壁上。压缩空气另一路经且孔进入
（4）辅助元件。过滤器、油雾器、消声器、干燥器和转换器等。它们对保持系 统正常、可靠、稳定和持久地工作起着十分重要的作用。
（5）工作介质。气压传动系统中所用的工作介质是空气。
气压传动系 统的组成
（1）以空气为工作介质，来源方便，用后排气处理简单，不污染环境。 （2）由于空气流动损失小，压缩空气可集中供气，远距离输送。 （3）与液压传动相比，启动动作迅速、反应快、维修简单、管路不易 堵塞，且不存在介质变质、补充和更换等问题。
1 气缸
典型气缸的工作原理
气—液阻尼缸
气缸与液压缸串联而成，两活塞固定在同一活塞杆上。液压缸不用泵供 油，只要充满油即可，其进出口间装有液压单向阀、节流阀及补油杯。 当气缸右端供气时，气缸克服载荷带动液压缸活塞向左运动（气缸左端 排气），此时液压缸左端排油，单向阀关闭，油只能通过节流阀流入液 压缸右腔及油杯内，这时若将节流阀阀口开大，则液压缸左腔排油通畅， 两活塞运动速度就快，反之，若将节流阀阀口关小，液压缸左腔排油受 阻，两活塞运动速度会减慢。这样，调节节流阀开口大小，就能控制活 塞的运动速度。可以看出，气液阻尼缸的输出力应是气缸中压缩空气产 生的力（推力或拉力）与液压缸中油的阻尼力之差。
任务目标
01
熟悉气动系统控制阀的分类
02
掌握控制阀的工作原理、图形符号
03
了解各类控制阀的特点
04
掌ห้องสมุดไป่ตู้气动控制阀的应用方法
任务三 认识液压控制元件
压力控制 阀
1
作用及分类
由于贮气罐的空气压力比各台设备实际所需要的压力要高，同时其压力波动值 也较大。因此需要用减压阀(调压阀)将其压力减到每台装置所需的压力，并使减 压后的压力稳定在所需压力值上。有些气动回路需要依靠回路中压力的变化来 实现控制两个执行元件的顺序动作，所用的这种阀就是顺序阀。顺序阀与单向 阀的组合称为单向顺序阀。所有的气动回路或贮气罐为了安全起见，当压力超 过允许压力值时，需要实现自动向外排气，这种压力控制阀叫安全阀(溢流阀)。
阀。它不仅能调节执行元件的运动速度，还常带有消声器件，所以也能起降低 排气噪声的作用。其工作原理和节流阀类似，靠调节节流口1处的通流面积来调 节排气流量，由消声套2来减小排气噪声。
（4）工作环境适应性好，可安全可靠地应用于易燃易爆场所。 （5）气动装置结构简单、轻便、安装维护简单。压力等级低，固使用 安全。
（6）空气具有可压缩性，气动系统能够实现过载自动保护。
任务一 认识气压传动系统
气压传动的 特点
气压传动系 统的组成
1.由于空气有可压缩性，所以气缸的动作速度易受负载影响。 2.工作压力较低（一般为0.4MPa-0.8MPa），因而气动系统输出力较小。 3.气动系统有较大的排气噪声。 4.工作介质空气本身没有润滑性，需另加装置进行给油润滑。
任务一 初识液压传动系统
气动执行 元件
2 气动马达
气动马达的特点
（1）优点 ①工作安全，具有防爆性能，同时不受高温及振动的影响； ②可长期满载工作，而温升较小； ③功率范围及转速范围均较宽，功率小至几百瓦，大至几万瓦；转速可 从每分钟几转到几万转； ④具有较高的起动转矩．能带载启动； ⑤结构简单，操纵方便，维修容易，成本低。 （2）缺点 ①速度稳定性差； ②输出功率小，效率低，耗气量大； ③噪声大，容易产生振动。
任务一 初识液压传动系统
1 气缸
典型气缸的工作原理
气动执行 元件
双作用气缸
双作用气缸指两腔可以分别输入压缩空气，实现双向运动的气缸。 其结构可分为双活塞杆式、单活塞杆式、双活塞式、缓冲式和非 缓冲式等。双活塞杆气缸因两端活塞杆直径相等，故活塞两侧受 力面积相等。当输入压力、流量相同时，其往返运动输出力及速 度均相等。分为缸体固定和活塞杆固定两种形式。
输出流量的选择，要根据整个气动系统对压缩空气的需要再加一定的备用余量，作为选择空气 压缩机的流量依据。空气压缩机铭牌上的流量是自由空气流量。
任务一 初识液压传动系统
空气压缩 机的工作 原理
气压传动系统中最常用的空气压缩机是往复活塞式，其工作原理如图8-2所示。当活塞3向 右运动时，气缸2内活塞左腔的压力低于大气压力，吸气阀9被打开，空气在大气压力作 用下进入气缸2内，这个过程 称为“吸气过程”。当活塞向左移动时，吸气阀9在缸内压
调节旋钮就可改变单向 顺序阀的开启压力，以 便在不同的开启压力下， 控制执行元件的顺序动 作。
任务三 认识液压控制元件
压力控制 阀
4 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。当系统中气体压力在调定范围内时，作用在活塞上的压力小 于弹簧的力，活塞处于关闭；当系统压力升高，作用在活塞上的压力大于弹簧 的预定压力时，活塞向上移动，阀门开启排气；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。
任务三 认识液压控制元件
流量控制 阀
1 节流阀
压缩空气由P口进入，经过节流后，由A口流出。旋转阀芯螺杆，就可改变节流 口的开度，这样就调节了压缩空气的流量。由于这种节流阀的结构简单、体积 小，故应用范围较广。
在气压传动系统中，有时需要控制气缸的运 动速度，有时需要控制换向阀的切换时间和 气动信号的传递速度，这些都需要调节压缩 空气的流量来实现。流量控制阀就是通过改 变阀的通流截面积来实现流量控制的元件。 流量控制阀包括节流阀、单向节流阀、排气 节流阀和快速排气阀等。
直至规定的调压值为止。阀不用时应把手柄放 松，以免膜片经常受压变形。
任务三 认识液压控制元件
压力控制 阀
3 顺序阀
顺序阀一般很少单独使用，往往与单向阀配合在一起，构成单向顺序阀。其工 作原理是：当压缩空气由左端进入阀腔后，作用于活塞上的气压力超过压缩弹 簧上的力时，将活塞顶起，压缩空气从P经A输出，此时单向阀在压差力及弹簧 力的作用下处于关闭状态。反向流动时，输入侧变成排气口，输出侧压力将顶 开单向阀由O口排气。
缩气体的作用下而关闭，缸内气体被压缩，这个过程称为压缩过程。当气缸内空气压力 增高到略高于输气管内压力后，排气阀l被打开，压缩空气进入输气管道，这个过程称为 “排气过程”。活塞3的往复运动是由电动机带动曲柄转动，通过连杆、滑块、活塞杆转 化为直线往复运动而产生的。
任务一 初识液压传动系统
气动辅助 元件
1
气源净化装置
后冷却器 干燥器
油水分离器 空气过滤器
储气罐
2 辅助元件
油雾器是一种特殊的注油装置，它以压缩空气为动力，将 润滑油喷射成雾状并混合于压缩空气中，使压缩空气具有 润滑气动元件的能力。
油雾器 转化器
消声器
用于消除噪声污染
管道连接件
硬管
软管
转换器是将电、液、气信号相互间转换的 辅件，用来控制气动系统工作。
气动马达也称为风动马达，是指将压缩空气的压力能转换为旋转的机械
能的装置。一般作为更复杂装置或机器的旋转动力源。气动马达按结构 分类为：叶片式气动马达、活塞式气动马达。
径向活塞式气动 马达
压缩空气经进气口进入分配阀(又称配气阀)后再进入气缸，推动活塞及连 杆组件运动，再使曲轴旋转。在曲轴旋转的同时，带动固定在曲轴上的 分配阀同步转动，使压缩空气随着分配阀角度位置的改变而进入不同的 缸内，依次推动各个活塞运动，并由各活塞及连杆带动曲轴连续运转， 与此同时，与进气缸相对应的气缸则处于排气状态。
任务三 认识液压控制元件
流量控制 阀
2
单向节流阀
单向节流阀是由单向阀和节流阀并联而成的组合式流量控制阀。当气流沿着一 个方向，例如P-A流动时，经过节流阀节流；反方向流动，由A-P时单向阀打开， 不节流，单向节流阀常用于气缸的调速和延时回路。
任务三 认识液压控制元件
流量控制 阀
3
排气节流阀
排气节流阀是装在执行元件的排气口处，调节进入大气中气体流量的一种控制
项目一 常用低压电器
认识气压传动系统 认识气源装置及气动执行元件 认识气动控制元件 构建气动基本回路 分析典型气动系统 设计维修与拆装气动系统
任务目标
01
掌握气压传动系统的组成部分
02
了解气压传动系统的优点和特点
03
了解气体体积的易变特性
任务一 认识气压传动系统
气压传动系 统的组成
（1）气源装置。气源装置是压缩空气的发生装置，主体部分是空气压缩机。 （2）执行元件。 气缸和气马达，它们将压缩空气的压力能转换为机械能。 （3）控制元件。用以控制压缩空气的压力、流量、流动方向以保证系统各执行 机构具有一定的输出动力和速度。
任务三 认识液压控制元件
压力控制 阀
2 减压阀
工作原理是：当阀处于工作状态时，调节手柄l、压缩弹簧2、3及膜片5，通过 阀杆6使阀芯8下移，进气阀口被打开，有压气流从左端输入，经阀口节流减压 后从右端输出。
安装减压阀时，要按气流的方向和减压阀上所 示的箭头方向，依照分水滤气器→减压阀→油雾 器的安装次序进行安装。调压时应由低向高调，
空气压缩机的分类及选用原则
分类
容积型压缩机 速度型压缩机
空气压缩机的选用原则
选用空气压缩机的根据是气压传动系统所需要的工作压力和流量两个参数。一般空气压缩机为 中压空气压缩机，额定排气压力为1MPa。另外还有低压空气压缩机，排气压力0.2MPa；高压 空气压缩机，排气压力为10MPa；超高压空气压缩机，排气压力为100MPa。
任务一 初识液压传动系统
气动执行 元件
1 气缸
气缸的种类
单作用气缸 双作用气缸
膜片式气缸 冲击气缸 无杆气缸 摆动气缸
典型气缸的工作原理 单作用气缸
单作用气缸只有一腔可输入压缩空气，实现一个方向运动。其活塞杆 只能借助外力将其推回；通常借助于弹簧力、膜片张力、重力等。单 作用活塞气缸多用于短行程。其推力及运动速度均要求不高场合，如 气吊、定位和夹紧等装置上。
任务目标
01
了解压缩空气站的基本组成部分
02
了解空气压缩机的工作原理
03
熟悉气动执行元件（气缸、气动马达等）工作 原理和特点
任务一 初识液压传动系统
1
对压缩空气的要求
压缩空气 站概述
2
压缩空气站的组成
具有一定的压力和足够的流量 有一定的清洁度和干燥度
任务一 初识液压传动系统
压缩空气 站概述
3
任务一 初识液压传动系统
1 气缸
典型气缸的工作原理
气动执行 元件
缓冲气缸
缓冲气缸对于接近行程末端时速度较高的气缸，不采取必要措施， 活塞就会以很大的力（能量）撞击端盖，引起振动和损坏机件。 为了使活塞在行程末端运动平稳，不产生冲击现象，在气缸两端 要加设缓冲装置。
任务一 初识液压传动系统
气动执行 元件
项目目标
1.熟悉气压传动的概念，掌握气压传动系统的组成部分；了解 气压传动系统的优点和特点； 2.了解气源装置，熟悉气动执行元件及性能； 3.掌握气动基本回路（换向回路、速度控制回路、压力控制回 路、计数回路、安全回路、操作回路、顺序动作回路等）的原 理图和工作原理； 4.掌握以机械手为例的典型气动传动系统工作原理的分析方法； 5.了解气动系统的设计、安装调试和拆装
相应的密封工作空间而作用在两个叶片上，由于两叶片伸出长度不等，
就产生了转矩差，使叶片与转子按逆时针方向旋转；作功后的气体由定 子上的孔C排出，剩余残气经孔占排出。若改变压缩空气输入方向(即压缩 空气自B孔进入，A孔和C孔排出)，则可改变转子的转向。
任务一 初识液压传动系统
气动执行 元件
2 气动马达
空气的组成
空气的密度和粘度
理论上把完全不含有蒸汽的空气称为干 空气。而实际上自然界中的空气都含有 一定量的水蒸汽，这种由干空气和水蒸 汽组成的气体称为湿空气。空气的干湿 程度对系统的工作稳定性和使用寿命都 有着一定的影响。
密度： 粘度：
气体体积的 异变特性
空气的体积随压力变 化而变化的性质称为 压缩性，空气的压缩 性约为液压油的1万倍； 空气的体积随温度变 化而变化的性质称为 膨胀性，空气的膨胀 性约为水的73倍。 当v ≤50m/s 时，不必 考虑压缩性。 当v ≥50m/s 时，应考 虑压缩性。