气动技术基础

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分为单电控直动式电磁阀和双电控直动式电磁阀。 先导式电磁阀 先导式电磁阀是由小型的直动式电磁阀和大型的 气控换向阀组成的。它是利用小型直动式电磁阀输出 的先导气压来控制大型的气控换向阀的阀芯,从而达 到换向目的的。因此,小型直动式电磁阀又被称为电 磁先导阀。注意电磁先导阀与先导式电磁阀的区别。
4. 真空发生器 真空发生器是一种粗真空发生装置。它的工作原 理是射流原理,
③按阀芯可变换的位置数量分类
按阀芯的工作位置数量分类,阀克分为二位阀和三位 阀。
④按控制信号的数量分类
按控制信号的数量来分类,阀可以分为单控阀和双控 阀。 ⑤按阀芯的结构分类 按照其结构的不同阀可以分为截止式、滑柱式和同轴 截止式。 ⑥按气流在阀内的流通方向是否可换进行分类 按气流在阀内的流通方向是否可换进行分类,阀可以 分为单向阀和双向阀。
第4章 气动技术基础
4.1 基础知识
气动技术是以压缩空气作为动力源驱动气动执行元 件完成一定的运动规律的应用技术。
气动技术在工业生产中应用十分广泛,它可以应用 于包装、进给、计量、材料的输送、工件的转动与翻转、 工件的分类等场合,还可车、铣、钻、锯等机械加工的 过程。
4.1.1 气源基本知识
气源是给气动系统提供符合一定要求的压缩空气 的系统。
⑶短行程气缸 短行程气缸结构紧凑,轴向尺寸比普通气缸短, 即气缸杆运动的行程短。
⑷阻挡气缸
阻挡气缸是一种专门为阻挡工件传输而设计的气缸, 一般为单作用气缸。阻挡气缸具有动作迅速、安装简便 的特点。
⑸双活塞杆气缸
缸体的两端都有活塞杆伸出的气缸。
⑹无杆气缸
无杆气缸,顾名思义,就是没有活塞杆的气缸。 它是通过活塞直接或间接地带动外滑块作往复运动。 这种气缸的最大特点是行程长,可以大量地节省安装 空间。
⑵按结构形式分类:
往复式 容积型 旋转式 离心式 轴流式 混流式 活塞式 膜片式 滑片式 螺杆式
速度型
⑶按输出压力分类
低压空压机 中压空压机 0.2~1.0 Mpa 1.0~10 MPa
高压空压机
超高压空压机 ⑷按输出流量分类 微型空压机 小型空压机 中型空压机 大型空压机
圆柱型气缸 矩形气缸 扁平形气缸 气缸的种类很多,以上只是作了一个简单划分, 并未全部囊括。
2.气缸介绍
⑴普通气缸 普通气缸——在结构上只有一个活塞和一个气缸杆 双作用气缸——两个方向上都受气压控制的气缸 单作用气缸——只有一个方向上是受气压控制的气缸 ①基本结构
②图形符号
⑵标准气缸 是指符合ISO6430、ISO6431、 ISO6432、 ISO21287、NFPA、VDMA24562等标准的气缸。
⑺摆动气缸
摆动气缸是指能在一定的角度范围内作往复摆动 的气缸。在结构上有叶片式摆动气缸、齿轮齿条式等 结构形式。
⑻导向气缸
导向气缸是指具有导向功能的气缸。一般为(标 准)气缸和导向装置的集合体。
⑼手指气缸
手指气缸也称作气爪,是一种具有抓取功能的气 缸。它具有双向抓取、自动对中、重复精度高、抓取 力矩恒定等特点。
真空发生器的图形符号:
5. 阀岛 ⑴简介 阀岛是将多个阀及相应的气控信号接口、电控信 号接口甚至电子逻辑器件等集成在一起的一种集合体, 通常是一个电子气动单元。 ⑵CP阀岛
CP阀岛又称为紧凑型阀岛,它由紧凑型阀(CP阀) 组成。CP阀的体积小,流量大,体积—流量比特别大。
几种最优化应用阀岛
4.3 气动回路简介 能传输压缩空气的,并使各种气动元件按照一定 规律动作的通道即为气动回路。按照作用不同,可以 将气动回路分为 操作回路 安全保护回路 速度控制回路 位置控制回路
气源系统包括
压缩空气发生装置 压缩空气净化装置 传输管道等。
1.压缩空气
气动装置的工作介质是压缩空气,压缩空气的质 量直接关系到气动装置能否正常工作。 ⑴干压缩空气 在空气压缩过程中,在中间冷却器中可以将空气 中的大部分的水蒸气除去,在储气罐中压缩空气还可 以被进一步冷却,因此从空气压缩站输出的压缩空气 是很干燥的,这种干燥的压缩空气就称为干压缩空气。
几种常用的减压阀
⑵溢流阀
溢流阀在气动系统中的作用是当系统中的工作压力 超过设定值时,排出多余的压缩空气,以保证进口的压 力为设定值。 在系统中起着安全保护(过载)作用的溢流阀称为 安全阀。
⑶顺序阀
顺序阀是利用回路中的压力变化来控制动作顺序 的压力控制阀。
⑷压力控制阀的图形符号
2.流量控制阀
⑴简介 流量控制阀是控制压缩空气流量的控制阀,是通 过改变压缩空气在管道中流动时受到的局部阻力而实 现的。 实现方法有两种,一种是采用固定式装置,如孔 板、毛细管等;另一种是采用可调节式装置,如节流 阀。 节流阀的种类有多种,主要有: 延时阀 节流阀 单向节流阀 排气节流阀 精密节流阀等。
3.空气压缩器站 由空气压缩机、后冷却器和储气罐即可组成空气 压缩器站,用于为气动设备提供符合要求的压缩空气。
4.2
气动元件
气动元件是指利用压缩空气工作的元件。
按照功能的不同,可以分为: 气动执行元件 气动控制元件
气动检测元件
真空元件 其它气动辅助元件
4.2.1 气动执行元件 气动执行元件的作用是利用压缩空气的能量,实 现各种机械运动(直线往复运动、摆动、转动)的装 置。 气动执行元件的特点: 运动速度快 输出调节方便 结构简单 制造成本低 维修方便 环境适应性强等。 主要的执行元件有气缸和气马达。
4.3.3
速度控制回路
1.单作用气缸的速度控制回路 图(a)为气缸杆伸出调速方式,图(b)、(c) 均为 气缸杆缩回调速方式。
2.双作用气缸的速度控制回路
双作用气缸的速度控制回路的几种形式
4.3.4
位置控制回路
位置控制回路可以实现被控执行机构在其行程范 围内的任意位置停止的气路。
图(a)采用的是中位封闭型三位阀,由于空气的 可压缩性,所以定位精度不高;图( b)采用的是中 位加压型三位阀,图( c)采用的是中位卸压型三位 阀,此两种控制回路都可以在外力的作用下移动气缸 杆。
⑶压力的正负 以大气压力为参考0点, 大于大气压力的压力为正压 力,小于大气压力的压力则 为负压力。负压力也称为真 空。
正压力 标准大气压 负压力 (真空)
0
4.1.2 气源设备 1.空气压缩机 压缩空气是通过空气压缩机产生的,它是气动系统 的重要组成部分。 空气压缩机的种类很多,有以下几 种分类: ⑴按工作原理分类:分为容积型和速度型。
1.气缸分类
⑴按结构分
单活塞杆式 有杆式 双活塞杆式 单活塞式 活塞式 气缸结构 分类 膜片式 双活塞式 平膜片式 滚动膜片式 皮囊式 无杆式 磁耦合式 机械耦合式 单作用型 双作用型 单作用型 双作用型
⑵按照缸径尺寸分类
微型气缸 小型气缸 中型气缸 大型气缸 缸径=2.5~ 6 缸径=8 ~ 25 缸径=32 ~ 320 缸径>320 mm mm mm mm
10 ~100 MPa
>100 MPa
< 1 1 ~10
m³ /min m³ /min
10~100 m³ /min > 100 m³ /min
2.净化装置 压缩空气净化装置是用于除去压缩空气中的水份、 油份以及固体颗粒杂质的装置。 压缩空气净化装置分为主管道净化装置和支管道 净化装置。 主管道净化装置包括:后冷却器、各种大流量的 过滤器(包括除水过滤器、除油过滤器、除臭过滤器 等)、各种干燥器、排污器和储气罐等。 支管道净化装置包括各种小流量的过滤器、排水 器等。
⑵无油压缩空气
不含油气的压缩空气称为无油压缩空气。 由压缩机排出的油气是不能用于气动功率部件润 滑的,应该经除油过滤器除油之后,再向气动系统供 气;若系统中的某些部件需要润滑,则应该在靠近该 部件的气路前加装油雾器来达到润滑目的。
2.压力
⑴计量单位 国际单位制:帕斯卡(简称帕,Pa)
过去常用的单位:大气压(atm)或千克力每平方 厘米(kgf/cm2)
同步控制回路等类型
4.3.1
操作回路
包括以下几种:
安全启动回路:用于实现气动系统的安全启动。
启动与停车回路:用于实现系统的启动与正常停止。 手动/自动操作回路:用于实现系统的手动控制操作 与自动控制操作之间的切换控制。 急停控制回路:当某种危险状况出现时,能立即切 断系统的部分或全部气源,使执行机构能立即停止 的控制回路。
几种形式的节流阀
⑵常用节流阀的图形符号
3.方向控制阀
用于控制压缩空气的流动方向的控制阀即为方向控 制阀。方向控制阀的种类最多,分类也较为复杂。
⑴分类
①按控制方式分类 按照阀的控制方式的不同,一般可以将方向控制阀分为: 气控阀、电磁阀、机控阀和人控阀。 ②按阀的气路端口数量分类 按照P口(输入口)、A口(输出口)和R口(排气口)的 数目之和进行分类,可以将阀分为二通阀、三通阀、四 通阀、五通阀等。
⑶按照安装形式分类
整体式 可拆式 多面安装式 ⑷按照运动形式分类
直线气缸:沿直线运动的气缸 摆动气缸:可在360°的范围内作往复转动的气缸 转动气缸:能够连续作旋转运动的气缸
⑸按照功能分类
导向气缸:具有精密导向、驱动、支撑功能的气缸。 坐标气缸:具有精密导向、极强的抗扭矩性能和良好 的负载性能、位置重复精度很高的气缸。 手指气缸:具有“手指”,能实现各种抓取功能的气 缸 ⑹按照外形分类
4.3.2
安全保护回路
过载保护回路:当气缸的运动中途受阻或其它原 因导致气缸过载时,起到保护作用。保护时,气 缸杆自动退回。 欠压保护回路:当气源失压(低于系统的正常工 作压力)时,能控制气动执行机构回到安全位置 的气动回路。 双手操作回路:只有当双手(或者一手一脚)同 时操作时,气动执行机构才可工作的控制回路。 起到保护人身安全的作用。 互锁回路:能防止气动执行机构同时动作的控制 回路。
实际应用单位:兆帕(MPa)或巴(bar)
各个压力单位之间的关系 : 1 Pa = 1N/m2,1M Pa = 106Pa ,1bar= 105Pa= 0.1MPa 1 atm = 1.033 kgf/cm2 = 1.0133 bar = 101330 Pa ⑵表压力 表压力指相对于大气压的压力差。在工程领域中, 常用表压力来表示。表压力为0时,绝对压力即为大气 压。
⑶方向控制阀的图形符号
控制元件
控制方式
举例:
二位三通电磁先导阀(常断型)
二位三通电磁先导阀(常通型)
⑷常见方向控制阀 符合各种标准的方向控制阀
手动式方向控制阀
机械驱动式方向控制阀
⑸电磁阀 ①分类
直动式电磁阀
直动式电磁阀是利用电磁力直接推动阀芯改变位 置达到气路换向目的的。
1.压力控制阀
按照压力控制阀在气动系统中的作用不同,压力控 制阀可以分为三类:减压阀、溢流阀、顺序阀。
⑴减压阀
减压阀在气动系统中的作用是将输入压力降到气 动工作系统所需的工作压力,并保持压力恒定。 减压阀的调压方式有直动式和先导式两种。 直动式是利用弹簧力直接作用来达到调压目的的。 先导式是利用一个预先调整好的气压来代替直动式 中的调压弹簧来实现调压目的的。
⑾其它种类的气缸
3.气缸应用的一般安全规范
气缸使用前,应检查安装是否牢固,有无松动现象; 对于顺序控Hale Waihona Puke Baidu,在操作前,应检查气缸的工作位置;
工作结束时,气缸内的压缩空气应该排空;
应安装紧急停止装置,在发生故障时能及时停止设备。
4.2.2 气动控制元件
气动控制元件是指在气动系统中起控制气流的流 量、方向、压力的气动元件。 流量控制阀(或流量调节阀)——起控制与调节流 量作用。 方向控制阀——起控制气流方向或控制气路通断作 用。 压力控制阀(或压力调节阀)——起控制与调节压 力作用。 气动控制阀的种类很多。
⑦按阀的连接方式分类
按照阀的连接方式进行分类,阀有管式连接、板式连 接、集成式连接、法兰式连接等几种。
⑧按照是否符合某种国际标准分类
按照是否符合某种国际标准进行分类,可以分为标准 阀和普通阀。
⑵基本名称 ①用阀芯工作位置的数量和阀的气路端口数量来描述, 称为几位几通阀,例如:二位三通阀,三位五通阀等。 ②按阀的控制方式及控制信号的数量描述。例如:单/ 双电磁(先导)阀(也称为单/双电控阀),单/双气控 阀等。
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