液壓與氣動控制技術(shù)(辛連學(xué))10氣動系統(tǒng)

1、第十章 氣源裝置、氣動輔件及執(zhí)行元件第一節(jié)第一節(jié) 氣源裝置及氣動輔件氣源裝置及氣動輔件第二節(jié)第二節(jié) 氣動執(zhí)行元件氣動執(zhí)行元件實訓(xùn)項目實訓(xùn)項目本章小結(jié)本章小結(jié)思考題與習(xí)題思考題與習(xí)題第十章 氣源裝置、氣動輔件及執(zhí)行元件第一節(jié) 氣源裝置及氣動輔件氣源裝置包括壓縮空氣的發(fā)生裝置以及壓縮空氣的存貯、凈化等輔助裝置。它為氣動系統(tǒng)提供合乎質(zhì)量要求的壓縮空氣，是氣動系統(tǒng)的一個重要組成部分。氣動系統(tǒng)對壓縮空氣的主要要求有：具有一定壓力和流量，并具有一定的凈化程度。氣源裝置一般由氣壓發(fā)生裝置、凈化及貯存壓縮空氣的裝置和設(shè)備、傳輸壓縮空氣的管道系統(tǒng)和氣動三大件四部分組成。第十章 氣源裝置、氣動輔件及執(zhí)行元件第一節(jié)

2、 氣源裝置及氣動輔件一、空氣壓縮機一、空氣壓縮機1. 空氣壓縮機的分類 空氣壓縮機簡稱空壓機，是氣源裝置的核心，用以將原動機輸出的機械能轉(zhuǎn)化為 氣體的壓力能空氣壓縮機的種類很多，但按工作原理主要可分為容積式和速度式（葉片式）兩類。 活塞式壓縮機是通過曲柄連桿機構(gòu)使活塞往復(fù)運動而實現(xiàn)吸、壓氣，并達到提高氣體壓力的目的。 第十章 氣源裝置、氣動輔件及執(zhí)行元件第一節(jié) 氣源裝置及氣動輔件二、壓縮空氣凈化設(shè)備 直接由空氣壓縮機排出的壓縮空氣，如果不進行凈化處理，不除去混在壓縮空氣中的水分、油分等雜質(zhì)是不能為氣動裝置使用的。因此必須設(shè)置一些除油、除水、除塵并使壓縮空氣干燥的提高壓縮空氣質(zhì)量、進行氣源凈化處

3、理的輔助設(shè)備。 壓縮空氣凈化設(shè)備一般包括：后冷卻器、油水分離器、貯氣罐和干燥器。1. 后冷卻器 后冷卻器安裝在空氣壓縮機出口管道上，空氣壓縮機排出具有140170的壓縮空氣經(jīng)過后冷卻器，溫度降至4050。這樣，就可使壓縮空氣中油霧和水汽達到飽和使其大部分凝結(jié)成滴而析出。后冷卻器的結(jié)構(gòu)形式有：蛇形管式、列管式、散熱片式和套管式等，冷卻方式有水冷和氣冷式兩種。第十章 氣源裝置、氣動輔件及執(zhí)行元件第一節(jié) 氣源裝置及氣動輔件二、壓縮空氣凈化設(shè)備2. 油水分離器 油水分離器安裝在后冷卻器后的管道上，作用是分離壓縮空氣中所含的水分、油分等雜質(zhì)，使壓縮空氣得到初步凈化。油水分離器的結(jié)構(gòu)形式有環(huán)形回轉(zhuǎn)式，撞擊

4、折回式、離心旋轉(zhuǎn)式、水浴式以及以上形式的組合使用等。油水分離器主要利用回轉(zhuǎn)離心、撞擊、水浴等方法使水滴、油滴及其它雜質(zhì)顆粒從壓縮空氣中分離出來。3. 貯氣罐 貯氣罐的主要作用是貯存一定數(shù)量的壓縮空氣，減少氣源輸出氣流脈動，增加氣流連續(xù)性，減弱空氣壓縮機排出氣流脈動引起的管道振動；進一步分離壓縮空氣中的水分和油分。第十章 氣源裝置、氣動輔件及執(zhí)行元件第一節(jié) 氣源裝置及氣動輔件二、壓縮空氣凈化設(shè)備4. 干燥器干燥器的作用是進一步除去壓縮空氣中含有的水分、油分和顆粒雜質(zhì)等，使壓縮空氣干燥，提供的壓縮空氣，用于對氣源質(zhì)量要求較高的氣動裝置、氣動儀表等。壓縮空氣干燥方法主要采用吸附、離心、機械降水及冷凍

5、等方法。 第十章 氣源裝置、氣動輔件及執(zhí)行元件第一節(jié) 氣源裝置及氣動輔件三、管道系統(tǒng)三、管道系統(tǒng) 管道系統(tǒng)包括管道和管接頭。1. 管道 氣動系統(tǒng)中常用的管道有硬管和軟管。硬管以鋼管和紫銅管為主，常用于高溫高壓和固定不動的部件之間連接。軟管有各種塑料管、尼龍管和橡膠管等，其特點是經(jīng)濟、拆裝方便、密封性好，但應(yīng)避免在高溫、高壓和有輻射場合使用。2. 管接頭 管接頭是連接、固定管道所必需的輔件，分為硬管接頭和軟管接頭兩類。硬管接頭有螺紋連接及薄壁管擴口式卡套連接，與液壓用管接頭基本相同，對于通徑較大的氣動設(shè)備、元件、管道等可采用法蘭連接。3. 管道系統(tǒng)的選擇 氣源管道的管徑大小是根據(jù)壓縮空氣的最大流

6、量和允許的最大壓力損失決定的。 第十章 氣源裝置、氣動輔件及執(zhí)行元件第一節(jié) 氣源裝置及氣動輔件四、氣動三大件 空氣過濾器、減壓閥和油霧器一起稱為氣動三大件，三大件依次無管化連接而成的組件稱為三聯(lián)件，是多數(shù)氣動設(shè)備必不可少的氣源裝置。大多數(shù)情況下，三大件組合使用，其安裝次序依進氣方向為空氣過濾器、減壓閥和油霧器。三大件應(yīng)安裝在用氣設(shè)備的近處。1. 空氣過濾器 空氣過濾器又名分水濾氣器、空氣濾清器，它的作用是濾除壓縮空氣中的水分、油滴及雜質(zhì)，以達到氣動系統(tǒng)所要求的凈化程度。它屬于二次過濾器，大多與減壓閥，油霧器一起構(gòu)成氣動三聯(lián)件，安裝在氣動系統(tǒng)的入口處。第十章 氣源裝置、氣動輔件及執(zhí)行元件第一節(jié)

7、氣源裝置及氣動輔件四、氣動三大件2. 油霧器 油霧器是一種特殊的注油裝置，它以壓縮空氣為動力，將潤滑油噴射成霧狀并混合于壓縮空氣中，使壓縮空氣具有潤滑氣動元件的能力。3. 減壓閥 氣動三大件中所用的減壓閥，起減壓和穩(wěn)壓作用，工作原理與液壓系統(tǒng)減壓閥相同。4. 氣動三大件的安裝次序 氣動系統(tǒng)中氣動三大件的安裝次序如圖10-9所示。目前新結(jié)構(gòu)的三大件插裝在同一支架上，形成無管化連接，圖1010所示。其結(jié)構(gòu)緊湊、裝拆及更換元件方便，應(yīng)用普遍。 第十章 氣源裝置、氣動輔件及執(zhí)行元件一、氣缸一、氣缸氣缸是氣動系統(tǒng)的執(zhí)行元件之一。1. 氣缸的分類氣缸種類很多，結(jié)構(gòu)各異、分類方法也多，常用的有以下幾種。(1

8、)按壓縮空氣在活塞端面作用力的方向不同分為單作用氣缸和雙作用氣缸；(2)按結(jié)構(gòu)特點不同分為活塞式、薄膜式、柱塞式和擺動式氣缸等；(3)按安裝方式可分為耳座式、法蘭式、軸銷式、凸緣式、嵌入式和回轉(zhuǎn)式氣缸等；(4)按功能分為普通式、緩沖式、氣-液阻尼式、沖擊和步進氣缸等。第二節(jié)第二節(jié) 氣動執(zhí)行元件氣動執(zhí)行元件第十章 氣源裝置、氣動輔件及執(zhí)行元件二、氣動馬達二、氣動馬達 氣動馬達是將壓縮空氣的壓力能轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)的機械能的裝置。氣動馬達有葉片式、活塞式、齒輪式等多種類型，在氣壓傳動中使用最廣泛的是葉片式和活塞式馬達，現(xiàn)以葉片式氣動馬達為例簡單介紹氣動馬達的工作原理。 圖10-14為雙向旋轉(zhuǎn)葉片式氣動馬達

9、的結(jié)構(gòu)示意圖。 氣動馬達的突出特點是具有防爆、高速等優(yōu)點，也有其輸出功率小、耗氣量大、噪聲大和易產(chǎn)生振動等缺點。 第二節(jié)第二節(jié) 氣動執(zhí)行元件氣動執(zhí)行元件第十章 氣源裝置、氣動輔件及執(zhí)行元件一、任務(wù)引入一、任務(wù)引入 圖示為機床上的夾緊機構(gòu)示意圖，它用氣缸作為動力裝置，氣缸伸出時夾緊工件，氣缸收回時松開工件。該機構(gòu)的動作是通過什么元件實現(xiàn)的，這些元件的類型是什么?如果所需的夾緊力為4 500 N，供氣壓力為O7 MPa，氣缸行程為600 mm，試確定該氣缸的類型、缸徑及活塞桿直徑。二、任務(wù)分析二、任務(wù)分析 在選擇這個動力裝置時一般先確定它的類型，再確定它的種類及具體的結(jié)構(gòu)，為使選出的動力裝置正確、

10、合理，必須掌握氣動執(zhí)行元件的類型、工作原理、結(jié)構(gòu)及選擇的方法。實訓(xùn)項目十五實訓(xùn)項目十五 氣動夾緊機構(gòu)執(zhí)行元件的選擇氣動夾緊機構(gòu)執(zhí)行元件的選擇第十章 氣源裝置、氣動輔件及執(zhí)行元件三、任務(wù)實施三、任務(wù)實施 選擇圖示夾緊機構(gòu)元器件的步驟為：確定氣動執(zhí)行元件類型一計算氣缸內(nèi)徑及活塞桿直徑一對計算出的直徑進行圓整一根據(jù)圓整值確定氣缸型號。 因為該任務(wù)夾緊機構(gòu)需要實現(xiàn)往復(fù)直線運動，所以選擇氣缸作為夾緊裝置的氣動執(zhí)行元件。 已知夾緊力K=4 500 N，供氣壓力p=O7 MPa，氣缸行程為600 mm， 則負(fù)載力F=K=4 500 N，選用7=50 根據(jù)公式D=（4F/p）1/2，缸徑D=127108 mm

11、 圓整后取D=140 mm(最好選取1 60 mm) 因為dD=O2O3，所以，活塞桿直徑d (O2O3)D=(O2O3)140=(2842)mm，根據(jù)表1010圓整取d=36 mm。 最后，根據(jù)缸徑D和活塞桿直徑d選擇某一廠家的氣缸的具體型號，其中，有效行程為600 mm。具體操作步驟： 1如果用氣缸水平推動滑車，已知：負(fù)載質(zhì)量M=1 50 kg，滑車與底面間的摩擦系數(shù)=O3，氣缸行程L=300 mm，供氣壓力p=O5 MPa，試確定氣缸的類型、缸徑及活塞桿直徑。 2在操作實驗臺上完成對緩沖裝置的調(diào)整，觀察緩沖閥由開口最大到完全關(guān)閉時活塞的運動變化。實訓(xùn)項目十五實訓(xùn)項目十五 氣動夾緊機構(gòu)執(zhí)行

12、元件的選擇氣動夾緊機構(gòu)執(zhí)行元件的選擇第十章 氣源裝置、氣動輔件及執(zhí)行元件知識要點氣源裝置及氣動輔件的工作原理、種類、結(jié)構(gòu)和圖形符號氣缸、氣動馬達的工作原理、種類、結(jié)構(gòu)和圖形符號技能要點氣動執(zhí)行元件的正確選擇和使用本本章章小小結(jié)結(jié) 氣源裝置一般由氣壓發(fā)生裝置、凈化及貯存壓縮空氣的裝置和設(shè)備、傳輸壓縮空氣的管道系統(tǒng)和氣動三大件四部分組成。 空氣過濾器、減壓閥和油霧器一起稱為氣動三大件，三大件依次無管化連接而成的組件稱為三聯(lián)件，是多數(shù)氣動設(shè)備必不可少的氣源裝置。大多數(shù)情況下，三大件組合使用，其安裝次序依進氣方向為空氣過濾器、減壓閥和油霧器。三大件應(yīng)安裝在用氣設(shè)備的近處。 氣動執(zhí)行元件是將壓縮空氣的壓

13、力能轉(zhuǎn)換為機械能的裝置，包括氣缸和氣馬達。思考題與習(xí)題一、填空題一、填空題1氣動系統(tǒng)對壓縮空氣的主要要求有：具有一定 和 ，并具有一定的 程度。2氣源裝置一般由氣壓 裝置、 及 壓縮空氣的裝置和設(shè)備、傳輸壓縮空氣的管道系統(tǒng)和 四部分組成。3空氣壓縮機簡稱 ，是氣源裝置的核心，用以將原動機輸出的機械能轉(zhuǎn)化為氣體的壓力能空氣壓縮機的種類很多，但按工作原理主要可分為 和 （葉片式）兩類。 4 、 、 一起稱為氣動三大件，三大件依次無管化連接而成的組件稱為 ，是多數(shù)氣動設(shè)備必不可少的氣源裝置。大多數(shù)情況下，三大件組合使用，三大件應(yīng)安裝在用氣設(shè)備的 。5. 氣動三大件中所用的 ，起減壓和穩(wěn)壓作用，工作原

14、理與液壓系統(tǒng)減壓閥 。6氣動執(zhí)行元件是將壓縮空氣的壓力能轉(zhuǎn)換為機械能的裝置，包括 和 。7.氣壓傳動系統(tǒng)中，動力元件是_ ，執(zhí)行元件是 ，控制元件是 。思考題與習(xí)題二、判斷題二、判斷題（ ）1. 氣源管道的管徑大小是根據(jù)壓縮空氣的最大流量和允許的最大壓力損失決定的。（）2. 大多數(shù)情況下，氣動三大件組合使用，其安裝次序依進氣方向為空氣過濾器、后冷卻器和油霧器。（ ）3. 空氣過濾器又名分水濾氣器、空氣濾清器，它的作用是濾除壓縮空氣中的水分、油滴及雜質(zhì)，以達到氣動系統(tǒng)所要求的凈化程度, 它屬于二次過濾器。（ ）4. 消聲器的作用是排除壓縮氣體高速通過氣動元件排到大氣時產(chǎn)生的刺耳噪聲污染。（ ）5

15、. 標(biāo)記為QGA80100，表示氣缸的直徑為80mm，行程為100mm的有緩沖普通氣缸。（ ）6. 氣動壓力控制閥都是利用作用于閥芯上的流體（空氣）壓力和彈簧力相平衡的原理來進行工作的。（ ）7. 氣動流量控制閥主要有節(jié)流閥，單向節(jié)流閥和排氣節(jié)流閥等。都是通過改變控制閥的通流面積來實現(xiàn)流量的控制元件。（ ）8. 氣動馬達的突出特點是具有防爆、高速、輸出功率大、耗氣量小等優(yōu)點，但也有噪聲大和易產(chǎn)生振動等缺點。（ ）9. 在氣動元件上使用的消聲器，可按氣動元件排氣口的通徑選擇相應(yīng)的型號，但應(yīng)注意消聲器的排氣阻力不宜過大，應(yīng)以不影響控制閥的切換速度為宜。 ( ) 11、氣動馬達是將壓縮空氣的壓力能轉(zhuǎn)

16、換成直線運動的機械能的裝置。( ) 12、氣壓傳動系統(tǒng)中所使用的壓縮空氣直接由空氣壓縮機供給。思考題與習(xí)題三、選擇題三、選擇題1. 以下不是貯氣罐的作用是（ ）。 A. 減少氣源輸出氣流脈動 B. 進一步分離壓縮空氣中的水分和油分 C. 冷卻壓縮空氣2. 利用壓縮空氣使膜片變形，從而推動活塞桿作直線運動的氣缸是（ ）。A. 氣液阻尼缸 B. 沖擊氣缸 C. 薄膜式氣缸3. 氣源裝置的核心元件是（ ）。A. 氣馬達 B. 空氣壓縮機 C. 油水分離器4. 低壓空壓機的輸出壓力為（ ）A. 小于0.2MPa B. 0.21MPa C. 110MPa5. 油水分離器安裝在（ ）后的管道上。A. 后冷卻器 B. 干燥器 C. 貯氣罐6. 在要求雙向行程時間相同的場合，應(yīng)采用哪種氣缸（ ）。A、.多位氣缸； B、.膜片式氣缸； C、伸縮套筒氣缸； D、雙出桿活塞缸。7. 壓縮空氣站是氣壓系統(tǒng)的（ ）。A、輔助裝置； B、執(zhí)行裝置； C、控制裝置； D、動力源裝置。8. 符號 代表（ ）。A、.直線氣缸； B、擺動氣缸； C、單作用缸 D、氣馬達9. 在要求雙向行程時間相同的場合，應(yīng)采用哪種氣缸（ ）。A、.多位氣缸； B、.膜片式氣缸