液壓與傳動技術(shù) 教案全套 李秋芳

液壓與氣動技術(shù)教案液壓與氣動技術(shù)教案目錄項目一液壓傳動技術(shù)的認知 項目八典型液壓系統(tǒng)課程名稱液壓與氣動技術(shù)項目8項目名稱典型液壓系統(tǒng)課時2項目描述液壓系統(tǒng)是根據(jù)液壓設(shè)備的工作要求，選用各種不同功能的基本回路構(gòu)成的。液壓系統(tǒng)的工作原理一般用液壓系統(tǒng)原理圖來表示。液壓系統(tǒng)原理圖表示了系統(tǒng)內(nèi)所有各類液壓元件的連接情況以及執(zhí)行元件實現(xiàn)各種運動的工作原理。本項目通過對液壓技術(shù)在工業(yè)上的幾種典型應用實例的分析，掌握閱讀液壓系統(tǒng)的方法，了解液壓系統(tǒng)的構(gòu)成、工作原理和性能特點，并能結(jié)合工作循環(huán)圖和電磁鐵動作順序表寫出液壓系統(tǒng)進、回油的流動路線。同時掌握液壓系統(tǒng)的安裝、調(diào)試和維護方法。學習目標知識目標：①理解液壓系統(tǒng)工作原理和液壓系統(tǒng)的組成。②掌握液壓系統(tǒng)的分析方法。③掌握液壓系統(tǒng)原理圖的讀圖方法。④了解液壓系統(tǒng)的安裝、調(diào)試與維護。能力目標：①能分析液壓設(shè)備對其液壓系統(tǒng)的動作要求。②能把整個液壓系統(tǒng)原理圖進行子系統(tǒng)劃分。③會分析液壓系統(tǒng)各個子系統(tǒng)的組成及動作過程。④能歸納整個液壓系統(tǒng)的組成及特點。素質(zhì)目標：①培養(yǎng)學生嚴謹求實的科學態(tài)度、形成科學的世界觀。②樹立“科技興國、科技強國、科技報國”的使命感。③弘揚勞動精神、奮斗精神、奉獻精神、創(chuàng)造精神、勤儉節(jié)約的精神。④培養(yǎng)學生信息化處理工作的意識和能力；⑤培養(yǎng)學生的質(zhì)量意識、安全意識、環(huán)保意識。職業(yè)能力①會畫典型液壓系統(tǒng)原理圖。②會分析液壓原理圖中各個元件的作用。③會分析液壓原理圖中各個回路的組成及運行。④會分析液壓系統(tǒng)每一運行環(huán)節(jié)的進油和回油路線。⑤會畫電磁鐵動作順序表。⑥會對簡單液壓系統(tǒng)進行安裝、調(diào)試和維護。教學過程主要教學內(nèi)容備注任務一組合機床動力滑臺液壓系統(tǒng)分析20min【任務概述】組合機床動力滑臺要求實現(xiàn)“快進→第一次工進→第二次工進→止擋鐵停留→快退→原位停止”的自動工作循環(huán)，通過閱讀液壓系統(tǒng)圖了解和掌握其液壓傳動系統(tǒng)的組成、原理和性能特點。【知識與技能】液壓系統(tǒng)是根據(jù)液壓設(shè)備的工作要求，選用各種不同功能的基本回路構(gòu)成的，應用涉及機械、輕工、紡織、船舶和航空航天等各個領(lǐng)域。為了能正確閱讀、分析各種類型的液壓系統(tǒng)的工作原理和特點，增強綜合應用能力，應掌握以下方法和步驟。(1)首先了解液壓設(shè)備對液壓系統(tǒng)的動作要求；(2)初步瀏覽整個系統(tǒng)，了解系統(tǒng)中包含哪些元件,并以各個執(zhí)行元件為中心,將整個系統(tǒng)分解為多個子系統(tǒng)；(3)對每一個子系統(tǒng)分析含有哪些基本回路，參照動作循環(huán)表看懂這一子系統(tǒng)；(4)根據(jù)液壓設(shè)備中各執(zhí)行元件間的要求，分析各子系統(tǒng)之間的聯(lián)系；(5)在讀懂整個系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，歸納整個系統(tǒng)的特點以加深對系統(tǒng)的理解。一、組合機床動力滑臺的設(shè)備結(jié)構(gòu)組合機床是由通用部件(如動頭、動力滑臺、床身、立柱等)和部分專用部件(如專用動力箱.專用夾具等)組成的高效、專用、自動化程度較高的機床。加工時，工件一般不旋轉(zhuǎn)，而是由刀具的旋轉(zhuǎn)運動和刀具與工件的相對直線進給運動，來實現(xiàn)鉆、擴、鉸、鏜、銑及攻螺紋等各種加工工序。它的生產(chǎn)效率比通用機床高幾倍至幾十倍，兼有低成本和高效率的優(yōu)點。臥式組合機床的結(jié)構(gòu)原理圖如圖8.1所示。組合機床的主運動由動頭或主軸箱的運動實現(xiàn),進給運動由動力滑臺的運動實現(xiàn)。動力滑臺上常安裝各種旋轉(zhuǎn)的刀具,其液壓系統(tǒng)的功用是使這些刀具作軸向進給運動,完成“快進→一工進→二工進→止擋鐵停留→快退→原位停止等半自動循環(huán)。圖8.1臥式組合機床結(jié)構(gòu)原理圖1-床身;2-動力滑臺;3-動頭;4-主軸箱;5-刀具;6-工件;7-夾具;8-工作臺;9-底座二、組合機床液壓動力滑臺的工作要求組合機床一般情況下為多刀加工，快慢速差異比較大，切削負荷變化也大，它要求進給速度平穩(wěn)、剛性好，有較大的調(diào)速范圍，進給行程終點的重復位置精度高，有嚴格的順序動作，系統(tǒng)發(fā)熱少、效率高等。所以組合機床動力滑臺液壓系統(tǒng)是以速度變換為主的液壓系統(tǒng)，且快進與工進時速度、負載相差均比較大。三、組合機床動力滑臺液壓系統(tǒng)原理圖下面以YT4543型動力滑臺為例,來分析其液壓系統(tǒng)。該滑臺的工作壓力為4~5MPa,最大進給力為4.5X104N,進給速度為6.6~660mm/min。動力滑臺液壓系統(tǒng)的工作原理圖如圖8.2所示。該動力滑臺的直線運動是單桿活塞缸活塞桿固定、缸筒移動來實現(xiàn)的，各個動作的循環(huán)主要依靠行程閥的壓下?lián)Q位和行程開關(guān)切換電磁換向閥通、斷電來實現(xiàn)的。動力滑臺液壓系統(tǒng)的動作順序表如表8.1所示,表中“+”號表示電磁鐵通電、行程閥壓下、觸碰行程開關(guān)發(fā)出電信號、壓力繼電器動作發(fā)出電信號；“-”號表示與“+”號相反的意義。圖8.2YT4543型動力滑臺液壓系統(tǒng)工作原理圖1-過濾器;2-變量泵;3、7、12-單向閥;4-電液換向閥;5-液壓缸;6-行程閥;8-壓力繼電器;9-換向閥;10、11-調(diào)速閥;13-液控順序閥;14-背壓閥；15、16-行程開關(guān)；17-止擋鐵表8.1組合機床動力滑臺液壓系統(tǒng)動作順序表動作工況壓力繼電器電磁鐵行程閥1YA2YA3YA快進—+一——一工進—+——+二工進—+一++止擋鐵停留++—++快退——+—+→—原位停止—————該液壓系統(tǒng)采用了限壓式變量泵供油和電液動換向閥換向，快進由液壓缸差動連接來實現(xiàn)，行程閥實現(xiàn)快進與工進的轉(zhuǎn)換，二位二通電磁換向閥用來進行兩個工進速度之間的轉(zhuǎn)換，為了保證進給的尺寸精度，采用了止擋塊停留來限位。【技能訓練】訓練1分析組合機床動力滑臺的液壓系統(tǒng)工作過程。上述組合機床液壓動力滑臺的工作過程分析如下：（1）快進按下啟動按鈕,電磁鐵1YA通電,變量泵2的壓力油經(jīng)單向閥3、電液換向閥4左位、行程閥6進入油缸左腔(無桿腔),由于動力滑臺空載,系統(tǒng)壓力低,液控順序閥13關(guān)閉,油缸右腔的回油經(jīng)電液換向閥4的左位也進油缸的左腔,使油缸成差動連接。此時變量泵有最大的輸出流量,滑臺向左快進(活塞桿固定，滑臺隨缸體向左運動)。其主油路如下。進油路:油箱→過濾器1→變量泵2→單向閥3→電液換向閥4(左位)→行程閥6(下位)→缸左腔?；赜吐?缸石腔→電液換向閥4(左位)→單向閥12→行程閥6(下位)→缸左腔。（2）一工進快進到一定位置時，滑臺上的行程擋塊壓下行程閥6,油路切斷。此時換向閥9電磁鐵3YA處于斷電狀態(tài)，調(diào)速閥11接入系統(tǒng)進油路,系統(tǒng)壓力升高。壓力的升高，一方面使液控順序閥13打開，另一方面使限壓式變量泵的流量減小。進入液壓缸無桿腔的流量由調(diào)速閥11的開口大小決定。液壓缸有桿腔的油液則通過電液換向閥4后經(jīng)液控順序閥13、背壓閥14回油箱(兩側(cè)的壓力差使單向閥12關(guān)閉)。液壓缸以第一種工進速度向左運動，其主油路如下。進油路:油箱→過濾器1→變量泵2→單向閥3→換向閥4(左位)→調(diào)速閥11→換向閥9(左位)→缸左腔?；赜吐?缸右腔→換向閥4(左位)→液控順序閥13→背壓閥14→油箱。（3）二工進當滑臺以一工進速度行進到一定位置時，擋塊壓下行程開關(guān)16，使電磁鐵3YA通電。此時油液需經(jīng)調(diào)速閥11、10才能進入液壓缸無桿腔。由于閥10的開口比閥11小，滑臺的速度再次減小，速度大小由調(diào)速閥10的開口決定。其主油路如下。進油路:油箱→過濾器1→變量泵2→單向閥3→換向閥4(左位)→調(diào)速閥11→調(diào)速閥10→缸左腔?；赜吐?缸右腔→換向閥4(左位)→液控順序閥13→背壓閥14→油箱（4）止擋鐵停留當滑臺以二工進速度行進到碰上止擋鐵17后，滑臺停止運動。缸無桿腔壓力升高，壓力繼電器8發(fā)出信號給時間繼電器(圖中未示)，使滑臺停留一段時間,主要是為了滿足加工端面或臺肩孔的需要，使其軸向尺寸精度和表面粗糙度達到一定要求。然后泵的供油壓力升高，流量減少，直到限壓式變量泵流量減少到僅能滿足補償泵和系統(tǒng)的泄漏量為止，此時泵的流量近似為零，系統(tǒng)處于保壓狀態(tài)。（5）快退滑臺停留時間結(jié)束后,時間繼電器發(fā)出信號,電磁鐵1YA斷電，2YA通電，電液換向閥4右位接入系統(tǒng)。因滑臺快退時負載小，系統(tǒng)壓力低，使泵的流量自動恢復到最大，滑臺快速退回。其主油路如下。進油路:油箱→過濾器1→變量泵2→單向閥3→換向閥4(右位)→液壓缸右腔?；赜吐?缸左腔→單向閥7→換向閥4(右位)→油箱。（6）原位停止當滑臺快退到原位時，擋塊壓下終點行程開關(guān)15，使電磁鐵1YA、2YA和3YA都斷電，閥4處于中位，滑臺原位停止運動。這時變量泵2輸出的油液經(jīng)單向閥3和閥4的液動閥中位流向油箱，泵實現(xiàn)低壓卸荷。訓練2分析該組合機床動力滑臺液壓系統(tǒng)的特點。通過對YT4543型動力滑臺液壓系統(tǒng)的分析，可知該系統(tǒng)具有以下特點：(1)調(diào)速回路采用了由限壓式變量泵和調(diào)速閥組成的進油路容積節(jié)流調(diào)速回路，這種回路能夠使動力滑臺擁有穩(wěn)定的低速運動和較好的速度負載特性，而且由于系統(tǒng)無溢流損失，系統(tǒng)效率較高。另外回路中設(shè)置了背壓閥，可以改善動力滑臺運動的平穩(wěn)性。(2)增速回路采用了由限壓式變量泵和液壓缸的差動連接回路來實現(xiàn)快速運動，使能量的利用比較經(jīng)濟合理。動力滑臺停止運動時，油泵處于壓力卸荷狀態(tài)，減少了能量損失。(3)快慢速換接回路采用了行程閥和液控順序閥實現(xiàn)快進與工進的速度轉(zhuǎn)換，動作可靠，速度轉(zhuǎn)換平穩(wěn)。同時，調(diào)速閥可起到加載的作用，可在刀具與工件接觸之前就能可靠轉(zhuǎn)入工作進給，因此不會引起刀具和工件的突然碰撞。(4)兩次慢速換接回路采用了調(diào)速閥串聯(lián)二次進給調(diào)速方式，可使啟動和速度轉(zhuǎn)換時的前沖量小。(5)換向回路采用了三位五通電液換向閥進行換向，工作平穩(wěn)、可靠，用壓力繼電

器和時間繼電器發(fā)出電信號控制換向信號。(6)卸荷回路所有電磁鐵均斷電,利用三位五通電液換向閥4的中位卸荷。(7)在行程終點采用了止擋鐵停留，不僅提高了進給時的位置精度，還擴大了動力滑臺的工藝范圍，更適合于鋒削階梯孔、刮端面等加工工序。任務二機械手液壓系統(tǒng)分析30min【任務概述】熟悉機械手的工作性能，分析實現(xiàn)動作“手臂上升→手臂前伸→手指夾緊物料→手臂回轉(zhuǎn)→手臂下降→手指張開卸料手臂縮回→手臂反轉(zhuǎn)→手臂停止待料”工作循環(huán)的液壓傳動系統(tǒng)的原理和特點?！局R與技能】一、機械手的性能結(jié)構(gòu)機械手是能模仿人的手和臂的某些動作功能，用以按給定程序抓取、搬運物件或操作工具的自動操作裝置，如圖8.3所示。其最大優(yōu)勢就是在機械正常運轉(zhuǎn)的情況下，可以重復的做同一動作永遠也不會覺得累，通常用作機床或其他機器的附加裝置，如在自動機床或自動生產(chǎn)線上裝卸和傳遞工件，在加工中心中更換刀具等。它可代替人的繁重勞動以實現(xiàn)生產(chǎn)的機械化和自動化，能在有害環(huán)境下操作以保護人身安全，它的應用也將會越來越廣泛。機械手的主要結(jié)構(gòu)由執(zhí)行機構(gòu)、驅(qū)動機構(gòu)和控制系統(tǒng)三大部分組成。手部是機械手的執(zhí)行機構(gòu)，是用來抓持物料（或工具）的部件；驅(qū)動機構(gòu)主要有液壓驅(qū)動、氣壓驅(qū)動、電氣驅(qū)動和機械驅(qū)動，其中以液壓驅(qū)動、氣壓驅(qū)動用得最多，液壓驅(qū)動式機械手通常由各種油缸、馬達、油泵、油箱、換向閥等組成驅(qū)動系統(tǒng)；控制系統(tǒng)控制的要素包括工作順序、到達位置、動作時間、運動速度等，以完成特定的動作。二、機械手的工作要求此種機械手要求用液壓驅(qū)動，執(zhí)行機構(gòu)完成升降、抓取、旋轉(zhuǎn)、松開等動作。要求動作平穩(wěn)、耐沖擊和震動，為防泄漏，液壓元件要求有較高的制造精度和密封性能。具體應能實現(xiàn)“手臂上升（1）→手臂前伸（2）→手指夾緊物料（3）→手臂回轉(zhuǎn)（4）→手臂下降（1）→手指張開卸料（3）→手臂縮回（2）→手臂反轉(zhuǎn)（4）→手臂停止待料”的工作循環(huán)。(a)工業(yè)機器人機械手外觀圖 (b)動作示意圖圖8.3機械手三、機械手的液壓系統(tǒng)原理圖圖8.4所示為一種機械手的液壓系統(tǒng)原理圖。該機械手的手臂升降運動、伸縮運動、手指的夾緊和張開的運動均是用缸體固定、活塞桿移動單桿活塞缸實現(xiàn)，手臂的回轉(zhuǎn)運動是用單葉片擺動缸完成的。圖8.4機械手液壓系統(tǒng)原理圖1-過濾器；2-定量泵；3-單向閥；4-電磁溢流閥；5、6、8-三位四通電磁換向閥；7-二位四通電磁換向閥；9-壓力表；10、12~15-單向調(diào)速閥；11-平衡閥；16-手臂升降缸；17-手臂伸縮缸；18-手指夾緊放松缸；19-手臂回轉(zhuǎn)缸各個動作的循環(huán)主要依靠切換電磁換向閥通、斷電來實現(xiàn)的，其信號來源由行程開關(guān)發(fā)出。為了實現(xiàn)以上的自動工作循環(huán)，其電磁鐵等的動作順序如表8.2所示，表中“+”“-”號的表示與前相同。表8.2機械手液壓系統(tǒng)電磁鐵動作順序表工況動作電磁鐵1YA2YA3YA4YA5YA6YA7YA8YA手臂上升+手臂前伸--+-+手指夾緊手臂回轉(zhuǎn)+--手臂下降-+手指張開+手臂縮回+手臂反轉(zhuǎn)+-手臂停止待料+【技能訓練】訓練3分析機械手的液壓系統(tǒng)工作原理過程。機械手的液壓系統(tǒng)工作過程如下：（1）手臂上升當按下啟動按鈕時，電磁鐵1YA通電，三位四通電磁換向閥5由中位換到左位工作。因采用了回油節(jié)流回路，上升運動平穩(wěn)。其液壓油路如下。①進油路：過濾器1→定量泵2→單向閥3→三位四通電磁換向閥5的左位→單向調(diào)速閥12的單向閥→平衡閥11的單向閥→單桿液壓缸16的下腔（活塞向上運動）。②回油路：液壓缸16的上腔→單向調(diào)速閥10的調(diào)速閥→三位四通電磁換向閥5的左位回油箱。（2）手臂前伸電磁鐵3YA通電，三位四通電磁換向閥6由中位換到左位工作。采用了回油節(jié)流調(diào)速回路，前伸運動平穩(wěn)。其液壓油路如下。①進油路：過濾器1→定量泵2→單向閥3→三位四通電磁換向閥6的左位→單桿液壓缸17的右腔（活塞向右運動）。②回油路：液壓缸17的左腔→單向調(diào)速閥13的調(diào)速閥→三位四通電磁換向閥6的左位回油箱。同時，要求5YA通電，二位四通電磁換向閥7換到左位工作，手指松開。其液壓油路如下。①進油路：過濾器1→定量泵2→單向閥3→二位四通電磁換向閥7的左位→單桿液壓缸18的上腔（活塞向下運動）。②回油路：液壓缸18的下腔→二位四通電磁換向閥7的左位回油箱。（3）手指夾緊物料二位四通電磁換向閥7右位工作。其液壓油路如下。① 進油路：過濾器1→定量泵2→單向閥3→二位四通電磁換向閥7的右位→單桿液壓缸18的下腔(活塞上移)。②回油路：液壓缸18的上腔→二位四通電磁換向閥7的右位回油箱。（4）手臂回轉(zhuǎn)電磁鐵6YA通電，三位四通電磁換向閥8由中位換到左位工作。其液壓油路如下。①進油路：過濾器1→定量泵2→單向閥3→三位四通電磁換向閥8的左位→單向調(diào)速閥15的單向閥→單葉片擺動缸19右腔(葉片逆時針轉(zhuǎn)動)。②回油路：液壓缸19的左腔→單向調(diào)速閥14的調(diào)速閥→三位四通電磁換向閥8的左位回油箱。（5）手臂下降電磁鐵2YA通電，三位四通電磁換向閥5在右位工作。采用了平衡閥及回油節(jié)流調(diào)回路，下降運動平穩(wěn)。其液壓油路如下。①進油路：過濾器1→定量泵2→單向閥3→三位四通電磁換向閥5的右位→單桿液壓缸16的上腔。②回油路：液壓缸16的下腔→平衡閥11的順序閥→單向調(diào)速閥12的調(diào)速閥→三位四通電磁換向閥5的右位回油箱。（6）手指松開卸料電磁鐵5YA通電，二位四通電磁換向閥7左位工作，活塞下降。其液壓油路如下。①進油路：過濾器1→定量泵2→單向閥3→二位四通電磁換向閥7的左位→單桿液壓缸18的上腔。②回油路：液壓缸18的下腔→二位四通電磁換向閥7的左位回油箱。（7）手臂縮回電磁鐵4YA通電，三位四通電磁換向閥6右位工作。其液壓油路如下。①進油路：過濾器1→定量泵2→單向閥3→三位四通電磁換向閥6的右位→單向調(diào)速閥13→單桿液壓缸17的左腔。②回油路；液壓缸17的右腔→三位四通電磁換向閥6的右位回油箱。（8）手臂反轉(zhuǎn)電磁鐵7YA通電，其液壓油路如下。1.進油路：過濾器1→定量泵2→單向閥3→三位四通電磁換向閥8的右位→單向調(diào)速閥14→單葉片擺動缸19左腔(葉片順時針轉(zhuǎn)動)。2.回油路：液壓缸19的右腔→單向調(diào)速閥15→三位四通電磁換向閥8的右位回油箱。（9）手臂停止待料電磁鐵8YA通電，其余均斷電，二位二通電磁換向閥由下位換到上位工作，開通了卸荷回路。其液壓油路如下。過濾器1→定量泵2→單向閥3→電磁溢流閥8→油箱。訓練4分析該機械手的液壓系統(tǒng)的特點。從上面的工作過程可以看出，機械手的液壓系統(tǒng)主要特點如下：①換向回路采用了三位四通電磁換向閥進行換向，用行程開關(guān)發(fā)出電信號控制換向閥的得、失電，換向方便、靈活。②調(diào)速回路手臂升降和伸縮運動均采用了回油節(jié)流調(diào)速回路，運動的平穩(wěn)性好。③平衡回路因升降缸為立式液壓缸，為支承手臂運動部件的重量，防止手臂自行下滑或超速而失控，采用了平衡閥(單向順序閥)的平衡回路。④卸荷回路為了在手臂停止待料時節(jié)省功率，在先導式溢流閥的外控口接入了二位二通電磁換向閥，使之通電時液壓泵卸荷，提高工作效率。⑤采用失電夾緊，避免了停電時的安全隱患。任務三液壓壓力機液壓系統(tǒng)分析40min【任務概述】通過閱讀液壓系統(tǒng)圖，了解和掌握主缸（工作缸）實現(xiàn)“快速下行→慢速加壓→保壓延時→泄壓快速回程→原位停止”的自動工作循環(huán)、頂出缸實現(xiàn)“向上頂出→停留→向下退回→原位停止”的原理和特點?！局R與技能】一、液壓機的設(shè)備結(jié)構(gòu)液壓壓力機(簡稱液壓機)是最早應用液壓傳動的機械,可分為油壓機和水壓機兩種。液壓機是模具成型、粉末冶金、鍛壓、沖壓、冷擠、校直、彎曲、打包等工藝中廣泛應用的壓力加工械。液壓機按機身的結(jié)構(gòu)形式不同，分單臂式、柱式和框架式三種類型，常用的是柱式液壓機。最常見的為如圖8.5(a)所示的一種四柱萬能液壓機，它是一種具有廣泛用途的通用液壓機。它由4個立柱、兩個橫梁、兩個滑塊和兩個液壓缸組成。二、液壓機的工作要求該液壓機有上、下兩個液壓缸，工作缸和頂出缸，安裝于四個立柱之間。液壓機上部的工作缸帶動上滑塊完成加壓運動以使毛坯產(chǎn)生塑性變形，得到所要的形狀的工件，下部的頂出缸帶動下滑塊以使成型好的工件從型腔中頂出，工作循環(huán)如圖8.5(b)所示。上滑塊實現(xiàn)“快速下行→慢速加壓→保壓延時→泄壓快速回程→原位停止”的動作循環(huán)，下滑塊實現(xiàn)“向上頂出→停留→向下退回→原位停止”的動作循環(huán)。在進行薄板件拉伸壓邊時,要求頂出缸實現(xiàn)“上位停留→浮動壓邊下行(即下滑塊隨上滑塊短距離下降)→停留→頂出”的動作循環(huán)。設(shè)備要求液壓系統(tǒng)的壓力高、流量大、功率大，以壓力的變換和控制為主，空行程和加壓行程的壓力、速度差別很大。三、液壓機的液壓系統(tǒng)原理圖四柱萬能液壓機液壓系統(tǒng)原理如圖8.6所示。液壓機的液壓系統(tǒng)由兩個油泵供油，主泵2是高壓、大流量變量柱塞泵，其工作壓力由遠程調(diào)壓閥6控制先導式溢流閥5調(diào)定，最高壓力可達到40MPa。輔助泵3為低壓、小流量定量泵，用于供應兩電液換向閥7、22和液控單向閥16的控制液壓油，控制油壓力由溢流閥4調(diào)定。為了實現(xiàn)以上的自動工作循環(huán)，其電磁鐵等的動作順序如表8.3所示。(a)液壓機的組成(b)工作循環(huán)圖圖8.5四柱式萬能液壓機的組成和工作循環(huán)圖圖8.6四柱萬能液壓機液壓系統(tǒng)原理圖1—過濾器；2—變量泵；3—輔助泵；4—溢流閥；5—先導式溢流閥；6—遠程調(diào)壓閥；7、22—三位四通電液換向閥；8、24、25—壓力表；9—壓力繼電器；10—單向閥;11—卸荷閥；12、16—液控單向閥；13—工作缸；14—行程開關(guān)；15、21—背壓閥；17—二位四通電磁閥；18—頂出缸；19、23—安全閥；20—節(jié)流閥表8.3四柱萬能液壓機液壓系統(tǒng)電磁鐵和行程開關(guān)動作順序表工況動作信號來源電磁鐵行程開關(guān)壓力繼電器1XK2XK3XK1YA2YA3YA4YA5YA壓制主缸快速下行按下啟動按鈕+———+慢速加壓—+——+一———保壓延時———+—一———泄壓回程——+——+———原位停止+————————頂出輔缸頂出按下啟動按鈕—一—+一退回按下退回按鈕——+——浮動壓邊———————+—【技能訓練】訓練5分析液壓機液壓系統(tǒng)的工作過程。液壓機上部主缸（工作缸）帶動的模具在未接觸壓制工件之前，系統(tǒng)作低壓空載的快速運動；當模具接觸工件后，系統(tǒng)壓力快速升高，缸的運動速度迅速降低而進入壓制階段；主缸不再下行，但工件要徹底變形還需對它進行保壓一定的時間，之后再快速上行回程。下面的頂出缸為了使模具中的零件出模，接著要快速上行把零件頂出；之后快速下行退回原位。要完成以上步驟，液壓機的液壓系統(tǒng)工作過程如下。主缸運動過程如下。（1）快速下行按下啟動下行按鈕，使1YA、5YA電磁鐵通電，三位四通電液換向閥7由輔泵3供油換到右位工作。二位四通電磁換向閥17換至左位，輔助泵3輸出的控制油經(jīng)此閥將液控單向閥16打開回油。由于主缸活塞在自重作用下快速下降，雖然變量泵2的流量此時最大，但仍不能滿足主缸快下時因容積增大而對流量的需求，形成局部真空，主缸上部的液控單向閥12在上部油箱大氣壓的作用下一并向上腔補充油液。其液壓油路如下。①進油路：過濾器1→變量泵2→電液換向閥7的右位→單向閥10→液壓缸13的上腔；上部油箱→液控單向閥12→液壓缸13的上腔。②回油路；液壓缸13的下腔→液控單向閥16→三位四通電液換向閥7的右位→三位四通電液換向閥22的中位→油箱。（2）慢速加壓在主缸下行到設(shè)定的位置時，其上安裝的活動擋塊壓下行程開關(guān)2XK時，使5YA電磁鐵斷電，電磁換向閥17回復換右位，液控單向閥16的回油路被切斷，下腔回油需流經(jīng)背壓閥(順序閥)15，阻力增大，液壓缸13的上腔壓力升高，液控單向閥12補液通道被關(guān)閉，只有液壓泵供油，速度自動減慢。當模具接觸工件后，負載增大，壓力繼續(xù)升高，變量泵2的打出流量隨著壓力增大而自動減小，主缸更為慢速地對工件進行加壓。其液壓油路如下。①進油路：過濾器1→變量泵2→電液換向閥7的右位→單向閥10→液壓缸13的上腔；②回油路：液壓缸13的下腔→背壓閥15→電液換向閥7的右位→電液換向閥22的中位→油箱。（3）保壓延時主缸上腔的壓力達到壓力繼電器的預定調(diào)定值時，壓力繼電器9發(fā)出電信號使1YA斷電，電液換向閥7回復中位，使上、下油腔油路斷開進行封閉，缸的上腔保壓。保壓時間可由壓力繼電器控制的時間繼電器進行調(diào)定，這時液壓泵2處于卸荷狀態(tài)。在保壓期間，若壓力有所下降，當降到電接觸壓力表8的調(diào)定壓力，它便發(fā)出電信號讓1YA得電，重新向上供油，以提高上腔壓力，當壓力重新達到電接觸壓力表調(diào)定壓力時，其又發(fā)出電信號使1YA斷電，直到時間繼電器發(fā)出信號回程。其液壓油路如下。卸荷回路：過濾器1→變量泵2→主缸電液換向閥7的中位→輔缸電液換向閥22的中位→油箱。（4）泄壓、快速回程保壓結(jié)束后，時間繼電器發(fā)出電信號(用于定程壓制成型時，可由行程開關(guān)3XK發(fā)出信號)使2YA電磁鐵通電，電液換向閥7換至左位。若此時立即讓其回程，保壓時上缸內(nèi)儲存的高壓油突然釋放會產(chǎn)生很大的液壓沖擊，引起振動和噪聲，所以回程之前必須先使上腔卸壓。當換向閥7換到左位后，主缸上腔壓力很高，足以打開帶有阻尼孔卸荷閥11，主泵2打出的液壓液經(jīng)該閥阻尼孔回油箱。此時主缸下腔的壓力很低，不足以使主缸回程，但可使上腔的液控單向閥12開啟，使主缸上腔油液通過此閥卸壓回上油箱。當上腔壓力降到一定值時，使卸荷閥11關(guān)閉，主泵2向主缸下腔供油，使它快速回程。其液壓油路如下。①卸荷：過濾器1→變量泵2→電液換向閥7的左位→卸荷閥11→油箱；②泄壓：主缸13上腔→液控單向閥12→油箱。泄壓結(jié)束后，主缸驅(qū)動滑塊快速回程。①進油路：過濾器1→變量泵2→電液換向閥7的左位→液控單向閥16→液壓缸13的下腔；②回油路：液壓缸13的上腔→液控單向閥12→油箱。（5）上位停止當主缸退到行程末端時，其上擋塊壓下行程開關(guān)1XK，2YA電磁鐵斷電使電液換向閥7回復到中位，主缸被換向閥7的中位鎖緊而停止運動。主泵2經(jīng)換向閥7和22的中位處于卸荷狀態(tài)。在主缸運動過程中，可隨時按“停止”按鈕，使主缸停止在運行中的任意位置上。其液壓油路如下。卸荷回路：過濾器1→變量泵2→主缸電液換向閥7的中位→輔缸電液換向閥22的中位→油箱。頂出缸運動過程如下。（1）向上頂出按下頂出按鈕，4YA電磁鐵通電，換向閥22換至左位。為保證安全，通過電氣連鎖，使頂出缸和主缸的運動應能實現(xiàn)互鎖。其液壓油路如下。①進油路：過濾器1→變量泵2→電液換向閥7的中位→電液換向閥22的左位→頂出缸18的下腔；②回油路：液壓缸18的上腔→電液換向閥22的左位→油箱。（2）退回按下退回按鈕，4YA電磁鐵斷電，3YA電磁鐵通電，頂出缸下降。其液壓油路如下。

①進油路：過濾器1→變量泵2→電液換向閥7的中位→電液換向閥22的右位→頂出缸18的上腔；②回油路：液壓缸18的下腔→電液換向閥22的右位→油箱。③浮動壓邊：進行薄板拉深工藝時，需要對板料施壓以防皺，這就要求頂出缸既要保持一定壓力，又能隨主缸滑塊的下壓而下降。這時4YA通電，換向閥22換至左位，其流動路線與頂出時相同，而頂出缸上升到頂住被拉伸的工件。主缸滑塊下壓時，頂出缸活塞被迫隨之下行，從而有如下的過程：頂出缸18下腔→節(jié)流閥20→背壓閥21→油箱。調(diào)節(jié)背壓閥21的開啟壓力，即可改變浮動壓邊力的大小，溢流閥19起到過載保護作用。訓練6分析該液壓機的液壓系統(tǒng)的特點。該液壓機液壓系統(tǒng)主要有壓力控制回路、換向回路、快慢速轉(zhuǎn)換回路和泄壓回路等組成，其液壓系統(tǒng)有如下特點。①換向回路因液壓機是高壓、大流量液壓系統(tǒng)，兩缸均采用了三位四通電液換向閥進行換向。②調(diào)速回路采用高壓、大流量、壓力補償式變量軸向柱塞泵供油的容積調(diào)速回路，工作時基本是恒功率輸出，免除了溢流損失，節(jié)省能量。③快速運動回路利用主缸自重的快速下行使充液閥自動對主缸充液，因而減小了泵的規(guī)格，回路結(jié)構(gòu)簡單，布置方便。④保壓回路利用密封性能好的單向閥進行上腔的保壓，簡單可靠。⑤泄壓回路為了減少由保壓轉(zhuǎn)換為快速回程時的液壓沖擊系統(tǒng)，采用了由卸荷閥和液控單向閥組成的泄壓回路。⑥互鎖回路主缸與頂出缸的協(xié)調(diào)動作由兩電液換向閥7和22互鎖來保證。只有電液換向閥7處于中位、主液壓缸不運動時，壓力油才能經(jīng)電液換向閥22使頂出缸運動。⑦控制回路采用了輔泵供給液控單向閥和電液換向閥的控制液壓油，減少了主泵的工作負荷。⑧過載保護兩缸均有保護裝置即安全閥進行系統(tǒng)的保護。項目訓練一、填空題1.液壓系統(tǒng)原理圖表示了系統(tǒng)內(nèi)各類液壓件的__________________以及執(zhí)行元件實現(xiàn)各種運動的___________________________。2.組合機床動力滑臺液壓系統(tǒng)的動作循環(huán)是____________、____________、________________、_________________、________________和原位停止。3.組合機床動力滑臺液壓系統(tǒng)快速運動的實現(xiàn)是因為采用了____________、____________。4.萬能液壓機液壓系統(tǒng)主缸的動作循環(huán)是____________、____________、________________、_________________和原位停止。5．萬能液壓機液壓系統(tǒng)主缸的快速下行是由上滑塊的____________來實現(xiàn)的，此時利用充液閥12對主缸的上腔進行___________以防上腔出現(xiàn)氣穴現(xiàn)象。6.萬能液壓機液壓系統(tǒng)主缸的泄壓回程動作過程是先讓主缸上腔___________，當主缸上腔的壓力下降到一定值后，主缸再_______________________。二、問答題1.閱讀液壓系統(tǒng)圖應按哪些方法和步驟進行?2.圖8.2中YT4543型動力滑臺液壓系統(tǒng)中13、14有何作用?3.YT4543型動力滑臺液壓系統(tǒng)由哪些基本回路組成?如何實現(xiàn)差動連接?4，四柱萬能液壓機液壓系統(tǒng)由哪些基本回路組成?其中為什么要設(shè)置背壓回路?背壓回路與平衡回路有何區(qū)別?三、分析題1．用所學的液壓元件組成一個能完成“快進→一工進→二工進→快退”動作循環(huán)的液壓系統(tǒng)，并畫出電磁鐵動作表,指出該系統(tǒng)的特點。2.如圖8.7所示，為一液壓支架液壓系統(tǒng)的工作原理圖。液壓支架是重要的采煤設(shè)備，它能支承工作面頂板，與采煤機和輸送機配套使用，有效地提高工作的安全性能，減輕工人勞動強度，提高生產(chǎn)效率。要求液壓支架具備升、降、推、移4個基本動作，它是由泵站所供的高壓乳化液推動液壓缸完成。根據(jù)動作循環(huán)要求，寫出各循環(huán)階段的油流路線，并說明所標液壓元件在系統(tǒng)工作中所起的作用。圖8.7液壓支架的系統(tǒng)工作原理圖1，2-三位四通手動換向閥；3-液控單向閥；4-安全閥；5、6-立柱缸；7-推移千斤頂；8-輸送機2.如圖8.8所示為一壓力機的液壓系統(tǒng)，它能夠?qū)崿F(xiàn)“快進→工進→保壓→快退→停止”的工作循環(huán)動作，有一傳遞壓力的大缸（主缸）和一實現(xiàn)快速運動的小缸（輔缸）來完成任務。閱讀分析該系統(tǒng)原理圖，寫出各循環(huán)階段的油流路線，并說明所標液壓元件的名稱和作用。圖8.8壓力機液壓系統(tǒng)原理圖項目五液壓控制元件項目九氣壓傳動課程名稱液壓與氣動技術(shù)項目9項目名稱氣壓傳動課時2項目描述氣壓傳動(簡稱氣動)是以壓縮空氣作為工作介質(zhì)進行能量傳遞的一種傳動方式。氣壓傳動及其控制技術(shù)目前在國內(nèi)外工業(yè)生產(chǎn)中應用較多，它與液壓、機械、電氣和電子技術(shù)一起互相補充,已成為實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化的一個重要手段。與液壓傳動一樣,氣壓傳動也利用流體作為工作介質(zhì)而傳動,在工作原理、系統(tǒng)組成、元件結(jié)構(gòu)和圖形符號等方面，兩者之間存在很多相似之處，所以在學習本章時，前面液壓傳動的一些基本知識，在此仍有很大的參考和借鑒作用。學習目標知識目標：①熟悉氣壓傳動的工作原理。②了解氣壓傳動的發(fā)展概況、優(yōu)缺點及在工業(yè)中的應用。③了解氣源裝置，掌握氣動元件的結(jié)構(gòu)組成、工作原理及應用。④掌握氣動基本回路的功能及工作原理。⑤掌握常用氣動系統(tǒng)回路的分析。能力目標：①認識氣壓傳動技術(shù)。②知道氣源裝置的組成。③能分析氣動元件的結(jié)構(gòu)組成及工作原理。④能分析氣動基本回路和氣動系統(tǒng)的組成及工作原理。素質(zhì)目標：①了解氣動技術(shù)在眾多學科和社會生活中的廣泛應用，進一步認識該技術(shù)的科學價值、應用價值。②樹立“科技興國、科技強國、科技報國”的使命感。③培養(yǎng)學生愛崗敬業(yè)、一絲不茍、勇于創(chuàng)新等職業(yè)道德。④培養(yǎng)學生的質(zhì)量意識、安全意識、環(huán)保意識。⑤弘揚勞動精神、奮斗精神、奉獻精神、創(chuàng)造精神、勤儉節(jié)約的精神。職業(yè)能力①會繪制各種氣動元件的職能符號。②會根據(jù)要求搭建組裝基本的氣動回路。③會識讀分析基本的氣動系統(tǒng)。教學過程主要教學內(nèi)容備注任務一走進氣動技術(shù)15min【任務概述】了解氣壓傳動系統(tǒng)的工作原理、組成和特點及應用?！局R與技能】一、氣壓傳動系統(tǒng)的工作原理氣壓傳動是以壓縮空氣為工作介質(zhì)進行能量轉(zhuǎn)換和信號傳遞的一門技術(shù)。氣壓傳動的工作原理是利用空壓機把電動機或其他原動機輸出的機械能轉(zhuǎn)換為空氣的壓力能，然后在控制元件的作用下，通過執(zhí)行元件把壓力能轉(zhuǎn)換為直線運動或回轉(zhuǎn)運動形式的機械能，從而完成各種動作，并對外做功。為了對氣壓傳動系統(tǒng)(簡稱氣動系統(tǒng))有一個概括了解，現(xiàn)以氣動剪切機為例，介紹氣動系統(tǒng)的工作原理。圖9.1為氣動剪切機的工作原理圖，圖示位置為剪切前的預備狀態(tài)。空氣壓縮機1(a)結(jié)構(gòu)原理圖;(b)圖形符號圖9.1剪切機氣壓傳動系統(tǒng)1-空氣壓縮機;2-冷卻器;3-油水分離器;4-儲氣罐;5-分水濾氣器;6-減壓閥;7-油霧器;8-行程閥;9-氣動換向閥;10-氣缸;11-工料產(chǎn)生的壓縮空氣，經(jīng)過冷卻器2、油水分離器3進行降溫及初步凈化后，送入儲氣罐4備用；壓縮空氣從儲氣罐引出先經(jīng)過分水濾氣器5再次凈化，然后經(jīng)減壓閥6、油霧器7和氣控換向閥9到達氣缸10。此時換向閥A腔的壓縮空氣將閥心推到上位，使汽缸上腔充壓，活塞處于下位，剪切機的剪口張開，處于預備工作狀態(tài)。當送料機構(gòu)將工料11送入剪切機并送到規(guī)定位置時，工料將行程閥8的閥心向右推動，行程閥將換向閥的A腔與大氣連通。換向閥的閥心在彈簧的作用下移到下位，將氣缸上腔與大氣連通，下腔與壓縮空氣連通。壓縮空氣推動活塞帶動剪刃快速向上運動將工料切下。工料被切下后即與行程閥脫開，行程閥閥心在彈黃作用下復位，將排氣通道封閉。換向閥A腔壓力上升，閥心移至上位，使氣路換向。氣缸下腔排氣，上腔進入壓縮空氣，推動活塞帶動剪刃向下運動，系統(tǒng)又恢復到圖示的預備狀態(tài)，待第二次進料剪切。氣路中行程閥的安裝位置可以根據(jù)工料的長度進行左右調(diào)整。換向閥是根據(jù)行程閥的指令來改變壓縮空氣的通道使氣缸活塞實現(xiàn)往復運動。氣缸下腔進入壓縮空氣時，活塞向上運動將壓縮空氣的壓力能轉(zhuǎn)換為機械能使剪切機構(gòu)切斷工料。此外，還可根據(jù)實際需要，在氣路中加入流量控制閥，控制剪切機構(gòu)的運動速度。二、氣壓傳動系統(tǒng)的組成由上述氣動剪切機實例可以看出，氣壓傳動與液壓傳動都是利用流體作為工作介質(zhì)，具有許多共同點。氣壓傳動系統(tǒng)也是由以下五個部分組成。1.動力元件（氣源裝置）它是將原動機（如電動機）供給的機械能轉(zhuǎn)變?yōu)闅怏w的壓力能，為各類氣動設(shè)備提供動力。其主體部分是空氣壓縮機（圖9.1中元件1）。用氣量較大的廠礦企業(yè)都專門建立壓縮空氣站，為以方便管理并向各用氣點輸送壓縮空氣。2.執(zhí)行元件它是將氣體的壓力能轉(zhuǎn)換成機械能的一種能量轉(zhuǎn)換裝置。包括各種氣缸（圖9.1中元件10）和氣動馬達。3.控制元件控制元件包括各種閥類。如各種壓力閥（圖9.1中元件6）、方向閥（圖9.1中元件8、9）、流量閥、邏輯元件等，用以控制壓縮空氣的壓力、流量和流動方向以及執(zhí)行元件的工作程序，以便使執(zhí)行元件完預定的運動規(guī)律。4.輔助元件輔助元件是使壓縮空氣凈化、潤滑、消聲以及用于元件間連接等所需的裝置，如各冷卻器、油水分離器、儲氣罐、分水濾氣器、油霧器（圖9.1中元件2、3、4、5、7）及消聲器等。它們對保持氣動系統(tǒng)可靠、穩(wěn)定和持久工作起著十分重要的作用。5.工作介質(zhì)工作介質(zhì)即傳動氣體，為壓縮空氣。氣動系統(tǒng)是通過壓縮空氣實現(xiàn)運動和動力傳遞的。三、氣壓傳動系統(tǒng)的特點由于氣壓傳動的工作介質(zhì)是空氣,具有壓縮性大、黏性小、清潔度和安全性高等特點,與液玉油差別較大。因此氣壓傳動與液壓傳動在性能、使用方法、使用范圍和結(jié)構(gòu)上也存在較大的差別。氣壓傳動與液壓、電氣、機械傳動方式的比較如表9.1所示。表9.1氣壓傳動與其他傳動方式的比較氣壓傳動液壓傳動電氣傳動機械傳動輸出力大小中等大中等較大動作速度較快較慢快較慢裝置構(gòu)成簡單復雜一般普通受負載影響較大一般小無傳輸距離中短遠短速度調(diào)節(jié)較難容易容易難維護一般較難較難容易造價較低較高較高一般通過比較可知,氣壓傳動具有以下特點。1.氣壓傳動的優(yōu)點①氣動動作迅速、反應快（0.02s）,調(diào)節(jié)控制方便，維護簡單，不存在介質(zhì)變質(zhì)、補充等問題。②便于集中供氣和遠距離輸送控制；因空氣黏度小（約為液壓油的萬分之一），在管內(nèi)流動阻力小，壓力損失小。③氣動系統(tǒng)對工作環(huán)境適應性好，特別在易燃、易爆、多塵埃、強磁、輻射、振動等惡劣的工作環(huán)境工作時，安全可靠性優(yōu)于液壓、電子和電氣系統(tǒng)。④由于空氣具有可壓縮性，能夠?qū)崿F(xiàn)過載保護，也便于儲氣罐儲存能量，以備急需。⑤以空氣為工作介質(zhì)，易于取得，節(jié)省了購買、儲存、運輸介質(zhì)的費用和麻煩，用后的空氣直接排入大氣，處理方便，也不污染環(huán)境。⑥氣動元件結(jié)構(gòu)簡單，成本低，壽命長，易于標準化、系列化和通用化。⑦因排氣時氣體膨脹，溫度降低，可以自動降溫。⑧與液壓傳動一樣，操作控制方便，易于實現(xiàn)自動控制。2.氣壓傳動的缺點①運動平穩(wěn)性較差。因空氣可壓縮性較大，其工作速度受外負載影響大。②工作壓力較低（0.3~1.0MPa），不易獲得較大的輸出力或轉(zhuǎn)矩。③空氣凈化處理較復雜，氣源中的雜質(zhì)及水蒸氣必須凈化處理。④因空氣黏度小，潤滑性差，因此需設(shè)潤滑裝置。⑤有較大的排氣噪聲。四、氣壓傳動系統(tǒng)的應用氣壓傳動在相當長的時間內(nèi)被用來執(zhí)行簡單的機械動作,但近年來,氣動技術(shù)在自動化技術(shù)的應用和發(fā)展中起到了極其重要的作用,并得到了廣泛應用和迅速發(fā)展。表9.2列舉了氣壓傳動在各工業(yè)領(lǐng)域中的應用。用于食品、醫(yī)藥、包裝、印刷、焊接等。表9.2氣壓傳動的應用工業(yè)領(lǐng)域應用機械工業(yè)自動生產(chǎn)線，各類機床，工業(yè)機械手和機器人，零件加工及檢測裝置輕工業(yè)氣動上下料裝置，食品包裝生產(chǎn)線，氣動罐裝裝置，制革生產(chǎn)線化工業(yè)化工原料輸送裝置，石油鉆采裝置，射流負壓采樣器等冶金工業(yè)冷軋、熱軋裝置氣動系統(tǒng)，金屬冶煉裝置氣動系統(tǒng)，水壓機氣動系統(tǒng)電子工業(yè)印刷電路板自動生產(chǎn)線，家用電器生產(chǎn)線，顯像管轉(zhuǎn)運機械手的氣動裝置五、氣壓傳動系統(tǒng)的發(fā)展趨勢 （1）小型化、節(jié)能化氣動元件的有些使用場合主要是滿足在有限的空間要求氣動元件外形尺寸盡量小的要求，因此小型化是主要發(fā)展趨勢。微型氣動元件不但用于機械加工及電子制造業(yè)，而且用于制藥業(yè)、醫(yī)療技術(shù)、包裝技術(shù)等。在這些領(lǐng)域中，已經(jīng)出現(xiàn)活塞直徑小于2.5mm的氣缸、寬度為10mm的氣閥及相關(guān)的輔助元件，并正在向微型化及系列化方向發(fā)展。（2）組合化、集成化最常見的組合是帶閥和開關(guān)的氣缸。在物料搬運中，還使用了氣缸、擺動氣缸、氣動夾頭和真空吸盤的組合體，同時配有電磁閥、程控器，結(jié)構(gòu)緊湊，占用空間小，行程可調(diào)。（3）精密化目前開發(fā)了非圓活塞氣缸、帶導桿氣缸等可減小普通氣缸活塞桿工作時的擺轉(zhuǎn)；為了使氣缸精確定位開發(fā)了制動氣缸等。為了使氣缸的定位更精確，使用了傳感器、比例閥等實現(xiàn)反饋控制，定位精度達0.01mm。（4）高速化目前氣缸的活塞速度范圍為50?750mm/s。為了提高生產(chǎn)率，自動化的節(jié)拍正在加快。今后要求氣缸的活塞速度提高到5?10m/s。與此相應，閥的響應速度也將加快，要求由現(xiàn)在的0.001s級提高到0.0001s級。（5）高壽命、高可靠性氣動元件大多用于自動化生產(chǎn)中，元件的故障往往會影響設(shè)備的運行，使生產(chǎn)線停止工作，造成嚴重的經(jīng)濟損失，因此，對氣動元件的工程可靠性提出了更高的要求。（6）智能化智能氣動是指具有集成微處理器，并具有處理指令和程序控制功能的元件或單元。最典型的智能氣動是內(nèi)置可編程控制器的閥島，以閥島和現(xiàn)場總線技術(shù)的結(jié)合實現(xiàn)的氣電一體化是目前氣動技術(shù)的一個發(fā)展方向。（7）機電一體化為了精確達到預定的控制目標，應采用閉環(huán)反饋控制方式。為了實現(xiàn)這種控制方式要解決計算機的數(shù)字信號，傳感器反饋模擬信號和氣動控制氣壓或氣流量三者之間的相互轉(zhuǎn)換問題。目前市場上，先進的廠家提供的氣-電一體化氣控單元，如CKD公司的閥島，已包含傳感器、總線接口、可編程控制等各種功能；而在氣缸上，除常見的機械功能以外，還有多維動作的組合或兼有伺服調(diào)節(jié)作用的位移傳感功能等。氣動技術(shù)是一門多學科性技術(shù)，既涉及到傳動技術(shù)，又涉及到控制技術(shù)。氣動技術(shù)未來幾年的主要發(fā)展方向，主要還是在器件的高精度、小型化、復合化、智能化、集成化和節(jié)能化等方面。為了適應工業(yè)自動化領(lǐng)域的需求，經(jīng)過研究者多年來不斷努力，推出了許多新元件，在很多場合替代了過去的機械控制、液壓控制及電器控制形式；尤其是在智能化和網(wǎng)絡(luò)化方面，對中央控制或集散控制的方式選擇上產(chǎn)生很大的影響?？梢灶A料，氣動技術(shù)將得到更大發(fā)展并在工業(yè)自動化系統(tǒng)中得到更廣泛應用?！炯寄苡柧殹坑柧?按照圖9.2搭接調(diào)試氣動基本回路。(1)依據(jù)本訓練的要求選擇所需的氣動元件：單作用氣缸、單向節(jié)流閥、二位三通單電磁換向閥、三聯(lián)件、長度合適的連接軟管，并檢驗元件是否正常。(2)在看懂原理圖9.2的情況下，按照原理圖搭接氣動回路。圖9.2單作用氣缸工作原理圖1—氣源；2—分水濾氣器；3—減壓閥；4—壓力表；5—油霧器；6—二位三通電磁閥；7—單向節(jié)流閥；8—單作用氣缸(3)將二位三通單電磁換向閥的電源輸入口插入相應的電器控制面板輸出口。(4)確認連接安裝正確穩(wěn)妥，把三聯(lián)件的調(diào)壓旋鈕旋松，通電，開啟氣泵。當泵的壓力達到設(shè)定值后，再次調(diào)節(jié)三聯(lián)件的調(diào)壓旋鈕，使回路中的壓力在系統(tǒng)工作壓力范圍內(nèi)。(5)讓二位三通電磁換向閥通電，左位接入，氣缸左腔進氣，活塞桿伸出，讓電磁閥斷電，氣缸靠彈簧的彈力回位。在缸的伸縮過程中，通過調(diào)節(jié)回路中的單向節(jié)流閥控制氣缸動作的快慢。(6)實驗完畢后，關(guān)閉泵，切斷電源，待回路壓力為零時，拆卸回路，清理元件并放回規(guī)定的位置。任務二氣源裝置的使用15min【任務概述】了解氣源裝置和輔助元件的工作原理、結(jié)構(gòu)組成，熟悉輔助元件（過濾器、干燥器、消聲器、管道連接件等）的使用。【知識與技能】氣源裝置是氣壓傳動系統(tǒng)的重要組成部分，其作用是為氣動系統(tǒng)提供滿足一定質(zhì)量要求的壓縮空氣。一、氣源裝置1.對壓縮空氣的要求（1）壓縮空氣需具有一定的壓力和足夠的流量壓力低就不能保證執(zhí)行機構(gòu)產(chǎn)生足夠的推力，控制機構(gòu)難以正確地動作；流量不足，執(zhí)行機構(gòu)的運動速度和動作程序就不能滿足要求。（2）壓縮空氣應是清潔和干燥的由空氣壓縮機排出的壓縮空氣，雖然能滿足一定的壓力和流量的要求，但不能被氣動裝置直接使用。因為一般氣動設(shè)備使用油潤滑的活塞式空氣壓縮機，從大氣中吸入含有水分和灰塵的空氣，經(jīng)壓縮后，空氣溫度均提高到140?180℃，變成氣態(tài)的油分、水分以及灰塵，便形成混合的膠體微塵與雜質(zhì)混在壓縮空氣中。如果將此壓縮空氣直接輸送給氣動裝置使用，將會產(chǎn)生下列影響。①混在壓縮空氣中的油蒸氣有引起爆炸的危險；氣化后潤滑油形成的一種有機酸對金屬設(shè)備、氣動裝置有腐蝕作用。②混在壓縮空氣中的雜質(zhì)會沉積在氣動系統(tǒng)管道和氣動元件通道內(nèi)，使管道阻力增加甚至堵塞通道，使壓力信號不能正確傳遞，整個氣動系統(tǒng)不能穩(wěn)定工作甚至失靈?；覊m中的硬質(zhì)微粒等雜質(zhì)，對氣動系統(tǒng)中作往復運動或轉(zhuǎn)動的氣動元件（如氣缸、氣馬達、氣動換向閥等）的運動副會產(chǎn)生研磨作用，使這些元件因漏氣而降低效率，影響它們的使用壽命。③壓縮空氣中含有的飽和水分，在一定的條件下會凝結(jié)成水，并聚集在個別管道中。在寒冷的冬季，凝結(jié)的水會使管道及附件結(jié)冰而損壞，影響氣動裝置的正常工作。因此氣源裝置必須設(shè)置一些除油、除水、除塵裝置，并使壓縮空氣干燥，提高壓縮空氣質(zhì)量，進行氣源凈化處理的輔助設(shè)備。2.氣源裝置的組成氣源裝置一般包括產(chǎn)生壓縮空氣的空氣壓縮機和使氣源凈化的輔助設(shè)備。圖9.3是氣源裝置的組成示意圖。圖9.3氣源裝置的組成示意圖1-空氣壓縮機；2-冷卻器；3-油水分離器；4、7-儲氣罐；5-干燥器；6-過濾器空氣壓縮機1用以產(chǎn)生壓縮空氣,一般由電動機帶動。其吸氣口裝有空氣過濾器，以減少進入空氣壓縮機中氣體的雜質(zhì)。后冷卻器2用以降溫冷卻壓縮空氣，使汽化的水、油凝結(jié)出來。油水分離器3用以分離并排出降溫冷卻凝結(jié)的水滴、油滴、雜質(zhì)等。儲氣罐4用以儲存壓縮空氣，穩(wěn)定壓縮空氣的壓力，并除去部分油分和水分。干燥器5用以進一步吸收或排除壓縮空氣中的水分及油分，使之變成干燥空氣?？諝膺^濾器6用以進一步過濾壓縮空氣中的灰塵、雜質(zhì)顆粒。儲氣罐4輸出的壓縮空氣可用于一般要求的氣壓傳動系統(tǒng)，儲氣罐7輸出的壓縮空氣可用于要求較高的氣動系統(tǒng)(如氣動化儀表及射流元件組成的控制回路等)。3.空氣壓縮機（1）分類按輸出壓力分為低壓壓縮機(0.2MPa＜P≤1MPa)、中壓壓縮機(1MPa<P≤10MPa)、高壓壓縮機(10MPa<P≤100MPa)、超高壓壓縮機(P>100MPa)。按輸出流量分為微型(q<1m3/min)、小型(1m3/min≤q<10m3/min)、中型(10m3/min<q≤100m3/min)、大型(q>100m3/min)。按其工作原理的不同可分為:容積式空氣壓縮機和動力式空氣壓縮機兩類。在氣壓傳動系統(tǒng)中，一般都采用容積式空氣壓縮機。容積式空氣壓縮機是通過機件的運動，使氣缸容積的大小發(fā)生周期性變化，從而完成對空氣的吸入和壓縮過程。這種壓縮機又分為不同的幾種結(jié)構(gòu)形式，其中活塞式空氣壓縮機是最常用的一種。（2）空壓機的工作原理圖9.4(a)為最常見的往復活塞式空氣壓縮機的外觀圖，其工作原理如圖9.4(c)所示。(a)外觀圖(b)圖形符號（c）工作原理圖圖9.4往復活塞式空氣壓縮機1—排氣閥；2—氣缸；3—活塞；4—活塞桿；5—滑塊；6—滑道；7—連桿；8—曲柄；9—進氣閥常用的活塞式空氣壓縮機有臥式和立式兩種結(jié)構(gòu)。臥式空氣壓縮機的工作原理如圖9.4（c）所示，它是利用曲柄滑塊機構(gòu)，將電動機的回轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)榛钊耐鶑椭本€運動。當活塞3向右運動時，氣缸2的容積增大，壓力降低，排氣閥1關(guān)閉，外界空氣在大氣壓的作用下，打開進氣閥9進入氣缸內(nèi)，此過程稱為進氣過程。當活塞3向左運動時，氣缸2的容積減小，空氣受到壓縮，壓力逐漸升高而使進氣閥9關(guān)閉、排氣閥1打開，壓縮空氣經(jīng)排氣口進入儲氣罐，這一過程稱為壓縮過程。單級單缸壓縮機就是這樣循環(huán)往復運動，不斷產(chǎn)生壓縮空氣。大多數(shù)空氣壓縮機是多缸多活塞的組合。（3）空氣壓縮機的選用原則選用空氣壓縮機的依據(jù)是氣動系統(tǒng)所需的工作壓力和流量。氣動系統(tǒng)常用的工作壓力為0.5?0.8MPa，可直接選用額定壓力為0.7?1MPa的低壓空氣壓縮機，特殊場合也可選用中、高壓或超高壓的空氣壓縮機。輸出流量要根據(jù)整個氣動系統(tǒng)對壓縮空氣的需要，再加一定的備用余量，作為選擇空氣壓縮機流量的依據(jù)。二、氣動輔助元件氣動輔助元件分為氣源凈化裝置和其他輔助元件兩大類。1.氣源凈化裝置壓縮空氣凈化裝置一般包括：后冷卻器、油水分離器、貯氣罐、干燥器、過濾器等。(1)后冷卻器冷卻器安裝在空氣壓縮機出口，也稱為后冷卻器，用于冷卻空氣壓縮機排出的壓縮空氣，一般使壓縮空氣溫度由140~170oC降至40?50°C，使壓縮空氣中的油霧和水汽迅速達到飽和、析出并凝結(jié)成油滴和水滴，以便經(jīng)油水分離器排出。后冷卻器的結(jié)構(gòu)形式有蛇形管式、列管式、散熱片式、管套式。冷卻方式有水冷和風冷兩種方式，結(jié)構(gòu)及圖形符號見圖9.5所示。（a）水冷式后冷卻器工作原理（b）風冷式后冷卻器工作原理（c）圖形符號圖9.5后冷卻器①水冷式后冷卻器圖9.5（a）為水冷式后冷卻器的工作原理圖。冷卻器的殼體是個高壓容器，在殼體內(nèi)排有冷卻水管，水管外壁裝金屬片，以增強冷卻效果。在冷卻過程中生成的冷凝水通過排水器排出。在此種冷卻器上應安裝安全閥、壓力表。最好還安裝水和空氣的溫度計。水冷式后冷卻器適用的進口壓縮空氣的最高溫度為180~200℃，壓力為0.8~1MPa。冷卻后出口壓縮空氣的溫度比冷卻水溫度最多高出約10℃。②風冷式后冷卻器圖9.5（b）為風冷式后冷卻器的工作原理圖。從空壓機排出的壓縮空氣進入冷卻器后，經(jīng)過較長而且多變曲的管道進行冷卻后從出口排出。為了增強散熱效果，管道上有很多散熱片。風扇將冷空氣吹向管道及散熱片，從而使壓縮空氣冷卻。通常風冷式后冷卻器適用的進口壓縮空氣的最高溫度為100℃，最高使用壓力為0.8~1MPa。冷卻后出口壓縮空氣的溫度比室溫高15℃。（2）油水分離器油水分離器又稱為除油器，安裝在后冷卻器出口，作用是分離并排出壓縮空氣中凝聚的油分、水分和灰塵雜質(zhì)等，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、撞擊折回式、離心旋轉(zhuǎn)式、水浴式以及以上形式的組合使用等。主要是利用回轉(zhuǎn)產(chǎn)生離心撞擊、水洗等方式，使水、油等液滴和其他雜質(zhì)顆粒從壓縮空氣中分離。圖9.6所示為撞擊折回并回轉(zhuǎn)式油水分離器的結(jié)構(gòu)，它的工作原理是：當壓縮空氣由人口進入分離器殼體后，氣流先受到隔板阻擋而被撞擊折回向下(見9.6中箭頭所示流向)，一部分水和油留在隔板上；之后又上升產(chǎn)生環(huán)形回轉(zhuǎn)，這樣凝聚在壓縮空氣中的油滴、水滴等雜質(zhì)受慣性力作用而分離析出，沉降于殼體底部，由放水閥定期排出。為提保證油水分離有較好的效果，必須控制氣流在回轉(zhuǎn)后上升的速度，一般不超過0.3~0.5m/s。（a）結(jié)構(gòu)原理圖（b）圖形符號圖9.6油水分離器（3）儲氣罐儲氣罐一般采用圓筒狀焊接結(jié)構(gòu)，有立式和臥式兩種，以立式居多，其外觀圖、結(jié)構(gòu)和圖形符號如圖9.7所示。儲氣罐的功用如下:一是消除壓力波動；二是儲存一定量的壓縮空氣,維持供需氣量之間的平衡；三是進一步分離空氣中的水、油等雜質(zhì)。儲氣罐進氣口在下,出氣口在上,并盡可能加大兩口之間的距離,以利于分離空氣中的油水雜質(zhì)。（a）外觀圖（b）結(jié)構(gòu)原理圖（c）圖形符號圖9.7儲氣罐（4）干燥器經(jīng)過后冷卻器、油水分離器和氣罐后得到初步凈化的壓縮空氣，已能滿足一般氣壓傳動的需要。但壓縮空氣中仍含一定量的油、水以及少量的粉塵。如果用于精密的氣動裝置、氣動儀表等，上述壓縮空氣還必須進行干燥處理。壓縮空氣干燥方法主要采用吸附法和冷卻法。吸附法是利用具有吸附性能的吸附劑(如焦炭、硅膠、鋁膠、分子篩、濾網(wǎng)等)來吸附壓縮空氣中含有的水分，而使其干燥，吸附法是干燥處理方法中應用最為普遍的一種方法。吸附式干噪器的結(jié)構(gòu)、外觀和圖形符號如圖9.8所示。它的外殼呈筒形，其中分層設(shè)置柵板、吸附劑、濾網(wǎng)等。濕空氣從進氣管1進入干燥器，通過上吸附劑層21、鋼絲過濾網(wǎng)20、上柵板19和下吸附劑層16后，因其中的水分被吸附劑吸收而變得很干燥。然后，再經(jīng)過鋼絲過濾網(wǎng)15、下柵板14、毛氈層13和鋼絲過濾網(wǎng)12，過濾氣流中的灰塵和其他固體雜質(zhì)，最后干燥、潔凈的壓縮空氣便從輸出管8輸出。當干燥器使用一段時間之后，吸附劑吸水達到飽和狀態(tài)而失去繼續(xù)吸濕能力，因此需設(shè)法除去吸附劑中的水分，使其恢復干燥狀態(tài)，以便繼續(xù)使用，這就是吸附劑的再生。由于水分和干燥劑之間沒有化學反應，所以不需要更換干燥劑，但必須定期再生干燥。其過程是:先將干燥器的進、出氣管關(guān)閉，使之脫離工作狀態(tài)，然后從再生空氣進氣管7輸入干燥的熱空氣(溫度一般為180~200℃)。熱空氣通過吸附層時將其所含水分蒸發(fā)成水蒸氣并一起由再生空氣排氣管4、6排出。經(jīng)過一定的再生時間后，吸附劑被干燥并恢復了吸濕能力。這時，將再生空氣的進、排氣管關(guān)閉，將壓縮空氣的進、出氣管打開，干燥器便繼續(xù)進入工作狀態(tài)。因此，為保證供氣的連續(xù)性，一般氣源系統(tǒng)設(shè)置兩套干燥器，一套用于空氣干燥，另一套用于吸附劑再生，兩套交替工作。（a）結(jié)構(gòu)原理圖（b）外觀圖（c）圖形符號圖9.8吸附式干燥器1—濕空氣進氣管；2—頂蓋；3、5、10—法蘭；4、6—再生空氣排氣管；7—再生空氣進氣管；8—干燥空氣輸出管；9—排水管；11、22—密封座；12、15、20—鋼絲過濾網(wǎng)；13—毛氈；14—下柵板；16、21—吸附劑；17—支撐板；18—筒體；19—上柵板（5）過濾器過濾器的作用是進一步濾除壓縮空氣中的雜質(zhì)。常用的過濾器有一次性過濾器（也稱簡易過濾器，濾灰效率為50%?70%）；二次過濾器（濾灰效率為70%?99%）。在要求高的特殊場合，還可使用高效率的過濾器（濾灰效率大于99%）。一次過濾器。圖9.9所示為一種一次過濾器，氣流由切線方向進入筒內(nèi)，在離心力的作用下分離出液滴，然后氣體由下而上通過多片鋼板、毛氈、硅膠、焦炭、濾網(wǎng)等過濾吸附材料，干燥清潔的空氣從筒頂輸出。（a）結(jié)構(gòu)原理圖（b）圖形符號圖9.9一次過濾器1—密孔網(wǎng)；2—細鋼絲網(wǎng)；3一焦炭；4—硅膠（a）結(jié)構(gòu)原理圖（b）圖形符號（c）外觀圖圖9.10分水濾氣器1—旋風葉子；2—濾芯；3一存水杯；4—擋水板；5—手動排水閥分水濾氣器。分水濾氣器濾灰能力較強，屬于二次過濾器。普通分水濾氣器的結(jié)構(gòu)如9.10所示。其工作原理如下：壓縮空氣從輸入口進入后，被引入旋風葉子1，旋風葉子上有很多小缺口，使空氣沿切線反向產(chǎn)生強烈的旋轉(zhuǎn)，這樣夾雜在氣體中的較大水滴、油滴、灰塵（主要是水滴）便獲得較大的離心力，并高速與水杯2內(nèi)壁碰撞，而從氣體中分離出來，沉淀于存水杯2中，然后氣體通過中間的濾芯3，部分灰塵、霧狀水被3攔截而濾去，潔凈的空氣便從輸出口輸出。擋水板4是防止氣體漩渦將杯中積存的污水卷起而破壞過濾作用。為保證分水濾氣器正常工作，必須及時將存水杯中的污水通過排水閥5放掉。在某些人工排水不方便的場合，可采用自動排水式分水濾氣器。2.其他輔助元件（1）油霧器壓縮空氣通過凈化后,所含污油、濁水得到了清除,但是一般的氣動裝置還要求壓縮空氣具有一定的潤滑性,以減輕其對運動部件的表面磨損,改善其工作性能。因此要用油霧器對壓縮空氣噴灑少量的潤滑油。油霧器是一種特殊的注油裝置。它以空氣為動力，使?jié)櫥挽F化后，注入空氣流中，并隨空氣進入需要潤滑的部件，達到潤滑的目的。圖9.11所示是普通油霧器（也稱一次油霧器）的外觀圖、結(jié)構(gòu)原理圖和圖形符號。壓縮空氣由氣流入口1進入油霧器,其中一部分氣體由小孔2進入單向閥10閥座的腔內(nèi)，正常工作時，壓力氣體推開鋼球,高壓氣體進入儲油杯5的上腔A，油面受壓，迫使杯中油液沿吸油管11上升,頂開單向閥6流入透明的視油帽8,然后經(jīng)可調(diào)節(jié)流閥7滴入噴嘴小孔3中,由主管道流來的氣體把小孔3中的油液引射出來,油滴被高速氣流打碎霧化,并隨氣流由出口4輸出,送入氣動系統(tǒng)。二次油霧器能使油滴在霧化器內(nèi)進行二次霧化，使油霧粒度更小、更均勻，輸送距離更遠。二次霧化粒徑可達5?。（a）外觀圖（b）結(jié)構(gòu)原理圖（c）圖形符號圖9.11油霧器1一氣流人口；2、3一小孔；4一氣流出口；5一儲油杯；6、10一單向閥；7一節(jié)流閥；8一視油帽；9一旋塞；11一吸油管（2）氣動三聯(lián)件油霧器的選擇主要是根據(jù)氣壓傳動系統(tǒng)所需額定流量及油霧粒徑大小來進行。所需油霧粒徑在50?左右選用一次油霧器。若需油霧粒徑很小，可選用二次油霧器。油霧器一般應配置在分水濾氣器和減壓閥之后，用氣設(shè)備之前較近處。分水濾氣器、減壓閥、油霧器一起被稱為氣動三聯(lián)件，是氣動系統(tǒng)不可缺少的輔助元件，外觀及符號如圖9.12所示。（a）外觀圖詳細圖形符號簡略圖形符號(b)圖形符號圖9.12氣動三聯(lián)件(3)消聲器在氣壓傳動系統(tǒng)之中，氣缸、氣閥等元件工作時，排氣速度較高，氣體體積急劇膨脹，會產(chǎn)生刺耳的噪聲。噪聲的強弱隨排氣的速度、排量和空氣通道的形狀而變化。排氣的速度和功率越大，噪聲也越大，一般可達100~120dB，為了降低噪聲可以在排氣口裝消聲器。圖9.13是吸收型消聲器。這種消聲器主要依靠吸音材料消聲。消聲罩2為多孔的吸音材料，一般用聚苯乙烯或銅珠燒結(jié)而成。當消聲器的通徑小于20mm時，多用聚苯乙烯作消音材料制成消聲罩，當消聲器的通徑a）外觀圖（b）結(jié)構(gòu)及圖形符號圖9.13吸收型消聲器1—連接件；2—消聲罩大于20mm時，消聲罩多用銅珠燒結(jié)，以增加強度。其消聲原理是：當有壓氣體通過消聲罩時，氣流受到阻力，聲能量被部分吸收而轉(zhuǎn)化為熱能，從而降低了噪聲強度。吸收型消聲器結(jié)構(gòu)簡單，具有良好的消除中、高頻噪聲的性能，消聲效果大于20dB?！炯寄苡柧殹坑柧?氣源裝置的選用及安裝。①根據(jù)管路通徑、流量大小、調(diào)壓及過濾精度等技術(shù)性能等參數(shù)選擇系統(tǒng)所需要的氣動組合件；②空氣過濾器的過濾精度有2?、5?、10?、20?、40?、70?、l00?七種，可根據(jù)空氣的質(zhì)量要求選用合適的產(chǎn)品；③在使用減壓閥時，盡量避免使用調(diào)壓范圍的下限值，按使用壓力的要求選擇合適的減壓閥；④安裝順序：從氣源的流入端開始，一次連接空氣過濾器、減壓閥、油霧器，元件殼體上的箭頭方向為氣流方向，不可反接；⑤空氣過濾、油霧器必須豎直安裝并使帶有罩杯側(cè)朝下；⑥油霧器一旦逆流，就會造成內(nèi)部零件損壞和發(fā)生危險，故應避免發(fā)生；⑦安裝連接時，避免將密封膠帶、鐵銹等雜質(zhì)混入管路內(nèi)。訓練3氣動系統(tǒng)的簡單維護。①工作介質(zhì)要使用潔凈干燥的壓縮空氣，并將配管內(nèi)用空氣充分吹凈以防雜質(zhì)帶入系統(tǒng)內(nèi)引起缸、閥動作不良，需要潤滑的要在配管系統(tǒng)中加油霧器；②系統(tǒng)正常運行后，要定期檢查空氣過濾器、油霧器的工作情況，及時放水(自動排水的除外)、加油；③缸、閥長期不用時，要注意最小工作頻率1次/30天；④要經(jīng)常檢查各種氣動元件的運行情況，檢查連接緊固螺釘是否松動，元件的密封處是否有損壞泄漏現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)問題及時處理；⑤維護保養(yǎng)時，務必事前關(guān)閉氣源，并將管路系統(tǒng)中的壓縮空氣排空后方可進行維修作業(yè)，以防止發(fā)生事故；⑥元件檢修完成重新裝配時，必須將零部件清洗干凈，不能將雜質(zhì)等帶入系統(tǒng)內(nèi)部。任務三氣動執(zhí)行元件的使用20min【任務概述】了解氣動執(zhí)行元件的類型、結(jié)構(gòu)特點、工作原理和使用，掌握氣缸的基本計算?！局R與技能】將壓縮空氣的壓力能轉(zhuǎn)化為機械能，驅(qū)動機械作直線往復運動、擺動和旋轉(zhuǎn)運動的元件，稱為氣動執(zhí)行元件。氣動執(zhí)行元件可分為氣缸和氣馬達兩類，氣缸用于實現(xiàn)往復直線運動或擺動,氣馬達用于實現(xiàn)回轉(zhuǎn)運動。一、氣缸1.氣缸的分類、典型結(jié)構(gòu)與特點氣缸的應用十分廣泛,其結(jié)構(gòu)形式也是多種多樣,可分為單作用氣缸、雙作用氣缸和特殊缸三大類。下面簡單介紹幾種典型氣缸的結(jié)構(gòu)與特點。（1）普通型單活寒桿雙作用氣缸圖9.14所示為普通型單活塞桿雙作用氣缸的外形圖和結(jié)構(gòu)原理圖。氣缸由缸筒11，前缸蓋13，后缸蓋1，活塞8，活塞桿10，密封件和緊固件等組成。缸筒在前、后缸蓋之間由四根拉桿和螺母將其連接鎖緊(圖中未畫出)?；钊c連桿相連,活塞上裝有密封圈4、導向環(huán)5和磁性環(huán)6。為防止漏氣和外部粉塵的侵入，前缸蓋上裝有活塞桿用防塵組合密封圈15。磁性環(huán)用來產(chǎn)生磁場，使活塞接近磁性開關(guān)時發(fā)出電信號，即在普通氣缸上安裝磁性開關(guān)就能成為可以檢測氣缸活塞位置的開關(guān)氣缸。（a）外觀圖（b）結(jié)構(gòu)原理圖圖9.14普通型單活塞桿雙作用氣缸1—后缸蓋；2—緩沖節(jié)流針閥；3、7—密封圈；4—活塞密封圈；5—導向環(huán)；6—磁性環(huán)；8—活塞；9—緩沖柱塞；10—活塞桿；11—缸筒；12—緩沖密封圈；13—前缸蓋；14—導向套；15—防塵密封圈（2）氣液阻尼缸普通氣缸工作時，由于氣體的可壓縮性使氣缸工作不穩(wěn)定。為了使活塞運動平穩(wěn),普遍采用了氣液阻尼缸。氣液阻尼缸是由氣缸和液壓缸組合而成的,它以壓縮空氣為能源，利用油液的近似不可壓縮性控制流量以獲得活塞平穩(wěn)運動和調(diào)節(jié)活塞的運動速度。圖9.15所示為串聯(lián)式氣液阻尼缸,左半部為氣缸,右半部為液壓缸。氣缸活塞與液壓缸活塞通過一根活塞桿連成一體。當壓縮空氣進入氣缸右腔時，推動活塞左行，液壓缸左腔液壓油流出，經(jīng)節(jié)流閥進入液壓缸右腔,節(jié)流閥對活塞的運動產(chǎn)生阻尼作用。調(diào)節(jié)節(jié)流閥即可改變阻尼缸的運動速度。當壓縮空氣進入氣缸左腔時,推動活塞右行。液壓缸右腔排油，頂開單向閥3，油液快速流回液壓缸左腔，無阻尼作用，阻尼缸即可快速返回。圖9.15氣液阻尼缸1—氣缸；2—液壓缸；3—單向閥；4—油箱；5—節(jié)流閥（3）沖擊氣缸沖擊氣缸可把壓縮空氣的壓力能轉(zhuǎn)化為活塞高速運動的動能,利用此動能做功,可完成型材下料、打印、破碎、沖孔、鍛造等多種作業(yè)。圖9.16所示，當壓縮空氣進入蓄能腔3時，其壓力只能通過噴嘴口的小面積作用在活塞上，還不能克服活塞桿腔的排氣壓力所產(chǎn)生的向上的推力以及活塞與缸體間的摩擦力，噴嘴處于關(guān)閉狀態(tài)，從而使蓄能腔的充氣壓力逐漸升高。當充氣壓力升高到能使活塞向下移動時，活塞的下移使噴嘴口開啟，聚集在蓄能腔中的壓縮空氣通過噴嘴口突然作用于活塞的全面積上。高速氣流進入活塞腔2進一步膨脹并產(chǎn)生沖擊波，波的陣面壓力可高達氣源壓力的幾倍到幾十倍，給予活塞很大的向下的推力。此時活塞桿腔1內(nèi)的壓力很低，活塞在很大的壓差作用下迅速加速，在很短的時間內(nèi)以極高的速度向下沖擊，從而獲得很大的動能。利用這個能量實現(xiàn)沖擊做功，可產(chǎn)生很大的沖擊力。如:內(nèi)徑230mm，行程403mm的沖擊氣缸，可產(chǎn)生400~500kN的沖擊力。沖擊氣缸廣泛用于鍛造、沖壓、下料和壓坯等各方面。圖9.16沖擊氣缸1—活塞桿腔；2—活塞腔；3—蓄能腔；4—噴嘴口；5—中蓋；6—活塞；7—缸體（4）膜片式氣缸圖9.17所示為膜片式氣缸的工作原理圖，它主要由膜片和中間硬芯相連來代替普通氣缸中的活塞,依靠膜片在氣壓作用下的變形來使活塞桿運動?；钊奈灰戚^小,一般小于40mm。這類氣缸的特點是結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕，密封性能好，制造成本低，維修方便。它適用于氣動夾具、自動調(diào)節(jié)閥及短行程工作場合。（a）單作用式（b）雙作用式圖9.17膜片式氣缸1—缸體；2—膜片；3—膜盤；4—活塞桿（5）無油潤滑氣缸無油潤滑氣缸的結(jié)構(gòu)與普通氣缸沒有什么兩樣，只是氣缸內(nèi)的一些相對運動零件，如活塞、密封圈、導向套等采用一種特殊的樹脂材料制成，有自潤滑作用，運動摩擦阻力小。因此,這種氣缸在運行時，不需要在壓縮空氣中加入起潤滑作用的油霧就能長時間工作。由于氣缸的排氣中不含油分，故這種氣缸特別適用于食品、醫(yī)藥工業(yè)。2.氣缸的使用要求(1)氣缸一般正常工作的條件是周圍介質(zhì)溫度為-30~800℃，工作壓力為0.1~1MPa。(2)安裝前應在1.5倍工作壓力下進行試驗,不應漏氣。(3)裝配時所有密封件的相對運動工作表面應涂以潤滑脂。(4)安裝的氣源進口處必須設(shè)置油霧器，以利于工作中潤滑。氣缸的合理潤滑極為重要，常因潤滑不良,氣缸產(chǎn)生爬行，甚至不能正常工作。(5)安裝時要注意動作方向，活塞桿不允許承受偏心負載或橫向負載。(6)負載在行程中有變化時，應使用輸出力有足夠余量的氣缸，并要附加緩沖裝置。(7)不使用滿行程。特別是當活塞桿伸出時,不要使活塞與氣缸蓋相撞擊，否則容易引起活塞和缸蓋等零件破壞。二、氣馬達氣馬達是利用壓縮空氣的能量實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運動的機械。1.氣馬達的分類與特點按結(jié)構(gòu)形式不同，氣馬達可分為葉片式、活塞式、齒輪式等。最為常用的是葉片式氣馬達和活塞式氣馬達。葉片式氣馬達制造簡單，結(jié)構(gòu)緊湊，但低速啟動轉(zhuǎn)矩小，低速性能不好，適宜性能要求低或中功率的機械，目前在礦山機械及風動工具中應用普遍。活塞式氣馬達在低速情況下有較大的輸出功率，它的低速性能好，適宜載荷較大和要求低速、轉(zhuǎn)矩大的機械，如起重機、絞車絞盤、拉管機等。2.氣馬達的工作原理如圖9.18所示葉片式氣馬達，壓縮空氣由孔A輸入時，分為兩路：一路經(jīng)定子兩端蓋內(nèi)的槽進入葉片底部（圖中未畫出）將葉片推出，使其貼緊定子內(nèi)表面。另一路則進入相應的密封容腔，作用于懸伸的葉片上。由于轉(zhuǎn)子與定子偏心放置，相鄰兩葉片伸出的長度不一樣，就產(chǎn)生了轉(zhuǎn)矩差，從而推動轉(zhuǎn)子按逆時針方向旋轉(zhuǎn)。做功后的氣體由孔C排出，剩余殘氣經(jīng)孔B排出。若使壓縮空氣改由孔B輸入，便可使轉(zhuǎn)子按順時針方向旋轉(zhuǎn)。（a）結(jié)構(gòu)原理圖（b）圖形符號圖9.18葉片式氣馬達1—定子；2—轉(zhuǎn)子；3—葉片3.氣馬達的應用與潤滑氣馬達工作適應性強，可適用于無級調(diào)速、啟動頻繁、經(jīng)常換向、高溫潮濕、易燃易爆、負載啟動、不便于人工操縱及有過載可能的場合。氣馬達主要應用于礦山機械、專業(yè)性的機械制造業(yè)、油田、化工、造紙、煉鋼、船舶、航空、工程機械等行業(yè)。許多風動工具如風鉆、風扳手、風砂輪、風動鏟刮機等均裝有氣馬達。隨著氣壓傳動的發(fā)展，氣馬達的應用將日趨廣泛。氣馬達的潤滑是保證其正常工作必不可少的環(huán)節(jié)，氣馬達得到正確良好的潤滑后，可在兩次檢修期間至少實際運轉(zhuǎn)2500~3000h。一般應在氣馬達操縱閥前配置油霧器，并經(jīng)常補油，以使霧狀油混入壓縮空氣后再進入馬達中，從而得到不間斷的良好潤滑?！炯寄苡柧殹坑柧?計算氣缸直徑。氣缸直徑的設(shè)計計算需根據(jù)其負載大小、運行速度和系統(tǒng)工作壓力來決定。首先，根據(jù)氣缸安裝及驅(qū)動負載的實際工況，分析計算出氣缸軸向?qū)嶋H負載F，再由氣缸平均運行速度來選定氣缸的負載率，初步選定氣缸工作壓力（一般為0.4~0.6MPa），再計算出氣缸理論輸出力Ft，最后計算出缸徑，并按標準圓整得到實際所需的缸徑。氣缸推動工件在水平導軌上運動。已知工件等運動件質(zhì)量為m=250kg，工件與導軌間的摩擦系數(shù)μ=0.25，氣缸行程s為400mm，1.5s時間工件運動到位，系統(tǒng)工作壓力力p=0.4MPa，試選定氣缸直徑。解：氣缸實際軸向負載F=μG=μmg=0.25×250×9.81=613.13N氣缸平均速度v=由速度選定負載率β=0.5則氣缸理論輸出力為 F氣缸直徑D按標準選定氣缸缸徑為63mm。實際中也可簡化計算過程，根據(jù)負載、工作壓力、動作方向從表格中選擇合適的缸徑尺寸，如表9.3所示。表9.3雙作用氣缸缸徑-輸出力換算表缸徑/mm使用空氣壓力/MPa氣缸的理論輸出力（推力）/kg0.20.30.40.50.60.70.8101.572.363.143.934.715.506.28164.026.038.0410.112.114.116.1206.289.4212.615.718.822.025.0259.8114.719.624.529.434.439.23216.024.132.240.248.356.364.44025.137.750.362.875.488.0100.55039.258.978.598.21171371576362.393.512515618721825080100151201251300352402100157236314393471550628125245368491615736859