液壓與氣壓傳動 第5版 課件 第7-13章 典型液壓系統(tǒng)-氣壓傳動系統(tǒng)實例

液壓與氣壓傳動流體動力與控制工程系講課教師：劉銀水1概述分析液壓系統(tǒng)的步驟了解設備對液壓系統(tǒng)的要求；以執(zhí)行元件為中心，將系統(tǒng)分解為若干塊——子系統(tǒng)；根據(jù)執(zhí)行元件的動作要求對每個子系統(tǒng)進行分析，搞清楚子系統(tǒng)由哪些基本回路組成；根據(jù)設備對各執(zhí)行元件間互鎖、同步、順序動作和防干擾等要求，分析各子系統(tǒng)的聯(lián)系；歸納總結(jié)整個系統(tǒng)的特點。2組合機床動力滑臺液壓系統(tǒng)一、概述組合機床是由通用部件和專用部件組成的高效、專用、自動化程度較高的機床。它能完成鉆、擴、鉸、鏜、銑、攻絲等加工工序和工作臺轉(zhuǎn)位、定位、夾緊、輸送等輔助動作。動力滑臺是組合機床的通用部件，上面安裝有各種旋轉(zhuǎn)刀具，通過液壓系統(tǒng)可使這些刀具按一定動作循環(huán)完成軸向進給運動。3組合機床動力滑臺液壓系統(tǒng)二、動力滑臺液壓系統(tǒng)工作原理1、性能要求空載時速度快、推力??；工進時速度慢、推力大、速度穩(wěn)定；速度換接平穩(wěn)；功率利用合理、效率高、發(fā)熱少。2、動作循環(huán)快進→

一工進→

二工進→死擋鐵停留→

快退→

原位停止4組合機床動力滑臺液壓系統(tǒng)二、動力滑臺液壓系統(tǒng)工作原理快進Y1得電→先導閥5左位→液動換向閥4左位。泵→單向閥11→液動換向閥4左位→行程閥9常位→液壓缸左腔；液壓缸右腔→液動換向閥4左位→單向閥12→行程閥9常位→液壓缸左腔53、液壓系統(tǒng)工作原理組合機床動力滑臺液壓系統(tǒng)二、動力滑臺液壓系統(tǒng)工作原理一工進行程閥9上位，順序閥3開啟，單向閥12關閉。泵→單向閥2→液動換向閥4左位→調(diào)速閥6→電磁換向閥8常位→液壓缸左腔；液壓缸右腔→液動換向閥4左位→順序閥3→背壓閥2→油箱63、液壓系統(tǒng)工作原理組合機床動力滑臺液壓系統(tǒng)二、動力滑臺液壓系統(tǒng)工作原理二工進電磁換向閥8左位。泵→單向閥11→液動換向閥4左位→調(diào)速閥6→調(diào)速閥7→液壓缸左腔；液壓缸右腔→液動換向閥3左位→順序閥6→背壓閥5→油箱73、液壓系統(tǒng)工作原理組合機床動力滑臺液壓系統(tǒng)二、動力滑臺液壓系統(tǒng)工作原理死擋鐵停留壓力繼電器17動作，時間繼電器計時。83、液壓系統(tǒng)工作原理組合機床動力滑臺液壓系統(tǒng)二、動力滑臺液壓系統(tǒng)工作原理快退時間繼電器計時結(jié)束，1Y失電、2Y得電→先導閥5右位→液動換向閥4右位泵→單向閥11→液動換向閥4右位→液壓缸右腔；液壓缸左腔→單向閥10→液動換向閥4右位→油箱93、液壓系統(tǒng)工作原理組合機床動力滑臺液壓系統(tǒng)二、動力滑臺液壓系統(tǒng)工作原理原位停止原位行程開關動作，1Y、2Y、3Y均失電，液動閥4、先導閥5均處于中位。103、液壓系統(tǒng)工作原理組合機床動力滑臺液壓系統(tǒng)二、動力滑臺液壓系統(tǒng)工作原理由限壓式變量葉片泵供油用電液換向閥換向用行程閥實現(xiàn)快進速度和工進速度的切換用電磁閥實現(xiàn)兩種工進速度的切換用調(diào)速閥使進給速度穩(wěn)定114、液壓系統(tǒng)組成組合機床動力滑臺液壓系統(tǒng)三、動力滑臺液壓系統(tǒng)特點采用了限壓式變量泵和調(diào)速閥的容積節(jié)流調(diào)速回路，保證了穩(wěn)定的低速運動，有較好的速度剛性和較大的調(diào)速范圍?；赜吐飞系谋硥洪y使滑臺能承受負值負載。采用了限壓式變量泵和液壓缸的差動連接實現(xiàn)快進，能量利用合理。采用了行程閥和順序閥實現(xiàn)快進和工進的換接，動作可靠，轉(zhuǎn)換位置精度高。采用了三位五通M型中位機能的電液換向閥換向，提高了換向平穩(wěn)性，減少了能量損失。12壓力機液壓系統(tǒng)一、概述壓力機是鍛壓、沖壓、冷擠、校直、彎曲、粉末冶金、成型、打包等工藝中廣泛應用的壓力加工機械。13壓力機液壓系統(tǒng)二、工作原理系統(tǒng)壓力高、流量大、功率大，需要提高系統(tǒng)效率和防止產(chǎn)生液壓沖擊。2、動作循環(huán)上液壓缸驅(qū)動上滑塊完成：快速下行→慢速加壓→保壓→泄壓→快速回程→原位停止下液壓缸驅(qū)動下滑塊完成：向上頂出→向下退回→停止；在作薄板拉伸時，下液壓缸驅(qū)動下滑塊完成：浮動壓邊下行→停止→頂出141、性能要求壓力機液壓系統(tǒng)二、工作原理2、動作循環(huán)15壓力機液壓系統(tǒng)二、工作原理啟動電磁鐵全部不得電，主泵輸出油液通過閥6、21中位卸載。163、液壓系統(tǒng)工作原理壓力機液壓系統(tǒng)二、工作原理上缸快速下行電磁鐵1Y、5Y得電，閥6處右位，控制油經(jīng)閥8使液控單向閥9開啟。進油路：泵1→閥6右位→單向閥13→上缸上腔；回油路：上缸下腔－單向閥9－閥6右位－閥21中位－油箱主缸滑塊在自重作用下迅速下降，主缸上腔形成負壓，上位油箱15的油液經(jīng)充液閥14進入主缸上腔。173、液壓系統(tǒng)工作原理壓力機液壓系統(tǒng)二、工作原理上缸慢速接近工件、加壓當主缸滑塊降至一定位置觸動行程開關2S后，5Y失電，閥9關閉，主缸下腔油液經(jīng)背壓閥10、閥6右位、閥21中位回油箱。這時，主缸上腔壓力升高，閥14關閉，主缸在泵1供給的壓力油作用下慢速接近工件。接觸工件后阻力急劇增加，壓力進一步提高，泵1的輸出流量自動減小。183、液壓系統(tǒng)工作原理壓力機液壓系統(tǒng)二、工作原理保壓當主缸上腔壓力達到預定值時，壓力繼電器7發(fā)信號，使1Y失電，閥6回中位，主缸上下腔封閉，單向閥13和充液閥14的錐面保證了良好的密封性，使主缸保壓。保壓時間由時間繼電器調(diào)整。保壓期間，泵經(jīng)閥6、21的中位卸載。193、液壓系統(tǒng)工作原理壓力機液壓系統(tǒng)二、工作原理泄壓、上缸回程時間繼電器發(fā)出信號，2Y得電，閥6處于左位。由于主缸上腔壓力很高，液動滑閥12處于上位，壓力油使外控順序閥11開啟，泵1輸出油液經(jīng)閥11回油箱。泵1在低壓下工作，此壓力不足以打開充液閥14的主閥芯，而是先打開該閥的卸載閥芯，使主缸上腔油液經(jīng)此卸載閥芯開口泄回上位油箱，壓力逐漸降低。203、液壓系統(tǒng)工作原理壓力機液壓系統(tǒng)二、工作原理泄壓、上缸回程進油路：泵1→閥6左位→閥9→主缸下腔?；赜吐罚褐鞲咨锨弧y14→上位油箱15213、液壓系統(tǒng)工作原理壓力機液壓系統(tǒng)二、工作原理上缸原位停止當主缸滑塊上升至觸動行程開關1S，2Y失電，閥6處于中位，液控單向閥9將主缸下腔封閉，主缸原位停止不動。泵1輸出油液經(jīng)閥6、21中位卸載。223、液壓系統(tǒng)工作原理壓力機液壓系統(tǒng)二、工作原理下液壓缸頂出及退回3Y得電，閥21處于左位。進油路：泵1→閥6中位→閥21左位→下缸下腔?；赜吐罚合赂咨锨弧y21左位→油箱。下缸活塞上升，頂出。3Y失電，4Y得電，閥21處于右位，下缸活塞下行，退回。233、液壓系統(tǒng)工作原理壓力機液壓系統(tǒng)二、工作原理下浮動壓邊下缸活塞先上升到一定位置后，閥21處于中位，主缸滑塊下壓時下缸活塞被迫隨之下行，下缸下腔油液經(jīng)節(jié)流器19和背壓閥20回油箱，使下缸下腔保持所需的壓邊壓力，調(diào)整閥20即可改變浮動壓邊壓力。下缸上腔則經(jīng)閥21中位從油箱補油。溢流閥18為下缸下腔安全閥。243、液壓系統(tǒng)工作原理壓力機液壓系統(tǒng)三、系統(tǒng)特點1、系統(tǒng)采用高壓、大流量恒功率變量泵供油和利用上滑塊自重加速、充液閥14補油的快速運動回路，功率利用合理。2、采用背壓閥10及液控單向閥9控制上液壓缸下腔的回油壓力，既滿足了主機對力和速度的要求，又節(jié)省了能量。3、采用單向閥13保壓，液動閥12、順序閥11和帶卸載閥芯的液控單向閥14組成的泄壓回路，減少了由保壓到回程的液壓沖擊。25液壓系統(tǒng)的設計261)明確液壓系統(tǒng)使用要求，進行負載特性分析。2)設計液壓系統(tǒng)方案。3)計算液壓系統(tǒng)主要參數(shù)。4)繪制液壓系統(tǒng)工作原理圖。5)選擇液壓元件。6)驗算液壓系統(tǒng)性能。7)液壓裝置結(jié)構設計。8)繪制工作圖，編制文件，并提出電氣系統(tǒng)設計任務書。液壓系統(tǒng)設計的步驟一般是：液壓系統(tǒng)的設計27（一）使用要求主機對液壓系統(tǒng)的使用要求是液壓系統(tǒng)設計的主要依據(jù)。因此，設計液壓系統(tǒng)前必須明確下列問題：１）主機的用途、總體布局、對液壓裝置的位置及空間尺寸的限制。２）主機的工藝流程、動作循環(huán)、技術參數(shù)及性能要求。３）主機對液壓系統(tǒng)的工作方式及控制方式的要求。４）液壓系統(tǒng)的工作條件和工作環(huán)境。５）經(jīng)濟性與成本等方面的要求。（二）速度負載分析對主機工作過程中各執(zhí)行元件的運動速度及負載規(guī)律進行分析的內(nèi)容包括：１）各執(zhí)行元件無負載運動的最大速度（快進、快退速度）、有負載的工作速度（工進、速度）范圍以及它們的變化規(guī)律，并繪制速度圖（v-t）。２）各執(zhí)行元件的負載是單向負載還是雙向負載、是與運動方向相反的正值負載還是與運動方向相同的負值負載、是恒定負載還是變負載，負載力的方向是否與液壓缸活塞桿軸線重合，對復雜的液壓系統(tǒng)需繪制負載圖（F－t）。一、液壓系統(tǒng)使用要求及速度負載分析液壓系統(tǒng)的設計28１

確定回路方式一般選用開式回路，即執(zhí)行元件的排油回油箱，油液經(jīng)過沉淀、冷卻后再進入液壓泵的進口。對于行走機械和航空航天液壓裝置，為減小體積和質(zhì)量，可選擇閉式回路，即執(zhí)行元件的排油直接進入液壓泵的進口。２

選用液壓油液普通液壓系統(tǒng)選用礦油型液壓油作工作介質(zhì)，其中室內(nèi)設備多選用汽輪機油和普通液壓油，室外設備則選用抗磨液壓油或低凝液壓油，航空液壓系統(tǒng)多選用航空液壓油。對某些高溫設備或井下液壓系統(tǒng)，應選用難燃介質(zhì)，如磷酸酯液、水—乙二醇、乳化液。液壓油液選定后，設計和選擇液壓元件時應考慮其相容性。３

初定系統(tǒng)壓力二、液壓系統(tǒng)方案設計液壓系統(tǒng)的設計29４選擇執(zhí)行元件１）若要求實現(xiàn)連續(xù)回轉(zhuǎn)運動，選用液壓馬達。若轉(zhuǎn)速高于500r/min，可直接選用高速液壓馬達，如齒輪馬達、雙作用葉片馬達或軸向柱塞馬達；若轉(zhuǎn)速低于500r/min，可選用低速液壓馬達或高速液壓馬達加機械減速裝置。低速液壓馬達有單作用連桿型徑向柱塞馬達和多作用內(nèi)曲線徑向柱塞馬達。２）若要求往復擺動，可選用擺動液壓缸或齒條活塞液壓缸。３）若要求實現(xiàn)直線運動，應選用活塞液壓缸或柱塞液壓缸。如果要求雙向工作進給，應選用雙活塞桿液壓缸；如果只要求一個方向工作、反向退回，應選用單活塞桿液壓缸；如果負載力不與活塞桿軸線重合或缸徑較大、行程較長，應選用柱塞缸，反向退回則采用其他方式。二、液壓系統(tǒng)方案設計液壓系統(tǒng)的設計30５確定液壓泵類型１）若系統(tǒng)壓力p<21MPa，選用齒輪泵或雙作用葉片泵；若p<21MPa，選用柱塞泵。２）若系統(tǒng)采用節(jié)流調(diào)速，選用定量泵；若系統(tǒng)要求高效節(jié)能，應選用變量泵。３）若液壓系統(tǒng)有多個執(zhí)行元件，且各工作循環(huán)所需流量相差很大，應選用多臺泵供油，實現(xiàn)分級調(diào)速。６選擇調(diào)速方式１）中小型液壓設備特別是機床，一般選用定量泵節(jié)流調(diào)速。若設備對速度穩(wěn)定性要求較高，則選用調(diào)速閥的節(jié)流調(diào)速回路。２）如果設備原動機是內(nèi)燃機，可采用定量泵變轉(zhuǎn)速調(diào)速，同時用多路換向閥閥口實現(xiàn)微調(diào)。３）采用變量泵調(diào)速，可以是手動變量調(diào)速，也可以是壓力適應變量調(diào)速。二、液壓系統(tǒng)方案設計液壓系統(tǒng)的設計31７確定調(diào)壓方式１）溢流閥旁接在液壓泵出口，在進油和回油節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)中為定壓閥，用以保持系統(tǒng)工作壓力恒定；在其他場合為安全閥，用以限制系統(tǒng)最高工作壓力。當液壓系統(tǒng)在工作循環(huán)不同階段的工作壓力相差很大時，為節(jié)省能量消耗，應采用多級調(diào)壓。２）中低壓系統(tǒng)為獲得低于系統(tǒng)壓力的二次壓力可選用減壓閥，大型高壓系統(tǒng)宜選用單獨的控制油源。３）為了使執(zhí)行元件不工作時液壓泵在很小的輸出功率下工作，應采用卸荷回路。４）對垂直負載應采用平衡回路，對垂直變負載則應采用限速鎖，以保證重物平穩(wěn)下落。８選擇換向回路１）若液壓設備自動化程度較高，應選用電動換向。此時各執(zhí)行元件的順序、互鎖、聯(lián)動等要求可由電氣控制系統(tǒng)實現(xiàn)。２）對行走機械，為保證工作可靠，一般選用手動換向。若執(zhí)行元件較多，可選用多路換向閥。二、液壓系統(tǒng)方案設計液壓系統(tǒng)的設計32９繪制液壓系統(tǒng)原理圖液壓基本回路確定以后，用一些輔助元件將其組合起來構成完整的液壓系統(tǒng)。在組合回路時，盡可能多地去掉相同的多余元件，力求系統(tǒng)簡單，元件數(shù)量、品種規(guī)格少。綜合后的系統(tǒng)要能實現(xiàn)主機要求的各項功能，并且操作方便，工作安全可靠，動作平穩(wěn)，調(diào)整維修方便。對于系統(tǒng)中的壓力閥，應設置測壓點，以便將壓力閥調(diào)節(jié)到要求的數(shù)值，并可由測壓點處的壓力表觀察系統(tǒng)是否正常工作。二、液壓系統(tǒng)方案設計液壓系統(tǒng)的設計33三、液壓系統(tǒng)的參數(shù)計算（一）執(zhí)行元件主要結(jié)構尺寸計算１液壓缸的主要尺寸確定２

液壓馬達的主要尺寸確定３

作執(zhí)行元件工況圖液壓系統(tǒng)的設計34三、液壓系統(tǒng)的參數(shù)計算（二）液壓泵的性能參數(shù)計算１確定液壓泵的最大工作壓力２確定液壓泵的最大流量３選擇液壓泵的規(guī)格型號液壓系統(tǒng)的設計35（

一）控制閥的選擇（

二）輔助元件的選擇（

三）液壓閥配置形式的選擇（

四）泵?電動機裝置的選擇四、液壓元件和裝置的選擇液壓系統(tǒng)的設計36（

一）系統(tǒng)壓力損失的驗算（

二）系統(tǒng)發(fā)熱溫升的驗算五、驗算液壓系統(tǒng)性能液壓與氣壓傳動流體動力與控制工程系講課教師：劉銀水37氣壓傳動前言氣壓傳動是以壓縮空氣作為工作介質(zhì)進行能量傳遞和控制的一種傳動形式。氣壓傳動與液壓傳動工作原理和系統(tǒng)組成相同，但因工作介質(zhì)不同，其間又有顯著的差異。除了具有與液壓傳動一樣，操作控制方便，易于實現(xiàn)自動控制、中遠程控制、過載保護等優(yōu)點外，還具有工作介質(zhì)處理方便、無介質(zhì)費用、無泄漏污染、介質(zhì)不易變質(zhì)及補充方便等優(yōu)勢。空氣的壓縮性極大的限制了氣壓傳動傳遞的功率，一般工作壓力較低（0.3～1MPa），總輸出力不宜大于10～40kN，且工作速度穩(wěn)定性較差。38空氣的物理性質(zhì)一、空氣的組成主要成分有氮氣、氧氣、惰性氣體和一定量的水蒸氣。含水蒸氣的空氣稱為濕空氣，不含水蒸氣的空氣稱為干空氣39空氣的物理性質(zhì)二、氣體的基本狀態(tài)參數(shù)1、六個氣體狀態(tài)參數(shù)：溫度T、體積V、壓力p、熱力學能、焓、熵。2、溫度T、體積V、壓力p三個基本狀態(tài)參數(shù)規(guī)定了空氣的兩種狀態(tài)：基準狀態(tài)：溫度0℃，壓力1.013×105Pa的干空氣狀態(tài)；其密度為1.293kg/m3。標準狀態(tài)：溫度20℃，相對濕度65%，壓力0.1MPa的空氣狀態(tài)；其密度1.185kg/m3。40空氣的物理性質(zhì)三、空氣的密度對于干燥空氣，其密度可表示為：41空氣的物理性質(zhì)四、空氣的粘性空氣的粘性受壓力變化的影響極小，可忽略不計；它主要受溫度變化的影響，隨著溫度的升高，空氣的粘性增大。42空氣的物理性質(zhì)五、空氣的易變特性氣體的體積受壓力和溫度變化的影響極大，與液體和固體相比較，氣體的體積是易變的，稱為氣體的易變特性。43空氣的物理性質(zhì)六、濕空氣含有水分的空氣稱為濕空氣，空氣中含有水分的多少對氣動系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性有直接的影響，因此各種氣動元件對空氣介質(zhì)中含水量有明確的規(guī)定，并需要采用相應的措施出去空氣介質(zhì)中的水分。44空氣的物理性質(zhì)六、濕空氣1、絕對濕度2、飽和絕對濕度3、相對濕度45空氣的物理性質(zhì)六、濕空氣4、含濕量質(zhì)量含濕量：容積含濕量：46氣體的狀態(tài)變化一、理想氣體的狀態(tài)方程沒有粘性的氣體稱為理想氣體，其參數(shù)之間存在一個狀態(tài)方程：實際氣體在壓力0~10MPa、溫度0~200℃之間變化時，可看作為理想氣體。47氣體的狀態(tài)變化二、氣體狀態(tài)變化過程及其規(guī)律當氣體質(zhì)量不變時，氣體狀態(tài)方程可變?yōu)?、等容過程2、等壓過程48氣體的狀態(tài)變化二、氣體狀態(tài)變化過程及其規(guī)律3、等溫過程4、絕熱過程5、多變過程49氣體的狀態(tài)變化三、氣壓傳動系統(tǒng)中的快速充、放氣過程由于快速充、放氣過程中的氣體來不及與外界進行能量交換，可視為絕熱過程。1、定容積器充氣過程充氣前定容積器狀態(tài)充氣后定容積器狀態(tài)50氣體的狀態(tài)變化三、氣壓傳動系統(tǒng)中的快速充、放氣過程1、定容積器充氣過程⑴充氣引起的溫度和質(zhì)量變化51氣體的狀態(tài)變化三、氣壓傳動系統(tǒng)中的快速充、放氣過程1、定容積器充氣過程⑵充氣時間p≤0.528p0，聲速充氣階段，時間t1p≥0.528p0，亞聲速充氣階段，時間t252氣體的狀態(tài)變化三、氣壓傳動系統(tǒng)中的快速充、放氣過程2、容器放氣過程放氣前容器狀態(tài)放氣后容器狀態(tài)53氣體的狀態(tài)變化三、氣壓傳動系統(tǒng)中的快速充、放氣過程2、容器放氣過程⑴放氣引起的溫度和質(zhì)量變化54氣體的狀態(tài)變化三、氣壓傳動系統(tǒng)中的快速充、放氣過程2、容器放氣過程⑵放氣時間p≥

1.893pa，聲速放氣階段，時間t1p≤1.893pa

，亞聲速放氣階段，時間t255氣體的流動規(guī)律氣體流動和油液流動一樣，遵循能量守恒與轉(zhuǎn)換、質(zhì)量守恒和其它運動規(guī)律。氣壓傳動系統(tǒng)中，氣體在管道中的流動可視為一維定常流動（穩(wěn)定流動）56氣體的流動規(guī)律一、氣體流動的基本方程1、連續(xù)性方程2、動量方程57氣體的流動規(guī)律一、氣體流動的基本方程3、能量方程（伯努利方程）絕熱過程，可壓縮忽略摩擦、高度影響低速、不可壓縮58氣體的流動規(guī)律二、聲速和馬赫數(shù)1、聲速在理想氣體中，聲音傳播的速度只與氣體溫度相關，表達式為：59氣體的流動規(guī)律二、聲速和馬赫數(shù)2、馬赫數(shù)氣流速度v與當?shù)芈曀賑之比稱為馬赫數(shù)：Ma<1，氣體流動為亞聲速流動；Ma>1，氣體流動為超聲速流動；Ma=1，氣體流動為臨界流動；馬赫數(shù)反映了氣流的壓縮性，馬赫數(shù)越大，氣流密度變化越大；在氣壓傳動系統(tǒng)中，可認為是不可壓縮的。60氣體的流動規(guī)律二、聲速和馬赫數(shù)3、氣體在管道中的流動特性變截面的管道中，氣體在馬赫數(shù)大于1和小于1兩種情況下，氣體的狀態(tài)參數(shù)隨管道截面積變化的規(guī)律絕然不同。61氣體的流動規(guī)律三、氣體通過收縮噴嘴的流動p0>pe>0.528p0pe<0.528p062氣體的流動規(guī)律四、氣動元件和管道的有效面積1、圓形節(jié)流孔的有效截面積63氣體的流動規(guī)律四、氣動元件和管道的有效面積2、管道的有效截面積64氣體的流動規(guī)律四、氣動元件和管道的有效面積3、多個元件組合后的有效截面積65氣動元件概述和液壓系統(tǒng)類似，氣動系統(tǒng)的元件及裝置可分為以下幾種：氣源裝置壓縮空氣的發(fā)生裝置以及壓縮空氣的存貯、凈化的輔助裝置。執(zhí)行元件將氣體壓力能轉(zhuǎn)換成機械能并完成做功動作的元件，如氣缸、氣馬達?？刂圃刂茪怏w壓力、流量及運動方向的元件，如各閥類；能完成一定邏輯功能的元件，即氣動邏輯元件；感測、轉(zhuǎn)換、處理氣動信號的元件，如氣動傳感器及信號處理裝置。氣動輔件氣動系統(tǒng)中的輔助元件，如消聲器、管道、接頭等。66氣源裝置氣源裝置為氣動系統(tǒng)提供滿足一定質(zhì)量要求的壓縮空氣，是氣動系統(tǒng)的重要組成部分；氣動系統(tǒng)對壓縮空氣的主要要求：具有一定壓力和流量，并具有一定的凈化程度；氣源裝置由以下四部分組成：氣壓發(fā)生裝置——空氣壓縮機；凈化、貯存壓縮空氣的裝置和設備；管道系統(tǒng)；氣動三大件。67氣源裝置68氣源裝置一、氣壓發(fā)生器1、空氣壓縮機的分類空氣壓縮機是將機械能轉(zhuǎn)換成氣體壓力能的裝置。容積型壓縮機速度型壓縮機轉(zhuǎn)換方式69氣源裝置一、氣壓發(fā)生器2、空氣壓縮機的選用原則壓力：低壓0.2MPa，中壓1MPa，高壓10MPa，超高壓100MPa。流量：整個氣動系統(tǒng)的需要量加上一定的備用量。70氣源裝置二、壓縮空氣的凈化裝置和設備1、氣動系統(tǒng)對壓縮空氣質(zhì)量的要求壓力、流量、一定的凈化程度空氣壓縮機直接產(chǎn)生的壓縮空氣含有油分、水分、灰塵等混合形成的膠體微霧。油蒸汽聚集后形成易燃物，并具有腐蝕性；阻塞氣動元件通道；水分凝結(jié)成水，甚至會結(jié)冰；雜質(zhì)會加快元件的磨損，降低效率和壽命。71氣源裝置二、壓縮空氣的凈化裝置和設備2、壓縮空氣的凈化設備后冷卻器、油水分離器、貯氣罐、干燥器72后冷卻器將空壓機排出具有140°~170°的壓縮空氣降溫至40°~50°。蛇管式列管式氣源裝置二、壓縮空氣的凈化裝置和設備2、壓縮空氣的凈化設備油水分離器的作用是分離壓縮空氣中所含的水分、油份等雜質(zhì)，初步凈化壓縮空氣。環(huán)形回轉(zhuǎn)式撞擊折回式離心旋轉(zhuǎn)式水浴式73氣源裝置二、壓縮空氣的凈化裝置和設備2、壓縮空氣的凈化設備74貯氣罐貯存一定量的壓縮空氣，減少氣源輸出的氣流脈動，并進一步分離水分和油分氣源裝置二、壓縮空氣的凈化裝置和設備2、壓縮空氣的凈化設備干燥器進一步出去水分、油分、顆粒雜質(zhì)等，使壓縮空氣干燥。75氣源裝置三、管道系統(tǒng)1、管道系統(tǒng)的布置原則根據(jù)現(xiàn)場統(tǒng)一協(xié)調(diào)布置；

在主干管道和支管終點設置集水罐；支管在主管上部采用大角度拐彎后再向下引出，并接入一個配氣器；管道涂防銹漆，并標記規(guī)定顏色；采用多種供氣網(wǎng)絡：單樹枝、雙樹枝、環(huán)狀；在較長管道的用氣點附近安裝貯氣罐；根據(jù)最大耗氣量或流量來確定管道的尺寸。76氣源裝置三、管道系統(tǒng)1、管道系統(tǒng)的布置原則77氣源裝置三、管道系統(tǒng)1、管道系統(tǒng)的布置原則78氣源裝置三、管道系統(tǒng)2、管道系統(tǒng)設計計算原則管道內(nèi)徑管徑大小是根據(jù)壓縮空氣的最大流量和允許的最大壓力損失決定的。管道壁厚管道壁厚是關于強度問題，與壓縮空氣的最大壓力有關，可參考相關的設計手冊。79氣源裝置四、氣動三大件1、分水過濾器（動畫演示）濾去空氣中的灰塵、雜質(zhì)、水分。過濾度：允許通過的雜質(zhì)顆粒的最大直徑。水分離率：分離水分的能力。慮灰效率：過濾灰塵的能力。流量特性：通流壓縮空氣的能力。80氣動三大件包括分水過濾器、減壓閥、油霧器，三大件依次無管化連接而成的組件稱為三聯(lián)件，是氣動系統(tǒng)使用壓縮空氣質(zhì)量的最后保證。氣動輔助元件四、氣動三大件2、油霧器流量特性：通流壓縮空氣的能力；起霧油量：節(jié)流閥全開時的最小空氣流量。81當壓縮空氣流過時，它將潤滑油噴射成霧狀，隨壓縮空氣流入需要的潤滑部件，達到潤滑目的。氣動輔助元件3、減壓閥（動畫演示）82

圖１０?８

ＱＴＹ

型減壓閥

１—調(diào)節(jié)旋鈕２、

３—調(diào)壓彈簧４—溢流閥座５—膜片６—膜片氣室

７—阻尼孔８—閥芯９—復位彈簧１０—進氣閥口１１—排氣孔

１２—溢流孔四、氣動三大件減壓和穩(wěn)壓，使輸出壓縮空氣壓力與系統(tǒng)要求相匹配。氣動輔助元件四、氣動三大件4、安裝次序氣動三大件的安裝連接次序：分水過濾器、減壓閥、油霧器。多數(shù)情況下，三件組合使用，也可以少于三件，只用兩個或一個。83液壓與氣壓傳動流體動力與控制工程系講課教師：劉銀水84氣動執(zhí)行元件氣動執(zhí)行元件是將壓縮空氣的壓力能轉(zhuǎn)換為機械能得裝置，包括氣缸和氣馬達。85氣動執(zhí)行元件一、氣缸將壓縮空氣的壓力能轉(zhuǎn)換為直線運動并做功的執(zhí)行元件。1、普通氣缸86氣動執(zhí)行元件一、氣缸2、無活塞桿氣缸優(yōu)點：節(jié)省了安裝空間，特別適用于小缸徑長行程的場合。87氣動執(zhí)行元件一、氣缸2、無活塞桿氣缸88氣動執(zhí)行元件一、氣缸3、膜片式氣缸特點：結(jié)構緊湊、簡單、制造容易、成本低、維修方便、壽命長、效率高等特點，其行程較短，適用于氣動夾具、自動調(diào)節(jié)閥等短行程工作場合。89氣動執(zhí)行元件一、氣缸4、沖擊氣缸特點：活塞在很短的時間內(nèi)以以極高的速度向下沖擊，從而獲得很大的動能。主要用于鍛造、充壓、鉚接、破碎等多種作業(yè)。90氣動執(zhí)行元件一、氣缸5、氣缸工作特性⑴氣缸速度普通氣缸的速度范圍50~500mm/s（全程平均速度），最低可至5mm/s，最高可達17m/s。⑵氣缸理論輸出力工作壓力與活塞橫截面積的乘積。91氣動執(zhí)行元件一、氣缸5、氣缸工作特性⑶氣缸的效率和負載率氣缸實際所能輸出的力受摩擦力的影響，其影響程度用氣缸效率η表示；在研究氣缸性能和確定缸徑時，常用到負載率β的概念，定義β＝（氣缸實際負載F/氣缸理論輸出力F0）％。β的選取與氣缸的負載性質(zhì)及運動速度有關。92氣動執(zhí)行元件一、氣缸5、氣缸工作特性⑷氣缸的耗氣量氣缸的耗氣量是指氣缸在往復運動時所消耗的壓縮空氣量，是選擇空壓機排量的依據(jù)。最大耗氣量是指氣缸活塞完成一次行程所需的自由空氣耗氣量：93氣動執(zhí)行元件二、氣馬達1、氣馬達的分類氣馬達是利用壓縮空氣的的能量實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運動的機械裝置。按結(jié)構可分為葉片式、活塞式、齒輪式等。葉片式：制造簡單、結(jié)構緊湊、低速性能差，適宜性能要求低或中功率的機械?；钊剑旱退傩阅芎茫m宜載荷較大和要求低速轉(zhuǎn)矩大的機械。94氣動執(zhí)行元件二、氣馬達2、葉片式氣馬達的工作原理95氣動執(zhí)行元件二、氣馬達3、葉片式氣馬達的特性轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速、功率均會隨著外負載變化而發(fā)生較大的變化，具有軟特性。轉(zhuǎn)矩、功率、流量與轉(zhuǎn)速有一定的關系。96氣動執(zhí)行元件二、氣馬達3、葉片式氣馬達的特性無泄漏時，轉(zhuǎn)速與流量成正比；轉(zhuǎn)速越低，泄漏量對轉(zhuǎn)速的影響愈大。97氣動執(zhí)行元件二、氣馬達4、氣馬達的特點有過載保護作用，過載時轉(zhuǎn)速降低或停轉(zhuǎn)；可無級調(diào)速，可雙向旋轉(zhuǎn)；具有較高的啟動轉(zhuǎn)矩，可直接帶負載啟動；慣性小，啟動停止快；適宜于惡劣環(huán)境使用，具有防火、防爆、耐潮濕、粉塵及振動的優(yōu)點；工作可靠，操作方便；輸出功率相對較小，轉(zhuǎn)速范圍較寬；耗氣量大，效率低，噪聲大。98執(zhí)行元件三、氣動人工肌肉99執(zhí)行元件三、氣動人工肌肉100三、氣動人工肌肉執(zhí)行元件101執(zhí)行元件三、氣動人工肌肉102執(zhí)行元件三、氣動人工肌肉103執(zhí)行元件三、氣動人工肌肉104氣動控制閥氣動控制閥的功用、工作原理和液壓控制閥相似，僅在結(jié)構上不同，分為壓力控制閥、流量控制閥、方向控制閥三大類。105氣動控制閥一、壓力控制閥106氣動控制閥二、流量控制閥107氣動控制閥三、方向控制閥108氣動控制閥三、方向控制閥109氣動控制閥四、閥島110結(jié)構緊湊，所占空間小；

氣路和電路連接簡單，工作可靠。氣動控制閥111氣動控制閥112氣動控制閥113氣動輔件一、消聲器氣缸、氣閥等氣壓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。排氣的速度和功率越大，噪聲也越大。一般來說。噪聲高于85dB的時候都要設法降低，為此可在換向閥的排氣口安裝消聲器來降低排氣噪聲。吸收型消聲器膨脹干涉型消聲器膨脹干涉吸收型消聲器114氣動輔件一、消聲器1、吸收型消聲器消聲罩2為多孔的吸音材料，一般用聚苯乙烯顆?；蜚~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；當消聲器的通徑大于20mm時，消聲罩多采用銅珠燒結(jié)，以增加強度。吸收型消聲器結(jié)構簡單，具有良好的消除中、高頻噪聲的性能，消聲效果大于20dB。在氣壓傳動系統(tǒng)中，排氣噪聲主要是中、高頻噪聲，尤其是高頻噪聲較多，所以大多情況下采用這種消聲器。115氣動輔件一、消聲器2、膨脹干涉型消聲器這種消聲器呈管狀，其直徑比排氣孔大得多，氣流在里面擴散發(fā)射，互相干涉，減弱了噪聲強度，最后經(jīng)過用非吸音材料制成的、開孔較大的多孔外殼排入大氣。它的特點是排氣阻力小，可消除中、低頻噪聲。缺點是結(jié)構較大，不夠緊湊116氣動輔件一、消聲器3、膨脹干涉吸收型消聲器進氣氣流由斜孔引入，在A室擴散、減速、碰壁撞擊后反射到B室，氣流束相互撞擊、干涉，進一步減速，從而使噪聲減弱。然后氣流經(jīng)過吸音材料的多孔側(cè)壁排入大氣，噪聲被再次削弱，所以這種消聲器的降低噪聲效果更好，低頻可消聲20dB，高頻可消聲45dB。117氣動輔件二、管道連接件管道連接件包括管子和各種管接頭。硬管鐵管鋼管黃銅管純銅管硬塑料管塑料管尼龍管橡膠管金屬編織塑料管撓性金屬導管軟管管子118氣動輔件二、管道連接件氣動系統(tǒng)所使用的管接頭的結(jié)構及工作原理與液壓管接頭基本相似，分為卡套式、擴口螺紋式、卡箍式、插入快換式。119氣動輔件三、氣液轉(zhuǎn)換器氣液轉(zhuǎn)換器是將空氣壓力轉(zhuǎn)換成相同壓力的液壓力，獲得較平穩(wěn)的速度。120氣動傳感器及氣動儀表氣動調(diào)節(jié)與控制系統(tǒng)是實際生產(chǎn)過程中常用的一種自動控制系統(tǒng)，氣動儀表則是氣動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的核心。由氣動儀表組成的典型的調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括氣動變換單元、氣動調(diào)節(jié)單元、執(zhí)行單元、給定單元等。121真空元件對于任何具有較光滑表面的物體，特別是不適于夾緊的非金屬物體，都可以采用真空吸附來完成相關的搬移工作。真空發(fā)生裝置：真空泵、真空發(fā)生器真空閥：壓力、方向、流量真空執(zhí)行機構：真空吸盤、真空氣缸真空輔件：過濾器、真空計、壓力開關真空輔件122真空元件一、真空發(fā)生器真空發(fā)生器是指利用氣體的高速流動來產(chǎn)生真空的元件。1231、工作原理真空發(fā)生器結(jié)構簡單，無可動機械部件，使用壽命長。真空元件一、真空發(fā)生器2、主要技術指標（1）耗氣量耗氣量是指供給噴管的流量。噴嘴直徑越大，抽吸流量和耗氣量越大，真空度越低；噴嘴直徑越小，抽吸流量和耗氣量越小，真空度越高。124真空元件一、真空發(fā)生器2、主要技術指標（2）真空度真空度存在最大值pzmax，超過最大值后，即使增加供氣壓力，真空度反而會下降。實際使用時，真空度選為（63%~95%)pzmax

。125真空元件一、真空發(fā)生器2、主要技術指標（3）抽吸時間抽吸時間表示了真空發(fā)生器的動態(tài)指標，在工作壓力0.6MPa的實驗條件下，真空發(fā)生器抽吸1L容積空氣所需的時間。126真空元件二、真空吸盤真空吸盤是真空系統(tǒng)中專門用于吸附、抓取物件的執(zhí)行元件。1、結(jié)構和形狀127真空元件二、真空吸盤2、真空吸盤的主要性能指標吸盤的理論值為實際吸附力還應考慮物體重量、搬運過程中的運動速度、加速度、振動和晃動。對于面積大的、重的、有振動的吸吊物，需要使用多個吸盤同時起吊。128氣動邏輯元件氣動邏輯元件是一種采用壓縮空氣作為介質(zhì)，通過元件內(nèi)部的可動部件（如膜片等）的動作，改變氣流流動的方向，從而實現(xiàn)一定邏輯功能的氣動控制元件。129氣動邏輯元件一、氣動邏輯元件的分類及特點高壓元件：0.2~0.8MPa低壓元件：0.02~0.2MPa微壓元件：0.02MPa工作壓力或門與門非門雙穩(wěn)邏輯功能高壓截止式膜片式滑閥式結(jié)構型式130氣動邏輯元件一、氣動邏輯元件的分類及特點元件流通孔道較大，抗污染能力強，對氣源的凈化程度要求低；完成動作后，能切斷氣源和排氣孔之間的通道，無功耗氣量較大；元件的負載能力強，可帶動數(shù)量較多的控制或執(zhí)行元件；元件之間連接方便，匹配簡單，調(diào)試容易；響應速度較慢，不宜組成運算很復雜的控制系統(tǒng)。131氣動邏輯元件二、高壓截止式邏輯元件依靠氣壓信號或通過膜片變形推動閥芯動作，改變氣流的通路以實現(xiàn)一定的邏輯功能。1、“是門”元件（動畫演示）132“是門”元件在回路中可用作波形整形、隔離和放大。氣動邏輯元件二、高壓截止式邏輯元件2、“與門”元件（動畫演示）133氣動邏輯元件二、高壓截止式邏輯元件3、“或門”元件（動畫演示）134氣動邏輯元件二、高壓截止式邏輯元件4、“非門”元件（動畫演示）135氣動邏輯元件二、高壓截止式邏輯元件5、“禁門”元件（動畫演示）136氣動邏輯元件二、高壓截止式邏輯元件6、“或非門”元件（動畫演示）137氣動邏輯元件二、高壓截止式邏輯元件7、雙穩(wěn)和單記憶元件（動畫演示）138氣動邏輯元件三、高壓膜片式邏輯元件139

高壓膜片式邏輯元件的可動部件是膜片，利用膜片兩側(cè)受壓面積不等使膜片變形，關閉或開啟相應的孔道，實現(xiàn)邏輯功能。高壓膜片式邏輯元件的基本單元是“三門”元件，其他邏輯元件是由“三門”元件派生而來的。氣動邏輯元件四、邏輯元件的應用邏輯控制系統(tǒng)的每個邏輯符號可以用對應的氣動邏輯元件實現(xiàn)，氣動邏輯元件設計有標準的機械和氣信號接口，元件更換方便，組成邏輯系統(tǒng)簡單，易于維護。一般用于組成邏輯控制系統(tǒng)中的信號控制部分小功率執(zhí)行元件；如果執(zhí)行元件功率較大，則要在邏輯元件的輸出信號后接大功率的氣動滑閥作為執(zhí)行元件的主控閥。140液壓與氣壓傳動流體動力與控制工程系講課教師：劉銀水141142氣壓傳動——氣動系統(tǒng)設計氣動邏輯系統(tǒng)設計

非時序邏輯問題的特點是：輸入變量取值是隨機的，輸入沒有先后順序。系統(tǒng)輸出只與輸入變量的組合有關，與變量取值的先后順序無關。一、非時序邏輯系統(tǒng)設計143氣壓傳動——氣動系統(tǒng)設計邏輯代數(shù)的三種基本運算是：“或”運算、“與”運算、“非”運算。邏輯代數(shù)基本運算規(guī)律氣動邏輯系統(tǒng)設計1、邏輯代數(shù)設計法一、非時序邏輯系統(tǒng)設計144氣壓傳動——氣動系統(tǒng)設計

控制系統(tǒng)的輸入與輸出之間有一定的邏輯關系，該邏輯關系可表示為s=f(a1,a2,...,ai)這種邏輯關系稱為邏輯函數(shù)，也稱真值函數(shù)。s的值為邏輯函數(shù)值，輸入信號a1,a2…,ai稱為邏輯變量。將輸入與輸出的邏輯關系列成一個表，稱這樣的表為邏輯關系表，也稱真值表。

氣動邏輯系統(tǒng)設計一、非時序邏輯系統(tǒng)設計1、邏輯代數(shù)設計法145氣壓傳動——氣動系統(tǒng)設計卡諾圖ａ）二變量ｂ）三變量ｃ）四變量氣動邏輯系統(tǒng)設計2、卡諾圖設計法一、非時序邏輯系統(tǒng)設計146氣壓傳動——氣動系統(tǒng)設計利用卡諾圖化簡邏輯函數(shù)１）將邏輯函數(shù)占有的2n格圈在一起，組成正方形或矩形，可消去n個變量。２）圈在一起的正方形或矩形，應包含盡可能多的方格，以便消去更多的變量。３）邏輯函數(shù)占有的同一格可被不同的正方形或矩形取用。４）邏輯函數(shù)在卡諾圖上占有的每個方格都必須取用。2、卡諾圖設計法氣動邏輯系統(tǒng)設計一、非時序邏輯系統(tǒng)設計147氣壓傳動——氣動系統(tǒng)設計二、時序邏輯控制系統(tǒng)設計

時序邏輯控制也稱順序控制或程序控制。與非時序問題不同，系統(tǒng)的輸出不僅與輸入信號的組合有關，而且受一定順序的限制，系統(tǒng)的輸入信號不是隨機的，而是有序的。常見的行程程序控制就屬于時序邏輯控制系統(tǒng)。行程程序設計步驟框圖氣動邏輯系統(tǒng)設計1、時序邏輯控制的特點148氣壓傳動——氣動系統(tǒng)設計2、氣動行程程序控制系統(tǒng)行程程序動作、相位