大型養(yǎng)路機械液氣壓傳動技術 課件 08氣動元件

單元八

氣壓傳動氣壓傳動簡稱氣動，是指以壓縮空氣為工作介質(zhì)來傳遞動力和控制信號，控制和驅(qū)動各種機械和設備，以實現(xiàn)生產(chǎn)過程機械化、自動化的一門技術。因為以壓縮空氣為工作介質(zhì)，具有防火、防爆、防電磁干擾，抗振動、沖擊、輻射，無污染，結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠等特點，所以氣動技術與液壓、機械、電氣和電子技術一起，互相補充，已發(fā)展成為實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化的一個重要手段，在國內(nèi)外工業(yè)生產(chǎn)中廣泛應用。學習項目一氣壓傳動概述一、氣壓傳動系統(tǒng)的工作原理及組成——工作原理1）氣源裝置2）執(zhí)行元件3）控制元件4）輔助元件一、氣壓傳動系統(tǒng)的工作原理及組成——組成二、氣壓傳動的優(yōu)缺點——優(yōu)點1）工作介質(zhì)是空氣，取用方便，用后的空氣可以直接排入大氣而無污染，不需設置專門的回氣裝置。2）空氣粘度小，流動時壓力損失小，適宜集中供氣和遠距離傳輸。即使有泄漏，也不會像液壓油一樣污染環(huán)境。3）對工作環(huán)境適應性好，在易燃、易爆、多塵埃、強輻射、振動等惡劣工作環(huán)境下，仍能可靠地工作。4）氣壓傳動有較好的自保持能力。即使壓縮機停止工作，氣閥關閉，氣壓傳動系統(tǒng)仍可以維持穩(wěn)定的壓力。5）氣動動作迅速，反應快，維護簡單，調(diào)節(jié)方便，特別適用于一般設備的控制。6）維護簡單方便，管道不易堵塞，使用安全可靠，并不易發(fā)生過熱現(xiàn)象。1）工作壓力低（一般低于1MPa），一般用于小功率的場合。在相同輸出力的情況下，氣壓傳動裝置比液壓傳動裝置的尺寸大。2）空氣具有的可壓縮性大，不易實現(xiàn)準確的速度控制和很高的定位精度，負載變化時對系統(tǒng)的穩(wěn)定性影響較大。3）排氣噪音大，須加消聲器。4）氣壓傳動的工作介質(zhì)本身沒有潤滑性，需另外加油霧器進行潤滑。二、氣壓傳動的優(yōu)缺點——缺點學習項目二氣源裝置及氣動輔助元件氣源裝置給系統(tǒng)提供足夠清潔、干燥具有一定壓力和流量的壓縮氣體；輔助元件是元件連接和提高系統(tǒng)可靠性以及改善工作環(huán)境等所必需的組成部分。一、氣源裝置——氣動系統(tǒng)對壓縮空氣品質(zhì)的要求由空氣壓縮機輸出的壓縮空氣雖然能夠滿足氣動系統(tǒng)工作時的壓力和流量要求，但其溫度高達170℃，且含有汽化的潤滑油、水蒸汽和灰塵等污染物，這些污染物將對氣動系統(tǒng)造成以下不利。因此，由空氣壓縮機排出的壓縮空氣必須經(jīng)過降溫、除油、除水、除塵和干燥，使之品質(zhì)達到一定要求后，才能使用。一、氣源裝置——氣源裝置的組成和布置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)變?yōu)闅怏w的壓力能輸送給氣動系統(tǒng)。空氣壓縮機的選用應以氣壓傳動系統(tǒng)所需要的工作壓力和流量兩個參數(shù)為依據(jù)。目前工程實際中常用的工作壓力為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，特殊需要也可選用中、高壓或超高壓的空氣壓縮機。在確定空氣壓縮機輸出流量時，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)。一、氣源裝置——空氣壓縮機后冷卻器

后冷卻器一般安裝在空氣壓縮機的出口管路上，用于降低壓縮空氣的溫度，并使壓縮空氣中的大部分水汽、油汽冷凝成水滴、油滴，以便經(jīng)油水分離器析出。油水分離器

油水分離器的作用是將經(jīng)后冷卻器降溫析出的水滴、油滴等雜質(zhì)從壓縮空氣中分離出來。一、氣源裝置儲氣罐的作用是儲存一定數(shù)量的壓縮空氣，以解決空氣壓縮機的輸出氣量和氣動設備的耗氣量之間的不平衡；消除空氣壓縮機排氣的壓力波動及由此引起的管道振動，保證供氣的連續(xù)性、平穩(wěn)性；進一步冷卻壓縮空氣，分離壓縮空氣中的油份、水份。進氣管在下，出氣管在上，并盡可能加大兩管間的距離。儲氣罐應設置：安全閥、壓力表、檢查孔、排污管閥等。一、氣源裝置——儲氣罐干燥器的作用是為了進一步吸收和排除壓縮空氣中的水分、油分，使之變?yōu)楦稍锟諝?，以供對氣源品質(zhì)要求較高的氣動設備用氣。吸附式干燥器在氣壓系統(tǒng)中，為保證供氣的連續(xù)性，一般氣源系統(tǒng)設置兩套干燥器，一套用于空氣干燥，另一套用于吸附劑再生，兩套交替工作。一、氣源裝置——干燥器過濾器用以除去壓縮空氣中的油污、水分和灰塵等雜質(zhì)。一次過濾器只在氣源裝置中使用。分水濾氣器要根據(jù)氣動設備要求的過濾精度和自由空氣流量來選用。分水濾氣器一般裝在減壓閥之前，也可單獨使用；要按殼體上的箭頭方向正確連接其進、出口，不可將進、出口接反，也不可以將存水杯朝上倒裝。一、氣源裝置——過濾器二、氣動輔助元件油霧器油霧器的作用是把潤滑油霧化后，注入壓縮空氣中，并隨氣流進入需要潤滑的部位，滿足潤滑的需要。油霧器一般安裝在分水濾氣器、減壓閥之后，并盡可能靠近換向閥；需注意不要將油霧器的進出口接反，儲油杯也不可倒置；應避免把油霧器安裝在換向閥和氣缸之間，以免造成浪費。消聲器為降低排氣噪音，一般要在換向閥的排氣口安裝消聲器。常用的消聲器有吸收型、膨脹干涉型和膨脹干涉吸收型三種。學習項目三氣動執(zhí)行元件氣動執(zhí)行元件在氣動系統(tǒng)中是將壓縮空氣的壓力能轉(zhuǎn)化為機械能的元件。分為氣缸和氣馬達兩大類。氣缸可實現(xiàn)直線往復運動或擺動，輸出為力或轉(zhuǎn)矩，氣馬達可實現(xiàn)連續(xù)回轉(zhuǎn)運動，輸出為轉(zhuǎn)矩。一、氣缸——分類1）按壓縮空氣對活塞端面作用力的方向可分為：單作用氣缸和雙作用氣缸。2）按結(jié)構(gòu)特點可分為：活塞式、柱塞式、膜片式、葉片擺動式等。3）按功能可分為普通氣缸和特殊氣缸。普通氣缸是指一般活塞式氣缸，用于無特殊要求的場合。特殊氣缸常用于有某種特殊要求的場合。如薄膜式氣缸、沖擊式氣缸、氣液阻尼氣缸、伸縮式氣缸等。一、氣缸——常見氣缸的工作原理及用途1）薄膜式氣缸

薄膜式氣缸是以薄膜取代活塞帶動活塞桿運動的一種氣缸。具有結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、制造容易、成本低、維修方便、壽命長、泄漏少、效率高等優(yōu)點，但因膜片的變形量有限，氣缸的行程較小，且輸出的推力隨行程的增大而減小。它適用于氣動夾具、自動調(diào)節(jié)閥及短行程場合。2）氣液阻尼氣缸

氣液阻尼缸是由氣缸和液壓缸組合而成，以壓縮空氣為能源，以油液作為控制和調(diào)節(jié)氣缸運動速度的介質(zhì)，利用液體的可壓縮性小和控制液體排量來獲得氣缸的平穩(wěn)運動和調(diào)節(jié)活塞的運動速度。一、氣缸——常見氣缸的工作原理及用途3）沖擊式氣缸沖擊式氣缸是將壓縮空氣的能量轉(zhuǎn)換為活塞高速運動能量的一種氣缸。一、氣缸——常見氣缸的工作原理及用途二、氣動馬達——工作原理氣動馬達是把壓縮空氣的壓力能轉(zhuǎn)換為回轉(zhuǎn)機械能的能量轉(zhuǎn)換裝置。它的作用相當于電動機或液壓馬達，它輸出力矩，驅(qū)動機構(gòu)作旋轉(zhuǎn)運動。氣壓傳動中應用最廣的是葉片式和活塞式氣馬達。1）具有防爆性能，工作安全，可在易燃、易爆、高溫、振動、潮濕、粉塵等惡劣環(huán)境下工作，不受高溫及振動的影響。2）具有過載保護作用，可長時間滿載工作，且溫升較小，過載時馬達只是減低轉(zhuǎn)速或停車，過載解除后，可立即重新正常運轉(zhuǎn)。3）可實現(xiàn)無級調(diào)速，通過控制調(diào)節(jié)節(jié)流閥的開度來控制進入氣馬達的壓縮空氣的流量，從而控制調(diào)節(jié)氣馬達的轉(zhuǎn)速。4）具有較高的啟動轉(zhuǎn)矩，可直接帶負載啟動，啟動、停止迅速。5）功率范圍及轉(zhuǎn)速的調(diào)速范圍較寬，功率小至幾百瓦，大至幾萬瓦；轉(zhuǎn)速可從0到

或更高。6）與電動機相比，單位功率尺寸小，結(jié)構(gòu)簡單、重量輕，適用于安裝在位置狹小的場合及手工工具上，操作方便，可正反轉(zhuǎn)，維修容易、成本低。7）缺點是：速度穩(wěn)定性較差，輸出功率小，耗氣量大、效率低、噪聲大和易產(chǎn)生振動。二、氣動馬達——特點

氣動馬達的工作適應性較強，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、不便人工操作及有過載可能的場合。目前，氣動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)，許多氣動工具如風鉆、風扳手、風砂輪、風動鏟刮機均裝有氣動馬達，隨著氣壓傳動的發(fā)展，氣動馬達的應用將日趨廣泛。二、氣動馬達——應用學習項目四氣動控制元件氣動控制元件是在氣動系統(tǒng)中控制和調(diào)節(jié)壓縮空氣的壓力、流量、流動方向、發(fā)送信號的元件，利用它們可以組成各種氣動回路，使氣動執(zhí)行元件按設計要求正常工作。氣動控制元件按功能和用途可分為壓力控制閥、流量控制閥和方向控制閥三大類。壓力控制閥用于控制壓縮空氣的壓力，滿足各種壓力要求。這類閥的共同特點是利用作用于閥芯上的壓縮空氣的壓力和彈簧力相平衡的原理來進行工作的。壓力控制閥按其控制功能可分為三大類：一是起降壓、穩(wěn)壓作用的減壓閥；二是起限壓、安全保護作用的安全閥；三是根據(jù)氣路壓力不同進行某種控制的順序閥。一、壓力控制閥氣動設備的氣源所提供的壓縮空氣的壓力通常都高于每臺設備所需的工作壓力且壓力波動較大，因此減壓閥的功用就是將供氣氣源壓力減到每臺氣動裝置實際需要的壓力，并保持減壓后的壓力值穩(wěn)定。減壓閥不工作時應及時把旋鈕松開，以免膜片變形。一、壓力控制閥——減壓閥安全閥在系統(tǒng)中起安全保護作用。當系統(tǒng)壓力超過規(guī)定值時，安全閥打開，將系統(tǒng)中的一部分氣體排入大氣，使系統(tǒng)壓力不超過允許值，從而保證系統(tǒng)不因壓力過高而發(fā)生事故。一、壓力控制閥——安全閥（溢流閥）順序閥是當進口壓力或先導壓力達到設定值時，便允許從進口側(cè)向出口側(cè)流動的閥。使用它，可依據(jù)氣壓系統(tǒng)中壓力的變化來控制氣動回路中各執(zhí)行元件按順序動作。一、壓力控制閥——順序閥流量控制閥是通過改變閥的通流面積來調(diào)節(jié)壓縮空氣的流量，進而控制氣缸的運動速度、換向閥的切換時間和氣動信號的傳遞速度的氣動控制元件。流量控制閥包括節(jié)流閥、單向節(jié)流閥、排氣節(jié)流閥等。二、流量控制閥旋轉(zhuǎn)閥芯螺桿可改變節(jié)流口的開度大小。由于這種節(jié)流閥的結(jié)構(gòu)簡單，體積小，應用范圍較廣。二、流量控制閥——節(jié)流閥單向節(jié)流閥是由單向閥和節(jié)流閥并聯(lián)而成的組合式流量控制閥，常用于控制氣缸的運動速度，又稱為速度控制閥。二、流量控制閥——單向節(jié)流閥排氣節(jié)流閥和節(jié)流閥一樣，也是靠調(diào)節(jié)通流面積來調(diào)節(jié)氣體流量的。所不同的是，排氣節(jié)流閥裝在系統(tǒng)的排氣口處，不僅能夠控制執(zhí)行元件的運動速度，而且因常帶有消聲器件，具有減少排氣噪聲的作用并能防止不清潔的環(huán)境氣體通過排氣口污染氣動系統(tǒng)。所以常稱其為排氣消聲節(jié)流閥。二、流量控制閥——排氣節(jié)流閥用氣動流量控制閥調(diào)速應注意以下幾點，以防產(chǎn)生爬行：①嚴格控制管道中的氣體泄漏；②確保氣缸內(nèi)表面的加工精度和質(zhì)量；③保持氣缸內(nèi)的正常潤滑狀態(tài)；④作用在氣缸活塞桿上的載荷必須穩(wěn)定，若外負載變化較大，應借助液壓或機械裝置(如氣液聯(lián)動)來補償由于載荷變動造成的速度變化；⑤盡可能采用出口節(jié)流調(diào)速方式；⑥流量控制閥盡量裝在氣缸或氣馬達附近。二、流量控制閥三、方向控制閥方向控制閥是用來控制壓縮空氣的流動方向和氣流的通斷，以控制執(zhí)行元件啟動、停止及運動方向的氣動控制元件。按氣流在閥內(nèi)的流動方向，方向閥分為單向型控制閥和換向型控制閥；按控制方式，方向閥分為手動控制、電動控制、機動控制、電氣動控制等；按切換的通路數(shù)目，方向閥分為二通閥、三通閥、四通閥和五通閥等；按閥芯工作位置的數(shù)目，方向閥分為二位閥和三位閥。1）單向閥

單向閥用于防止氣體倒流的場合，還常與節(jié)流閥、順序閥組合成單向節(jié)流閥、單向順序閥使用。三、方向控制閥——單向型方向控制閥2）或門型梭閥3）與門型梭閥三、方向控制閥——單向型方向控制閥4）快速排氣閥快速排氣閥常裝在換向閥和氣缸之間，使氣缸的排氣不用通過換向閥而快速排出，從而加快了氣缸往復運動速度，縮短了工作周期。三、方向控制閥——單向型方向控制閥1）氣壓控制換向閥氣壓控制換向閥是利用壓縮空氣的壓力推動閥芯移動，使換向閥換向，從而實現(xiàn)氣路換向或通斷。氣壓控制換向閥適用于易燃、易爆、潮濕、灰塵多的場合，操作時安全可靠。氣壓控制式換向閥按其控制方式不同可分為加壓控制、卸壓控制、差壓控制和延時控制。三、方向控制閥——換向型方向控制閥①單氣控加壓式換向閥三、方向控制閥——換向型方向控制閥②雙氣控加壓式換向閥三、方向控制閥——換向型方向控制閥③氣壓延時換向閥三、方向控制閥——換向型方向控制閥電磁控制換向閥三、方向控制閥——換向型方向控制閥學習項目五氣動基本回路一、壓力回路壓力控制回路的主要功用是調(diào)節(jié)與控制系統(tǒng)壓力，使之保持在某一規(guī)定的范圍之內(nèi)。1.一次壓力控制回路：主要用來控制儲氣罐的壓力，使之不超過設定的壓力值。2.二次壓力控制回路：主要是對氣動系統(tǒng)的氣源壓力進行控制。3.高低壓轉(zhuǎn)換