自動生產(chǎn)線安裝與調(diào)試（第2版） 課件 單元1 氣動技術(shù)在自動生產(chǎn)線中的應(yīng)用

自動生產(chǎn)線與調(diào)試單元一氣動技術(shù)在自動生產(chǎn)線中的應(yīng)用全國高職高專院校規(guī)劃教材·精品與示范系列1.1氣源裝置及輔助元件氣源裝置和輔助元件是氣動系統(tǒng)的兩個不可缺少的重要組成部分。氣源裝置給系統(tǒng)提供足夠清潔、干燥的且具有一定壓力和流量的壓縮空氣；氣動輔助元件是元件連接和提高系統(tǒng)可靠性、使用壽命以及改善工作環(huán)境等所必需的。一、氣源裝置氣源裝置是將原動機輸出的機械能轉(zhuǎn)變?yōu)榭諝獾膲毫δ?，為氣壓傳動系統(tǒng)提供動力的部分。氣源裝置通常由以下幾個部分組成：空氣壓縮機、儲存、凈化空氣的裝置和設(shè)備、傳輸壓縮空氣的管路系統(tǒng)?？諝鈮嚎s機是產(chǎn)生和輸送壓縮空氣的裝置，它將機械能轉(zhuǎn)化為氣體的壓力能，一般由電動機帶動，按其工作原理不同可分為：容積式和動力式兩類。一般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。

空氣壓縮機的選用：

空氣壓縮機的選用應(yīng)以氣壓傳動系統(tǒng)所需的工作壓力和流量兩個參數(shù)為依據(jù)。一般氣動系統(tǒng)需要的工作壓力為0.5~0.8Mpa,因此選用額定排氣壓力為0.7~1Mpa的低壓空氣壓縮機?？諌簷C或空氣站的供氣量（自由流量）qZ可按下式估算：式中qmax為系統(tǒng)內(nèi)第i臺設(shè)備的最大自由空氣耗量（m3/s）；n為系統(tǒng)內(nèi)所用氣動設(shè)備總數(shù)；為利用系數(shù)K1為漏損系數(shù)；K2為備用系數(shù)二、氣動輔助元件

輔助元件包括過濾器、油霧器、消聲器、管道及管路附件和其它輔助元件等，保證氣壓傳動系統(tǒng)正常工作必不可少的組成部分。氣動系統(tǒng)中分水濾氣器、減壓閥和油霧器常組合在一起使用，稱為氣動三聯(lián)件.氣源處理組件是氣動控制系統(tǒng)中的基本組成器件，它的作用是除去壓縮空氣中所含的雜質(zhì)及凝結(jié)水，調(diào)節(jié)并保持恒定的工作壓力。在使用時，應(yīng)注意經(jīng)常檢查過濾器中凝結(jié)水的水位，在超過最高標線以前，必須排放，以免被重新吸入。氣動三聯(lián)件圖1-氣源；2-分水濾氣器；3-減壓閥；4-油霧器；1.2氣動執(zhí)行元件--氣缸

氣缸和氣馬達是氣壓傳動系統(tǒng)的執(zhí)行元件，它們將壓縮空氣的壓力能轉(zhuǎn)換為機械能，氣缸用于實現(xiàn)直線往復(fù)運動或擺動，氣馬達則用于實現(xiàn)連續(xù)回轉(zhuǎn)運動。（1）按壓縮空氣作用在活塞端面上的方向，可分為單作用氣缸和雙作用氣缸。單作用氣缸只有一個方向的運動是靠氣壓傳動，活塞的復(fù)位靠彈簧力或重力；雙作用氣缸活塞的往返全都靠壓縮空氣來完成。（2）按結(jié)構(gòu)特點可分為活塞式氣缸、葉片式氣缸、薄膜式氣缸、氣液阻尼缸。（3）按氣缸功能可分為普通氣缸和特殊氣缸。普通氣缸主要指活塞式單作用氣缸和又作用氣缸。特殊氣缸包括氣液阻尼缸、薄膜式氣缸、沖擊式氣缸、增壓氣缸、步進氣缸、回轉(zhuǎn)氣缸等。

一、氣缸的分類單作用氣缸是指壓縮空氣僅在氣缸的一端進氣孔，并推動活塞運動，而活塞的返回則是借助于其它外力如重力、彈簧力等.

二、單作用氣缸單作用氣缸單作用活塞式氣缸多用于短行程及活塞桿推力、運動速度要求不高的場合，如定位和夾緊裝置等。雙作用氣缸是指活塞的往復(fù)運動均由壓縮空氣來推動。單桿雙作用氣缸是使用最廣泛的一種普通氣缸。三、雙作用直線氣缸雙作用氣缸具有結(jié)構(gòu)簡單，輸出力穩(wěn)定，行程可根據(jù)需要選擇的優(yōu)點，但由于是利用壓縮空氣交替作用于活塞上實現(xiàn)伸縮運動的，回縮時壓縮空氣的有效作用面積較小，所以產(chǎn)生的力要小于伸出時產(chǎn)生的推力。一般用于包裝機械、食品機械、加工機械等設(shè)備上。普通緩沖雙作用氣缸活塞桿；2-活塞；3-緩沖氣缸；4-節(jié)流閥；5-進、排氣孔；6-單向閥；7-端蓋四、薄型氣缸薄型氣缸也稱為薄膜式氣缸結(jié)，一種利用壓縮空氣通過膜片推動活塞往復(fù)運動,它具有結(jié)構(gòu)緊湊、簡單、容易制造、成本低、維修方便、壽命長、泄漏少、效率高等優(yōu)點，適用于氣動夾具、自動調(diào)節(jié)閥及短行程場合。薄膜式氣缸a）單作用式b）雙作用式1-缸體2-膜片3-膜盤4-活塞桿1.3氣動控制元件及基本回路控制元件是控制和調(diào)節(jié)壓縮空氣的壓力、流量、流動方向和發(fā)送信號的重要元件，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。此外還有通過改變氣流方向和通斷以實現(xiàn)各種邏輯功能的氣動邏輯元件等。

壓力控制閥主要用來控制系統(tǒng)中氣體的壓力,滿足各種壓力要求.壓力控制閥可分為三類: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即溢流閥；三是根據(jù)氣路壓力不同進行某種控制的順序閥。一、壓力控制閥及壓力控制回路安全閥在系統(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。安全閥又稱溢流閥。

1．安全閥溢流閥的工作原理a）結(jié)構(gòu)b）圖形符號1-調(diào)節(jié)桿；2-彈簧；3-閥心減壓閥的功用是：將供氣氣源壓力減到裝置所需要的壓力，并保證減壓后壓力值穩(wěn)定。減壓閥的基本性能包括調(diào)壓范圍、壓力特性和流量特性，壓力特性和流量特性是減壓閥的兩個重要特性，是選擇和使用減壓閥的重要依據(jù)。選用減壓閥時要根據(jù)使用要求選定其類型和調(diào)壓精度，再根據(jù)所需最大輸出流量來選擇其通徑。

2．減壓閥減壓閥的結(jié)構(gòu)1-旋鈕；2、3-彈簧；4-溢流閥座；5-膜片；6-膜片氣室7-陰尼管；8-閥心；9-復(fù)位；10-進氣閥口；11-排氣孔；12-溢流孔減壓閥的安裝1-氣源；2-分水濾氣器；3-減壓閥；4-油霧器；5-換向閥閥的氣源壓力應(yīng)大于最高輸出壓力0.1MPa。減壓閥一般安裝在分水濾氣器之后，油霧器之前如圖1-7所示，并注意不要將其進、出口接反；閥不用時應(yīng)把旋鈕放松，以免膜片經(jīng)產(chǎn)常受壓變形而影響其性能。注意：3．壓力控制回路

壓力控制回路主要是使回路中的壓力保持在一定的范圍內(nèi)或使回路得到高低不同的壓力的基本回路。常用的有一次壓力控制回路和二次壓力控制回路。（1）一次壓力控制回路一次壓力回路用于控制貯氣罐的壓力使之不超過規(guī)定的壓力值。常采用外控溢流閥和電接點壓力表來控制空氣壓縮機的轉(zhuǎn)、停使貯氣罐內(nèi)的壓力保持在規(guī)定的范圍內(nèi)。采用電接點壓力表，對電機及控制要求較高，常用于對小型空壓機的控制。

一次壓力控制回路1-溢流閥；2-電接點壓力表二次壓力控制回路主要對氣動系統(tǒng)氣源壓力控制。氣壓傳動中經(jīng)常將水濾氣器、減壓閥和油霧器合稱為氣動三聯(lián)件。

（2)二次壓力控制回路二次壓力控制回路

為了使氣缸的動作平穩(wěn)可靠，應(yīng)對氣缸的運動速度加以控制，常用的方法是使用流量控制閥來實現(xiàn)。流量控制閥是通過控制氣體流量來控制氣動執(zhí)行元件的運動速度的，而氣體流量的控制是通過改變流量控制閥的流通面積來實現(xiàn)的。常用的流量控制閥有節(jié)流閥、單向節(jié)流閥、排氣節(jié)流閥等。二、流量控制閥及速度控制回路單向節(jié)流閥是由單向閥和節(jié)流閥并聯(lián)而成的組合控制閥，當氣流由P口向A口流動時，經(jīng)過節(jié)流閥節(jié)流；反方向性流動，即由A向P流動時，單向閥打開，不節(jié)流。單向節(jié)流閥常用于氣缸的調(diào)速和延時回路。1．單向節(jié)流控制閥單向節(jié)流閥1-調(diào)節(jié)桿；2-彈簧；3-單向閥；4-節(jié)流口2．速度控制回路雙作用氣缸單向調(diào)整回路a)進氣節(jié)流回路b）排氣節(jié)流回路節(jié)流閥組成的速度控制回路圖當壓縮空氣從A端進氣、從B端排氣時，單向節(jié)流閥A的單向閥開啟，向氣缸無桿腔快速充氣；由于單向節(jié)流閥B的單向閥關(guān)閉，有桿腔的氣體只能經(jīng)節(jié)流閥排氣，調(diào)節(jié)節(jié)流閥B的開度，便可改變氣缸伸出時的運動速度。反之，調(diào)節(jié)節(jié)流閥A的開度則可改變氣缸縮回時的運動速度。三、電磁方向控制閥及氣動控制回路方向控制閥是用來控制壓縮空氣的流動方向和氣流通斷的。氣動方向控制閥按閥芯結(jié)構(gòu)不同可分為滑閥式、截止式、平面式、旋塞式和膜片式等，其中以截止式和滑閥式應(yīng)用較多；按控制方式不同可分為電磁控制式、氣壓控制式、機械控制式、人力控制式和時間控制式等；按作用特點可分為：單向型和換向型；按通口數(shù)和閥芯工作位置數(shù)可分為：二位兩通、二位三通、三位五通等多種型式。

1．方向控制閥換向閥的通口和工作位置2.電磁換向閥電磁換向閥是利用電磁鐵吸力推動閥芯來改變閥的工作位置，以控制氣流的流動方向,由于它可借助于按鈕開關(guān)、行程開關(guān)、接近開關(guān)等發(fā)出的信號進行控制，易于實現(xiàn)電-氣聯(lián)合控制,能實現(xiàn)遠距離操作,應(yīng)用范圍較廣。

直動式單電控電磁換向閥的工作原理圖a）電磁線圈不通電b）電磁線圈通電c）圖形符號1-電磁鐵2-閥心直動式雙電控兩位五通電磁閥工作原理a）電磁線圈1得電，閥心向右移b）電磁線圈2得電，閥心向左移c）圖形符號1、2-電磁線圈3-閥心先導(dǎo)式雙電控換向閥工作原理a）主閥向右移b）主閥向左移C）圖開符號1、2-電磁先導(dǎo)閥3-主閥1.4氣壓傳動系統(tǒng)的安裝調(diào)試和故障分析為使氣動系統(tǒng)能夠長期穩(wěn)定地工作，應(yīng)的維護措施如下：（1）每天應(yīng)將過濾器中的水排掉，檢查油霧器的油面高度及油霧器的調(diào)節(jié)情況。（2）每周應(yīng)檢查信號發(fā)生器上是否有灰塵或鐵屑，查看調(diào)查壓閥上的壓力表，檢查油霧器的工作是否正常。（3）每三個月檢查管道連接處的密封。（4）每六個月檢查氣缸內(nèi)活塞桿的支撐點是否磨損。1．氣壓系統(tǒng)使用和維護一般系統(tǒng)發(fā)生故障的原因如下：（1）元件的堵塞。（2）控制系統(tǒng)的內(nèi)部故障。一般情況下，控制系統(tǒng)故障發(fā)生的概率遠遠少于與外部接觸的傳感器或者機器本身的故障。2．氣動系統(tǒng)主要元件常見故障和排除方法方向閥常見故障及排除方法序號故障原因排除方法1不能換向閥的滑動阻力大，潤滑不良進行潤滑O型閥密封圈變形更換密封圈灰塵卡住滑動部分清除灰塵彈簧損壞更換彈簧閥操縱力小檢查閥操縱部分活塞密封圈磨損更換密封圈膜片破裂更換膜片2閥產(chǎn)生振動空氣壓力低（先導(dǎo)式）提高操縱壓力，采用直動式電源電壓低（電磁閥）提高電源電壓，使用低電壓線圈3交流電磁鐵有蜂鳴聲I型活動鐵心密封不良檢查鐵心接觸和密封性，必要時更換鐵心組件灰塵進入I、T型鐵心的滑動部分，使活動鐵心不能密切接觸清除灰塵T型活動鐵心的鉚釘脫落，鐵心疊層分開不能吸合更換活動鐵心方向閥常見故障及排除方法序號故障原因排除方法4電磁鐵動作時間偏差大或不能動作活動鐵心銹蝕，不能移動；在濕度高的環(huán)境中使用氣動元件時，由于密封不完善而向磁鐵部分泄漏空氣電源電壓低灰塵進入活動鐵心的滑動部分，使運動狀況惡化鐵心除銹，修理好對外部的密封，更換壞的密封件提高電源電壓或使用符合員壓的線圈清除灰塵5線圈燒毀環(huán)境溫度高快速循環(huán)使用因為吸引時電流大，單位時間耗電多，溫度升高，使絕緣損壞而短路灰塵夾在閥和鐵心之間，不能吸引活動鐵心線圈上有殘余電壓按產(chǎn)品規(guī)定溫度范圍使用使用高級電磁閥使用氣動邏輯回路清除灰塵使用正常電源電壓，使用符合電壓的線圈6切斷電源，活動鐵心不能退回灰塵進入活動鐵心滑動部分清除灰塵氣缸常見故障及排除方法序號故障原因排除方法1外泄漏活塞桿與密封襯套間漏氣氣缸體與端蓋間漏氣從緩沖裝置的調(diào)節(jié)螺釘處漏氣內(nèi)泄漏活塞兩端串氣襯套密封磨損，潤滑油不足活塞桿偏心活塞桿有傷痕活塞桿與密封襯套的配合面內(nèi)的雜質(zhì)，密封圈損壞潤滑不良，活塞桿被卡住活塞