《木材加工装备·人造板机械03 第三章 执行元件综述》由会员分享，可在线阅读，更多相关《木材加工装备·人造板机械03 第三章 执行元件综述（37页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第1篇 液压传动与气压传动,主讲人：王玉亮,木材加工装备人造板机械,第1篇 液压传动与气压传动 第1章 液压传动与气压传动基础理论 第2章 动力元件 第3章 执行元件 第4章 控制阀 第5章 液压与气动系统中的辅助装置 第6章 液压与气压系统的基本回路,第3章 执行元件,3.1 气缸 3.2 液压缸,第3章 执行元件,气动执行元件是一种传动装置，它将压缩空气的压力能转化为机械能，能驱动机构实现直线往复运动、摆动、旋转运动或冲击动作。气动执行元件可以分为气缸和气马达两大类。 气缸用压缩空气作动力源，产生直线运动，输出力或动能。 气马达用压缩空气作动力源，产生回转运动，输出力矩。,引言,3.1 气
2、缸,气缸是气动系统中使用最多的一种执行元件。 根据使用条件不同，其结构、形状也有多种形式。,3.1.1 气缸的分类,图3-1是普通双向作用气缸的结构简图。它是由缸筒、端盖、活塞、活塞杆、密封件及紧固件所组成。 当从A孔输入压缩空气时，B孔排气，压缩空气作用在活塞右端面上的力将克服各种反向作用力，推动活塞前进，使活塞杆伸出；当A孔排气，B孔进气时，活塞杆便返回初始位置。,3.1 气缸,气缸的种类非常多，可以按不同方式分类。 1）按压缩空气作用在活塞端面上的方向分： 单向作用缸：压缩空气只从一端进入气缸，使活塞向前运动，而活塞的返回是靠弹簧或其他外力的作用。 双作用气缸：气缸活塞的往复运动均由压缩
3、空气来完成 2）按气缸的结构特征分： 活塞式气缸。 薄膜式气缸。 摆动式（或称叶片式）气缸：压缩空气作用在叶片上，使叶片轴产生小于360的回转。,3.1.1 气缸的分类,3.1 气缸,3）按气缸的安装形式分： 固定式气缸：气缸安装在机体上固定不动，有耳座式、凸缘式和法兰式。 轴销式气缸：缸体围绕一固定轴可做一定角度的摆动。 回转气缸：缸体固定在机床主轴上，可随机床主轴做高速旋转运动。 嵌入式气缸：气缸做在夹具本体内。 4）按气缸的功能分： 普通气缸：包括单向作用气缸和一般双作用气缸。用于无特殊使用要求的场合。 缓冲气缸：气缸一端或两端有缓冲装置，可减轻活塞运动至行程末端时对缸盖的撞击。,3.1
4、.1 气缸的分类,3.1 气缸,油阻尼气缸：气缸与液压缸联动，可控制气缸活塞运动速度，使其运动平稳。 回转气缸：与气缸卡盘配合使用，在机床上实现自动装卡。 摆动气缸：用于要求气缸叶片卡轴在一定角度内绕轴线回转的场合，如卡具转位、阀门开关等。 冲击气缸：活塞运动速度很高，可带动锤头利用其动能做功。 步进气缸：根据不同的控制信号，使活塞杆伸出不同的相应位置。,3.1.1 气缸的分类,3.1 气缸,3.1.2 几种常用气缸的工作原理,1）普通单作用气缸 普通单作用气缸气缸的特点是： （1）结构简单，由于只单边进气，耗气量小； （2）由于有复位弹簧，使压缩空气的作用力有一部分用来克服弹簧的反力，因而减
5、小了活塞杆的输出推力。并且推力随行程而变化； （3）由于缸内安装弹簧，增加了缸体长度，缩短了活塞的有效行程。 这些特点决定了单向作用气缸多用于短行程及对推力、运动速度要求不高的场合，如气吊、定位和卡紧装置等。,3.1 气缸,3.1.2 几种常用气缸的工作原理,1）普通单作用气缸 图3-2为普通单作用气缸的工作原理图。压缩空气只从气缸的一端进人气缸，推动活塞前进，而活塞的返回是借助子弹簧力。有的单向作用气缸复位是靠膜片张力、外力或活塞自重等。,3.1 气缸,3.1.2 几种常用气缸的工作原理,2）双作用普通气缸 这是指未加缓冲装置的两端进气的气缸，活塞的往复运动均由压缩空气束推动。其结构还可以分
6、为单活塞杆式、双活塞杆式等。 3）缓冲气缸 一个普通气缸，当活塞运动接近行程末端时，由于具有较高的速度，如不采取措施，活塞就会以很大的力量撞击端盖，引起振动或损坏机件，也可能由于撞击而使气动夹具夹紧的薄壁工件发生变形。对于行程较长的气缸，这种现象尤为显著。为了使活塞能够平稳地靠拢端盖而不发生冲击现象，可以在气缸内部加上缓冲装置，这种气缸称为缓冲气缸，图3-3是它的结构原理图。,3.1 气缸,3.1.2 几种常用气缸的工作原理,3）缓冲气缸 图3-3是缓冲气缸的结构原理图。缓冲气缸与普通气缸相比，其结构不同之处在于：活塞的端部增加了一个缓冲柱塞（或称缓冲套），在端盖上相应地开有缓冲柱塞孔，并且加
7、装了一个可调针形节流阀和一个单向阀。,工作原理：当活塞运动到接近行程末端，缓冲柱塞1进入柱塞孔时，主排气道被堵死，活塞进入缓冲行程。活塞再向前进，则在排气腔内的剩余气体只能从节流阀4排出，由于排气不畅，排气腔中的气体被活塞压缩，压力升高，形成一个甚至高于工作气源压力的背压，使活塞的运动速度逐渐减慢。,3.1 气缸,3.1.2 几种常用气缸的工作原理,3）缓冲气缸 缓冲气缸实际上是利用空气被压缩来吸收运动部件的动能达到缓冲目的。调节节流阀4的开度，可控制气缸活塞速度的减缓程度。当活塞反向运动时，气流经过单向阀2进入气缸，因而气缸能正常起动。 缓冲效果的好坏不仅仅取决于节流阀的开度，还和其他因素有
8、关，其中包括缓冲柱塞的长度和直径的大小、密封效果如何等等。缓冲柱塞的长度不宜太小，否则起不到缓冲作用。 气缸运动部分的质量越大，速度越快，缓冲柱塞长度也要随之加大，设计时可参考标准气缸的尺寸。,3.1 气缸,3.1.2 几种常用气缸的工作原理,4）可调控气缸 在气缸的实际应用中，常常要求气缸活塞在往复行程中速度不同，或要求气缸在行程中变速。,工作原理：当气缸活塞右行时，单向阀1关闭，右腔气体只能通过节流孔2排出，因此活塞右行为慢速；当活塞左行时，打开单向阀1供气，活塞为快速运动。当然，如果左边缸盖也安装单向节流阀，调节节流阀开度，同样可以调节活塞左行的速度。,3.1 气缸,3.1.2 几种常用
9、气缸的工作原理,4）可调控气缸 可调速气缸就是在普通气缸的缸盖上安装控制速度的单向节流阀，用以实现气缸活塞在整个行程或部分行程中改变运动速度。 从速度调节角度看，缓冲气缸也是一种可调速气缸，只不过活塞运动速度仅在接近行程终点时才能调节而已。 5）油阻尼气缸 在机械加工中实现进给运动的气缸，不仅要有足够的驱动力，用以推动刀具进行切削加工，同时还要求它的运动速度均匀、可调，在负载有变化的情况下，运动仍是平稳的。普通气缸是满足不了这些要求的，因为当外界负载变化较大时，气缸就可能产生“爬行”或“自走”，影响切削加工的精度和表面粗糙度。,3.1 气缸,3.1.2 几种常用气缸的工作原理,5）油阻尼气缸
10、为了克服普通气缸的这一缺点，通常采用油阻尼气缸（亦称气-液阻尼缸或气液联动缸），作为切削加工的进给驱动装置。它用气缸产生驱动力，用液压缸进行阻尼，充分利用气动和液压的优点。 油阻尼气缸按其结构可分为串联式和并联式两种。,3.1 气缸,3.1.2 几种常用气缸的工作原理,5）油阻尼气缸,串联式油阻尼气缸（图3-5）实际是用活塞杆将气缸和液压缸串联在一起，两缸之间用隔板隔开，防止气与油互窜。活塞杆的输出力是气缸的推、拉力与液压缸的阻力之差。而液压缸本身不用油泵供油，被气缸活塞所带动，利用油的不可压缩性，起一种阻尼、调速作用。当气缸活塞左行时，带动液压缸活塞一起运动，液压缸左腔排油，单向阀关闭，油只
11、能通过节流阀排入液压缸的右腔内，调节节流阀开度，控制排油速度，就能调节油阻尼气缸活塞的运动速度。,3.1 气缸,3.1.2 几种常用气缸的工作原理,5）油阻尼气缸 串联式的缸体较长，加工与安装时对同心度要求较高，并要注意解决两缸间的窜气问题。串联式又有液压缸在前和液压缸在后之分。液压缸在后的，液压缸只一端有活塞杆，液压缸两腔容积不等，工作时需要储油及补油，要用较大的油杯；若液压缸装在气缸前面，液压缸活塞两端都有活塞杆，两腔容积一样，没有储油补油问题，油杯只用来作泄漏的补油，如果不用油杯，定期向液压缸补油也可。,3.1 气缸,3.1.2 几种常用气缸的工作原理,5）油阻尼气缸 并联式油阻尼气缸（
12、图3-6），缸体长度短，结构紧凑，调整方便，消除了气缸、液压缸之间的窜气现象。但由于气缸和液压缸安装在不同轴线上，安装不好会产生附加力矩，增加导轨的磨损，甚至可能因别劲而产生爬行现象，使用中应注意。,3.1 气缸,3.1.2 几种常用气缸的工作原理,6）回转气缸 图3-7是回转气缸工作原理图。,回转气缸一般都与气动卡盘配合使用，由气缸活塞的进退来控制卡盘的放松和卡紧。应用于机床的自动装卡。气缸本体用过渡法兰连接在机床主轴后端，随主轴一起转动，故称为回转气缸。缸体转动时，导气接头1固定不动，缸体5的导气轴可以在导气接头1内转动，导气轴上的两个气道一直与导气接头内的两个环形气槽相通，气槽的开孔接换
13、向阀的输出口。这样，就保证了导气轴与缸体一起旋转时，气缸的头腔（或尾腔）一直与气源相通。,3.1 气缸,3.1.2 几种常用气缸的工作原理,6）回转气缸 生产中，有时要求很大的卡紧力，但为保证缸体转动时动平衡好，不希望增大缸体直径，可采用双活塞式同转气缸，该气缸的输出力比同缸径单活塞式的增大一倍。 为了克服回转气缸由于缸体转动产生的离心力和振动对机床轴承的损害，以及由旋转造成的不安全因素，可以采用图3-8所示固定式回转气缸。,3.1 气缸,3.1.2 几种常用气缸的工作原理,6）回转气缸 图3-8所示固定式回转气缸的缸体借助于过渡法兰安装在机床床头箱的后端，拉杆借助于轴承可以在空心的活塞中自由
14、转动，并与活塞联成一体随活塞往复运动。这种缸的缺点是，其活塞的往复运动，要使机床主轴两端的轴承承受频繁的轴向力，加速轴承的磨损。,3.1 气缸,3.1.2 几种常用气缸的工作原理,7）薄膜气缸 普通薄膜气缸的结构如图3-9所示。它是由缸体、膜片、夹住膜片的膜盘，弹簧、活塞杆等零件组成。膜片有盘形膜片和平膜片两种，一般用夹织物橡胶制成，厚度为56mm，有时也可用钢片、锡磷青铜片制成。薄膜气缸的功能类似弹簧复位的活塞式单向作用气缸。它依靠膜片在压缩空气作用下的变形，推动活塞杆运动。,3.1 气缸,3.1.2 几种常用气缸的工作原理,7）薄膜气缸 薄膜气缸具有结构紧凑、质量轻、维修方便、制造成本低、
15、使用寿命长等优点。但图3-9所示结构的薄膜气缸膜片变形有限，因此它的行程短，一般不超过40mm。平膜片的行程更短，约是其有效直径的十分之一。,3.1 气缸,3.1.2 几种常用气缸的工作原理,8）摆动气缸,图3-10是摆动式气缸的工作原理图。它由缸体3、定子4、转子2和叶片1组成。定子与缸体同定在一起，叶片与转子(即输出轴)连在一起。定子上有两条气路，左路进气时，右路排气，压力气体推动叶片，带动转子顺时针转动，反之则做逆时针转动。转子分单叶片和双叶片两种。摆功式气缸一般用在安装位置受到限制的场合，如夹具的回转、阀门开关及工作台转位等。,图3-10 摆动式气缸的工作原理图,3.2 液压缸,液压缸
16、是液压传动系统中的执行元件，它是把液压能转换成机械能的能量转换装置。液压缸实现的是往复运动。液压缸的结构形式有活塞缸、柱塞缸、摆动缸三大类活塞缸和柱塞缸实现往复直线运动、输出速度和推力，摆动缸实现往复摆动，输出角速度（转速）和转矩。液压缸除了单个地使用外，还可以两个或多个地组合起来或和其他机构组合起来使用，完成特殊的任务。 液压缸结构简单，工作可靠，在机床的液压系统中得到了广泛的应用。,3.2.1 液压缸的类型及其特点,3.2 液压缸,1）双杆活塞缸 图3-11(a)示缸筒固定时的安装形式：缸筒固定在机床床身上，其两端设有进出油口，活塞杆则与机床工作台相连，动力由活塞杆传出。图3-11(b)示活塞杆固定时的安装形式：缸筒与机床工作台相连，活塞杆固定在机床床身的两个支架上。进出油口可做在活塞杆的两端(油液从空心的活塞杆中进出)，也可做在缸筒两端(使用软管连接)。这时液压缸的动力由缸筒传出。,3.2.2 活塞缸,3.2 液压缸,1）双杆活塞缸 在缸筒固定的安装形式中，机床工作台的移动范围约等于活塞有效行程l的3倍，如图3-11(a)所示。这种安装形
