气压传动技术基础ppt课件

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1、.,液 压 与 气 动 技 术,模块一 气 动 基 础,模块导读,气动技术是一种非常杰出的工业技术，它不仅可以实现工业设备驱动，而且还可以实现对驱动系统的控制。在高度重视环保的当今社会，由于空气是最洁净和最无污染的工作介质，气压传动技术的应用在工业化国家中将会变得越来越重要。 本模块对工业中常用的气动元件进行介绍，并对典型的气动回路进行分析。,模块一 气 动 基 础,学习单元一 气压传动技术基础,通过学习马克思主义哲学的物质观、时空观、运动观和意识论， 使学生了解物质的根源性，把握意识的起源、本质和作用，以及意识对物质的反作用， 掌握世界的物质统一性原理。 掌握实践是人和自然、自在世界和人类世

2、界、客观世界和主观世界分化和统一的基础。,学习单元一 气压传动技术基础,要想完成此任务，必须了解什么是气压传动？利用压缩空气工作的设备究竟需要用什么样的元件组合在一起？它们的功效是什么？这种传动形式的优、缺点是什么？因此要想认识利用压缩空气工作的设备，有必要对这些问题进行学习和了解。,学习单元一 气压传动技术基础,知识目标 （1）了解气压传动及其在工业中的应用； （2）了解气压传动的优、缺点； （3）掌握气压传动系统的组成及每一部分的功效； （4）掌握气动技术中常用的物理量。,学习单元一 气压传动技术基础,能力目标 （1）能够识别气动系统回路图中的气动元件； （2）能够结合气动系统回路图解读元

3、件的作用。,学习单元一 气压传动技术基础,一、,气压传动技术介绍,学习单元一 气压传动技术基础,一、,气压传动技术介绍,学习单元一 气压传动技术基础,二、,气压传动技术的优缺点,（1）传动的介质压缩空气不受限制，即取之不尽，用之不竭。 （2）传动系统和元件的结构简单、价格便宜、维修方便、寿命长。 （3）介质具有可压缩性，因此富余的能量可以储存。 （4）系统无爆炸危险，因此不需要昂贵的防爆设施。 （5）介质几乎不受温度波动的影响。 （6）因介质的黏度很小，故其传动过程中损失也很小，适于远距离输送。,学习单元一 气压传动技术基础,（7）介质传输的速度快、系统可实现无级调速。 （8）不加注润滑油的压

4、缩空气是清洁的，在排出时对环境几乎没有污染。 （9）气动元件易于标准化、系列化和通用化。 （10）气动系统无过载的危险。 （11）在不能使用电信号的环境下，也可以直接利用气压信号实现系统的自动控制。 （12）系统的环境适应能力强，如潮湿、粉尘大、强磁场等恶劣的工作环境都可使用。,学习单元一 气压传动技术基础,（1）输出力受到限制，气动系统只适用于要求输出力不大的场合。 （2）由于压缩空气中含有灰尘和水分，介质需经过处理后才能使用。 （3）由于空气具有可压缩性，系统控制精度受限制。 （4）系统在工作时存在较大的排气噪声。,学习单元一 气压传动技术基础,三、,气压传动系统的组成,如图1-4所示为皮

5、带压花机的示意图，如图1-5所示为皮带压花机气动控制系统回路图。从图1-5可看出，要想利用冲压气缸传递冲击力在皮带上压花，气动系统必须具备气源、控制元件、执行元件、空气调节处理元件和辅助元件，如图1-6所示，这五部分构成了一个完整的皮带压花机气动控制系统。其中各组成部分常用元件的名称及功效如下。,学习单元一 气压传动技术基础,学习单元一 气压传动技术基础,图1-6 皮带压花机气动系统的组成,学习单元一 气压传动技术基础,学习单元一 气压传动技术基础,四、,气压传动技术常用物理量,气动系统中提到的压力是指单位面积上所受到的法向力，它与物理中压强的概念一样，但行业的习惯称呼是压力，用p表示，即p=

6、F/A。,学习单元一 气压传动技术基础,压力有两种表示方法，即绝对压力和相对压力，如图1-7所示。 （1）绝对压力。以绝对零点为起点所测量的压力为绝对压力，用p绝表示。 （2）相对压力。以当地大气压力为起点所测量的压力为相对压力，用p相表示。 （3）真空度。绝对压力减去大气压力的绝对值为真空度，用p真表示，即 p真=lp绝-p大l,学习单元一 气压传动技术基础,图1-7 压力表示方法,学习单元一 气压传动技术基础,压力的单位较多，可用 表示。,学习单元一 气压传动技术基础,表1-1 压力单位及换算,学习单元一 气压传动技术基础,流量是指单位时间内所流过的气体的体积数。用字母q表示，常用单位有m

7、3/min、L/min、cm3/s。,学习单元一 气压传动技术基础,1）绝对湿度 绝对湿度是指在一定温度和压力下，单位体积湿空气中所含水蒸气的质量，用VB表示。 2）饱和绝对湿度 饱和绝对湿度是指在一定温度和压力下，单位体积湿空气中最大限度含有水蒸气的质量，用B表示。 3）相对湿度 相对湿度是在一定的温度和压力下，绝对湿度VB与饱和绝对湿度B之比的百分数，用表示。即 相对湿度是衡量空气潮湿程度的指标。气动系统要求压缩空气的相对湿度不能大于90%。,任务实践,结合知识认知内容，气动剪切机中的气动元件标注如图1-8所示。,图1-8 气动剪切机中的气动元件标注,完成理论任务,任务实践,气动剪切机中的

8、气动元件及功效见表1-2。,表1-2 气动剪切机中的气动元件及功效,任务实践,练习1 如图1-9所示为利用气压传动驱动的木料加工输送生产线，结合图示，指出其中1016元件的名称及功效。,检测练习,任务实践,练习2 如图1-10所示为生产线上的数控机床自动上料的中间缓存设备，缓冲存储的目的是缓解由于生产线上机器和机器间的生产节拍不协调而出现的物料堆积现象，这种机器还可以在生产线上个别工位的机器出现故障时发挥巨大的作用。试确定图1-10中哪些部分的运动可利用气动执行元件来驱动。,任务实践,学习单元二 常用气动元件介绍,如图1-11所示的小型气动冲床是完成小型工件的冲裁加工所使用的设备，通常选用气压

9、传动系统来驱动。如果气源提供压缩空气的压力为6 bar，该气动冲床所能输出的最大冲裁力为1 800 N，最大有效行程为290 mm，每分钟冲裁20个工件。试确定冲床所使用的气缸的参数（缸径、活塞杆直径、行程），设计出满足冲床工作要求的气动回路图并在实验台上安装、调试、运行气动冲床系统。,学习单元二 常用气动元件介绍,图1-11 小型气动冲床,学习单元二 常用气动元件介绍,冲头的冲裁动作是利用气缸驱动，气缸的运动方向控制了冲头的上、下运动方向，而气缸运动方向又是通过压缩空气的流动方向进行控制的，这种利用压缩空气的流动对外做功的元件被称为气动执行元件，驱动冲头运动的气缸是气动执行元件中的一个典型代

10、表，气动执行元件还包括气马达和摆动气缸。选择气缸型号时，必须确定气缸的主要参数，即缸径、活塞杆直径及行程等结构尺寸参数，这些需要结合实际工况通过计算来确定。要完成气缸型号的选择，必须了解气缸结构及基本参数的计算方法。,学习单元二 常用气动元件介绍,知识目标 （1）了解压缩空气的生产设备即气源，认识其中元件的作用； （2）掌握常用气动执行元件的作用、典型结构、工作原理及职能符号； （3）掌握常用气动压力控制元件的作用、典型结构、工作原理及职能符号； （4）掌握常见的气动流量控制元件的作用、典型结构、工作原理及职能符号； （5）掌握常见的气动方向控制元件的作用、典型结构、工作原理及职能符号； （6

11、）掌握气动辅助元件的作用、典型结构、工作原理及职能符号。,学习单元二 常用气动元件介绍,能力目标 （1）能进行气缸参数的选择； （2）能进行气动系统的压力、速度的调整。,学习单元二 常用气动元件介绍,一、,气源,学习单元二 常用气动元件介绍,学习单元二 常用气动元件介绍,学习单元二 常用气动元件介绍,学习单元二 常用气动元件介绍,学习单元二 常用气动元件介绍,学习单元二 常用气动元件介绍,容积型空压机的工作原理 利用容积由小变大实现吸气，利用容积由大变小提高其压力并排出压缩空气。,学习单元二 常用气动元件介绍,学习单元二 常用气动元件介绍,图1-4 处理和储存压缩空气的元件工作原理、结构及职能

12、符号,学习单元二 常用气动元件介绍,图1-4 处理和储存压缩空气的元件工作原理、结构及职能符号,学习单元二 常用气动元件介绍,二、,常用气动执行元件,图1-14 单作用气缸的结构原理图,学习单元二 常用气动元件介绍,学习单元二 常用气动元件介绍,图1-15 不带缓冲的双作用气缸结构原理图,学习单元二 常用气动元件介绍,图1-16 带缓冲的双作用气缸结构原理图,学习单元二 常用气动元件介绍,图1-5 常见单作用气缸职能符号,学习单元二 常用气动元件介绍,学习单元二 常用气动元件介绍,气缸的主要参数包括气缸的缸径、活塞杆直径、气缸行程、工作压力等。其中缸径的大小、工作压力的高低标志着气缸理论推力的

13、大小，活塞杆直径的大小标志着气缸活塞杆的强度好坏，行程长度标志着气缸的作用范围。 （1)缸径。气缸的缸径与气缸输出力、负载工况和负载率等因素有关。气缸的理论输出力与气缸实际负载力以及气缸的负载率关系如下。 负载率=实际负载力F/理论输出力F0 气缸理论输出力F0表达式的确定。气缸理论输出力F0的计算公式见表1-7。,可以伸出多长，可以加夹持多重？,学习单元二 常用气动元件介绍,表1-8 负载状况与负载力的关系,无杆腔进油时,推力,速度,结论： 由于A1A2，所以F1F2，v1v2，即无杆 腔进油工作时，推力大而速度低；有杆腔进油工作时，推力小而速度高,有杆腔进油时,推力,速度,差动连接时,推力

14、,速度,单杆活塞式液压缸常用于实现“快进工进快退”工作循环的机械设备中，快进由差动连接方式完成，工进由无杆腔进油方式完成，而快退则由有杆腔进油方式完成。当要求快进和快退速度相等时，即使 ，则可得 活塞式液压缸的应用非常广泛，但加工精度要求很高，尤其是当行程较长时加工难度较大，制造成本较高。,学习单元二 常用气动元件介绍,表1-7 气缸理论输出力F0计算公式（忽略摩擦力）,学习单元二 常用气动元件介绍,负载率。根据气缸负载运动状态选取负载率，负载率与负载运动状态的关系见表1-9。,表1-9 负载率与负载运动状态的关系,学习单元二 常用气动元件介绍,（2)活塞杆直径。确定了气缸缸径后，一般活塞杆的

15、直径按d=(0.20.3)D进行计算，如果气缸所驱动的负载较大，对气缸活塞杆强度要求较高，也可按d=(0.30.4)D进行计算，活塞杆直径同样也需要圆整，部分活塞杆直径的圆整数值见表1-10。,表1-10 部分活塞杆直径圆整数值单位：mm,学习单元二 常用气动元件介绍,（3）气缸行程。气缸的有效行程表示气缸的作用范围，以SMC公司生产的普通气缸为例，部分气缸标准行程数值见表1-11。,表1-11 部分气缸标准行程数值单位：mm,学习单元二 常用气动元件介绍,（1）单作用气缸型号的表示方法。如图1-17所示为单作用气缸型号的表示方法。,图1-17 单作用气缸型号的表示方法,学习单元二 常用气动元

16、件介绍,（2）双作用气缸型号的表示方法。双作用气缸型号的表示方法如图1-18所示。,图1-18 双作用气缸型号的表示方法,学习单元二 常用气动元件介绍,（1）双活塞杆气缸。双活塞杆气缸是具有两个活塞杆的气缸，活塞两端气体作用面积相同，因此两个方向的输出力和输出的速度一样，如图1-19所示。,图1-19 双活塞杆气缸,学习单元二 常用气动元件介绍,（2）无活塞杆气缸。如图1-20所示，由于气缸没有活塞杆，节约安装空间，受力好，承载部件与活塞为刚性连接，故可传递较高的扭矩及径向载荷，导向性好，两个方向的作用力和速度相同。,图1-20 无活塞杆气缸,学习单元二 常用气动元件介绍,（3）多级气缸。如图1-21所示，多级气缸将两个或多个气缸组装在一起，可实现多个准确的输出位置，可应用于闸阀控制、生产线分选等。,图1-21 多级气缸,学习单元二 常用气动元件介绍,（4）串级气缸。如图1-22所示，串级气缸由两个