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1、气动系统的维护,第一章 气动系统的组成,图l 气压传动系统示意图 1一电动机 2一空气压缩机 3一气罐 4一压力控制阀 5一逻辑控制元件 6一方向控制阀 7一流量控制阀 8一行程阀 9一气缸 10一消声器 11一油雾器 12一分水滤气器,11 气压发生装置 气压发生装置即能源元件，它是获得压缩空气的装置，其主体部分是空气压缩机或真空泵，它将原动机供给的机械能转换成气体的压力能。 气动系统的能源元件一般设在距控制、执行元件较远的压气机站内，用管道远距离输送。近年来也有小型低噪声压缩机或增压泵设置在控制、执行元件的近旁，实行单机单泵供给或局部加压。回转式真空泵一般安装在控制和执行元件近旁，而喷射式
2、真空泵一般尽量安装在吸盘等真空执行元件附近，以减少真空容积，节省空气消耗量。,12 控制元件 控制元件是用来调节和控制压缩空气的压力、流量和流动方向，以便使执行机构按要求的程序和性能工作。控制元件分为压力控制阀，流量控制阀、方向控制阀和逻辑元件。 （1）压力控制阀 包括调压阀、溢流阀、顺序阀等。 图2为典型直动式溢流减压阀的结构图。直动式溢流减压阀的工作原理是：靠进气阀口的节流作用减压；靠膜片上力平衡作用和溢流孔的溢流作用稳定输出压力；靠调整调节旋钮使输出压力在可调范围内任意改变。 当减压阀的输出压力较高或通径较大时，用调压弹簧直接调压，则弹簧刚度必然过大，流量变化时，输出压力波动较大，阀的结
3、构尺寸也将增大。为克服这些缺点可采用先导式减压阀。,图2 直动式减压阀 1调节旋钮 2、3 调压弹簧 4道流阀座 5膜片 6膜片气室 7阻尼管 8阀芯 9复位弹簧 10进气阀口 11排气孔 12溢流阀,先导式减压阀的工作原理与直动式的基本相同。先导式减压阀所用的调压空气是由小型直动式减压阀供给的。若将小型直动式减压阀装在主阀内部，则称为内部先导式减压阀，见图3。 图3为内部先导式减压阀。该减压阀比直动式减压阀增加了由喷嘴4、挡板3、固定节流孔 9及气室B所组成的喷嘴挡板放大环节。提高了对阀芯控制的灵敏度，即提高了阀的稳压精度。,图3 内部先导式减压阀 1旋钮 2调压弹簧 3挡板 4喷嘴 5孔道
4、 6阀芯 7排气口 8进气阀口 9固定节流阀 10、11膜片 A一上气室 B一中气室 C一下气室,（2）流量控制阀 简单分为节流阀和速度控制阀两种。 流量控制阀(又称流量阀)是通过改变阀的流通面积来实现流量(或流速)控制，达到控制气缸等执行元件的运动速度的元件。 流量控制阀有以下几类：一种是设置在回路中，以控制所通过的空气流量。另一种是连接在换向阀的排气口以控制排气量。属于前者的有节流阀、单向节流阀、行程节流阀等，属于后者的有排气节流阀。 节流阀是安装在气动回路中，通过调 节阀的开度来限制流量的控制阀。节流阀要求 流量的调节范围较宽，能进行微小流量调节，调节精确、性能稳定、阀芯开度与通过的流量
5、成正比。 图4为节流阀的结构图。,图4 节流阀,单向节流阀是由单向阀和节流阀组合而成的流量控制阀。常用于气缸调速和延时回路中。单向节流阀一般安装在换向阀和执行机构之间进行速度控制，控制方式有出口节流和进口节流两种。出口节流调节从执行元件出来的排气量；进口节流是调节从换向阀出来，供给执行元件的供气量。 图5为单向节流阀的结构图，气流沿一个方向经过节流阀节流；反方向流动时，单向阀打开，不节流。单向节流阀还有一种单向阀开度可调机构，见图6。一般单向节流阀的流量调节范围为管道流量的20一30，对于要求能在较宽范围内进行速度控制的场合，可采用单向阀开度可调节的单向节流阀。,图5 单向节流阀,图6 单向节
6、流阀（单向阀开度可调）,（3）方向控制阀 可分为单向型和换向型两种。 方向控制阀是气动控制回路中用来控制气体流动方向和气流通断的气动控制元件。实现该类控制的气动元件称做方向控制阀(简称方向阀)。 方向控制阀种类较多，分类方法有控制(操纵)方式、密封结构、阀芯结构、阀的通路数等。方向控制阀的分类方法较多，其中比较普遍的是按控制方式的分类。 用气压来获得轴向力使阀芯迅速移动换向的控制方式称做气压控制。按施加压力的方式 气压控制又可分为加压控制、卸压控制、差压控制和延时控制等。 加压控制是利用逐渐增加作用在阀芯上的压力而使阀换向的一种控制方式。图7为 二位三通单气控截止式换向阀的结构图。该阀采用加压
7、控制方式。 卸压控制是利用逐渐减小作用在阀芯上的压力而使阀换向的一种控制方法。图8为三位五通双气控滑阀的结构图。该阀采用卸压控制方式。,图7 二位三通单气控截止式换向阀(截止式换向阀由气控接头、挡圈、密封圈、弹簧、阀芯、端盖、阀体、阀板、活塞、螺母、Y形密封图、钢球等组成),图8 三位五通双气控滑阀 (中位封闭式) 滑阀由左控制腔、左对中活塞、左换向活塞、阀芯、右换向活塞、右对中活塞、右控制腔等组成,差压控制是利用控制气压在面积不等的活塞上产生的压差使阀换向的一种控制方式。图9为二位五通差压控制换向阀的结构图。 延时控制就是使某信号按要求延迟一段时间输出。延时控制阀是一种时间控制气控阀。常用在
8、不允许使用电器时间继电器的场合。,图9 压差控制换向阀,用电磁力来获得轴向力使阀芯迅速移动换向的控制方式称做电磁控制。它按电磁力作用于主阀芯的方式分为直动式和先导式两种。 直动式电磁控制是用电磁铁产生的电磁力直接推动阀芯来实现阀换向的一种电磁控制。根据阀芯复位的控制方式可分为直动式双电磁控制和直动式单电磁控制弹簧复位。其控 制原理如图10所示。图a、b为直动式单电磁控制弹簧复位式；图c、d为直动式双电磁控制式。 先导式电磁控制是指由微型直动式电磁控制换向阀(通常称为先导电磁阀)输出气压力推动主阀阀芯来实现阀换向的一种电磁控制。它实际上是一种由电磁控制和气压控制(加压、卸压、差压等)进行复合的一
9、种复合控制。通常称为先导式电磁控制。根据阀芯复位的控制方式及控制压力源获得的方式又可分为五种。其控制原理如图11所示，图a、b、c为先导式单电磁气控换向阀图形符号；图d、e、f为先导式双电磁气控换向阀图形符号。,图1图10 直动式电磁控制换向阀控制原理 a)断电状态 b)通电状态 c)电磁铁1通电、3断电状态 d)电磁铁3通电、1断电状态 l、3一电磁铁 2一阀芯,图11 先导式电磁气控换向阀控制原理 A a) 断电状态 b)通电状态 c)先导式单电磁气控换向阀图形符号 d)先导阀1通电、2断电状态 e)先导阀2、通电1断电状态 f)先导式双电磁气控换向阀图形符号,13 执行元件 气动执行元件
10、是以压缩空气为工作介质，将气体能量转换成机械能的能量转换装置。执行元件分为实现直线运动的气动缸和实现回转运动的气动马达两类。气动缸有单作用、双作用和实现各种特殊功能的特殊气缸等。气动马达有回转式和摆动式的，摆动式的也称为摆动缸。 单活塞杆双作用气缸的结构原理如图11所示。,1.后缸盖 2密封圈 3缓冲密封圈 4活塞密封圈 5活塞 6缓冲柱塞 7活塞杆 8缸筒 9缓冲节流阀 10导向套 11前缸盖 12防尘密封圈 13磁铁 14导向环 图11 普通型单活塞杆双作用气缸,14 辅助元件 辅助元件是用于辅助保证气动系统正常工作，主要有净化压缩空气的净化器、过滤器、干燥器、分水滤清器等，有供给系统润滑
11、的油雾器，有消除噪声的消音器，有提供系统冷却的冷却器，还有连接元件的管件和所必需的仪器，仪表等。,第二章 气动故障分析与排除概述,21气动故障一般原因 导致气动元件功能失灵的大致有以下几点原因： （1）气源处理不符合要求 大部分气动元件解体后，工作腔内往往会流出一滩锈水，这就说明气源干燥得不够，气源内的水分集积于元件工作腔内，导致元件工作表面锈蚀，从而使元件失灵。 （2）关键的工作表面加工精度不符合要求 对气缸来讲，缸简的加工精度要求是较高的，表面粗糙度、圆柱度、尺寸公差都有相应的要求。而有些气缸，缸筒内壁粗糙度远远不能满足要求，从而使活塞上的孔用密封圈与缸简间的摩擦系数加大，导致气缸起动压力
12、升高，出现爬行现象；活塞上的密封圈磨损加快，从而导致气缸内泄现象，不能满足工作要求。,（3）设计气动元件时未充分考虑到相应的使用条件 如某热轧厂进口导板处，升降挡板气缸的使用条件极为苛刻。冷却钢板用的冷却水会直接喷射到气缸缸体上，而且气缸周围的环境温度又高。这样的潮湿高温条件容易导致气缸的活塞杆生锈。活塞杆生锈，会使活塞杆与组合密封圈间的摩擦加剧，有时甚至会把组合密封圈从密封沟槽中拉出，使气缸无法正常动作，在这样的工况条件下，如果活塞杆选用不锈钢而不是普通的45#钢，情况就会有所改善。 当然，导致气动元件无法正常的原因还有许多，如：气缸活塞杆断裂、电磁阀线圈烧坏，减压阀膜片破裂、弹簧断裂等。气
13、动元件由于文中所列3个原因而失灵的，据不完全统计，约占60以上。因此如果在设计、加工、使用中能较好地解决好上述问题，气动元件的使用寿命将会得到明显提高。,22气动故障的避免 22 1防止产生油泥 压缩机油变成微滴混入压缩空气中，再被送入管路里，这时的油滴几乎都成 0 . 0 1 0 . 8m大小的微滴。此外 ,由于压缩机油排出阀腔后一般有 1 2 02 2 0的高温 ,因此 ,送到气动管路中的油滴呈氧化状态混在压缩空气中。我们把这种氧化后的压缩机油叫做油泥，由于在氧化过程中变色，其黏性增加，从液态逐渐固态化了。根据其外观特征可以对油泥进行分类： 1水溶性油泥 ,可以溶解于水中 ; 2焦炭状油泥
14、 ,这是很硬的油泥 ,产生于高温部位 ,因此又称之为高温油泥 ; 3粉状油泥 ,这是坚硬的粉末状油泥 ,基本上呈石墨状 ; 4胶状油泥 ,这是一种液状的高黏度油泥,由于成因不同而有不同的种类。,在油泥中 ,胶状油泥最成问题。在高温时 ,胶状油泥黏度降低 ,它呈微滴状混入压缩空气中 ,其中几微米以下的会通过普通的过滤器 (5 40 m)而附着在阀、气缸和管接头上。油泥对气动元件的影响主要表现在 : 1在冷却器上积炭 ,不易清除 ; 2使诸如 O形圈等密封件膨胀和收缩 ; 3引起锈蚀 ,因为油泥的水溶液 (冷凝水 )是酸性的 ,酸性的溶液容易腐蚀元件 ; 4引起电磁阀的误动作 ,金属密封时出现黏合
15、现象 ,软密封时 ,油泥使橡胶老化而产生误动作 ; 5堵住小孔空气通路。,为了让气动元件正常动作 ,消除油泥的不良影响 , 可以采取如下措施 : 1将压缩机油换成专用油 ,以防止油泥产生。压缩机专用油必须是不易氧化的润滑油 ,即使是在严酷的条件下 (诸如暴露在高温高压下 )也不易氧化 ; 2借助油雾分离器 ,将所产生的油泥在侵入气动元件之前分离出来。由于油泥呈非常小的微粒到处飞溅 ,用通常气源净化装置中所使用的过滤器是不可能滤掉的。所以要采用能滤除这种混于气体中的油泥的专用过滤器来防止油泥侵入回路。如图 2所示 ,在气源净化装置的过滤器与调压阀之间设置一个油雾分离器 ,这种回路可以有效地防止油
16、泥侵入气动元件。 采用以上综合措施可以有效地去除压缩空气中的油泥。除此之外 ,定期对管路内部和电磁阀的阀芯、阀套进行清洗 ,可以减小残留的油泥的影响 ,使气动系统正常工作。,图2设置油雾分离器,22 . 2注意润滑问题 气动元件大都有相对滑动面。对于这些相对滑动面润滑的好坏，直接关系到换向阀、执行器是否正常动作、是否漏气等。润滑的目的是在相对滑动表面形成油膜 ,防止表面之间直接接触，减小滑动阻力 ,减少磨损 ,提高效率 ,延长元件的使用寿命。气动系统的润滑方式一般采用油雾器使润滑油呈油雾状混入压缩气体中，到达各个元件使之润滑。由于是用油雾器使油呈雾状进行润滑的 ,因此所使用的油的黏度要合适,否则形成不了油雾。从黏度和性能稳定性来看，采用透平油 ISOVG32是最合适的。虽然使用黏度相同的液压油也可以 ,但有些液压油 (如磷酸酯系、氯化、碳化、氢系 )会出现侵蚀 O形圈的情况 ,因此不能使用。 采用油雾器将油雾送到各气动元件,有
