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1、气压传动,教学要求,重点难点,本章目录,气压传动是指以压缩空气作为工作介质来传递动力和实现控制的一门技术，它包含传动技术和控制技术两个方面的内容。气压传动具有防火、防爆、节能、高效、无污染等优点，在国内工业生产中的得到了广泛应用。,教学要求,1. 掌握各种气动元件的原理、特点和应用。 2. 掌握各种气动基本回路的功用和组成。 3. 掌握分析气动系统工作原理的方法。 4. 了解气动逻辑元件的功用与原理 5. 了解气动系统的逻辑设计的方法。,重点、难点,气压传动的特点及应用，掌握气压传动常见元件的原理、性能、应用，会分析和设计简单气压传动系统。 气源装置、气动控制元件、气动基本回路、气压系统的设计
2、为本章的重点；气动逻辑元件行程控制回路设计方法为本章的难点,本章目录,课题二气源装置及辅助元件,课题三气动执行元件,课题四气动控制元件,课题五 气动基本回路,课题七气动逻辑控制元件,课题六气动系统实例,课题一 气压传动基本知识,课题八气动控制系统设计,课题九电气控制系统设计,课题一 气动基础知识,1. 认识气动系统的组成,2.掌握气动系统各组成部分的作用,3.了解气动技术的特点,4.了解气动三大定律,数控铣床加工时常用气动平口钳作为夹紧装置，这样可以提高加工效率，减轻工人的劳动强度。气动平口钳是通过气动系统来控制的。本任务要求通过气动平口钳来认识气动系统的组成及其各组成部分的作用。,数控铣床气
3、动平口钳,一、气动系统的组成,气压传动系统组成 气源装置：压缩空气的发生装置以及压缩空气的存储、 净化的辅助装置。为系统提供合乎质量要求的压缩空气。 执行元件：将气体压力能转换成机械能的元件，如气缸、气马达。 控制元件：控制气体压力、流量及运动方向的元件，如各种阀类、气动逻辑元件、气动信号处理元器件等。 辅助元件：系统中的辅助元件，如消声器、管道、接头等。 工作介质：系统的工作媒介。,气压传动的优点 1 能源便宜 2 防火防爆 3 能源损失小 4 适合于高速间歇运动 5 自保持能力强 6 可靠性高,寿命长 7 安全方便,气动传动的缺点 1 稳定性差 2 输出功率小 3 噪音大 4 润滑性差 5
4、难以实现精确定位,气动技术的应用领域,汽车制造业 生产自动化 机械设备 电子半导体 家电制造行业 包装自动化 ,理想气体的状态方程,历史回顾,【问题1】三大气体实验定律内容是什么？,公式： pV =C1,2、査理定律：,公式：,1、玻意耳定律：,3、盖-吕萨克定律：,公式：,【问题2】这些定律的适用范围是什么？,温度不太低，压强不太大.,一.理想气体,假设有这样一种气体，它在任何温度和任何压强下都能严格地遵从气体实验定律,我们把这样的气体叫做“理想气体”。,理想气体具有那些特点呢？,1、理想气体是不存在的，是一种理想模型。,2、在温度不太低,压强不太大时实际气体都可看成是理想气体。,【问题3】
5、如果某种气体的三个状态参量（p、V、T）都发生了变化，它们之间又遵从什么规律呢？,如图所示，一定质量的某种理想气体从A到B经历了一个等温过程，从B到C经历了一个等容过程。分别用pA、VA、TA和pB、VB、TB以及pC、VC、TC表示气体在A、B、C三个状态的状态参量，那么A、C状态的状态参量间有何关系呢？,推导过程,从AB为等温变化：由玻意耳定律,pAVA=pBVB,从BC为等容变化：由查理定律,又TA=TB VB=VC,解得：,二、理想气体的状态方程,1、内容：一定质量的某种理想气体在从一个状态变化到另一个状态时，尽管p、V、T都可能改变，但是压强跟体积的乘积与热力学温度的比值保持不变。,
6、2、公式：,或,3、使用条件:,一定质量的某种理想气体.,4、气体密度式：,气源装置的组成,1.气源装置,气源装置工作流程图,课题二 气源装置及辅助元件,2.气源调节装置,气源调节装置的组成,从空气压缩机输出的压缩空气并不能完全满足气动元件对 气源质量的要求。通常在气动系统前面安装气源调节装置。,气源调节装置的职能符号,空气压缩机 作用：将机械能转变成气体压力能 分类： 按结构分：容积式活塞式 速度式离心式 按输出压力：低压0.21MPa 、 中压110MPa、 高压10100MPa 超高压 100MPa,按流量分：微型1m3/min 、 小型10m3/min 中型10100m3/min 大型
7、 100m3/min 按润滑方式分：有油润滑 无油润滑,工作原理,吸气过程：曲柄6回转带动气缸活塞2作直线往复运动，当活塞2向右运动时，气缸腔1容积增大形成局部真空，在大气压作用下，吸气阀7打开，大气进入气缸1。 排气过程：当活塞向左运动时，气缸1内容积缩小，气体被压缩，压力升高，排气阀8打开，压缩空气排出。,空气压缩机的选用,空气压缩机选用的依据是气动系统所需的工作压力和流量。目前，气动系统常用的工作压力为0.1MPa0.8MPa，可直接选用额定压力为0.7MPa1MPa的低压空气压缩机， 特殊需要时可选用中高压或超高压空气压缩机。,空气净化装置,空气在被压缩机压缩的过程中形成高温高压，同时
8、空气中的水分蒸发，压缩机中的润滑油气化,于是就吸入或生成了水汽、油汽、灰尘等混合杂质，这些杂质会对气动设备形成管道堵塞、元件磨损、零件腐蚀、运动不稳、故障频发等影响。因此需要将空压机产生的压缩空气，通过空气净化设备进行降温、过滤、干燥等处理。,后冷却器,作用：把空压机排出的压缩空气的温度降低；将其中大部分的水汽、油汽冷凝转化成液态。 类型：蛇管式、列管式、散热片式、套管式等 。 图例：蛇管式冷却器,油水分离器,作用：利用回转离心、撞击、等方法使水滴、油滴及其他杂质颗粒从压缩空气中分离出来。 类型：环形回转式、撞击挡板式、离心旋转式、水浴式等。 图例：撞击挡板式油水分离器。,贮气罐,作用：储存一
9、定数量的压缩空气，减少气流脉动，减弱气流脉动引起的管道振动，进一步分离压缩空气的水分和油分。 类型：立式贮气罐 、卧式贮气罐,干燥器,作用：进一步除去压缩空气中含有的水分、油分、颗粒杂质等，使压缩空气干燥； 方法：吸附法、冷冻法； 用于：对气源质量要求较高的气动装置、气动仪表等。,分水滤气器,作用：除去空气中的灰尘、杂质，并将空气中的水分分离出来； 原理：回转离心、撞击； 性能指标：过滤度、水分离率、滤灰效率、流量特性,气动三联件： 组成：分水滤气器、减压阀、油雾器 安装连接次序：分水过滤器、减压阀、油雾器。 一般三件组合使用，有时也只用一件或两件。,其他装置,作用：将油变成雾状混入压缩空气的
10、气流中，随气流带到需要润滑的地方。,油雾器,消声器作用: 消除排气声音安装：在气动元件排气口，用于消除声音类型：吸收型 、 膨胀干涉型、膨胀干涉吸收型,膨胀干涉吸收型,吸收型,此元件是将压缩空气的压力能转变成机械能并对外作功的元件，包括气缸和气动马达。,气缸的分类 按活塞受力状态分：单作用缸和双作用缸 按结构特征分：活塞式缸、柱塞式缸、薄膜式缸、叶片式摆动缸、齿轮齿条式摆动缸等 按功能分：普通缸和特殊缸,气缸,课题三 气动执行元件,常见气缸的工作原理及用途,普通气缸 普通汽缸与液压缸相似，由缸体、活塞，活塞杆、导向机构四部分组成，但是，汽缸重量较轻速度较快，耐压较低。,组成：气缸和液压缸组合而
11、成。 类型：串联、并联 原理：以压缩空气为动力，以液压油作为阻力，来控制调节气缸的运动速度，即利用液体不可压缩的特性来获得的稳定的运动速度。活塞的移动速度可由节流阀来调节，油杯起补油作用。,气液阻尼缸,膜式气缸,原理：压缩空气推动非金属膜片推动活塞杆作往复运动，一般是单作用式气缸。 特点：结构简单、紧凑、制造容易、维修方便、寿命长 类型：按照膜片的结构分平膜片、蝶形膜片和滚动膜片适用于：用于气动夹具，车辆制动等短行程的工作场合。,冲击气缸,是将压缩空气的能量转化为活塞高速运动能量的气缸。,原理：分为复位、储能、冲击三个工作阶段：当气源由孔A 供气孔B 排气时，活塞上升至密封垫封住喷嘴； 当气源
12、由孔B 进气孔A 排气时，由于上腔气压作用在喷嘴上面积较小，使上腔贮存很高的能量； 上腔压力升高当上下腔压力比大于活塞与喷嘴面积比时，活塞离开喷嘴，上腔气体迅速充入活塞与中盖间的空间。活塞将以极大的加速度向下运动。,特点：结构简单、加工容易、成本低、使用可靠,回转气缸,原理：气缸的缸体连同缸盖及导气头阀芯可被携带回转，活塞及活塞杆只能作往复直线运动，导气头体外接管路而固定不动。,这是一种由回转式动力分配器与短行程双作用气缸制成一体的专用气缸，广泛用于机床主轴夹具的夹紧机构。,气动马达,气动马达是将压缩空气的压力能转换成回转机械能的转换装置。 叶片式气动马达,工作原理：压缩空气由孔A输入后分为两
13、部分，小部分经定子两端的密封盖的槽进入叶片底部，将叶片推出使叶片贴紧在定子内壁上；大部分压缩空气进入相应的密封空间而作用在两个叶片上，由于两叶片伸出长度不等，就产生了转矩差。,径向活塞式气动马达,工作原理：压缩空 气经进气孔进入分配阀 后进入气缸体3，推动 活塞4及连杆5组成的 组件运动，再使曲轴旋转 ，在曲轴旋转的同时，带动固定在曲轴上的分配阀同步运动，使压缩空气随着分配阀角度位置的改变而进入不同的缸内，依次推动各个活塞运动。,气动马达的特点和应用,工作安全，具有防爆性能，环境适应性强; 有过载保护作用，可以无级调速; 可长期满载工作，而温升较小; 功率范围及转速范围均较宽; 具有较高的启动
14、转矩，启动、停止迅速; 结构简单，操纵方便，维修容易，成本低; 但是，速度稳定性差。输出功率小，效率低，耗气量大，噪声大，容易产生振动; 主要应用于矿山机械、专业性的机械制造、油田、化工、造纸、炼钢、船舶、航空、工程机械等行业。,1.了解方向控制阀的结构及工作原理,2.掌握方向控制阀的职能符号及表示方法,3.能根据动作要求设计出送料装置的控制回路,4.掌握气动回路的分析及连接方法,送料装置的工作要求为：当工件加工完成后，按下按钮， 送料气缸伸出，把未加工的工件送入加工位置，松开按扭,气 缸收回，以待把下一个未加工工件送到加工位置。试根据上 述要求，设计送料装置的气动控制回路。,送料装置工作示意
15、图,从送料装置的工作要求可以看出，其气动控制回路比较简单，它主要是应用方向控制阀对气缸实行简单的方向控制。因而要完成送料装置的控制回路设计必须对方向控制阀的控制方法、职能符号等有一个全面的了解。,一、方向控制阀,方向控制阀,方向控制阀用来控制压缩空气所流过的路径，控制气流的通、断或流动方向。它是气动系统中应用最多的一种控制元件。,二、方向控制阀的工作原理,在初始位置，阀芯把进气口与工作口之间的通道关闭，两口不相通，而工作口与排气口相通，压缩空气可以通过排气口排入大气中。当按下阀芯，方向控制阀进入工作状态，这时进气口与工作口相通，压缩空气通过进气口进入，从工作口输出，而排气口关闭。,方向控制阀的
16、工作原理,三、方向控制阀的职能符号,1.方向控制阀的表示方法,方向控制阀的表示方法 a）常断型二位二通方向控制阀 b）常通型二位二通方向控制阀 c） 常断型二位三通方向控制阀 b）常通型二位三通方向控制阀,三、方向控制阀的职能符号,2.方向控制阀阀芯的控制方式,三、方向控制阀的职能符号,3.方向控制阀接口的表示方法,一、气缸的直接控制回路设计,送料装置直接控制回路图 a）右位接入 b）左位接入,二、气缸的间接控制回路设计,送料装置间接控制回路 a）初始位置 b）按下气动按钮后,三、回路连接,间接控制回路的连接方法,一、方向控制阀的分类,二、手动控制换向阀的工作原理,机械式3/2换向阀的工作原理,三、气动控制换向阀的工作原理,单气控3/2换向阀的工作原理,四 电磁控制换向阀 是利用电磁力的作用推动阀 芯。分为直动式和先导式两大类 。 1.直动式电磁换向阀 直动式电磁换向阀换向 阀又分为单电控和双电控两 种，工作原理
