气动系统基础资料

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1、气压传动空气的物理性质马赫数及其作用气体的流动规律气源装置及气动元件气源装置 气动辅件 气动执行元件 气动控制阀空气的物理性质 空气的密度 空气的粘度粘性：空气流动时质点间相对运动产生内摩擦阻力的性质动力粘度运动粘度影响粘度的因素 温度 随温度的升高而升高。 空气的压缩性和膨胀性 体积随压力和温度而变化的性质分别表征为压缩性和 膨胀性。 空气的压缩性和膨胀性远大于固体和液体的压缩性和 膨胀性。声速与马赫数声波在介质中的传播速度称为声速。 对理想气体来说，声音在其中传播的相对速度 只与气体的温度有关。气体的声速c 是随气体 状态参数的变化而变化的。 气流速度与当地声速（c=341m/s）之比称为

2、 马赫数 ， Ma v/c Ma 是气体流动的一个重要参数，集中反映了 气流的压缩性， Ma愈大，气流密度变化越大 。 当vc，Ma 1时，称为亚声速流动； 当vc，Ma 1时，称为声速流动； 当vc，Ma 1时，称为超声速流动。当v 50m/s 时，不必考虑压缩性。当v 140m/s 时，应考虑压缩性，压缩 8%。在气动装置中，气体流动速度较低，且 经过压缩，可以认为不可压缩；自由气 体经空压机压缩的过程中是可压缩的。理想气体的状态方程不计粘性的气体称为理想气体。空 气可视为理想气体。气体状态方程成立 pV / T = 常量 或 p=RT气体的流动规律 气体流动基本方程连续性方程 1v1A1

3、 =2v2A2 （注意12） 伯努利方程 在低速流动时，气体可认为是不可压缩的（ 常数），则有 v2/2 + p = 常数p1+ v12/2 = p2 + v22/2 + pp压力损失，包括沿程压力损失和局部压力损失气源装置及气动元件气源装置 气动控制阀 气动执行元件 气动辅件气压传动的组成及工作原理 气压传动，是以压缩空气为工作介质进行能量传 递和信号传递的一门技术。 气压传动的工作原理是利用空压机把电动机或其 它原动机输出的机械能转换为空气的压力能，然 后在控制元件的作用下，通过执行元件把压力能 转换为直线运动或回转运动形式的机械能，从而 完成各种动作，并对外做功。由此可知，气压传 动系统

4、和液压传动系统类似，也是由四部分组成 的，它们是： (1)气源装置 是获得压缩空气的装置。其主体部分是空气压 缩机，它将原动机供给的机械能转变为气体的压力能； (2)控制元件 是用来控制压缩空气的压力、流量和流动方向 的，以便使执行机构完成预定的工作循环。它包括各种压力控 制阀、流量控制阀和方向控制阀等； (3)执行元件 是将气体的压力能转换成机械能的一种能量转 换装置，它包括实现直线往复运动的气缸和实现连续回转运动 或摆动的气马达或摆动马达等; (4)辅助元件 是保证压缩空气的净化、元件的润滑、元件间 的连接及消声等所必须的，它包括过滤器、油雾器、管接头及 消声器等。气源装置 气源装置为气动

5、系统提供满 足一定质量要求的压缩空气 ，是气动系统的重要组成部 分。 气动系统对压缩空气的主要 要求：具有一定压力和流量 ，并具有一定的净化程度。 气源装置由以下四部分组成气压发生装置空气压 缩机；净化、贮存压缩空气的装 置和设备；管道系统；气动三大件。气压发生装置空气压缩机将机械能转化为气体的压力能，供 气动机械使用。 空气压缩机的分类 分容积型和速度型。 空气压缩机的选用原则 依据是气动系统所 需要的工作压力和流量两个参数。压缩空气的净化装置和设备气动系统对压缩空气质量的要求：压缩空气要具 有一定压力和足够的流量，具有一定的净化程度 。不同的气动元件对杂质颗粒的大小有具体的要 求。 混入压

6、缩空气中的油分、水分、灰尘等杂质会产 生不良影响，必须要设置除油、除水、除尘，并 使压缩空气干燥的提高压缩空气质量、进行气源 净化处理的辅助设备。 一般包括后冷却器、油水分离器、贮气罐、干燥 器管道系统和气动三大件 气动三大件： 分水过滤器 作用是除去空气中的灰尘、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 油雾器 特殊的注油装置。 原理 当压缩空气流过时，它将润滑油喷射成雾状，随压缩空气流入需要 的润滑部件，达到润滑的目的。 性能指标：流量特性、起雾油量 减压阀 起减压和稳压作用。压力控制阀 压力控制阀的功能：控制系统中压缩空气

7、的压力, 以满足系统对不同压力的需要 压力控制阀的工作原理：均是利用空气压力和弹 簧力相平衡的原理来工作的 压力控制阀的分类:减压阀、定值器：降压稳压作用安全阀、限压切断阀：限压安全保护作用顺序阀、平衡阀：根据气路压力不同进行某种 控制气动控制阀压力控制阀减压阀气动三大件之一， 用于稳定用气压力。溢流阀只作安全阀用。顺序阀由于气缸（马达） 的软特性，很难用顺序阀实 现两个执行元件的顺序动作减压阀（调压阀）：减压和稳压减压阀是气动系统中必不可少的一种调压元件 顺序阀： 依靠回路中压力的高低变化实现执行元件的顺序动作 顺序阀的工作原理图17-16为顺序阀的工作原理顺序阀： 依靠回路中压力的高低变化

8、实现执行元件的顺序动作 顺序阀的应用图1717 顺序阀的应用安全阀（溢流阀） 功能:当储气罐或气动回路中的压力超过一定值时，安全阀能立即 打开放气，以阻止压力继续升高产生危险，系统中起过压保护作用 工作原理流量控制阀 流量控制阀 用 于控制执行元件运 动速度。 节流阀 单向节流阀 排气节流阀节流阀：通过改变阀的通流面积来调节流量 节流阀的工作原理图17-22 节流阀节流阀：通过改变阀的通流面积来调节流量 节流阀的应用图17-24 节流阀的应用排气节流阀: 不仅具有节流调速的作用，而且还能起 到降低排放气流噪声的作用排气节流阀只能安装在排气口，调节排出气体的流量以控制执行元件的速度柔性节流阀：

9、通过调节阀杆夹紧柔韧的橡胶管而产生节流作用图17-26 柔性节流阀方向控制阀： 方向控制阀：换向阀 气压控制换向阀（加压 控制、泄压控制、差压 控制） 电磁控制换向阀，电、 气控制换向阀 机械控制换向阀 人力控制换向阀 单向阀 梭阀 两个单向阀的组合，相当 于“或门”。 快速排气阀方向控制阀与方向控制回路 方向控制阀单向型控制阀换向型控制阀：通过改变气体通路使气流方向发生 改变换向型控制阀按驱动方式可分为气压控制阀、电磁控 制阀、机械控制阀、手动控制阀和时间控制阀 方向控制回路单作用气缸换向回路 双作用气缸换向回路 单向型控制阀 单向阀：气流只能向一个方向流动而不能反向流动通过的 阀 单向阀多

10、与节流阀组合起来控制执行元件的运动速度 图17-1单向阀工作原理图图17-2 单向阀单向型控制阀 梭阀（或门）相当于两个单向阀的组合 梭阀在手动自动换向回路中的应用图17-4 或门在手动自动换向回路中的应用双压阀在钻床控制回路中的应用单向型控制阀快速排气阀：加快气缸排气腔排气，以提高气缸运动速度 快速排气阀通常装在换向阀与气缸之间，使气缸的排气不需要通过换 向阀而快速完成，从而加快了气缸往复运动的速度快速往复运动回路 图17-6 快速排气阀快速往复运动回路换向型控制阀 气压控制换向阀：利用气体压力推动阀芯运动实现 换向的 换向型控制阀 电磁控制换向阀：电磁铁的衔铁直接推动阀芯进行换向 换向型控

11、制阀 时间控制换向阀：使气流通过气阻（如小孔、缝隙等）节 流后到气容（储气空间）中，经过一定时间气容内建立起一定的压力后，再使阀芯动作的换向阀 图17-11 延时换向阀图1712脉冲阀气动执行元件 气动执行元件是将压缩空气的压力能转换为机械能的装 置。包括气缸和气马达。实现直线往复运动和做功的是气 缸；实现旋转运动和做功的是气马达。 按气缸的结构特征分为： a.活塞式 b.薄膜式 c.柱塞式； 按压缩空气对活塞是作用力的方向分为： a.单作用式 b.双作用式； 按气缸的功能分为：普通气缸、薄膜气缸、冲击气缸、气液阻尼缸、缓冲气缸和摆动气缸。气缸 气缸的优点：结构简单、成本低、工作可靠；在有可能

12、发 生火灾和爆炸的危险场合使用安全；气缸的运动 速度可达到1-3m/s，在自动化生产线中缩短辅助 动作（例如传输、压紧等）的时间，提高劳动生 产率，具有十分重要的意义。 气缸的缺点：主要是由于空气的压缩性使速度和位置控制 的精度不高，输出功率小。 普通气缸是指缸筒内只有一个活塞和一个 活塞杆的气缸。 有单作用和双作用气缸两种。 典型气缸的介绍普通气缸 当压缩空气作用在活塞右侧面积上的作用 力，大于作用在活塞左侧面积上的作用力 和摩擦力等反向作用时，压缩空气推动活 塞向左移动，使活塞杆伸出。反之，压缩 空气推动活塞向右移动，使活塞和活塞杆 缩回到初始位置。在气缸往复运动的过程 中，推（或拉）动机

13、构作往复运动。 单作用气缸工作原理 （single acting cylinder） 1-呼吸孔 2-前端盖 3-缸筒 4 -弹簧 5- 活塞杆 6-密封件 单作用气缸在缸盖一端气口输入压缩空气使活塞杆伸出（ 或缩回）,而另一端靠弹簧、自重或其它外力等使活塞杆 恢复到初始位置。 特点： 结构简单； 单作用气缸只在动作方向需要压缩空气，故可节约一半压 缩空气； 复位弹簧的反作用力随压缩行程的增大而增大，因此活塞 的输出力随活塞运动的行程增加而减小； 缸体内安装弹簧、增加了缸筒长度，缩短了活塞的有效行 程。 这种气缸一般多用于行程短，对输出力和运动速度要求不 高的场合（用在夹紧、退料、阻挡、压入、

14、举起和进给等 操作上）。标准气缸简介 我国目前已生产出五种从结构到参数都已 标准化、系列化的气缸，简称标准化气缸 。 标准化气缸的标记标准化气缸的标记是用符号“QG”表 示，用符号“A、B、C、D、H”表示五种 系列 QGA-无缓冲普通气缸； QGB-细杆（标准杆）缓冲气缸； QGC-粗杆缓冲气缸； QGD-气液阻尼缸； QGH-回转缸。 例 ：QGA100135表示：直径为100mm，行程为135mm的无缓冲普通 气缸。QGA、B、C、D、H缸径 行程二、几种特殊气缸简介 薄膜气缸 diaphragm cylinder 1-缸盖 2-膜片 3-膜盘 4 -弹簧 5-缸体 6-活塞杆 7-呼吸孔 工作时，膜片在压缩空 气作用下推动活塞杆运动。它的优点是：结构简单 、紧凑、体积小、重量轻； 密封性好，不易漏气；加工 简单，成本低，无磨损件， 维护修方便等。适用于行程 短的场合。缺点是：行程短，一般 不超过50mm。平膜片的行程 更短，约为其直径的1/10。 无杆气缸( rodless cylinder)在压缩空 气作用下，活 塞滑块机械 组合装置可以 作往复运动。 双端双活塞 气缸 这个双 端双活塞杆 气缸具有两 个双端活塞 杆。