节流阀进出口调速回路系统分析

《节流阀进出口调速回路系统分析》由会员分享，可在线阅读，更多相关《节流阀进出口调速回路系统分析（11页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、气压传动与控制讨论课：进/出口节流调速回路系统分析汇报人：赵俊伟090101010221夏子青090101010215刘宝090107020028马牙川090101010228指导教师：吴晓明教师燕山大学机械工程学院机电控制系2012 年 11 月目录一、气动技术简介3二、气缸简介31. 气缸简介 32.气缸的工作原理43.气缸的分类44.典型气缸的结构及工作原理45.气缸的爬行56.气缸的自走6三、节流阀简介71. 对节流阀的性能要求72.节流阀的特点73.节流阀的分类7四、节流阀调速回路分析81.气压传动节流调速回路原理82. 节流调速回路的两种形式93. 进出口节流调速回路的性能比较10

2、五、体会和感想10、气动技术简介气动技术是指以压缩空气为动力源，实现各种生产控制自动化的一门技术， 也可以说气动技术是以压缩空气为工作介质进行能量与信号传递的技术。实现自动化和自动控制有很多种方式，但是由于气动技术是以空气为介质， 它具有防火、防爆、防电磁干扰、不受放射线及噪声的影响，且对振动及冲击也 不敏感，结构简单、工作可靠、成本低寿命长等优点，所以近年来气动技术得到 迅速飞发展及普遍应用。起动控制已经在汽车制造业、半导体电子及家电行业、加工制造业、介质管 道运输送业、包装业、机器人等各个方面得到了广泛的应用。气动技术的显著特点主要有一下方面：、气动控制的介质为空气，取之不尽用之不竭；、使

3、用快速接头可以非常简单地进行配管；、可安全、可靠的应用于易燃、易爆场所；、流动阻力小，压力沿程损失小，可用于远距离输送；、做完功的空气直接排入大气，无需回程管道，不会造成环境污染；、动作迅速反应快，允许一定的超载运行，不易发生过热；、气压具有较咼的自保持能力；、由于空气的可压缩性，给位置控制和速度控制精度带来较大的影响；、工作压力低，所以气动系统输出力小；、噪声大，在超声速排气时，需要加消声器；(11)、工作介质空气本身没有润滑性。气动技术的特点使其得到快速发展和应用，但同时也决定了其局限性，给出 了其发展趋势。气动技术必定会朝着无给油化、节能化、小型化与轻量化、位置 控制的咼精度化、电气一体

4、化、集成化、系统省配线化的方向发展。通过对于系 统本身的优化以及与其他控制系统相互匹配，以获得更加优良的控制性能，使气 动技术得到更加广泛的应用。二、气缸简介1. 气缸简介气动的执行元件将压缩空气的压力能转化为机械能，驱动机构实现运动。气 动执行元件分为气动缸与气动马达两大类。气缸一般由缸体、活塞、活塞杆、前端盖、后端盖及密封件等组成。近年来，因为气缸具有动作迅速反应快、环境友好性、安全可靠、组装维护 简单、成本较低等一系列优点，使得它得到了迅速的发展和普遍的应用。目前， 气动装置在汽车制造业、半导体电子及家电行业、加工制造业、包装业、工业机 器人等工业生产领域和车辆装置中有普遍的应用。2.

5、气缸的工作原理气动缸的基本工作原理是：压力空气使活塞移动，通过改变进气方向，改变 活塞杆的移动方向。3. 气缸的分类气压传动中将压缩气体的压力能转换为机械能的气动执行元件。气缸有做往 复直线运动的和做往复摆动的两类（见图）。做往复直线运动的气缸又可分为单 作用、双作用、膜片式和冲击气缸 4 种。 单作用气缸：仅一端有活塞杆，从活塞一侧供气聚能产生气压，气压推动 活塞产生推力伸出，靠弹簧或自重返回。 双作用气缸：从活塞两侧交替供气，在一个或两个方向输出力。 膜片式气缸：用膜片代替活塞，只在一个方向输出力，用弹簧复位。它的 密封性能好，但行程短。 冲击气缸：这是一种新型元件。它把压缩气体的压力能转

6、换为活塞高速 （1020米/秒）运动的动能，借以做功。冲击气缸增加了带有喷口和泄流口的中盖。中盖和活塞把气缸分成储气腔、头腔和尾腔三室。它广泛用于下料、冲孔、 破碎和成型等多种作业。做往复摆动的气缸称摆动气缸，由叶片将内腔分隔为二， 向两腔交替供气，输出轴做摆动运动，摆动角小于 280。此外，还有回转气缸、 气液阻尼缸和步进气缸等。4. 典型气缸的结构及工作原理以气动系统中最常使用的单活塞杆双作用气缸为例来说明，气缸典型结构如 下图1所示。它由缸筒、活塞、活塞杆、前端盖、后端盖及密封件等组成。双作 用气缸内部被活塞分成两个腔。有活塞杆腔称为有杆腔，无活塞杆腔称为无杆腔。 当从无杆腔输入压缩空气

7、时，有杆腔排气，气缸两腔的压力差作用在活塞上所形 成的力克服阻力负载推动活塞运动，使活塞杆伸出；当有杆腔进气，无杆腔排气 时，使活塞杆缩回。若有杆腔和无杆腔交替进气和排气，活塞实现往复直线运动。图 2-1 单活塞杆双作用气缸1缓冲柱塞 2活塞3缓冲柱塞 4缸筒 5导向套 6 防尘圈7前端盖8气口9传感器10活塞杆 11耐磨环12密封圈13后端盖 14缓冲节流阀5. 气缸的爬行气缸的主要失效形式有活塞卡死，不动作；气缸无力，密封圈磨损，漏气等。 气缸在低速运动时出现的时走时停或时快时慢的现象叫做气缸的“爬行”。气缸 的爬行对于气动控制的速度控制精度有很大的影响。5.1 气缸“爬行”出现的机理 造

8、成气缸爬行产生的原因比较复杂，现以单杆双作用气缸活塞杆伸出为例分 析气缸爬行现象。气源经 A 口向气缸无杆腔充气，无杆腔内压力 p1 上升，有杆 腔内气体经曰口排气，有杆腔内压力 p2 下降。一开始，由于气缸内活塞等处静 摩擦力较大，活塞并不运动。当无杆腔内压力上升到使得活塞两侧压力差所产生 的作用力刚好能克服活塞等处静摩擦力时，活塞开始移动。一旦活塞起动，静摩 擦力变为动摩擦力，而动摩擦力小于静摩擦力，活塞作加速运动，但由于此时无 杆腔容积变化增加较大，而供气流量不足，致使无杆腔中的气体压力又进一步下 降，同时有杆腔中的气体压力上升，可能使活塞两侧压力差所产生的作用力小于 活塞等处摩擦力，此

9、时活塞就停止前进，直到无杆腔继续进气，活塞重新开始向 前运动。这一过程的循环出现就形成了气缸的爬行。5.2 气缸爬行的原因分析 出现爬行现象的原因有很多，归纳起来，主要有以下几种情况：(1 与气体的压缩性有关 气体压缩性体现为传动系统刚度七，当七为无穷大时，传动系统中就不 可能有储存及放出能量的过程，滑块与驱动件好象个刚体，物体只能以V的速 度跟着一起运动。分析表明，排气节流与进气节流相比刚度大，稳定性好，不易 出现爬行。(2 气源处理不符合要求 因为气缸的工作介质是压缩空气，工作气体的质量会直接影响气缸的相关零 件的使用寿命，如工作气体含水分，尘埃太多，会使缸筒内壁活塞杆外表面、活 塞的外圆

10、及密封件、密封槽等相对运动面被腐蚀，一方面容易出现泄漏，另一方 面容易出现爬行现象。从气源方面要求工作气压气体必须经过气源三联件（分水 滤气器、调压阀、油雾器）的处理后，使工作介质具有干燥的不含尘埃杂质的， 但含有油雾润滑剂的压力稳定的洁净气体。（3 加工工艺不符合要求气缸在设计阶段必须全面考虑各运动副的尺寸公差、形位公差，密封件与密 封槽的配合问题，既要满足不泄漏的要求又要兼顾相对运动的平稳性，即满足无 爬行的要求。所以应合理地选择气缸的主要零件如缸筒、活塞杆、活塞的尺寸公 差、形位公差、圆度、同轴度、端面垂直度及表面粗糙度等零件要素，使它们相 互配合起来能获得平稳运动。（4 配合面加工质量

11、不符合要求 主要运动零件的配合表面加工质量优劣也会直接影响气缸的爬行现象。运动 表面越光滑，摩擦系数就越小，阻力也越小；反之，运动表面越粗糙，摩擦系数 和阻力就越大。如果运动表面粗糙度不均匀，则运动阻力会时大时小，极容易出 现爬行现象。（5 装配质量不符合要求 装配质量也会直接影响气缸的爬行。装配质量包括活塞与活塞杆的组装，缸 筒与活塞的装配，与前端盖的装配，活塞杆与压盖（或导套）的装配，压盖（或 导套）与前端盖的装配等，当然还有拉杆的装配等。这些装配质量都会或多或少 影响气缸的爬行。而影响尤其显著的是活塞与缸筒之间，压盖（或导套）与活塞 杆之间的同轴装配质量，还有轴用密封件或孔用密封件的装配

12、预压缩量不均匀对 气缸爬行也有很大影响。预压缩量太大，运动阻力也就大，反之，预压缩量小， 运动阻力也就小，装配预压缩量不均匀容易出现爬行之外还有可能出现泄漏现象 所以要求在装配时小心谨慎。（6 气缸润滑情况差气缸在正常工作时，是不断地进行往复运动的，因此必须在运动副上涂以润 滑脂或润滑油，同时在密封件上也应涂上润滑脂或润滑油，这是保持运动平稳的 必不可少的措施之一。一方面可减少摩擦阻力，另一方面保护密封圈不受水解作 用，金属零件不被腐蚀，使运动件受力均匀，大大减少气缸爬行现象。所以在气 动系统中安插气源三联件（其中包含有油雾器）使气缸自动受到油雾的润滑。装 配时，在气缸的活塞或活塞杆、缸筒内壁

13、处涂抹一些二硫化钼润滑脂也能起到很 好的润滑作用。6. 气缸的自走在简单的气压缸运动的过程中，外负载决定了出气缸的内部压力，而气缸的 进气缸的压力是由进气路决定的，为达到适应外负载变化的新平衡，只能依靠气 体的膨胀和压缩来实现，这种现象叫做气缸的“自走”现象。自走现象严重影响了气动控制的位置控制的精度，尤其是在外部负载较大的 时候。气缸的自走主要是因为气体的可压缩性造成的。可以通过在一定范围内增大气体压力，提高传动的刚度，以减小外负载对于 排气缸压力的影响，在一定程度上减小“自走”现象的发生。但是提高系统压力并不能消除自走现象。为了避免自走现象的出现，可以采用气液联合控制方案，利用液体的不可压

14、缩性，实现位置控制的精确控制。三、节流阀简介节流阀是通过改变节流截面或节流长度以控制流体流量的阀门。将节流阀和 单向阀并联则可组合成单向节流阀。节流阀和单向节流阀是简易的流量控制阀， 在定量泵液压系统中，节流阀和溢流阀配合，可组成三种节流调速系统，即进油 路节流调速系统、回油路节流调速系统和旁路节流调速系统。节流阀没有流量负 反馈功能，不能补偿由负载变化所造成的速度不稳定，一般仅用于负载变化不大 或对速度稳定性要求不高的场合。1. 对节流阀的性能要求流量调节范围大，流量一压差变化平滑；内泄漏量小，若有外泄漏油口，外泄漏量也要小；调节力矩小，动作灵敏。节流阀（Choke valve）的外形结构与

15、截止阀并无区别，只是它们启闭件的形状 有所不同。节流阀的启闭件大多为圆锥流线型，通过它改变通道截面积而达到调 节流量和压力。节流阀供在压力降极大的情况下作降低介质压力之用。介质在节流阀瓣和阀座之间流速很大，以致使这些零件表面很快损坏即所 谓气蚀现象。为了尽量减少气蚀影响，阀瓣采用耐气蚀材料（合金钢制造）并制 成顶尖角为140180的流线型圆锥体，这还能使阀瓣能有较大的开启高度，一 般不推荐在小缝隙下节流。2. 节流阀的特点1、构造较简单，便于制造和维修，成本低。2、调节精度不高，不能作调节使用。3、密封面易冲蚀，不能作切断介质用。4、密封性较差。3. 节流阀的分类节流阀按通道方式可分为直通式和角式两种；按启闭件的形状分，有针形、 沟形和窗形三种。可调节节流阀：阀针和阀芯采用硬质合金制造，产品按API6A标准设计，具 有耐磨、耐冲刷性能。主要用于井口采油（气）树设备,滑套式节流阀：阀芯采用低噪音平衡型结构，开启轻便，产品按API6A标准 设计，阀芯表面覆盖碳化钨，适合于有闪蒸、高压差，高压力，空化等条件苛刻 的场合，使用寿命长，流量调节精度大大提高。适用于石油，天然气，化工，炼 油，水电等行业。四、节流阀调速