气动元件的认识与基本回路(96)概要课件

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1、教学要求教学要求掌握各种气压元件的工作原理掌握各种气压元件的工作原理了解气源及气源净化装置工作原理了解气源及气源净化装置工作原理掌握气动回路基本工作原理掌握气动回路基本工作原理掌握气压系统分析设计能力掌握气压系统分析设计能力掌握气压系统故障诊断排除方法掌握气压系统故障诊断排除方法重点难点重点难点气动回路基本工作原理气动回路基本工作原理气压系统分析设计能力气压系统分析设计能力气压系统故障诊断排除方法气压系统故障诊断排除方法目录目录9.19.1气压传动基础知识气压传动基础知识9.2 9.2 气源装置及气动辅助元件气源装置及气动辅助元件9.3 9.3 气动执行元件气动执行元件9.4 9.4 气动控制

2、元件气动控制元件9.5 9.5 气动基本回路气动基本回路9.6 9.6 气压传动系统气压传动系统9.19.1气压传动基础知识气压传动基础知识干空气干空气 不含水蒸气的空气不含水蒸气的空气湿空气湿空气 含有水蒸气的空气含有水蒸气的空气成分成分氮氮氧氧氩二氧化二氧化碳碳其它气其它气体体体体积分数分数% %78.0378.0320.9320.930.9320.9320.030.030.0780.078质量分数量分数% %75.5075.5023.1023.101.281.280.0450.0450.0750.0751.1.空气的性质空气的性质干空气的组成干空气的组成空气的物理性质空气的物理性质密度密

3、度 单位体积内空气的质量单位体积内空气的质量对于干空气对于干空气粘度粘度气体在流动过程中，空气质点之间相对运动产生阻气体在流动过程中，空气质点之间相对运动产生阻力的性质。主要受温度变化的影响，较液体的粘度力的性质。主要受温度变化的影响，较液体的粘度小很多，且随温度的升高而升高。小很多，且随温度的升高而升高。空气的压缩性和膨胀性空气的压缩性和膨胀性压缩性压缩性 气体的体积随压力增大而减小的性质。气体的体积随压力增大而减小的性质。膨胀性膨胀性 气体的体积随温度升高而增大的性质。气体的体积随温度升高而增大的性质。空气的压缩性和膨胀性远大于固体和液体的压缩性空气的压缩性和膨胀性远大于固体和液体的压缩性

4、和膨胀性和膨胀性 。湿空气湿空气 用所含水份的程度用湿度和含湿量来表示。用所含水份的程度用湿度和含湿量来表示。绝对湿度绝对湿度：每立方米湿空气中所含水蒸气的：每立方米湿空气中所含水蒸气的质量质量饱和绝对湿度饱和绝对湿度：湿空气中水蒸气得分压力：湿空气中水蒸气得分压力达到该湿度下蒸气的饱和压力时的绝对湿度达到该湿度下蒸气的饱和压力时的绝对湿度成为饱和绝对湿度成为饱和绝对湿度相对湿度：相对湿度：在某温度和总压力下在某温度和总压力下其绝对湿度和绝对饱和湿度之比其绝对湿度和绝对饱和湿度之比空气的含湿量空气的含湿量：每千克质量的干空气：每千克质量的干空气中所混合的水蒸气的质量中所混合的水蒸气的质量2.2

5、.气体状态方程气体状态方程理想气体状态方程理想气体状态方程理想气体理想气体 不计粘性的气体，空气可近似视为理想气体不计粘性的气体，空气可近似视为理想气体一定质量的理想气体在状态变化的瞬间，一定质量的理想气体在状态变化的瞬间， 有如下气体状态方有如下气体状态方程成立程成立等容变化过程等容变化过程一定质量的气体，在体积不变的条件下，所进行的状态一定质量的气体，在体积不变的条件下，所进行的状态变化过程变化过程 等压变化过程等压变化过程等温变化过程等温变化过程气缸工作、管道输送空气等过程可视为等温过程气缸工作、管道输送空气等过程可视为等温过程绝热过程绝热过程多变过程多变过程气动系统中快速充、排气过程可

6、视为绝热过程气动系统中快速充、排气过程可视为绝热过程3.3.气体的流动规律气体的流动规律连续性方程连续性方程伯努利方程伯努利方程因气体可以压缩（因气体可以压缩（ 常数）常数） ，又因气体流动很快，又因气体流动很快，来不及与周围环境进行热交换，按绝热状态计算，则有来不及与周围环境进行热交换，按绝热状态计算，则有气动元件的通流能力，是指单位时间内通过阀、管路等的气体气动元件的通流能力，是指单位时间内通过阀、管路等的气体质量。质量。有效截面积有效截面积 由于实际流体存在粘性，流速的收缩比节流孔实际由于实际流体存在粘性，流速的收缩比节流孔实际面积小，此最小截面积称为有效截面积，它代表了节流孔的通面积小

7、，此最小截面积称为有效截面积，它代表了节流孔的通流能力。有效截面积的简化计算流能力。有效截面积的简化计算 对于阀口或管路对于阀口或管路 S S = =AA 为收缩系数，为收缩系数，A A 为孔口实际面积。为孔口实际面积。多个元件组合后有效截面积的计算多个元件组合后有效截面积的计算并联元件并联元件 S SR RS Si i 串联元件串联元件 1/1/S SR R2 2 1/1/S Si i2 2气动元件的流通能力气动元件的流通能力当气体以较低的速度通过节流小孔时，可以不计当气体以较低的速度通过节流小孔时，可以不计其压缩性，将其密度视为常数其压缩性，将其密度视为常数 ，则有，则有 为空气膨胀修正系

8、数；为空气膨胀修正系数；c c 为流量系数；为流量系数；A A 为节流孔面积为节流孔面积9.2 9.2 气源装置及气动辅件元件气源装置及气动辅件元件 1. 1.气源装置气源装置气源装置气源装置 压缩空气的发生装置以及压缩空气的存贮、净化的压缩空气的发生装置以及压缩空气的存贮、净化的辅助装置。它为系统提供合乎质量要求的压缩空气。辅助装置。它为系统提供合乎质量要求的压缩空气。执行元件执行元件 将气体压力能转换成机械能并完成做功动作的元件，将气体压力能转换成机械能并完成做功动作的元件，如气缸、气马达。如气缸、气马达。控制元件控制元件 控制气体压力、流量及运动方向的元件，如各种阀控制气体压力、流量及运

9、动方向的元件，如各种阀类；能完成一定逻辑功能的元件，即气动逻辑元件；感测、类；能完成一定逻辑功能的元件，即气动逻辑元件；感测、转换、处理气动信号的元器件，如气动传感器及信号处理装转换、处理气动信号的元器件，如气动传感器及信号处理装置。置。气动辅件气动辅件 气动系统中的辅助元件，如消声器、管道、接头等。气动系统中的辅助元件，如消声器、管道、接头等。气动系统的基本组成示例气动系统的基本组成示例气源气源分分水水滤滤气气器器压压力力控控制制阀阀油油雾雾器器方方向向控控制制阀阀消声器消声器流量控制阀流量控制阀气气 缸缸气压的传递、分配和控制即输送系统气压的传递、分配和控制即输送系统气压的消耗气压的消耗气

10、源装置（压缩空气站）气源装置（压缩空气站）气源装置为气动系统提供满足一定质量要求的压缩空气，是气源装置为气动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。具有一定的净化程度。气源装置由以下四部分组成气源装置由以下四部分组成气压发生装置气压发生装置空气压缩机；空气压缩机；净化、贮存压缩空气的装置和设备；净化、贮存压缩空气的装置和设备；管道系统；管道系统；气动三大件。气动三大件。空气压缩机空气压缩机将电机或内燃机机械能转化为气体的压力能

11、，供气动机械使用。将电机或内燃机机械能转化为气体的压力能，供气动机械使用。分类分类按工作原理分按工作原理分 可分为容积式空压机和速度式空压机。可分为容积式空压机和速度式空压机。按工作方式分按工作方式分 往复式与回转式两大类。往复式可细分为往复式与回转式两大类。往复式可细分为活塞式与膜片式，回转式可细分为叶片式与螺杆式。活塞式与膜片式，回转式可细分为叶片式与螺杆式。按输出压力大小分按输出压力大小分低压空压机低压空压机 0 02 2 1 10MPa0MPa中压空压机中压空压机 1 10 0 10MPa 10MPa高压空压机高压空压机 10 10 100MPa 100MPa超高压空压机超高压空压机

12、100MPa 100MPa 按空压机输出流量按空压机输出流量( (排量排量) )分分微型微型 1m31m3MinMin小型小型 1 1 10 m310 m3MinMin中型中型 10 10 100 m3100 m3MinMin大型大型 100m3100m3MinMin空气压缩机的选用空气压缩机的选用主要根据气压传动系统所需的工作压力与流量。主要根据气压传动系统所需的工作压力与流量。空气压缩机工作原理空气压缩机工作原理吸气过程：吸气过程：曲柄曲柄6 6回转带动气缸活塞回转带动气缸活塞2 2作直线往复运动，当活作直线往复运动，当活塞塞2 2向右运动时，气缸腔向右运动时，气缸腔1 1容积增大形成局部

13、真空，在大气压容积增大形成局部真空，在大气压作用下，吸气阀作用下，吸气阀7 7打开，大气进入气缸打开，大气进入气缸1 1。排气过程：排气过程：当活塞向左运动时，气缸当活塞向左运动时，气缸1 1内容积缩小，气体被内容积缩小，气体被压缩，压力升高，排气阀压缩，压力升高，排气阀8 8打开，压缩空气排出。打开，压缩空气排出。气源的净化装置气源的净化装置气动系统对压缩空气质量的要求：压缩空气要具有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。同的气动元件对杂质颗粒的大小有具体的

14、要求。混入压缩空气中的油分、水分、灰尘等杂质会产生不混入压缩空气中的油分、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。的辅助设备。 一般包括后冷却器、油水分离器、贮气罐、干燥器。一般包括后冷却器、油水分离器、贮气罐、干燥器。后冷却器后冷却器作用作用 将空气压缩机排出的压缩空气温度由将空气压缩机排出的压缩空气温度由140140170170降至降至40405050。这样就可使压缩空气中的油雾和水汽迅速达到饱和，。这样就可使压缩空气中

15、的油雾和水汽迅速达到饱和，使其大部分析出并凝结成油滴和水滴，以便经油水分离器排使其大部分析出并凝结成油滴和水滴，以便经油水分离器排出。出。结构形式结构形式 蛇形管式蛇形管式 列管式列管式 散热片式散热片式 管套式管套式(a)(a)蛇管式蛇管式 (b) (b)列管式列管式冷却方式冷却方式 水冷和风冷水冷和风冷油水分离器油水分离器作用作用 分离并排出压缩空气分离并排出压缩空气中凝聚的油分、水分和灰尘中凝聚的油分、水分和灰尘杂质等，使压缩空气得到初杂质等，使压缩空气得到初步净化。步净化。 结构形式结构形式 环形回转式、撞环形回转式、撞击折回式、离心旋转式、水击折回式、离心旋转式、水浴式以及以上形式的

16、组合使浴式以及以上形式的组合使用蛇形管式用蛇形管式 撞击折回并回转式油水分离器撞击折回并回转式油水分离器 储气罐储气罐作用作用储存一定数量的压缩空气，以备发储存一定数量的压缩空气，以备发生故障或临时需要应急使用；生故障或临时需要应急使用；消除由于空气压缩机断续排气而对消除由于空气压缩机断续排气而对系统引起的压力脉动，保证输出气系统引起的压力脉动，保证输出气流的连续性和平稳性；流的连续性和平稳性；进一步分离压缩空气中的油、水等进一步分离压缩空气中的油、水等杂质。杂质。贮气罐一般采用焊接结构，以立式贮气罐一般采用焊接结构，以立式居多居多 储气罐储气罐干燥器干燥器 进一步除去压缩空气中的水分、油、颗

17、粒杂质。进一步除去压缩空气中的水分、油、颗粒杂质。吸附式干燥器吸附式干燥器冷却式干燥器冷却式干燥器过滤器过滤器作用作用 分离分离水分、过滤水分、过滤杂质。杂质。类型类型一次过滤器一次过滤器 分水滤气器分水滤气器 一次过滤器结构图一次过滤器结构图 普通分水滤气器结构图普通分水滤气器结构图 气动三联件气动三联件分水过滤器分水过滤器 作用是除去空气中的灰尘、杂质，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。并将空气中的水分分离出来。油雾器油雾器 特殊的注油装置。特殊的注油装置。减压阀减压阀 起减压和稳压作用。起减压和稳压作用。气动三联件是气动元件及气动系统使用压缩空气动三联件是气动元件及

18、气动系统使用压缩空气的质量最后保证。气的质量最后保证。2.2.气动辅助元件气动辅助元件油雾器油雾器油雾器是一种特殊的油雾器是一种特殊的注油装置。它以空气注油装置。它以空气为动力，使润滑油雾为动力，使润滑油雾化后，注入空气流中，化后，注入空气流中，并随空气进入需要润并随空气进入需要润滑的部件，达到润滑滑的部件，达到润滑的目的。的目的。油雾器的结构油雾器的结构消声器消声器消消声声器器就就是是通通过过阻阻尼尼或或增增加加排排气气面面积积来来降降低低排排气气速速度度和和功功率率，从而降低噪声的。从而降低噪声的。三三种种类类型型：吸吸收收型型消消声声器器、膨膨胀胀干干涉涉型型消消声声器器和和膨膨胀胀干干

19、涉涉吸吸收收型消声器。型消声器。 吸收型消声器结构简图吸收型消声器结构简图1-1-连接螺丝；连接螺丝；2-2-消声罩消声罩转换器转换器气气- -电电转转换换器器及及电电- -气气转转换换器器. .如如: :压压力力继继电电器器、电电磁磁换换向阀向阀气气- -液转换器液转换器: :气液阻尼缸、气气液阻尼缸、气- -液转换器液转换器管件与管路系统管件与管路系统管管子子可可分分为为硬硬管管和和软软管管两两种种。一一些些固固定定不不动动的的、不不需需要要经经常常装装拆拆的的地地方方，使使用用硬硬管管。连连接接运运动动部部件件和和临临时时使使用用、希希望望装装拆拆方方便便的的管管路路应应使使用用软软管管

20、。硬硬管管有有铁铁管管、铜铜管管、黄黄铜铜管管、紫紫铜铜管管和和硬硬塑塑料料管管等等；软软管管有有塑塑料料管管、尼尼龙龙管管、橡橡胶胶管管、金金属属编编织织塑塑料料管管以以及及挠挠性性金金属属导导管管等等。常用的是紫铜管和尼龙管。等等。常用的是紫铜管和尼龙管。1.1.气缸气缸9.3 9.3 气动执行元件气动执行元件按结构分类按结构分类按安装方式分类按安装方式分类固定式气缸固定式气缸 气缸安装在气缸安装在机体上固定不动，如图机体上固定不动，如图（a a）（）（b b）（）（c c）（）（d d）所示。所示。摆动式气缸摆动式气缸 缸体围绕一缸体围绕一个固定轴可作一定角度个固定轴可作一定角度的摆动。

21、如图的摆动。如图（e e）（）（f f）（）（g g）所示。）所示。 双作用气缸双作用气缸常见气缸原理及用途常见气缸原理及用途单作用气缸单作用气缸单作用气缸只在动作方单作用气缸只在动作方向需要压缩空气，故可向需要压缩空气，故可节约一半压缩空气。主节约一半压缩空气。主要用在夹紧、退料、阻要用在夹紧、退料、阻挡、压入、举起和进给挡、压入、举起和进给等操作上。等操作上。组成组成 气缸和液压缸组合而成。气缸和液压缸组合而成。原理原理 以压缩空气为动力，以以压缩空气为动力，以液压油作为阻力，来控制调液压油作为阻力，来控制调节气缸的运动速度，即利用节气缸的运动速度，即利用液体不可压缩的特性来获得液体不可压

22、缩的特性来获得的稳定的运动速度。的稳定的运动速度。气液阻尼缸气液阻尼缸膜式气缸膜式气缸原理原理 压缩空气推动非金属膜压缩空气推动非金属膜片推动活塞杆作往复运动，一般片推动活塞杆作往复运动，一般是单作用式气缸。是单作用式气缸。特点特点 结构简单、紧凑、制造结构简单、紧凑、制造容易、维修方便、寿命长容易、维修方便、寿命长 类型：按照膜片的结构分平膜片、类型：按照膜片的结构分平膜片、蝶形膜片和滚动膜片蝶形膜片和滚动膜片适用于：适用于：用用于气动夹具车辆制动等短行程的于气动夹具车辆制动等短行程的工作场合。工作场合。 回转气缸回转气缸 原理原理 气缸的缸体连同缸盖及导气头阀芯可被携带回转，气缸的缸体连同

23、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。固定不动。是由回转式动力分是由回转式动力分配器与短行程双作配器与短行程双作用气缸制成一体的用气缸制成一体的专用气缸，用于机专用气缸，用于机床主轴夹具的夹紧床主轴夹具的夹紧机构。机构。无杆气缸主无杆气缸主要分为机械要分为机械接触式和磁接触式和磁性耦合式两性耦合式两种。通常将种。通常将磁性耦合无磁性耦合无杆气缸称为杆气缸称为磁性气缸。磁性气缸。 无杆气缸无杆气缸磁性无杆气缸磁性无杆气缸摆动气缸是出力轴被限制在某个角度内做往复摆动的一种气缸，摆动气缸是出力轴被限

24、制在某个角度内做往复摆动的一种气缸，又称为旋转气缸。摆动气缸目前在工业上应用广泛，多用于安装又称为旋转气缸。摆动气缸目前在工业上应用广泛，多用于安装位置受到限制，或转动角度小于位置受到限制，或转动角度小于3603600 0的回转工作部件，其动作原的回转工作部件，其动作原理也是将压缩空气的压力能转变为机械能。常用的摆动气缸的最理也是将压缩空气的压力能转变为机械能。常用的摆动气缸的最大摆动角度分为大摆动角度分为90900 0、1801800 0、2702700 0三种规格。图三种规格。图9-129-12为其应用实例。为其应用实例。按照摆动气缸的结构特点可分为齿轮齿条式和叶片式两类按照摆动气缸的结构

25、特点可分为齿轮齿条式和叶片式两类。摆动气缸摆动气缸齿轮齿条式摆动气缸齿轮齿条式摆动气缸叶片式摆动气缸叶片式摆动气缸气爪（手指气缸）气爪（手指气缸）气爪能实现各种抓取功能，是现代气动机气爪能实现各种抓取功能，是现代气动机械手的关键部件。械手的关键部件。气缸的理论输出力气缸的理论输出力普通双作用气缸的普通双作用气缸的理论推力理论推力（N N）为：）为：式中式中, D, D一缸径一缸径(m)(m)，p p一气缸的工作压力一气缸的工作压力(Pa)(Pa)。理论拉力理论拉力(N)(N)为：为：式中式中,d,d一活塞杆直径（一活塞杆直径（m m）时）时, ,估算时可令估算时可令d=0.3Dd=0.3D。普

26、通气缸的设计计算普通气缸的设计计算 气动马达气动马达是一种作连续是一种作连续旋转运动旋转运动的气动执行元的气动执行元件，是一种把压缩空气的压力能转换成回转机件，是一种把压缩空气的压力能转换成回转机械能的能量转换装置，其作用相当于械能的能量转换装置，其作用相当于电动机或电动机或液压马达液压马达，它输出转矩、驱动执行机构作旋转，它输出转矩、驱动执行机构作旋转运动。在气压传动中使用广泛的是运动。在气压传动中使用广泛的是叶片式、活叶片式、活塞式和齿轮式塞式和齿轮式气马达。气马达。2. 2. 气动马达气动马达气动马达的特点和应用气动马达的特点和应用 可无级调速可无级调速 可双向旋转可双向旋转 有过载保护

27、作用，过载时转速降低或停转；有过载保护作用，过载时转速降低或停转； 具有较高的启动转矩，可直接带负载启动；具有较高的启动转矩，可直接带负载启动； 输出功率相对较小，转速范围较宽；输出功率相对较小，转速范围较宽； 耗气量大，效率低，噪声大；耗气量大，效率低，噪声大； 工作可靠，操作方便工作可靠，操作方便气动马达在使用中必须得到良好的润滑气动马达在使用中必须得到良好的润滑方向控制阀方向控制阀单向型控制阀单向型控制阀单向阀单向阀：气流只能单方向流动。：气流只能单方向流动。9.4 9.4 气动控制元件气动控制元件1.1.气动控制阀气动控制阀梭阀（或门）梭阀（或门） 结构特点结构特点 有两个输入口，一个

28、输出口。相当于两个有两个输入口，一个输出口。相当于两个单向阀组成的阀。单向阀组成的阀。梭阀工作原理梭阀工作原理P1P1，P2P2有一个有输入，有一个有输入，A A有输出。都有输入，有输出。都有输入，A A有输出。有输出。双压阀（与门）双压阀（与门） 结构特点结构特点 有两个输入口，一个输出口。有两个输入口，一个输出口。相当于两个单向阀组成的阀。相当于两个单向阀组成的阀。工作原理工作原理 P P1 1，P P2 2有一个有输入，有一个有输入，A A无输出。无输出。、都有输入，、都有输入，A A有输出。有输出。快速排气阀快速排气阀常装在换向阀和气缸之间，它使气缸不通过换向阀常装在换向阀和气缸之间，

29、它使气缸不通过换向阀而快速排出气体，可以加快气缸往复动作速度。快而快速排出气体，可以加快气缸往复动作速度。快速排气阀可使气缸运动速度提高速排气阀可使气缸运动速度提高4545倍。倍。 快速排气阀工作原理快速排气阀工作原理P P进气进气A A输出，到气缸。输出，到气缸。A A进气进气O O输出，快速排气输出，快速排气 气动换向控制阀气动换向控制阀气压控制换向阀气压控制换向阀利用压缩空气的压力推动阀芯换向。利用压缩空气的压力推动阀芯换向。分为：加压控制、泄压控制、差压控制和延时控制分为：加压控制、泄压控制、差压控制和延时控制 双气控换向阀双气控换向阀气压延时式换向阀气压延时式换向阀是一种带有时间控制

30、是一种带有时间控制信号功能的换向阀信号功能的换向阀 。原理：原理：由气容由气容C C和一个和一个单向节流阀组成的时间单向节流阀组成的时间控制信号元件控制主阀换向。当控制信号元件控制主阀换向。当K K口通入气压信号时，口通入气压信号时， 此信号通过节流阀此信号通过节流阀1 1的节流口进入气容的节流口进入气容C C，经过一定时间当，经过一定时间当压力达到一定值后，使主阀阀芯向右移动而换向。压力达到一定值后，使主阀阀芯向右移动而换向。 电磁控制换向阀电磁控制换向阀是利用电磁力的作用推动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芯。分为直动式和先导式两大类 直动式电磁换向阀直动式电磁换向阀

31、直动式电磁换向阀换向直动式电磁换向阀换向阀又分为单电控和双电控两阀又分为单电控和双电控两种，工作原理与液压传动中种，工作原理与液压传动中的电磁换向阀相似。的电磁换向阀相似。 压力控制阀压力控制阀减压阀减压阀气动三大件气动三大件之一，用于稳定用气之一，用于稳定用气压力。压力。溢流阀溢流阀只作安全阀只作安全阀用。用。顺序顺序阀阀由于气缸由于气缸（马达）的软特性，（马达）的软特性，很难用顺序阀实现两很难用顺序阀实现两个执行元件的顺序动个执行元件的顺序动作作 流量控制阀流量控制阀 用于控制执行元件运用于控制执行元件运动速度。动速度。节流阀节流阀单向节流阀单向节流阀排气节流阀排气节流阀通过元件内部的可动

32、部件的动作改变气流方向来实通过元件内部的可动部件的动作改变气流方向来实现一定逻辑功能的气动控制元件。现一定逻辑功能的气动控制元件。 分类分类 高压元件（工作压力高压元件（工作压力0.20.8MPa） 低压元件（工作压力低压元件（工作压力0.020.020.20.2MPa） 微压元件（工作压力微压元件（工作压力0.020.02MPa以下）以下） 截止式元件截止式元件滑阀式元件滑阀式元件膜片式元件膜片式元件按逻辑功能分按逻辑功能分按结构形式分按结构形式分按工作压力分按工作压力分 或门元件或门元件与门元件与门元件非门元件非门元件禁门元件禁门元件双稳元件双稳元件2.2.气动逻辑元件气动逻辑元件是门元件

33、是门元件原理：原理：p p为气源输为气源输入口，入口，a a为控制信号口为控制信号口s s为输出口。当为输出口。当a a 有信有信号输入时，气源气流号输入时，气源气流从从s s输出；当输出；当a a无输入无输入信号时，信号时，s s与排气口相通元件处于无输出状态与排气口相通元件处于无输出状态 。显示活塞。显示活塞3 3用用以显示元件的输出状态。手动按钮以显示元件的输出状态。手动按钮1 1用于手动发讯。用于手动发讯。逻辑表达式逻辑表达式 ：s=as=a逻辑符号：逻辑符号：见图见图c c应用：应用：信号波形的整形、隔容和信号的放大信号波形的整形、隔容和信号的放大 。与门元件与门元件原理：原理：当当

34、a a、b b 同同时有信号时有信号s s 有信号输出；有信号输出；当当a a、b b 只有一个有信只有一个有信号时，号时，s s 无信号输出。无信号输出。逻辑表达式：逻辑表达式：s s = =a ba b逻辑符号：逻辑符号：见图见图b b应用：应用：用作输入输出信号波形的整形、隔容和信号的放大。用作输入输出信号波形的整形、隔容和信号的放大。 或门元件或门元件原理：原理：当当a a、b b有一个有有一个有气信号，气信号，s s就有信号输出；就有信号输出；若若a a、b b两个均有输入，两个均有输入，则信号强者将关闭信号则信号强者将关闭信号弱的阀口，弱的阀口，s s仍然有气信仍然有气信号输出。号

35、输出。 逻辑表达式逻辑表达式 ： s = a + b s = a + b逻辑符号：逻辑符号：见图见图b b应用：应用：常用于两个或多个信号相加。例如要求加入手动信号时常用于两个或多个信号相加。例如要求加入手动信号时 也可加入自动信号。也可加入自动信号。 非门元件非门元件原理：原理：当当a a有有信号输入时信号输入时s s无信号无信号输出；当输出；当a a无信号输无信号输入时入时s s有信号输出。有信号输出。逻辑表达式：逻辑表达式： s s a a逻辑符号：逻辑符号：见见图图b b应用：应用：作反相元件作反相元件 、禁门元件、发信元件、禁门元件、发信元件 单作用气缸换向回路单作用气缸换向回路 9

36、.5 9.5 气动基本回路气动基本回路1.1.方向控制回路方向控制回路双作用气缸换向回路双作用气缸换向回路 差动回路差动回路 用二位三通手拉阀用二位三通手拉阀控制差动联接气缸。控制差动联接气缸。多位运动控制回路多位运动控制回路 给各三位换向阀分别加入开关量给各三位换向阀分别加入开关量信号时，各气缸可分别完成向左、向信号时，各气缸可分别完成向左、向右、停止三种运动状态。当信号解除右、停止三种运动状态。当信号解除后，缸可以停止在原位；若更换不同后，缸可以停止在原位；若更换不同中为机能的三位换向阀，缸可以得到中为机能的三位换向阀，缸可以得到不同的停留状态。不同的停留状态。工业实例工业实例问题引入：问

37、题引入：图示为一折图示为一折边机，要求必须同时按边机，要求必须同时按下两个按钮才能使双作下两个按钮才能使双作用气缸伸出对工件进行用气缸伸出对工件进行折边加工，折边加工完折边加工，折边加工完毕如果松开按钮气缸缩毕如果松开按钮气缸缩回到初始位置。回到初始位置。 问题分析：问题分析：只有同时按下两个按只有同时按下两个按钮时，双压阀（与门逻辑）才工钮时，双压阀（与门逻辑）才工作，此时二位五通换向阀在左位作，此时二位五通换向阀在左位工作，气缸左腔通过单向节流阀工作，气缸左腔通过单向节流阀而充入压缩气体，而右腔通过快而充入压缩气体，而右腔通过快速排气阀排出气体，活塞快速运速排气阀排出气体，活塞快速运动。如

38、果松开两个按钮中的任意动。如果松开两个按钮中的任意一个，换向阀不再有压力。该阀一个，换向阀不再有压力。该阀通过弹簧回到初始位置，气缸同通过弹簧回到初始位置，气缸同时也返回到初始位置。时也返回到初始位置。 压力控制回路压力控制回路作用：调压、稳压作用：调压、稳压一次压力控制回路一次压力控制回路指用安全阀将空气压缩指用安全阀将空气压缩机的输出压力控制在机的输出压力控制在 0.8MPa左右。左右。二次压力控制回路二次压力控制回路指把经一次调压后的压力指把经一次调压后的压力p1再经减压阀减压稳压后所得到的输再经减压阀减压稳压后所得到的输出压力出压力p2（称为二次压力），作为气动控制系统的工作气压使（称

39、为二次压力），作为气动控制系统的工作气压使用。用。 2.2.压力控制回路压力控制回路高低压选择回路高低压选择回路高低压选择回路高低压选择回路由多个减压阀控制，实现多由多个减压阀控制，实现多个压力同时输出。个压力同时输出。用于系统同时需要高用于系统同时需要高低压力的场合。低压力的场合。高低压切换回路高低压切换回路利用换向阀和减压阀利用换向阀和减压阀实高低压切换输出。实高低压切换输出。用于系统分别需要高用于系统分别需要高低压力的场合低压力的场合气阀调速回路气阀调速回路单作用气缸调速回路单作用气缸调速回路 用两个单向节流阀分别控制活用两个单向节流阀分别控制活塞杆的升降速度。塞杆的升降速度。3. 3.

40、 速度控制回路速度控制回路单作用气缸快速返回回路活塞返回时，气单作用气缸快速返回回路活塞返回时，气缸下腔通过快速排气阀排气。缸下腔通过快速排气阀排气。双作用缸速度控制回路双作用缸速度控制回路双向调速回路双向调速回路在换向阀的排气口上安装排在换向阀的排气口上安装排气节流阀，两种调速回路的调速气节流阀，两种调速回路的调速效果基本相同。效果基本相同。慢进快退回路慢进快退回路控制活塞杆伸出时采用排气控制活塞杆伸出时采用排气 节流控制，活塞杆慢速伸出；活节流控制，活塞杆慢速伸出；活 塞杆缩回时，无杆腔余气经快排塞杆缩回时，无杆腔余气经快排 阀排空，活塞杆快速退回。阀排空，活塞杆快速退回。 缓冲回路缓冲回

41、路 对于气缸行程较长速度较快的应用场合，可以通过对于气缸行程较长速度较快的应用场合，可以通过回路来实现缓冲；回路来实现缓冲； 图图a a为快速排气阀和溢流阀配合使用缓冲回路为快速排气阀和溢流阀配合使用缓冲回路 ； 图图b b为单向流阀与二位二通行程阀配合使用的缓冲回为单向流阀与二位二通行程阀配合使用的缓冲回路路 。气气液联动速度控制回路液联动速度控制回路在气在气液联动速度控制回路中，采用气液联动速度控制回路中，采用气液联动目的，使气缸液联动目的，使气缸得到平稳的运动速度。得到平稳的运动速度。常用两种方式：气常用两种方式：气液阻尼缸的回路；用气液阻尼缸的回路；用气液转换器的回路。液转换器的回路。

42、气气液阻尼缸调速回路液阻尼缸调速回路慢进快退回路慢进快退回路在气在气液阻尼缸中，液阻尼缸中，气缸是动力缸，油缸是阻气缸是动力缸，油缸是阻尼缸，气缸与阻尼缸，气缸与阻 尼缸串联尼缸串联联接。联接。变速回路变速回路气液缸串联调速回路气液缸串联调速回路 通过单向节流阀，利用液压油不可压缩的特点，实现气缸单通过单向节流阀，利用液压油不可压缩的特点，实现气缸单方向的无级调速，油杯用于补充油缸漏油。方向的无级调速，油杯用于补充油缸漏油。气液缸串联变速回路气液缸串联变速回路当活塞杆右行到撞块碰到机动换向阀后开始作慢速运动。改当活塞杆右行到撞块碰到机动换向阀后开始作慢速运动。改变撞块的安装变撞块的安装位置，即

43、可改变位置，即可改变开始变速的位置。开始变速的位置。气气液转换器的调速回路液转换器的调速回路气气液转换器是一种气液共存又可以相互转换的气液转换器是一种气液共存又可以相互转换的气液转换元件。液转换元件。其作用是在一段输入压缩空气时，另一端输出液体。其作用是在一段输入压缩空气时，另一端输出液体。图图a)为双作用缸慢进快退的回路，为双作用缸慢进快退的回路，活塞的慢进运动速活塞的慢进运动速 度通过度通过节流阀节流阀2控制气缸控制气缸的右腔与气的右腔与气液转换器液转换器间油液的流量调节。间油液的流量调节。图图b) 为可以实现快慢为可以实现快慢速换接的慢进快退的回路速换接的慢进快退的回路当挡快压下行程阀当

44、挡快压下行程阀6时，时，活塞实现快慢速换接。活塞实现快慢速换接。工业实例工业实例问题引入：问题引入：图示为一位置转换装置，最上面的输送图示为一位置转换装置，最上面的输送带运输的为冷却煤，运输到终端时经过位置转换装带运输的为冷却煤，运输到终端时经过位置转换装置可以把冷却煤输送到下面的任意一条皮带机上。置可以把冷却煤输送到下面的任意一条皮带机上。问题分析：问题分析：按下旋钮，二位五通阀按下旋钮，二位五通阀在左位工作，气缸左腔通过单向阀在左位工作，气缸左腔通过单向阀进入压缩空气，右腔气体通过节流进入压缩空气，右腔气体通过节流阀而后经过换向阀排气，前进速度阀而后经过换向阀排气，前进速度由右侧节流阀调定

45、。再次按下按钮，由右侧节流阀调定。再次按下按钮，二位五通阀在右位工作，气缸右腔二位五通阀在右位工作，气缸右腔通过单向阀进气，左腔气体通过节通过单向阀进气，左腔气体通过节流阀而后经过换向阀排气，返回速流阀而后经过换向阀排气，返回速度亦由左侧节流阀调定。度亦由左侧节流阀调定。过载保护回路过载保护回路 正常工作时，阀正常工作时，阀1 1 得电，得电，使阀使阀2 2 换向，气缸活塞杆换向，气缸活塞杆外伸。如果活塞杆受压的外伸。如果活塞杆受压的方向发生过载，则顺序阀方向发生过载，则顺序阀动作，阀动作，阀3 3 切换，阀切换，阀2 2 的的控制气体排出，在弹簧力控制气体排出，在弹簧力作用下换至图示位置，使

46、作用下换至图示位置，使活塞杆缩回。活塞杆缩回。4. 4. 其它控制回路其它控制回路只有同时按下两个启动只有同时按下两个启动用手动换向阀，气缸才用手动换向阀，气缸才动作，对操作人员的手动作，对操作人员的手起到安全保护作用。应起到安全保护作用。应用在冲床、锻压机床上。用在冲床、锻压机床上。双手操作回路双手操作回路该回路利用梭阀该回路利用梭阀1 1、2 2、3 3 和换向阀和换向阀4 4、5 5、6 6 实现互锁，实现互锁，防止各缸活塞同防止各缸活塞同时动作，保证只时动作，保证只有一个活塞动作。有一个活塞动作。互锁回路互锁回路简单同步回路简单同步回路采用刚性零件采用刚性零件把两尺寸相同把两尺寸相同的

47、气缸的活塞的气缸的活塞杆连接起来。杆连接起来。同步回路同步回路气液联动的同步回路气液联动的同步回路 利用两液压缸油路串利用两液压缸油路串联，来保证在负载联，来保证在负载F1F1、F2 F2 不相等时也能使不相等时也能使工作台上下运动同步。工作台上下运动同步。蓄能器用于换向阀处蓄能器用于换向阀处于中位时为液压缸补于中位时为液压缸补充泄漏。充泄漏。往复动作回路往复动作回路单往复动作回路单往复动作回路 按下手动阀，二位按下手动阀，二位五通换向阀处于左五通换向阀处于左位，气缸外伸；当位，气缸外伸；当活塞杆挡块压下机活塞杆挡块压下机动阀后，二位五通动阀后，二位五通换至右位，气缸缩换至右位，气缸缩回，完成

48、一次往复回，完成一次往复运动。运动。连续往复动作回路连续往复动作回路手动阀手动阀1 1 换向，高压换向，高压气体经阀气体经阀3 3 使阀使阀2 2换向，换向，气缸活塞杆外伸，阀气缸活塞杆外伸，阀3 3 复位，活塞杆挡块压复位，活塞杆挡块压下行程阀下行程阀4 4 时，阀时，阀2 2 换至左位，活塞杆缩换至左位，活塞杆缩回，阀回，阀4 4 复位，当活复位，当活塞杆缩回压下行程阀塞杆缩回压下行程阀3 3 时，阀时，阀2 2 再次换向，再次换向，如此循环往复。如此循环往复。工业实例工业实例问题引入：问题引入：图示为一工件的分图示为一工件的分离装置，要求在初始位置按下离装置，要求在初始位置按下旋钮后气缸

49、前进，前进至终端旋钮后气缸前进，前进至终端时停留一定时间返回，之后气时停留一定时间返回，之后气缸保持连续往复运动，只有当缸保持连续往复运动，只有当再次按下旋钮时，气缸才停止再次按下旋钮时，气缸才停止运动。气缸前进行程时间为运动。气缸前进行程时间为s s，气缸在前进的终端停留时间，气缸在前进的终端停留时间为为s s，返回行程时间为，返回行程时间为s s，即周，即周期循环时间为期循环时间为2s2s。问题分析：问题分析：当气缸处于原始位置时，当气缸处于原始位置时，压下行程阀压下行程阀1S11S1，这时只要按下旋钮，这时只要按下旋钮1S31S3，则双压阀有输出信号，使二位，则双压阀有输出信号，使二位五

50、通换向阀在左位工作，气缸向前五通换向阀在左位工作，气缸向前运动，运动时间运动，运动时间0.6s0.6s由右侧节流阀由右侧节流阀调定；当气缸前进至终端时，压下调定；当气缸前进至终端时，压下行程开关行程开关1S21S2，停留，停留1s1s由气控延时阀由气控延时阀调定，之后气缸自动返回，返回时调定，之后气缸自动返回，返回时间间0.4s0.4s由左侧节流阀调定。返回到由左侧节流阀调定。返回到初始位置时，气缸立刻又继续前进初始位置时，气缸立刻又继续前进到终端停留返回。如此循环往复运到终端停留返回。如此循环往复运动。只有再次按下旋钮动。只有再次按下旋钮1S31S3时，气缸时，气缸才停止循环运动。才停止循环

51、运动。踩下阀踩下阀1 1压缩空气进入缸压缩空气进入缸A A上腔，活上腔，活塞下降工件夹紧，压下阀塞下降工件夹紧，压下阀2 2时，气时，气体经阀体经阀6 6进入阀进入阀4 4，压缩空气通过阀，压缩空气通过阀3 3进入缸进入缸B B、C C无杆腔，活塞前进夹无杆腔，活塞前进夹紧工件。同时流过阀紧工件。同时流过阀3 3的部分气体的部分气体经单向节流阀经单向节流阀5 5进入主阀进入主阀3 3右端控制右端控制腔，节流阀控制换向时间后阀腔，节流阀控制换向时间后阀3 3换换向，各缸后退复置。向，各缸后退复置。 9.6 9.6 气压传动系统气压传动系统1.1.气动夹紧系统气动夹紧系统2.2.数控加工中心气动换

52、刀系统数控加工中心气动换刀系统工作循环工作循环 主轴定位、主轴松刀、主轴定位、主轴松刀、机械手拔刀、主轴锥孔吹机械手拔刀、主轴锥孔吹气、机械手插刀。气、机械手插刀。工作过程工作过程主轴定位主轴定位 压缩空气经气动三联压缩空气经气动三联件件1、换向阀、换向阀4、单向节流、单向节流阀阀5进入主轴定位缸进入主轴定位缸A右腔右腔缸缸A的活塞左移则主轴自的活塞左移则主轴自动定位。动定位。主轴松刀主轴松刀 主轴定位后压下无触主轴定位后压下无触点开关，点开关，6YA通电，压通电，压缩空气经阀缩空气经阀6、阀、阀8进入气进入气液增压缸液增压缸B的上腔，缸增的上腔，缸增压腔的高压油使活塞伸出，压腔的高压油使活塞

53、伸出，实现主轴松刀。实现主轴松刀。机械手拔刀机械手拔刀 同时使同时使8YA通电，压通电，压缩空气经阀缩空气经阀9、阀、阀11进入进入 缸缸C的上腔，活塞下移实的上腔，活塞下移实现机械手拔刀。现机械手拔刀。主轴锥孔吹气主轴锥孔吹气 回转刀库交换刀具回转刀库交换刀具的同时的同时1YA通电，压缩通电，压缩空气经阀空气经阀2、阀、阀3向主轴向主轴锥孔吹气。锥孔吹气。机械手插刀动作机械手插刀动作 1YA断电、断电、2YA通通电，停止吹气，电，停止吹气，8YA断断电、电、 7YA通电，压缩空通电，压缩空气气 经阀经阀9、阀、阀10进入缸进入缸C的下腔，活塞上移机的下腔，活塞上移机械手插刀。械手插刀。 刀具

54、夹紧刀具夹紧 6YA断电断电5YA通电，通电， 压缩空气经阀压缩空气经阀6进入气液进入气液 增压缸增压缸B的下腔，使活塞退回，的下腔，使活塞退回，主轴的机构使刀具夹紧。主轴的机构使刀具夹紧。定位缸复位定位缸复位 4YA断电、断电、3YA通电，通电， 缸缸A的活塞在弹簧力作用下的活塞在弹簧力作用下复位。复位。 3.3.旋转门的自动开闭系统旋转门的自动开闭系统 行人踏上踏板，检测阀行人踏上踏板，检测阀LX被压下，主阀被压下，主阀1与与2换向，压换向，压 缩空气进入气缸缩空气进入气缸1与与2的无杆腔，通过齿轮齿条机构，两边的的无杆腔，通过齿轮齿条机构，两边的 门扇同时向一方向打门扇同时向一方向打 开。行人通过后，踏开。行人通过后，踏 板使检测阀板使检测阀LX复位。复位。 主阀主阀1与与2换向到原来换向到原来 的位置，气缸活塞后的位置，气缸活塞后 退门关闭。退门关闭。