《第五单元 气源净化和气动执行元件精选PPT.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第五单元 气源净化和气动执行元件精选PPT.ppt（103页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、第五单元 气源净化和气动执行元件第1页，本讲稿共103页09 十月 2022中南大学液压与气动技术教学内容：教学内容：l气源系统的组成l气源系统的净化装置（难点）l气动执行元件（重点）第2页，本讲稿共103页09 十月 2022中南大学液压与气动技术由压缩空气的产生和输送系统及压缩空气消耗系统三个主要部分组成。一、气动系统的基本组成：第3页，本讲稿共103页09 十月 2022中南大学液压与气动技术一、气动系统的基本组成示例气压产生装置气压产生装置过过滤滤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汽汽缸缸气压的传递、分配和控制即输送系统气压的消耗第
2、4页，本讲稿共103页09 十月 2022中南大学液压与气动技术二、气动系统各组件及主要功能压缩机：把机械能转变为气压能。电动机：给压缩机提供机械能，它是把电能转变成机械能。压力开关：被调节到一个最高压力：停止电动机，最低压力，重新激活电动机。单向阀：阻止压缩空气反方向流动。储气罐：贮存压缩空气。压力表：显示储气罐内的压力。自动排水器：无需人手操作，排掉凝结在储气罐内所有的水。安全阀：当储气罐内的压力超过允许限度，可将压缩空气排出。冷冻式空气干燥器：将压缩空气冷却到零上若干度，以减少系统中的水份。主管道过滤器：它清除主要管道内灰尘、水份和油。主管道过滤器必须具有最小的压力降和油雾分离能力。第5
3、页，本讲稿共103页09 十月 2022中南大学液压与气动技术三、气动技术中的压力概念 在ISO标准中压力的单位为帕斯卡（1Pa=1N/m2），由于这个单位非常小，为了阅读和表达方便，常用0.1MPa(1bar)为压力单位，这个单位适合在工业中应用：1Mpa103Kpa106Pa 0.1MPa=100Kpa=1bar（巴）绝对压力：相对于真空的压力表压力（GA）：高于大气压的那部分压力真空度（Torr）：低于大气压的压力第6页，本讲稿共103页09 十月 2022中南大学液压与气动技术五、气源系统 气源系统是为气动设备提供满足要求的压缩空气动力源。气源系统一般由气压发生装置、压缩空气的净化处理
4、装置和传输管路系统组成。典型的气源及空气净化处理系统如图所示。1-空压机 2-储气罐 3-阀门 4-主管过滤器 5-干燥机 6-主管过滤器第7页，本讲稿共103页09 十月 2022中南大学液压与气动技术六、空气压缩机空气压缩机(Air compressor)(Air compressor)1.空压机是气压发生装置。空压机将电机或内燃机的机械能转化为压缩空气的压力能。2.按工作原理分类：可分为容积式空压机和速度式空压机。容积式空压机的工作原理是压缩空压机中气体的体积，使单位体积内空气分子的密度增加以提高压缩空气的压力。速度式空压机的工作原理是提高气体分子的运动速度以此增加气体的动能，然后将气体
5、分子的动能转化为压力能以提高压缩空气的压力。3.空气压缩机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。第8页，本讲稿共103页09 十月 2022中南大学液压与气动技术六、空气压缩机空气压缩机(Air compressor)(Air compressor)4.按空压机输出压力大小分类低压空压机 02 10MPa中压空压机 10 10MPa高压空压机 10 100MPa超高压空压机 100MPa 5.按空压机输出流量(排量)分类微型 1m3Min小型 1 10 m3Min中型 10 100 m3Min大型 100m3Min第9页，本讲稿共103页09 十
6、月 2022中南大学液压与气动技术气压传动l气压发生装置第10页，本讲稿共103页09 十月 2022中南大学液压与气动技术七、空压机的工作原理1.常见的空压机有活塞式空压机、叶片式空压机和螺杆式空压机三种，下图为单级活塞式空压机工作原理。第11页，本讲稿共103页09 十月 2022中南大学液压与气动技术七、空压机的工作原理1.单级活塞式空压机通常用于需要（0.3-0.7）Mpa压力范围的系统。在单级压缩机中，若空气压力超过0.6Mpa，产生的过热将大大地降低压缩机的效率。故当输出压力较高时，应采取多级压缩。2.多级压缩可降低排气温度，节省压缩功，提高容积效率，增加压缩气体排气量。下面介绍多
7、级空压机工作原理 第12页，本讲稿共103页09 十月 2022中南大学液压与气动技术七、空压机的工作原理2.二级活塞式空压机工作原理。第13页，本讲稿共103页09 十月 2022中南大学液压与气动技术七、空压机的工作原理 2.由两级三个阶段将吸入的大气压空气压缩到最终的压力。如果最终压力为0.7Mpa，第一级通常将它压缩到0.3Mpa，然后经过中间冷却器被冷却，压缩空气通过中间冷却器后温度大大下降，再输送到第二级气缸中压缩到0.7Mpa。因此，相对于单级压缩机提高了效率。最后输出温度可控制在120度左右。第14页，本讲稿共103页09 十月 2022中南大学液压与气动技术七、空压机的工作原
8、理3.叶片式空压机第15页，本讲稿共103页09 十月 2022中南大学液压与气动技术七、空压机的工作原理 3.在回转过程中不需要活塞式空压机中具有的吸气阀和排气阀。在转子的每次回转中，将根据叶片的数目多次进行吸气、压缩和排气，所以输出压力的脉动较小。通常情况下，叶片式空压机需采用润滑油对叶片、转子和机体内部进行润滑、冷却和密封，所以排出的压缩空气中含有大量的油份。因此在排气口需要安装油气分离器和冷却器，以便把油份从压缩空气中分离出来进行冷却并循环使用。第16页，本讲稿共103页09 十月 2022中南大学液压与气动技术七、空压机的工作原理4.膜片式压缩机 第17页，本讲稿共103页09 十月
9、 2022中南大学液压与气动技术七、空压机的工作原理 4.膜片式压缩能提供5巴的压缩空气。由于它完全没有油，因此广泛用于食品、医药和相类似的工业中。膜片使气室容积发生变化，在下行程时吸进空气，上行程时压缩空气。第18页，本讲稿共103页09 十月 2022中南大学液压与气动技术七、空压机的工作原理5.螺杆式空压机第19页，本讲稿共103页09 十月 2022中南大学液压与气动技术七、空压机的工作原理 5.螺杆式压缩机，由电动机带动两个啮合的螺旋转子以相反方向运动，它们当中自由空间的容积沿轴向减少，从而压缩两转子间的空气。利用喷油来润滑密封的两旋转螺杆，油分离器将油与输出空气分开。此类压缩机可连
10、续输出流量可超过400m3min，压力高达10巴。和叶片式压缩机相比，此类压缩机能输送出连续的无脉动的压缩空气。虽然螺杆式和叶片式压缩机愈来愈受青睐，但过去工业上最普遍使用的仍然是往复式压缩机。第20页，本讲稿共103页09 十月 2022中南大学液压与气动技术八、空压机的特性参数单级/多级压缩机总效率图第21页，本讲稿共103页09 十月 2022中南大学液压与气动技术九、空压机的选用1.根据气动系统所需要的工作压力和流量确定空压机的输出压力Pc和供气量Qc.P为气动系统的工作压力（Mpa），为系统中各个气动执行元件工作的最高工作压力。为气动系统总的压力损失，除了考虑管路的沿程阻力损失和局部
11、阻力损失外，还应考虑为了保证减压阀的稳压性能所必需的最低输入压力，以及气动元件工作时的压降损失。第22页，本讲稿共103页09 十月 2022中南大学液压与气动技术十、空压机的选用2.空压机供气量的大小应包括：目前气动系统中各设备所需的耗气量、考虑未来扩充设备所需耗气量及修正系数（如避免空压机在全负荷下不停地运转、气动元件和管接头的漏损及各种气动设备是否同时连续使用等）Q为气动系统的最大耗气量（m3Min）；K为修正系数。一般可取=1.31.5。有了供气压力与供气量，按空压机的特性要求，选择空压机的类型和型号。第23页，本讲稿共103页09 十月 2022中南大学液压与气动技术十二、储气罐(R
12、eservoir)1.储气罐的作用：1）使压缩空气供气平稳，减少压力脉动。2）作为压缩空气瞬间消耗需要的储存补充之用。3）储存一定量的压缩空气，停电时可使系统继续维持一定时间。4）可降低空压机的启动-停止频率，其功能相当于增大了空压机的功率。5）利用储气罐的大表面积散热使压缩空气中的一部分水蒸气凝结为水。第24页，本讲稿共103页09 十月 2022中南大学液压与气动技术十二、储气罐(Reservoir)2.储气罐的形状：储气罐的容积愈大，压缩机运行时间间隔就愈长。储气罐一般采用圆筒状焊接结构，有立式和卧式两种，一般以立式居多。第25页，本讲稿共103页09 十月 2022中南大学液压与气动技
13、术十三、压缩空气净化处理装置 从空压机输出的压缩空气到达各用气设备之前，必须将压缩空气中含有的大量水分、油分及粉尘杂质等除去，以得到适当的压缩空气质量，避免它们对气动系统的正常工作造成危害，并且用减压阀调节系统所需压力以得到适当出力。在必要的情况下，使用油雾器使润滑油雾化并混入压缩空气中润滑气动元件，降低磨损，提高元件寿命。除水过程；过滤过程；调压过程；润滑过程。第26页，本讲稿共103页09 十月 2022中南大学液压与气动技术十三、压缩空气净化处理装置1.压缩空气的除水装置（干燥器）(Air dryers)（1）后冷却器 空压机输出的压缩空气温度高达1201800C,在此温度下，空气中的水
14、分完全呈气态。后冷却器的作用就是将空压机出口的高温压缩空气冷却到400C，并使其中的水蒸气和油雾冷凝成水滴和油滴，以便对将其清除。后冷却器有风冷式和水冷式两大类。第27页，本讲稿共103页09 十月 2022中南大学液压与气动技术十三、压缩空气净化处理装置（1）风冷式和水冷式后冷却器第28页，本讲稿共103页09 十月 2022中南大学液压与气动技术（2）吸收式干燥器l吸收干燥法是一个纯化学过程。在干燥罐中，压缩空气中水分与干燥剂发生反应，使干燥剂溶解，液态干燥剂可从干燥罐底部排出。根据压缩空气温度、含湿量和流速，必须及时填满干燥剂。l干燥剂的化学物质通常用氯化钠、氯化钙、氯化镁、氯化锂等。因
15、为化学物质是会慢慢用尽的。因此，干燥剂必须在一定的时间内进行补充。l这种方法的主要优点是它的基本建设和操作费用都较低。但进口温度不得超过300C，其中干燥剂的化学物质具有较强烈腐蚀性，必须仔细检查滤清，防止腐蚀性的雾气进入气动系统中。第29页，本讲稿共103页09 十月 2022中南大学液压与气动技术（2）吸收式干燥器第30页，本讲稿共103页09 十月 2022中南大学液压与气动技术压缩空气的过滤滤装置（1）主管道过滤器:安装在主要管路中。主管道过滤器必须具有最小的压力降和油雾分离能力，它能清除管道内的灰尘、水份和油。这种过滤器的滤芯一般是快速更换型滤芯，过滤精度一般为35um，滤芯是由合成
16、纤维制成，由于纤维以矩阵形式排列。第31页，本讲稿共103页09 十月 2022中南大学液压与气动技术压缩空气的过虑装置（1）主管道过滤器第32页，本讲稿共103页09 十月 2022中南大学液压与气动技术压缩空气的过虑装置（2）标准过滤器l标准过滤器主要是指安装在气动回路上，压缩空气从入口进入过滤器内部后，因导流板1（旋风叶片）的导向，产生了强烈的旋转，在离心力作用下，压缩空气中混有的大颗粒固体杂质和液态水滴等被甩到滤杯4的内表面上，在重力作用下沿壁面沉降至底部，然后，经过这样预净化的压缩空气通过滤芯流出，进一步清除其中颗粒较小的固态粒子，清洁的空气便从出口输出。l标准过滤器的过滤精度为5u
17、m。为防止造成二次污染，滤杯中的水每天都应该是排空的。第33页，本讲稿共103页09 十月 2022中南大学液压与气动技术压缩空气的过虑装置（2）标准过滤器第34页，本讲稿共103页09 十月 2022中南大学液压与气动技术压缩空气的过虑装置（3）自动排水器(Water separator)l自动排水器用来自动排出管道、气罐、过滤器滤杯等最下端的积水。由于气动技术的广泛应用、靠人工的方法进行定期排污已变得不可靠，而且有些场合也不便于人工操作，因此自动排污装置得到广泛应用。自动排水器可作为单独的元件安装在净化设备的排污口处，也可内置安装在过滤器等元件的壳体内（底部）。第35页，本讲稿共103页0
18、9 十月 2022中南大学液压与气动技术压缩空气的调压装置（1）减压阀l 减压阀的作用是将较高的输入压力调到规定的输出压力，并能保持输出压力稳定，不受空气流量变化及气源压力波动的影响。l减压阀的调压方式有直动式和先导式两种。直动式是借助弹簧力直接操纵的调压方式；先导式是用预先调整好的气压来代替直动式调压弹簧进行调压的，一般先导式减压阀的流量特性比直动式好。l直动式减压阀通径小于2025mm，输出压力在01.0MPa范围内最为适当，超出这个范围应选用先导式。第36页，本讲稿共103页09 十月 2022中南大学液压与气动技术1.使压缩空气产生油雾主要由油雾器来完成。油雾器是以压缩空气为动力，将润
19、滑油喷射成雾状并混合于压缩空气中，使该压缩空气具有润滑气动元件的能力。目前，气动控制系统中的控制阀、气缸和气马达主要是靠带有油雾的压缩空气来实现润滑的，其优点是方便、干净、润滑质量高。2.普通型油雾器也称为全量式油雾器，把雾化后的油雾全部随压缩空气输出，油雾粒径约为20um。普通型油雾器又分为固定节流式和自动节流式两种，前者输出的油雾浓度随空气的流量变化而变化，后者输出的油雾浓度基本保持恒定。不随空气流量的变化而变化。压缩空气的润滑装置第37页，本讲稿共103页09 十月 2022中南大学液压与气动技术固定节流式普通型油雾器 压缩空气的润滑装置第38页，本讲稿共103页09 十月 2022中南
20、大学液压与气动技术对于现代气动组件，润滑不一定是必需的。它们可不需供油润滑而长期工作。这些组件的寿命和特性完全是满足现代机械制造高频率的需要。“不需供油润滑”系统的优点包括：a)、节省润滑设备，润滑油和维护时加油等成本。b)、是最清洁卫生的系统；如在粮食和药品工业中特别重要。c)、油不混入到大气中，得到健康和安全的工作环境。压缩空气的润滑装置第39页，本讲稿共103页09 十月 2022中南大学液压与气动技术 油雾器在使用中一定要垂直安装，它可以单独使用，也可以和空气过滤器、减压阀、油雾器三件联合使用，组成气源调节装置（通常称之为气动三联件），使之具有过滤、减压和油雾润滑的功能。联合使用时，其
21、连接顺序应为空气过滤器一减压阀一油雾器，不能颠倒，安装时气源调节装置应尽量靠近气动设备附近，距离不应大于5m。气动三联件（Air service unit）的工作原理图如图、外形图及图形符号如图所示。压缩空气的润滑装置第40页，本讲稿共103页09 十月 2022中南大学液压与气动技术气动三联件FRL第41页，本讲稿共103页09 十月 2022中南大学液压与气动技术气动三联件（FRL：Filter Regulator Lubricator）第42页，本讲稿共103页09 十月 2022中南大学液压与气动技术l在气动系统中，将压缩空气的压力能转换成机械能的元件被称为气动执行元件。l可以实现往复
22、直线运动和往复摆动运动的气动执行元件称为气缸；l可以实现连续旋转运动的气动执行元件称为气马达。气动执行元件气动执行元件第43页，本讲稿共103页09 十月 2022中南大学液压与气动技术气动执行元件气动执行元件l气缸的分类；l典型气缸的结构特点及工作原理；l气缸的设计计算；l气动马达；l气缸的选择和使用。第44页，本讲稿共103页09 十月 2022中南大学液压与气动技术 在气动自动化系统中，气缸由于其相对较低的成本、容易安装、结构简单、耐用、各种缸径尺寸及行程可选，因而是应用最广泛的一种执行元件。根据使用条件不同，气缸的结构、形状和功能也不一样。要完全确切地对气缸进行分类较困难，气缸主要的分
23、类方式如下:1.气缸的分类(Cylindertypes)第45页，本讲稿共103页09 十月 2022中南大学液压与气动技术1.气缸的分类(Cylindertypes)1 1、按结构分类，其分类如图。、按结构分类，其分类如图。第46页，本讲稿共103页09 十月 2022中南大学液压与气动技术2 2、按尺寸分类、按尺寸分类l通常将缸径为2.56mm的称为微型气缸l825mm为小型气缸l32320mm为中型气缸l大于320mm为大型气缸。1.气缸的分类(Cylindertypes)第47页，本讲稿共103页09 十月 2022中南大学液压与气动技术3 3、按安装方式分类、按安装方式分类l固定式气
24、缸 气缸安装在机体上固定不动，如图9-2（a）、（b）、（c）、（d）所示。l摆动式气缸 缸体围绕一个固定轴可作一定角度的摆动。如图9-2（e）、（f）、（g）所示。1.气缸的分类(Cylindertypes)第48页，本讲稿共103页09 十月 2022中南大学液压与气动技术3 3、按安装方式分类、按安装方式分类1.气缸的分类(Cylindertypes)第49页，本讲稿共103页09 十月 2022中南大学液压与气动技术4 4、按缓冲方式分类、按缓冲方式分类l活塞运动到行程终端的速度较大，为防止活塞在行程终端撞击端盖造成气缸损伤和降低撞击噪音，在气缸行程终端，一般都设有缓冲装置。缓冲可分为
25、单侧缓冲和双侧缓冲，固定缓冲和可调缓冲。l气缸的缓冲可分为弹性垫缓冲(一般为固定的)和气垫缓冲(一般为可调的)。弹性垫缓冲是在活塞两侧设置橡胶垫,或者在两端缸盖上设置橡胶垫,吸收动能,常用于缸径小于25mm的气缸。气垫缓冲是利用活塞在行程终端前封闭的缓冲腔室所形成的气垫作用来吸收动能的,适用于大多数气缸的缓冲。1.气缸的分类(Cylindertypes)第50页，本讲稿共103页09 十月 2022中南大学液压与气动技术5 5、按润滑方式分类、按润滑方式分类l可分为给油气缸和不给油气缸两种。给油气缸使用的工作介质是含油雾的压缩空气，对气缸内活塞、缸筒等相对运动部件进行润滑。不给油气缸所使用的压
26、缩空气中不含油雾，是靠装配前预先添加在密封圈内的润滑脂使气缸运动部件润滑的。l使用时应注意，不给油气缸也可以给油使用，但一旦给油使用后,则必须一直给油使用,否则将引起密封件过快磨损。这是因为压缩空气中的油雾已将润滑脂洗去,而使气缸内部处于无油润滑状态了。1.气缸的分类(Cylindertypes)第51页，本讲稿共103页09 十月 2022中南大学液压与气动技术6 6、按驱动方式分类、按驱动方式分类l按驱动气缸时压缩空气作用在活塞端面上的方向分 有单作用气缸和双作用气缸两种。1.气缸的分类(Cylindertypes)第52页，本讲稿共103页09 十月 2022中南大学液压与气动技术l普通
27、气缸是指缸筒内只有一个活塞和一个活塞杆的气缸。l有单作用和双作用气缸两种。2.典型典型气缸的介绍普通气缸 第53页，本讲稿共103页09 十月 2022中南大学液压与气动技术l双作用气缸动作原理（双作用气缸动作原理（Double-actingcylinders）2.典型典型气缸的介绍普通气缸 第54页，本讲稿共103页09 十月 2022中南大学液压与气动技术l单作用气缸动作原理（单作用气缸动作原理（Single-actingcylinders）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，有预缩型单作用气缸，预伸型气缸。单
28、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。主要用在夹紧、退料、阻挡、压入、举起和进给等操作上。2.典型典型气缸的介绍普通气缸 第55页，本讲稿共103页09 十月 2022中南大学液压与气动技术l单作用气缸动作原理（单作用气缸动作原理（Single-actingcylinders）2.典型典型气缸的介绍普通气缸 第56页，本讲稿共103页09 十月 2022中南大学液压与气动技术（5 5）密封）密封：动密封和静密封动密封和静密封。缸筒和缸盖等固定部分的密封称为静密封；活塞在缸筒里作回转或往复运动处的部件密封称为动密封。3.气缸的基本结构气缸的基本结构(Cylinderconstr
29、uction)第57页，本讲稿共103页09 十月 2022中南大学液压与气动技术3.气缸的基本结构气缸的基本结构(Cylinderconstruction)（5 5）密封原理（）密封原理（见图见图9-49-4，不能，不能装反）装反）第58页，本讲稿共103页09 十月 2022中南大学液压与气动技术标准气缸是指气缸的功能和规格是普遍使用的、结构容易制造的、普通厂商通常作为通用产品供应市场的气缸。如符合国际标准ISO6430、ISO6431或ISO6432的普通气缸。符合我国标准GB8103-87（即ISO6431）、德国标准DIN ISO6431等气缸都是标准气缸。4.标准气缸 第59页，本
30、讲稿共103页09 十月 2022中南大学液压与气动技术l气缸的缸筒内径D（简称缸径）和活塞行程L是选择气缸的重要参数。l1 1缸径缸径 D D：气缸的缸筒内径尺寸见表9-1(GB2348)5.气缸的规格第60页，本讲稿共103页09 十月 2022中南大学液压与气动技术l2 2活塞行程活塞行程L L气缸活塞行程系列按照优先顺序分成三个等级选用，见表9-2至表9-4。5.气缸的规格第61页，本讲稿共103页09 十月 2022中南大学液压与气动技术l3.3.常用中小型气常用中小型气缸尺寸缸尺寸l见表9-5。其中标准行程是指符合行程系列尺寸的，生产厂商能正常供货的规格。5.气缸的规格第62页，本
31、讲稿共103页09 十月 2022中南大学液压与气动技术1.1.气缸的气缸的理论理论输出力输出力普通双作用气缸的理论推力（N）为：式中,D一缸径(m)，p一气缸的工作压力(Pa)。理论拉力(N)为：式中,d一活塞杆直径（m）时,估算时可令d=0.3D。6.普通气缸的设计计算 第63页，本讲稿共103页09 十月 2022中南大学液压与气动技术1.1.气缸的气缸的理论理论输出力输出力普通单作用气缸(预缩型)理论推力为：理论拉力为：普通单作用气缸(预伸型)理论推力为：理论拉力：式中：D 缸径（m）,d 活塞杆直径（m）,p 工作压力（Pa）,Ft1复位弹簧预压量及行程所产生的弹簧力（N）,Ft2复
32、位弹簧预紧力（N）6.普通气缸的设计计算 第64页，本讲稿共103页09 十月 2022中南大学液压与气动技术l2 2气缸的负载率气缸的负载率l气缸的负载率：是指气缸的实际负载力F与理论输出力F0之比。l负载力是选择气缸的重要因素。负载情况不同，作用在活塞轴上的实际负载力也不同。6.普通气缸的设计计算 第65页，本讲稿共103页09 十月 2022中南大学液压与气动技术l2 2气缸的负载率气缸的负载率6.普通气缸的设计计算 第66页，本讲稿共103页09 十月 2022中南大学液压与气动技术l举例举例 用气缸水平推动台车，负载质量M=150kg，台车与床面间摩擦系数0.3，气缸行程L=300，
33、要求气缸的动作时间t=0.8s，工作压力P=0.5Mpa。试选定缸径。6.普通气缸的设计计算 第67页，本讲稿共103页09 十月 2022中南大学液压与气动技术 无杆气杆没有普通气缸的刚性活塞杆，它利用活塞直接或间接实现往复运动。这种气缸的最大优点是节省了安装空间，特别适用于小缸径、长行程的场合。无杆气缸现已广泛用于数控机床、注塑机等的开门装置上及多功能坐标机器手的位移和自动输送线上工件的传送等。7.无杆气缸(Rodlesscylinder)第68页，本讲稿共103页09 十月 2022中南大学液压与气动技术l无杆气缸主要分为机械接触式和磁性耦合式两种。通常将磁性耦合无杆气缸称为磁性气缸。7
34、.无杆气缸(Rodlesscylinder)第69页，本讲稿共103页09 十月 2022中南大学液压与气动技术7.无杆气缸(Rodlesscylinder)图5.19 绳索气缸第70页，本讲稿共103页09 十月 2022中南大学液压与气动技术7.无杆气缸(Rodlesscylinder)磁感应气缸(Cylinderwithmagnetic)第71页，本讲稿共103页09 十月 2022中南大学液压与气动技术l图9-10（b）所示为一种磁性耦合的无杆气缸。它是在活塞上安装了一组高磁性的永久磁环4,磁力线通过薄壁缸筒(不锈钢或铝合金非导磁材料)与套在外面的另一组磁环2作用。由于两组磁环极性相反
35、具有很强的吸力。当活塞在一侧输入气压作用下移动时,则在磁耦合力作用下,带动套筒与负载一起移动。在气缸行程两端设有空气缓冲装置。l它的特点：小型、重量轻、无外部空气泄漏、维修保养方便。当速度快、负载大时，内外磁环易脱开，即负载大小受速度影响,且磁性藕合的无杆气缸中间不可能增加支承点,最大行程受到限制，图9-10（a）为其外形图。8.磁感应气缸(Cylinderwithmagnetic)第72页，本讲稿共103页09 十月 2022中南大学液压与气动技术l磁性开关气缸是指在气缸的活塞上装有一个永久磁环，而将磁性开关装在气缸的缸筒外侧。其余和一般气缸并无两样。气缸可以是各种型号的气缸，但缸筒必须是导
36、磁性弱、隔磁性强的材料。如铝合金、不锈钢、黄铜等。当随气缸移动的磁环靠近磁性开关时，舌簧开关的两根簧片被磁化而触点闭合，产生电信号；当磁环离开磁性开关后，簧片失磁，触点断开。这样可以检测到气缸的活塞位置而控制相应的电磁阀动作。图9-11为带磁性开关气缸的工作原理图。l以前，气缸行程位置的检测是靠在活塞杆上设置行程挡块触动机械行程阀来发信号的。从而给设计、安装、制造带来不便。而用磁性开关气缸则使用方便、结构紧凑、开关反应时间快，故得到广泛应用。8.带磁性开关的气缸(Cylinderwithmagneticlimitedswitch)第73页，本讲稿共103页09 十月 2022中南大学液压与气动
37、技术8.带磁性开关的气缸(Cylinderwithmagneticlimitedswitch)第74页，本讲稿共103页09 十月 2022中南大学液压与气动技术l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，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3600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大摆动角度分为900、1800、2700三种规格。图9-12为其应用实例。l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。9.摆动气缸(Rotarycylinder)第75页，本讲稿共103页09 十月
38、 2022中南大学液压与气动技术9.摆动气缸(Rotarycylinder)第76页，本讲稿共103页09 十月 2022中南大学液压与气动技术1 1齿轮齿条式摆动气缸齿轮齿条式摆动气缸齿轮齿条式摆动气缸有单齿条和双齿条两种。图9-13（b）为单齿条式摆动气缸的结构原理图，压缩空气推动活塞6带动齿条3作直线运动，齿条3则推动齿轮4作旋转运动，由输出轴5（齿轮轴）输出力矩。输出轴与外部机构的转轴相连，让外部机构作摆动。摆动气缸的行程终点位置可调，且在终端可调缓冲装置。9.摆动气缸(Rotarycylinder)第77页，本讲稿共103页09 十月 2022中南大学液压与气动技术9.摆动气缸(Ro
39、tarycylinder)第78页，本讲稿共103页09 十月 2022中南大学液压与气动技术2、叶片式摆动气缸、叶片式摆动气缸叶片式摆动气缸可分为单叶片式和双叶片式和多叶片式。叶片越多，摆动角度越小，但扭矩却要增大。单叶片型输出摆动角度小于3600，双叶片型输出摆动角度小于1800，三叶片型则在1200以内。图914（b）、（c）分别为单、双叶片式摆动气缸的结构原理图。在定子上有两条气路，当左腔进气时，右腔排气，叶片在压缩空气作用下逆时针转动，反之，作顺时针转动。旋转叶片将压力传递到驱动轴上作摆动。可调止动装置与旋转叶片相互独立，从而使得挡块可以调节摆动角度大小。在终端位置，弹性缓冲垫可对冲
40、击进行缓冲。图914（a）为叶片式摆动缸的外形图。9.摆动气缸(Rotarycylinder)第79页，本讲稿共103页09 十月 2022中南大学液压与气动技术9.摆动气缸(Rotarycylinder)第80页，本讲稿共103页09 十月 2022中南大学液压与气动技术气爪能实现各种抓取功能，是现代气动机械手的关键部件。图9-15所示的气爪的特点是：1)所有的结构都是双作用的，能实现双向抓取，可自动对中，重复精度高；2)抓取力矩恒定；3)在气缸两侧可安装非接触式检测开关；4)有多种安装、连接方式。10.气爪（手指气缸）（Gripper）第81页，本讲稿共103页09 十月 2022中南大学
41、液压与气动技术l图9-15（a）所示为FESTO平行气爪，平行气爪通过两个活塞工作，两个气爪对心移动。这种气爪可以输出很大的抓取力，既可用内抓取，也可用于外抓取。l图9-15（b）所示为FESTO摆动气爪，内外抓取400摆角，抓取力大，并确保抓取力矩始终恒定。l图9-15（c）所示为FESTO旋转气爪，其动作和齿轮齿条的啮合原理相似。两个气爪可同时移动并自动对中，其齿轮齿条原理确保了抓取力矩始终桓定。l图9-15（d）所示为FESTO三点气爪，三个气爪同时开闭，适合夹持圆柱体工件及工件的压入工作。10.气爪（手指气缸）（Gripper）第82页，本讲稿共103页09 十月 2022中南大学液压
42、与气动技术l气液阻尼缸是一种由气缸和液压缸构成的组合缸。由气缸产生驱动力，而用液压缸的阻尼调节作用获得平稳的运动。这种气缸常用于机床和切削加工的进给驱动装置,克服了普通气缸在负载变化较大时容易产生的“爬行”或“自移”现象，可以满足驱动刀具进行切削加工的要求。11.气液阻尼缸 第83页，本讲稿共103页09 十月 2022中南大学液压与气动技术11.气液阻尼缸 第84页，本讲稿共103页09 十月 2022中南大学液压与气动技术12.特殊气缸（一）套筒气缸套筒气缸又称伸缩气缸，分为单作用和双作用两种，图5.8所示为其结构原理图。其特点是行程长，径向尺寸较大，轴向尺寸小，推力和速度随工作行程的变化
43、而变化。气缸的推力由最后一级即直径最小的一级来确定。图5.8 套筒气缸结构原理第85页，本讲稿共103页09 十月 2022中南大学液压与气动技术12.特殊气缸(二)多位气缸 采用数个气缸串联起来，并通过设定各个气缸的行程。以获得多个停止位置伪气缸，称多位气缸。其结构原理如图5.9所示。第86页，本讲稿共103页09 十月 2022中南大学液压与气动技术12.特殊气缸 图5.9 多位气缸a)三位气缸 b)四位气缸第87页，本讲稿共103页09 十月 2022中南大学液压与气动技术12.特殊气缸（三）串联气缸 将两个缸径相同的普通双作用气缸串联在一起即为串联气缸，如图5.10所示。由于两个活塞串
44、联在一根活塞杆上，其输出力比一个活塞的气缸增加一倍。这种气缸常用于要求增加气缸输出力，而不能增大气缸直径，但允许增长缸体的场合。第88页，本讲稿共103页09 十月 2022中南大学液压与气动技术12.特殊气缸(四)制动气缸 带有制动装置的气缸称为制动气缸，也称锁紧气缸。制动装置一般安装在普通气缸的前端，其结构有卡套锥面式、弹簧式和偏心式等多种形式。图5.12a所示的制动气缸为卡套锥面式制动装置，它由制动闸瓦、制动活塞和弹簧等构成。图5.12 制动气缸a)制动气缸 b)放松状态 c）夹紧状态第89页，本讲稿共103页09 十月 2022中南大学液压与气动技术12.气动马达（Airmotors）
45、l气动马达是一种作连续旋转运动的气动执行元件，是一种把压缩空气的压力能转换成回转机械能的能量转换装置，其作用相当于电动机或液压马达，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叶片式、活塞式和齿轮式气马达。第90页，本讲稿共103页09 十月 2022中南大学液压与气动技术1叶片式气动马达的工作原理叶片式气动马达的工作原理 图918所示是双向叶片式气动马达的工作原理图。压缩空气由A孔输入，小部分经定子两端的密封盖的槽进入叶片底部(图中未表示)，将叶片推出，使叶片贴紧在定于内壁上，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，使叶片与
46、转子按逆时针方向旋转，作功后的气体由定子上的孔c和B排出。若改变压缩空气的输入方向（即压缩空气由B孔进入，A孔和C孔排出），则可改变转子的转向。12.气动马达（Airmotors）第91页，本讲稿共103页09 十月 2022中南大学液压与气动技术12.气动马达（Airmotors）第92页，本讲稿共103页09 十月 2022中南大学液压与气动技术（1）气动马达的特点1）工作安全，具有防爆性能，适用于恶劣的环境，在易燃、易爆、高温、振动、潮湿、粉尘等条件下均能正常工作。2）有过载保护作用。过载时马达只是降低转速或停止，当过载解除后运转，并不产生故障。3）可以无级调速。只要控制进气流量，就能调
47、节马达的功率和转速。4）比同功率的电动机轻13110，输出功率惯性比较小。5）可长期满载工作，而温升较小。6)功率范围及转速范围均较宽，功率小至几百瓦，大至几万瓦，转速可从每分钟几转到上万转。7）具有较高的启动转矩，可以直接带负载启动。启动、停止迅速。8）结构简单，操纵方便，可正反转，维修容易，成本低。9）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。12.气动马达（Airmotors）第93页，本讲稿共103页09 十月 2022中南大学液压与气动技术齿轮式气马达齿轮式气马达有双齿轮式和多齿轮式，而以双齿轮式应用得最多。齿轮可采用直齿、斜齿和人字齿。图5.43为齿轮式气马
48、达结构原理。这种气马达的工作室由一对齿轮构成，压缩空气由对称中心处输入，齿轮在压力的作用下回转。采用直齿轮的气马达可以正反转动，采用人字齿轮或斜齿轮的气马达则不能反转。如果采用直齿轮的气马达，则供给的压缩空气通过齿轮时不膨胀，因此效率低。当采用人字齿轮或斜齿轮时，压缩空气膨胀60一70，提高了效率。齿轮式气马达与其它类型的气马达相比，具有体积小、重量轻、结构简单、对气源质量要求低、耐冲击及惯性小等优点。但转矩脉动较大，效率较低。小型气马达转速能高达10000rmin,大型的能达到1000rmin，功率可达50kW。主要应用于矿山工具。12.气动马达（Airmotors）第94页，本讲稿共103
49、页09 十月 2022中南大学液压与气动技术12.气动马达（Airmotors）第95页，本讲稿共103页09 十月 2022中南大学液压与气动技术（2）气动马达的应用 气动马达的工作适应性较强，可适用于无级调速、启动频繁、经常换向、高温潮湿、易燃易爆、负载启动、不便人工操纵及有过载可能的场合。目前，气动马达主要应用于矿山机械、专业性的机械制造业、油田、化工、造纸、炼钢、船舶、航空、工程机械等行业，许多气动工具如风钻、风扳手、风砂轮等均装有气动马达。随着气压传动的发展，气动马达的应用将更趋广泛。图919为气马达的几个应用实例。12.气动马达（Airmotors）第96页，本讲稿共103页09
50、十月 2022中南大学液压与气动技术12.气动马达（Airmotors）第97页，本讲稿共103页09 十月 2022中南大学液压与气动技术气缸的合理选用，是保证气动系统正常稳定工作的前提。所谓合理选用气缸，就是要根据各生产厂家要求的选用原则，使气缸符合正常的工作条件，这些条件主要包括工作压力范围、负载要求、工作行程、工作介质温度、环境条件(温度等)、润滑条件及安装要求等。13.气缸的选择和使用要求第98页，本讲稿共103页09 十月 2022中南大学液压与气动技术1 1气缸的选择要点气缸的选择要点1）根据气缸的负载状态和负载运动状态确定负载力F和负载率，再根据使用压力应小于气源压力85的原则