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1、第三单元 第九章气源、气压传动基本元器件教学课件 高教版 液压与气动第三单元 气压传动基础知识和基本元器件第9章 气源、气压传动 基本元器件9.1 气源装置9.3 气动控制元件9.2 气动辅件9.1.1 气压传动系统对压缩空气的要求9.1.2 气源装置的组成9.2.2 消声器9.3.1 压力控制阀9.3.3 流量控制阀9.4.1 气缸9.2.1 油雾器*9.2.3 转换器9.3.2 方向控制阀9.4.2 气马达9.3 气动控制元件9.1 气源装置9.1.1 气压传动系统对压缩空气的要求 气源装置是用来产生具有足够压力和流量的压缩空气，并将其净化、气源装置是用来产生具有足够压力和流量的压缩空气，
2、并将其净化、处理及贮存的一套装置，主体是空气压缩机。处理及贮存的一套装置，主体是空气压缩机。其作用是：驱动各种气动其作用是：驱动各种气动设备进行工作。设备进行工作。1要求压缩空气具有一定的压力和足够的流量，并且气流均匀，压力和流量脉动 小。压力过小无法驱动执行机构完成动作，气流不均匀容易出现爬行现象。2要求压缩空气具有一定的清洁和干燥程度。9.1.2 气源装置的组成9.1 气源装置9.1.2 气源装置的组成图9.1是气源装置示意图，从图中可以看出，气源装置一般由以下六个部分组成：1空气压缩机 空气压缩机是一种气压发生装置，它的作用是将机械能转化成气体的压力能，是气动系统的动力来源。图9.2所示
3、为立式容积型空气压缩机工作原理图。分类：容积型压缩机和速度型压缩机其工作原理是：通过机件的运动，使容积发生周期性变化，压缩气体体积，使单位体积内气体分子的密度增大来提高压缩空气的压力。2冷却器 冷却器一般安装在空气压缩机出口的管道上，其作用是将压缩气体的温度由140170降至4050，使油雾和水汽迅速达到饱和，并析出凝结成水滴和油滴，经油水分离器排出。9.1 气源装置9.1.2 气源装置的组成3油水分离器 油水分离器一般安装在冷却器出口的管道上，其作用是分离并排出压缩空气中凝聚的水分、油分和部分灰尘杂质，初步净化压缩空气。图9.4所示为撞击折回并回转式油水分离器的结构形式。工作原理是：压缩空气
4、进入油水分离器壳体后，气流撞击隔板折回向下（见图中箭头方向），而后上升，形成环形回转气流，凝聚在压缩空气中的水滴、油滴和杂质在离心力和惯性力作用下分离析出，并沉降在壳体底部，通过阀门定期排出。9.1 气源装置9.1.2 气源装置的组成4干燥器 干燥器可安装在贮气罐出口的管道上，把初步净化后的压缩空气进一步净化，吸收和排除其中的水分、油分以及杂质，以满足系统的使用要求。图9.5所示为吸附式干燥器。1-湿空气进气管 2-顶盖 3、5、10-法兰 4、6-再生空气排气管 7-再生空气进气管 8-干燥空气输出管 9-排水管 11、22-密封座 12、15、20-钢丝过虑网 13-毛毡 14-下栅板 1
5、6、21-吸附剂层 17-支撑板 18-筒体 19-上栅板 图9.5 吸附式干燥器结构图工作原理是：压缩空气从管道1进入，依次通过吸附剂21（可用硅胶、铝胶等）、过滤网20、上栅板19和下部吸附层16，在此过程中，压缩空气中的水分、油分和杂质由于被吸附剂吸收而变得干燥、洁净，最后经过钢丝网15、下栅板14和过滤网12后，从输出管8排出。9.1 气源装置9.1.2 气源装置的组成5空气过滤器 空气过滤器一般安装在气动系统的入口处，用于进一步滤除压缩空气中的水分、油滴及其他杂质。图9.6所示为普通分水滤气器6贮气罐 贮气罐主要用来调节气流，减少输出气流的压力脉动，保持输出气流的连续性和稳定性，储存
6、一定量的压缩空气，以备应急使用。如图9.7所示，贮气罐一般采用焊接结构，以立式居多。图9.6 普通分水滤气器结构图 图9.7 贮气罐结构图9.2 气动辅件9.2.1 油雾气 油雾器是气压传动系统中一种特殊的注油装置。它以压缩空气为动力，把润滑油雾化后，经压缩空气携带进入系统中各部件，满足润滑的需要。常见的有一次雾化器和二次雾化器。图9.8所示为一次雾化器。9.2 气动辅件9.2.2 消声器 气动系统的工作介质压缩空气在使用完后直接排入大气中，并伴随着强烈的噪音，一般可达100120dB，因此，需要在气压传动系统排气口处安装消声器。常见的消声器有以下几种类型：1吸收型消声器。如图9.10所示，吸
7、收型消声器主要依靠吸音材料消声。由于气压传动系统中，中、高频率的噪声比较多，故多采用这种消声器。2膨胀干涉型消声器。3膨胀干涉吸收型消声器。如图9.11所示，这种消声器是前面两种的组合，和前面两种相比较，其降噪效果最好。选择消声器的主要依据是排气口直径的大小和噪声的频率范围。在对反应速度要求较高的系统中，应注意消声器的排气阻力不能过大，否则会影响控制阀的切换速度。9.2 气动辅件*9.2.3 转换器 转化器是将电、液、气信号相互转换的附件，用来控制气动系统的工作。常见的有气/电转换器、电/气转换器、气/液转换器等等，限于篇幅，不再赘述。9.3 气动控制元件9.3.1 压力控制阀 气动控制元件是
8、指在气压传动系统中控制压缩空气的压力、流量和方气动控制元件是指在气压传动系统中控制压缩空气的压力、流量和方向等的各类控制阀。向等的各类控制阀。和液压传动系统一样，按照作用和功能，气动控制元件可分为和液压传动系统一样，按照作用和功能，气动控制元件可分为压力控压力控制阀、方向控制阀、流量控制阀以及逻辑元件制阀、方向控制阀、流量控制阀以及逻辑元件等等。等等。压力控制阀主要有减压阀、溢流阀（安全阀）和顺序阀。1减压阀 减压阀的作用是降低来自气源的压缩空气的压力，并保持压力的稳定。（1）直动式减压阀 图9.12所示为QTY型直动式减压阀。工作原理：当阀处于工作状态时，压缩空气从左侧进口流入，经阀口11后
9、从阀出口流出。顺时针旋转手柄1，调压弹簧2、3推动膜片5下凹，通过阀杆6带动阀芯9下移，打开阀口11，压缩空气通过阀口11的节流作用，使输出压力低于输入压力，实现减压作用。9.3 气动控制元件（2）先导式减压阀 当减压阀的输出压力较高或配管口直径较大时，如果采用直动式减压阀，则其调压弹簧必须较硬，阀的尺寸结构较大，而且输出压力波动也大，这时候，宜使用先导式减压阀。图9.13所示为先导式减压阀。减压阀使用注意事项 1）进口压力应比出口压力大0.1Mpa以上；2）安装减压阀时，为方便操作，应使手柄向上，并注意阀体上的箭头方向（为气体流动方向），不可装反。安装之前，应将铁锈清理干净；3）在减压阀前安
10、装空气过滤器，阀后安装油雾器，以防减压阀中的橡胶件过早变质；4）不用时，应将减压阀的手柄旋松，防止膜片产生塑性变形。9.3 气动控制元件9.3.1 压力控制阀2溢流阀 当系统压力超过调定值时，溢流阀可以实现自动排气，减低系统压力，保证系统当系统压力超过调定值时，溢流阀可以实现自动排气，减低系统压力，保证系统安全。或者说溢流阀是为限制回路中最高压力的一种压力阀，也称安全。或者说溢流阀是为限制回路中最高压力的一种压力阀，也称安全阀安全阀。按控制方式分，有按控制方式分，有直动式直动式和和先导式先导式两种。两种。（1）直动式溢流阀 图9.14所示为直动式溢流阀，它的P口与系统相连，O口通大气。当系统的
11、压力超过调定压力时，气体压力克服弹簧力，使膜片上凸，带动阀芯上移，阀口打开，达到排气降压的目的，保证系统的安全。而当压力低于调定压力时，弹簧力使阀口关闭。（2）先导式溢流阀 图9.15所示为先导式溢流阀，它的先导阀为减压阀（图中未画），气体经先导阀减压后，从控制口K进入阀体内部，代替弹簧控制溢流阀。直动式溢流阀压力特性好，动作灵敏，直动式溢流阀压力特性好，动作灵敏，适用于流量和压力相对小的场合，而先导式适用于流量和压力相对小的场合，而先导式溢流阀则适用于管道直径较大的场合。溢流阀则适用于管道直径较大的场合。9.3 气动控制元件9.3.1 压力控制阀3顺序阀 顺序阀顺序阀是依靠气路中压力的大小来
12、控制执行机构按顺序动作的。是依靠气路中压力的大小来控制执行机构按顺序动作的。在使用时，常和单向阀组合在一起，构成单向顺序阀。图9.16所示为单向顺序阀工作原理图。压力控制阀共同的特点：利用作用在阀心上的压缩空气压力和弹簧力相平衡的原理利用作用在阀心上的压缩空气压力和弹簧力相平衡的原理来进行工作。来进行工作。9.3 气动控制元件9.3.2 方向控制阀 方向控制阀方向控制阀是气压传动系统中，通过改变压缩空气的流动方向和气流的通、断，控是气压传动系统中，通过改变压缩空气的流动方向和气流的通、断，控制执行元件启动、停止和改变运动方向的气动元件。制执行元件启动、停止和改变运动方向的气动元件。分类：单向型
13、控制阀和换向型控制阀 1单向阀 单向阀是指气流只能向一个方向流动，不能反向流动的阀。单向阀是指气流只能向一个方向流动，不能反向流动的阀。分类：或门型梭阀、与门型梭阀和快速排气阀 9.3 气动控制元件9.3.2 方向控制阀2换向型控制阀 换向型控制阀换向型控制阀是指通过改变气流通道，使气体流动方向发生变化，从而改变执行是指通过改变气流通道，使气体流动方向发生变化，从而改变执行元件运动方向的气动元件，其工作原理和结构与液压传动方向控制阀类似。元件运动方向的气动元件，其工作原理和结构与液压传动方向控制阀类似。分类：气压控制、电磁控制、机械控制、手动控制以及时间控制（1）气压控制换向阀 气压控制换向阀
14、气压控制换向阀是以压缩空气作为动力来切换主阀，以此改变气体的流动方向或是以压缩空气作为动力来切换主阀，以此改变气体的流动方向或控制通断的阀。控制通断的阀。（2）电磁控制换向阀 电磁控制换向阀电磁控制换向阀是利用电磁力作为是利用电磁力作为动力，实现阀的切换，以控制气体流动动力，实现阀的切换，以控制气体流动方向的阀，由电磁控制部分和主阀两部方向的阀，由电磁控制部分和主阀两部分组成，可分为分组成，可分为直动式直动式和和先导式先导式两种。两种。9.3 气动控制元件9.3.2 方向控制阀2换向型控制阀（3）机械控制换向阀 机械控制换向阀又称行程阀，常依靠凸轮、挡块产生外力推动阀芯移动，使阀换向。图9.2
15、3所示为杠杆滚轮式机械控制换向阀。当执行元件到达行程控制的位置，挡块接触并压下滚轮1，通过杠杆2使阀芯5换向。这类阀的优点是行程调节简单方便，减少了顶杆3所受的侧向力，不易出现卡死现象。9.3 气动控制元件9.3.3 流量控制阀流量控制阀流量控制阀就是通过改变阀的通流截面积，实现对流量控制的元件。就是通过改变阀的通流截面积，实现对流量控制的元件。主要包括：节流阀、单向节流阀和排气节流阀等。1节流阀 2单向节流阀 3排气节流阀 排气节流阀工作原理和结构与节流阀相似，一般用在执行元件的排气口处，常带有消声器。9.4 气动执行元件9.4.1 气缸 气动执行元件气动执行元件是将压缩空气的压力能转换成机
16、械能，并完成相应动是将压缩空气的压力能转换成机械能，并完成相应动作的元件，包括作的元件，包括气缸气缸和和气马达气马达。其中气缸用于实现直线往复运动，输出力和直线位移，气马达用于实其中气缸用于实现直线往复运动，输出力和直线位移，气马达用于实现回转运动，输出力矩和角位移。现回转运动，输出力矩和角位移。1气缸的分类 按压缩空气作用在活塞端面上的方向分，包括单作用气缸单作用气缸和双作用气缸双作用气缸 按结构形式分，包括活塞式、柱塞式、叶片式活塞式、柱塞式、叶片式等 2气缸的选用 标准气缸的选择过程一般是：根据工作需要确定气缸类型、安装形式、工作压力、缸径及行程，在气缸标准系列和产品样本中进行选取。具体
17、操作为：（1）气缸输出力的大小按外负载的1.152倍来选择，并据此确定气缸内径。（2）根据执行机构的行程要求来确定气缸活塞行程长度，一般还须留520mm的余量。（3）根据活塞运动速度的快慢，选用合适的进气管内径，其值越大，速度越快。为使速度平稳，可选用带缓冲装置的气缸。9.4 气动执行元件9.4.1 气缸9.4 气动执行元件9.4.2 气马达1气马达的分类 与液压马达类似，气马达种类很多，常用的有叶片式气马达、活塞式气马达和齿轮式气马达等等。2气马达的选用 气马达主要是根据负载情况进行选用。如叶片式气马达适用于转矩较低、转速较高的场合，常用于手提气动工具。而活塞式气马达则适用于中、高转矩的场合，如起动机等。