气动与液压传动控制技术基本常识第一课.

气压与液压传动控制技术基本常识技能型紧缺人才培养培训系列教材高等教育出版社主编：胡海清王骅参编：王晓忠第一章气压传动技术基础知识第一节概述1.1概述气动技术——以空气压缩机为动力源，以压缩空气为工作介质，进行能量传递或信号传递的工程技术。1.1概述特点：环境污染小，工程实现容易。1.1概述应用领域：机械、电子、钢铁、运输、橡胶、纺织、轻工、化工、食品、包装、印刷及烟草等各个制造行业，尤其在各种自动化生产装备和生产线中得到了非常广泛的应用。1.1概述气动控制技术——利用压缩空气作为传递动力或信号的工作介质，以气动元件与机械、液压、电气、电子（包含PLC和微处理器）等部分或全部综合构成的控制回路，使气动元件按生产工艺的需要，自动按设定的顺序或条件动作的一种自动化技术。第二节气压传动基本工作原理一、工作原理1.2.1工作原理气压传动主要是依靠气体压力来实现对执行机构运动进行控制。气动执行机构（气缸）的活塞在控制元件（换向阀）的控制下实现控制。1.2.1工作原理气缸分单作用气缸动作控制和双作用气缸动作控制。单作用气缸动作控制如图1.1所示，双作用气缸动作控制如图1.2所示。234561—单作用气缸；2—活塞；3—连接气管；4—按钮式二位三通换向阀；5—进气口；6—排气口图1．1单作用气缸动作控制示意图11234651—双作用气缸；2—活塞；3—连接气管；4—按钮式二位四通换向阀；5—进气口；6—排气口图1．2双作用气缸动作控制示意图1.2.1工作原理单作用缸活塞仅有一个方向上的运动是通过气压作用实现的；而双作用缸活塞的双向往复运动都是在气压作用下实现的。用于控制这两种气缸的换向阀，控制单作用气缸的换向阀有一个进气口、一个排气口和一个与气缸相连的输出口；而控制双作用气缸的换向阀由于同时要控制气缸内两个腔的进排气，所以有两个输出口。二、气动执行元件1.2.2气动执行元件气动执行元件——在气动系统中将这种把压缩空气的压力能转换为机械能，驱动工作机构作直线往复运动、摆动或旋转运动的元件。1.2.2气动执行元件气动执行元件分为直线型和旋转型。输出直线运动的有单作用气缸、双作用气缸等多种类型的气缸；输出摆动运动的有摆动气缸；输出旋转运动的为气动马达。1.2.2气动执行元件直线型气缸图1．3普通气缸外形及剖面结构图双作用气缸剖面结构单作用气缸剖面结构1.2.2气动执行元件1.单作用气缸图形符号1—活塞杆；2—复位弹簧；3—进、排气口；4—活塞；5—呼吸口；6—活塞密封圈图1．4单作用气缸结构示意图1236541.2.2气动执行元件特点：结构简单，耗气量少，缩短了气缸的有效行程，弹簧的反作用力会随着压缩行程的增大而增大，使得活塞缸的输出力随运动行程的增大而减小。使用范围：单作用气缸多用于短行程以及对活塞杆输出力和运动速度要求不高的场合。1.2.2气动执行元件2.双作用气缸1—无杆腔；2—活塞；3—有杆腔；4—活塞杆；5—进、排气口图1．5双作用气缸结构示意图图形符号512341.2.2气动执行元件3.缓冲气缸在行程较长或负荷较大时，为了避免活塞接近行程末端仍具有较高的速度，会造成活塞对端盖的冲击的这种现象，应在气缸的一端或两端设置缓冲装置。1.2.2气动执行元件1—活塞；2—缓冲柱塞；3—缓冲密封圈；4—可调节流阀图1.6缓冲气缸结构示意图图形符号123451.2.2气动执行元件4.无杆气缸没有活塞杆，利用活塞直接或间接带动负载实现往复运动的气缸。图1.7机械耦合式无杆气缸剖面结构及实物图1.2.2气动执行元件5.双活塞杆气缸与相同缸径的标准气缸相比，双活塞杆气缸可以获得两倍的输出力。图1.8双活塞杆气缸实物图1.2.2气动执行元件6.导向气缸导向气缸的驱动单元和导向单元被封闭在同一外壳内，并可根据具体要求选择安装滑动轴承或滚动轴承支承。图1.10导向气缸实物图1.2.2气动执行元件1234561-端板；2-导杆；3-滑动轴承或滚动轴承支承；4-活塞杆；5-活塞；6-缸体图1.9导向气缸结构示意图1.2.2气动执行元件7.多位气缸将缸径相同但行程不同的两个或多个气缸连接起来，组合后的气缸就能具有三个或三个以上的精确停止位置。图1.11多位气缸实物图1.2.2气动执行元件摆动气缸摆动气缸是利用压缩空气驱动输出轴在一定的角度范围内作往复摆动的气动执行元件，多用于物体的转位、工件的翻转、阀门的开闭等场合。摆动气缸按结构特点可分为叶片式、齿轮齿条式两大类。1.2.2气动执行元件（1）叶片式摆动气缸叶片式摆动气缸是利用气压作用在叶片上，使得叶片带动与其连在一起的转轴作摆动来输出力矩的。叶片式摆动气缸可分为单叶片式和双叶片式。1.2.2气动执行元件1—叶片；2—转轴图1．12单叶片式摆动气缸剖面结构图图形符号211.2.2气动执行元件（2）齿轮齿条式摆动气缸431211—转轴；2—齿轮；3—齿条；4—活塞图1．13齿轮齿条式摆动气缸剖面结构图1.2.2气动执行元件气动马达气动马达是利用压缩空气的压力能驱动工作部件作连续旋转运动的气动执行元件。按结构形式气动马达可分为叶片式、活塞式和齿轮式三类。1.2.2气动执行元件1—定子；2—转子；3—叶片图1．14叶片式气动马达外形及结构示意图图形符号1231.2.2气动执行元件气动肌腱气动肌腱是一种新型的气动执行机构，它由一个柔性软管构成的收缩系统和连接器组成。图1.15气动肌腱实物图1.2.2气动执行元件真空元件在气动系统中有一类元件在低于大气压下工作的元件，这类元件称为真空元件，由真空元件构成的气动系统称为真空系统。工业上，真空系统主要是利用其真空吸附力来完成各项工作的。利用真空技术可以很方便的实现对平板、箱体等表面光滑平整的物体，特别是易碎、易变形物体的吸持、搬运等功能。1.2.2气动执行元件真空系统一般由真空发生器（真空压力源）、吸盘（执行元件）、控制阀（有手动阀、机控阀、气控阀和电磁阀）及附件（过滤器、消声器等）组成。图1.161—喷嘴；2—接收室；3—混合室；4—扩散室图1.16真空发生器工作原理及实物图1234图形符号图1.17图形符号（1）圆形平吸盘（2）波纹吸盘图1.17真空吸盘实物图1.2.2气动执行元件气动手指气动手指（气爪）可以实现各种抓取功能，是现代气动机械手中一个重要部件。气动手指的主要类型有平行手指气缸、摆动手指气缸、旋转手指气缸和三点手指气缸等。气动手指能实现双向抓取、动对中，并可安装无接触式位置检测元件，有较高的重复精度。1.2.2气动执行元件（1）平行气爪图1.18平行手指剖面结构与实物图1.2.2气动执行元件（2）摆动气爪图1.19摆动手指剖面结构与实物图1.2.2气动执行元件（3）旋转气爪图1.20旋转手指剖面结构与实物图1.2.2气动执行元件（4）三点气爪图1.21三点手指剖面结构与实物图三、人力控制换向阀1.2.3人力控制换向阀方向控制阀是用来控制气体流动方向和气流通断的气动控制元件。方向控制阀按其作用特点可以分为：单向型控制阀和换向型控制阀（换向阀）。1.2.3人力控制换向阀单向阀是用来控制气流方向，使之只能单向通过的方向控制阀。图1．22单向阀外形及结构示意图图形符号1.2.3人力控制换向阀依靠人力对阀芯位置进行切换的换向阀称为人力控制换向阀，简称人控阀。人控阀又可分为手动阀和脚踏阀两大类。图1.23人力控制换向阀外形示意图（1）按钮式213（2）定位开关式213（3）脚踏式2131.2.3人力控制换向阀常用的手动两位三通换向阀的结构如图。动作前动作后图1．24截止式手动按钮两位三通换向阀结构示意图图形符号2131.2.3人力控制换向阀各种常用的换向阀的图形符号如图所示。二位二通换向阀常通型二位三通换向阀常断型二位三通换向阀二位五通换向阀二位四通换向阀中位封闭式三位五通换向阀图1．25常用换向阀的图形符号复习思考题1．什么是气动执行元件？它的运动可分为哪两类，主要有哪些元件？2.单作用气缸和双作用气缸相比两者在结构和用途上有什么不同？3.为什么在很多时候需在气缸两端设置缓冲装置？缓冲装置又是怎样实现对气缸活塞运动的缓冲的？4.气压传动系统中的控制阀主要有哪三类，它们分别有什么作用？5.换向阀的“位”和“通”分别表示什么含义？课堂小结1．单作用气缸和双作用气缸的特点2.气动马达的工作原理3.真空元件的结构组成及原理4.人力控制换向阀的种类