气动系统的基本原理和维修要点

第八讲气动系统及其使用维护简介ƒ本讲介绍四个内容：z气动技术概述z气动元件z气动回路与系统z气动系统的安装调试与使用维护8.1气压传动概述一、定义：以压缩空气作为工作介质来传递动力和实现控制的技术称为气压传动。二、气动系统的组成（五个部分）z能源元件：机械能→气压能：空压机（产生压缩空气）。z执行元件：气压能→机械能：气缸和气马达。z控制元件：控制气体压力、流量及流向：压力阀、流量阀及方向阀与气动逻辑元件。z辅助元件：存储\净化压缩空气，为系统提供符合质量要求的工作介质：分水滤气器、干燥器、消声器、管道、接头等。z工作介质：系统的工作媒介（干空气；可压缩性较液体大的多）。三、气压传动特点及应用&优点（5个）：工作介质经济易取，方便使用，不回收；传输压损小，速度快，效率高，适用集中远距离供气，动作速度快；反应迅速，调节方便、维护简单，故障率低；环境适应性好，污染少，防火防爆，安全性好；'缺点（3个）：压力低（目前，气动系统常用的工作压力为0.1MPa～0.8MPa），故传力较小；噪声较大；速度负载特性差，运动精度较低。z应用广泛（几乎涵盖了液压技术涉足的各领域）8.2气动元件一、空气压缩机作用：将机械能转变成气压力能分类（3种分类方式）：z按结构分：活塞式、罗滋式；蜗杆式；离心式z按输出压力：低压0.2~1MPa；中压1~10MPa；高压10~100MPa；超高压≥100MPaz按流量分：微型1m3/min；小型1～10m3/min；中型10～100m3/min；大型≥100m3/min工作原理（容积型）与图形符号z吸气过程：曲柄6回转带动气缸活塞2作直线往复运动，当活塞2向右运动时，气缸腔1容积增大形成局部真空，在大气压作用下，吸气阀7打开，大气进入气缸1。z排气过程：当活塞向左运动时，气缸1内容积缩小，气体被压缩，压力升高，排气阀8打开，压缩空气排出。空压机实物图片二、气动辅助元件1、作用：z空气在被压缩机压缩的过程中形成高温高压，同时空气中的水蒸气凝结，压缩机中的润滑油汽化，于是就吸入或生成了水汽、油汽、灰尘等混合杂质，这些杂质会对气动设备形成管道堵塞、元件磨损、零件腐蚀、运动不稳、故障频发等影响。z因此需要将空压机产生的压缩空气，通过空气净化元件进行冷却降温、过滤、干燥等处理。2、种类：冷却器；油水分离器；贮气罐；干燥器；分水滤气器；油雾器；消声器以及它们的组合：气动三联件实物图片蛇管式冷却器实物图片干燥器a）b）立式储气罐a）储气罐结构原理图b）图形符号实物图片储气罐a）b）分水过滤器a）空气过滤器结构原理图b）图形符号1—旋风叶子2—滤芯3—存水杯4—挡水板5—手动排水阀实物图片分水过滤器a）b）a）油雾器结构原理图b）图形符号1—气流入口2、3—小孔4—出口5—贮油杯6—单向阀7—节流阀8—视油器9—油塞10—截止阀11—吸油管实物图片油雾器气动三联件（分水滤气器、减压阀、油雾器）z一般三件组合使用z有时也只用一件或两件。1、气缸作用：分类：按活塞受力状态分：单作用缸和双作用缸按结构特征分：活塞式缸、薄膜式缸、摆动缸等按功能分：普通气缸和特殊气缸图形符号：与液压缸相同三、气动执行元件（气缸和气马达）普通气缸薄膜式气缸a)b)a)单作用式b)双作用式1—缸体2—膜片3—膜盘4—活塞杆薄膜式气缸结构简图回转气缸原理：气缸的缸体连同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固定不动。气马达作用：气压能转换成回转机械能。常见结构：叶片式工作原理：压缩空气由孔A输入后分为两部分：小部分经定子两端的密封盖的槽进入叶片底部，将叶片推出使叶片贴紧在定子内壁上；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。四、气动控制元件作用：控制和调节压缩空气的压力、流量和流动方向等，使气动执行元件按设定的程序工作分类：压力控制阀、流量控制阀、方向控制阀和气动逻辑元件。1、压力控制阀作用：分类：按功能可分为减压阀、溢流阀和顺序阀等。工作原理：都是利用阀芯上压缩空气的作用力和弹簧力相平衡的原理来工作的。第12章气压传动元件a）结构原理图b）图形符号1—手轮2、3、9—弹簧4—阀座5—膜片6—气室7—阻尼孔8—阀芯10—阀口11—排气孔12—溢流孔（1）（直动式）减压阀a）b）第12章气压传动元件（2）（直动式）溢流阀作用：当气动系统中的压力超过设定值时，溢流阀自动打开并排气，以降低系统压力，保证系统安全。因此，溢流阀也称安全阀。分类：溢流阀按控制形式分为直动式和先导式两种。直动式溢流阀工作原理图第12章气压传动元件（3）单向顺序阀第12章气压传动元件作用：工作原理：与液压流量阀相似。分类：节流阀、单向节流阀、排气节流阀等特点：由于气体的可压缩性，气动流量控制阀的控制精度较低，为提高精度或运动平稳性，可采用气液联动的方式。2、流量控制阀圆柱斜切型节流阀(1)节流阀第12章气压传动元件（2）单向节流阀第12章气压传动元件3、方向控制阀作用：改变压缩空气的流动方向和气流的通断，从而控制执行元件的起动、停止及其运动方向。分类：按阀内气体的流动方向可分为单向型和换向型两种。（1）单向型控制阀作用：只允许气流向一个方向流动分类：单向阀、或门型梭阀、与门型梭阀和快速排气阀等。其中单向阀的工作原理、结构和图形符号与液压阀类似（不再赘述）。第12章气压传动元件z或门型梭阀：相当于两个单向阀的组合。第12章气压传动元件z与门型梭阀：它也称双压阀，相当于两个单向阀的组合。与门型梭阀膜片式快速排气阀z快速排气阀：可实现气动元件的快速排气。（2）换向型控制阀z种类很多，基本原理是通过转换气流的通路，改变压缩空气的流动方向，从而改变气动执行元件的运动方向。分类如下：z与液压换向阀类似，按切换位置和管路接口的数目也可分为几位几通阀。z按控制方式不同分为：气压控制、电磁控制、机械控制、手动控制和时间控制阀等。‹气动换向型控制阀的结构、工作原理和图形符号都与液压换向阀类似（此处从略）。4、气动逻辑元件作用：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。特点：抗污染能力强，无功耗气量低，带负载能力强。分类：高压元件（工作压力0.2～0.8MPa）低压元件（工作压力0.02～0.2MPa）微压元件（工作压力0.02MPa以下）截止式元件滑阀式元件膜片式元件按逻辑功能分按结构形式分按工作压力分或门元件与门元件非门元件禁门元件双稳元件或门元件原理：当a、b有一个有气信号，s就有信号输出；若a、b两个均有输入，则信号强者将关闭信号弱的阀口，s仍然有气信号输出。逻辑表达式：s=a+b逻辑符号：见图b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也可加入自动信号。定义与分类:气动基本回路是组成气动控制系统的基本单元，也是设计气动控制回路的基础.分为压力控制、速度控制和方向控制等基本回路。1、压力控制回路作用：调压、稳压一次压力控制回路：用安全阀将空气压缩机的输出压力控制在0.8MPa左右。二次压力控制回路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出压力p2（称为二次压力），作为气动控制系统的工作气压使用。五、气动基本回路高低压选择回路：由多个减压阀控制，实现多个压力同时输出。用于系统同时需要高低压力的场合。高低压切换回路：利用换向阀和减压阀实高低压切换输出。用于系统分别需要高低压力的场合2、方向控制回路（1）单作用气缸换向回路：利用电磁换向阀通断电，将压缩空气间歇送入气缸的无杆腔，与弹簧一起推动活塞往复运动。（2）双作用气缸换向回路：分别将控制信号到气控换向阀的K1、K2的控制腔，使换向阀的换向，从而控制压缩空气实现使气缸的活塞往复运动。（3）差动控制回路：用二位三通手拉阀控制差动联接气缸。实现气缸的差动控制。3、速度控制回路双作用缸速度控制回路双向调速回路：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效果基本相同。慢进快退回路：控制活塞杆伸出时采用排气节流控制，活塞杆慢速伸出；活塞杆缩回时，无杆腔余气经快排阀排空，活塞杆快速退回。4、安全保护回路互锁回路：只有a和b两个信号同时存在时，换向阀换向，气缸活塞杆伸出，否则活塞保持缩回状态。5、往复运动回路一次往复运动回路：手动按钮阀1与行程阀3交替控制换向阀4换向，使气缸往复运动。连续往复运动回路：操作手动阀5，通过两个行程阀交替控制换向阀换向使气缸活塞连续往复运动第六节气动系统实例旋转门自动开闭气动系统z行人踏上踏板，检测阀LX被压下，主阀1与2换向，压缩空气进入气缸1与2的无杆腔，通过齿轮齿条机构，两边的门扇同时向一方向打开。z行人通过后，踏板使检测阀LX复位。主阀1与2换向到原来的位置，气缸活塞后退门关闭。气动夹紧系统动作循环：缸A活塞杆下降→侧缸B、C活塞前进→各夹紧缸退回工作过程：z踩下阀1，压缩空气进入缸A上腔，活塞下降工件夹紧；z当压下阀2时，气体经阀6进入阀4，压缩空气经阀3进入缸B、C无杆腔，使活塞前进夹紧工件。z同时流过阀3的部分气体经单向节流阀5进入主阀3右端控制腔，节流阀控制换向时间后阀3换向，各缸后退复置。8.4气动系统的安装调试与使用维护一、气动系统的安装1、管道的安装1）安装前要检查管道内壁是否光滑，并进行除锈和清洗。2）管道支架要牢固，工作时不得产生振动。3）装紧各处接头、管道不允许漏气。4）管道焊接应符合规定的标准条件。5）软管安装：z其长度应有一定余量；z在弯曲时，不能从端部接头处开始弯曲；z在安装直线段时，不要使端部接头和软管间受拉伸；z应尽可能远离热源或安装隔热板；z管路系统中任何一段管道均应能拆装；z管道安装的倾斜度、弯曲半径、间距和坡向均要符合有关规定。2、元件的安装1）安装前应对元件进行清洗，必要时要进行密封试验。2）各类阀体上的箭头方向或标记，要符合气流流动方向。3）逻辑元件应按控制回路的需要，将其成组的装于底板上，并在底板上引出气路，用软管接出。4）密封圈不要装的太紧，特别是V形密封圈，由于阻力特别大，所以松紧要合适。5）气缸的中心线与负载作用力的中心线要同心，以免引起侧向力，使密封件加速磨损，活塞杆弯曲。6）各种自动控制仪表、自动控制器、压力继电器等，在安装前应进行校验。二、系统的吹污和试压z管路系统安装后，要用压力为0.6MPa的干燥空气吹除系统中一切污物。可用白布来检查，以5min内无污物为合格。z吹污后还要将阀芯、虑芯及活塞等零件拆下清洗。z系统的密封性是否符合标准，可用气密试验进行检查，一般是使系统处于1.2～1.5倍的额定压力下保压一段时间（如2小时）。除去环境温度变化引起的误差外，其压力变化量不得超过技术文件规定值。z试验时要把安全阀调整到试验压力。试压过程中昀好采用分级试验法，并随时注意安全。如果发现系统出现异常，应立即停止试验，待查出原因，清除故障后再进行试验。1、调试前的准备工作1）要熟悉说明书等有关技术资料，力求全面了解系统的原理、结构、性能及操纵方法。2）了解需要调整的元件在设备上的实际位置、操纵方法及调节旋钮的旋向等。3）按说明书的要求准备好调试工具、仪表、补接测试管路等。三、系统的调试2、空载试运转z空载试运转不得少于2小时，注意观察压力、流量、温度的变化。z如果发现异常现象，应立即停车检查，待排除故障后才能继续运转。3、负载试运转z负载试运转应分段加载，运转不得少于2小时z要注意摩擦部位的温升变化，分别测出有关数据，记入试车记录。四、气压系统的使用与维护1、使用时的注意事项1）开车前、车后要放掉系统中的冷凝水并在开车前检查各调节旋钮是否在正确位置，行程阀、行程开关、挡块的位置是否正确、牢固。对导轨、活塞杆等外露部分的配合表面进行擦拭。2）随时注意压缩空气的清洁度，对分水滤气器的滤芯要定期清洗并定期给油雾器加油。3）设备长期不使用时，应将各旋钮放松，以免弹簧失效而影响元件性能。4）熟悉元件控制机构操作特点，严防调节错误造成事故。要注意各元件调节旋钮的旋向与压力、流量大小变化的关系。2、压缩空气的污染及预防压缩空气的质量对