第11章气压传动 气压传动是风动技术与液压技术演变、发展而来。气压传动是以 压缩空气作为工作介质传递运动和动力。由于气压传动的动力传递介 质是取之不尽的空气,所以污染小,因此在自动化领域中具有广阔的 发展前景。气压传动广泛应用于纺织、机械、汽车、电子、军事、钢 铁、化工、食品、包裝等行业中。随着原子能、空间技术、计算机技 术等的发展,气压传动技术必将更加广泛地应用于各个工业领域。 111气压传动的基本知识 112气压传动元件 113气压传动实例
第11章 气压传动 气压传动是风动技术与液压技术演变、发展而来。气压传动是以 压缩空气作为工作介质传递运动和动力。由于气压传动的动力传递介 质是取之不尽的空气，所以污染小，因此在自动化领域中具有广阔的 发展前景。气压传动广泛应用于纺织、机械、汽车、电子、军事、钢 铁、化工、食品、包装等行业中。随着原子能、空间技术、计算机技 术等的发展，气压传动技术必将更加广泛地应用于各个工业领域。 11.1 气压传动的基本知识 11.2 气压传动元件 11.3 气压传动实例
11.11气压传动的工作原理 图11.1为气动剪切机的气动系统工作原理图。 图示位置为工料被剪前,即非工作位置。当工料5 由上料装置送入剪切机并到达规定位置时,行程阀 8的顶杆受压使阀内通路打开,气控换向阀7的控 ⑦h 制腔便与大气相通,阀芯受弹单簧力作用而下栘,由 空气压缩机4产生并经过初次净化处理后储藏在储 气罐1中的压缩空气,经分水滤气器11、减压阀10 和油雾气9及气控换向阀7,进入气缸6的下腔;汽 缸上腔的压缩空气通过气控换向阀7排入大气。此 时,气缸6活塞向上运动,带动剪刀将工料5切断。 当工料剪下后,随之与行程阀8脱开,行程阀在弹 簧作用下复位,阀芯封住排气通道,气控换向阀7 )坡构原虚图 的控制腔C中的气压升高,使阀芯上移,B口与P口 相通,A口与O相通,气路变换。此时压缩空气便 计高需9米钟 气压传动工作原埋是利用空气压缩机把电 动机或其他原动机输出的机械能转换为空气的压力 b)图形符号 能,然后在控制元件的控制下,通过执行元件把压1τ:2-油水分3一盾特组器,4气压机,5-工料。6一 力能转换为直线动或回转运动形式的机械旄,从 7一气控换向阔:8—行摆阙;9一油尋;10一压阙 检气 而完成各种动作并对外做功 图11.1气动剪切机气动系统工作原图
11.1.1 气压传动的工作原理 图11.1为气动剪切机的气动系统工作原理图。 图示位置为工料被剪前，即非工作位置。当工料5 由上料装置送入剪切机并到达规定位置时，行程阀 8的顶杆受压使阀内通路打开，气控换向阀7的控 制腔便与大气相通，阀芯受弹簧力作用而下移，由 空气压缩机4产生并经过初次净化处理后储藏在储 气罐1中的压缩空气，经分水滤气器11、减压阀10 和油雾气9及气控换向阀7，进入气缸6的下腔；汽 缸上腔的压缩空气通过气控换向阀7排入大气。此 时，气缸6活塞向上运动，带动剪刀将工料5切断。 当工料剪下后，随之与行程阀8脱开，行程阀在弹 簧作用下复位，阀芯封住排气通道，气控换向阀7 的控制腔C中的气压升高，使阀芯上移，B口与P口 相通，A口与O相通，气路变换。此时压缩空气便 进入气缸6的上腔，而下腔空气则通过气控控制阀 7上的A从O口排气，活塞下移，带动剪刀复位准 备第二次剪切工料。 气压传动工作原理是利用空气压缩机把电 动机或其他原动机输出的机械能转换为空气的压力 能，然后在控制元件的控制下，通过执行元件把压 力能转换为直线运动或回转运动形式的机械能，从 而完成各种动作并对外做功
11.1.2气压传动的组成 图111为典型气压传动系统图。与液压传动系统相似,也是由四 部分组成。 (1)气源装置:是将原动机的机械能转变为气体的压力能。包括空 气压缩机。 2)执行元件:是将气体的压力能转变为机械能。包括各种气缸和 气马达等 (3)控制元件:用以控制系统中空气的压力、流量和流动方向以及 执行元件的工作程序,以便使执行机构完成预定的动作。包括各种压 力、流量、方向控制阀等。 (4)辅助元件:保证气压系统正常工作所必需的部分。包括油水分 离器、干燥器、过滤器等气源净化装置以及贮气罐、消声器、油雾器、 管网、压力表及管件等。 为了使气压传动系统能正常可靠地工作,其系统中分水滤气器 减压阀、油雾器是不可省略的,否则会造成系统气压不稳、积水、各 元件锈蚀、动作不可靠等现象。上述三元件合称气动三大件
11.1.2 气压传动的组成 图11.1为典型气压传动系统图。与液压传动系统相似，也是由四 部分组成。 (1)气源装置：是将原动机的机械能转变为气体的压力能。包括空 气压缩机。 (2)执行元件：是将气体的压力能转变为机械能。包括各种气缸和 气马达等。 (3)控制元件：用以控制系统中空气的压力、流量和流动方向以及 执行元件的工作程序，以便使执行机构完成预定的动作。包括各种压 力、流量、方向控制阀等。 (4)辅助元件：保证气压系统正常工作所必需的部分。包括油水分 离器、干燥器、过滤器等气源净化装置以及贮气罐、消声器、油雾器、 管网、压力表及管件等。 为了使气压传动系统能正常可靠地工作，其系统中分水滤气器、 减压阀、油雾器是不可省略的，否则会造成系统气压不稳、积水、各 元件锈蚀、动作不可靠等现象。上述三元件合称气动三大件
11.1.3气压传动的特点 气压传动与液压传动相比,有以下优点 (1)以空气作介质,介质清洁,易得,费用低,维护处理方便,管道不易堵 塞 2)空气粘度很小(约为油的万分之一),管道压力损失小,易集中供应和 远距离输送; (3)气压传动动作迅速,一般只需002~0.3秒就可以达到所需的压力和速 度 (4)压缩空气的工作压力较低,一般为04~0.8MPa。故可降低对气动元件 的加工精度等的要求,易制造,成本低,所以气动元件大都已标准化和系统化, 易购买 (5)空气的性质受温度的影响小,髙温下不会燃烧和爆炸,使用安全,温度 变化时,其粘度变化极小,不会影响传动性能 气压传动与液压传动相比,有以下缺点 (1)由于空气的工作压力低,在输出力相同情况下,装置结构尺寸大,因此 气动装置的总推力不宜过大(一般不大于10~90KN 2)由于空气的可压缩性,气动装置的动作稳定性差,当外载荷变化时,对 速度影响更大; (3)气动装置的噪声较大,特别是在排气时
11.1.3 气压传动的特点 气压传动与液压传动相比，有以下优点： (1)以空气作介质，介质清洁，易得，费用低，维护处理方便，管道不易堵 塞； (2)空气粘度很小（约为油的万分之一），管道压力损失小，易集中供应和 远距离输送； (3)气压传动动作迅速，一般只需0.02～0.3秒就可以达到所需的压力和速 度； (4)压缩空气的工作压力较低，一般为0.4～0.8MPa。故可降低对气动元件 的加工精度等的要求，易制造，成本低，所以气动元件大都已标准化和系统化， 易购买； (5)空气的性质受温度的影响小，高温下不会燃烧和爆炸，使用安全，温度 变化时，其粘度变化极小，不会影响传动性能。 气压传动与液压传动相比，有以下缺点： (1)由于空气的工作压力低，在输出力相同情况下，装置结构尺寸大，因此 气动装置的总推力不宜过大（一般不大于10～90KN）； (2)由于空气的可压缩性，气动装置的动作稳定性差，当外载荷变化时，对 速度影响更大； (3)气动装置的噪声较大，特别是在排气时
11.21空气压缩机 空气压缩机是将原动机提供的机械能转变为气体压力能的装置,它属于动力元件 1.空气压缩机的分类 空气压缩机的种类很多,按工作原理不同可分为动力式和容积式。常用的是容积式,它 是利用运动部件的位移来改变密封工作容积大小,以不断吸入和排岀空气,以获得压缩空气 2.容积式空气压缩机的工作原理 图112a所示为单缸活塞式空气压缩机的工作原理简图。图中曲柄5作回转运动,通过 连杆4,活塞3,带动气缸活塞3作上、下移动,活塞3顶面与缸体6组成密封容积A。 当活塞3向下移动时,密封容积A逐渐增大形成 局部真空,完成吸气。当活塞3向上移动时,密 封容积A逐斩减小,A腔内空气受到挤压,产生 压力,当压力升高到一定值时,克服排气阀殚弹单 簧力和排气管压力作用,推开排气阀7,将压缩 。空气经排气管压入系统中,完成排气。这样曲柄 5通过连杆4不断驱动活塞3上、下往复移动,使 密封容积A不断增大或减小,完成吸气和排气, 获得压缩空气。图11.2b为图形符号 汽车气制动系统常用上述空气压缩机。按缸数 b图形符号 可分为单缸式和双缸式两种。如:解放CA15型-变被品2-气阙3一活嘉;4连杆:5一柄,6-航件:7一排阙 汽车采用双缸风冷活塞式空气压缩机;东风 EQ1090型汽车采用单缸风冷活塞式空气压缩机 A一密封工作容积;D一进气室;E一出气寞 图11.2飢活塞式变气压角机示意图
11.2.1 空气压缩机 空气压缩机是将原动机提供的机械能转变为气体压力能的装置，它属于动力元件。 1．空气压缩机的分类 空气压缩机的种类很多，按工作原理不同可分为动力式和容积式。常用的是容积式，它 是利用运动部件的位移来改变密封工作容积大小，以不断吸入和排出空气，以获得压缩空气。 2．容积式空气压缩机的工作原理 图11.2a所示为单缸活塞式空气压缩机的工作原理简图。图中曲柄5作回转运动，通过 连杆4，活塞3，带动气缸活塞3作上、下移动，活塞3顶面与缸体6组成密封容积A。 当活塞3向下移动时，密封容积A逐渐增大形成 局部真空，完成吸气。当活塞3向上移动时，密 封容积A逐渐减小，A腔内空气受到挤压，产生 压力，当压力升高到一定值时，克服排气阀7弹 簧力和排气管压力作用，推开排气阀7，将压缩 空气经排气管压入系统中，完成排气。这样曲柄 5通过连杆4不断驱动活塞3上、下往复移动，使 密封容积A不断增大或减小，完成吸气和排气， 获得压缩空气。图11.2b为图形符号。 汽车气制动系统常用上述空气压缩机。按缸数 可分为单缸式和双缸式两种。如：解放CA 15型 汽车采用双缸风冷活塞式空气压缩机；东风 EQ1090型汽车采用单缸风冷活塞式空气压缩机