液壓與氣動技術(shù)

第十一章氣動元件2009年8月教學(xué)內(nèi)容：執(zhí)行元件（重點：掌握氣缸的類型、結(jié)構(gòu)和計算）控制元件（重點：掌握壓力、流量、方向控制閥結(jié)構(gòu)原理）邏輯元件（一般了解）氣源裝置及輔件（了解）作業(yè)及思考題在氣動系統(tǒng)中，將壓縮空氣的壓力能轉(zhuǎn)換成機械能的元件被稱為氣動執(zhí)行元件?？梢詫崿F(xiàn)往復(fù)直線運動和往復(fù)擺動運動的氣動執(zhí)行元件稱為氣缸；可以實現(xiàn)連續(xù)旋轉(zhuǎn)運動的氣動執(zhí)行元件稱為氣馬達。

11.1執(zhí)行元件11.1執(zhí)行元件主要內(nèi)容：氣缸的分類氣缸的結(jié)構(gòu)幾種工業(yè)中常見的氣缸氣缸的設(shè)計計算氣缸的選擇和使用氣動馬達在氣動自動化系統(tǒng)中，氣缸由于其相對較低的成本、容易安裝、結(jié)構(gòu)簡單、耐用、各種缸徑尺寸及行程可選，因而是應(yīng)用最廣泛的一種執(zhí)行元件。根據(jù)使用條件不同，氣缸的結(jié)構(gòu)、形狀和功能也不一樣。要完全確切地對氣缸進行分類較困難，氣缸主要的分類方式如下:

一、氣缸的分類一、氣缸的分類1、按結(jié)構(gòu)分類，其分類如圖。

2、按尺寸分類通常將缸徑為2.5～6mm的稱為微型氣缸8～25mm為小型氣缸32～320mm為中型氣缸大于320mm為大型氣缸。

一、氣缸的分類3、按安裝方式分類固定式氣缸氣缸安裝在機體上固定不動，如圖（a）、（b）、（c）、（d）所示。擺動式氣缸缸體圍繞一個固定軸可作一定角度的擺動。如圖（e）、（f）、（g）所示。

一、氣缸的分類4、按緩沖方式分類活塞運動到行程終端的速度較大，為防止活塞在行程終端撞擊端蓋造成氣缸損傷和降低撞擊噪音，在氣缸行程終端，一般都設(shè)有緩沖裝置。緩沖可分為單側(cè)緩沖和雙側(cè)緩沖，固定緩沖和可調(diào)緩沖。設(shè)有緩沖裝置的氣缸，稱緩沖氣缸；否則，就是無緩沖氣缸。無緩沖氣缸適用于微型氣缸、小型單作用氣缸和短行程氣缸。氣缸緩沖的類型：彈性墊緩沖(一般為固定的)：彈性墊緩沖是在活塞兩側(cè)設(shè)置橡膠墊,或者在兩端缸蓋上設(shè)置橡膠墊,吸收動能,常用于缸徑小于25mm的氣缸。氣墊緩沖(一般為可調(diào)的)：氣墊緩沖是利用活塞在行程終端前封閉的緩沖腔室所形成的氣墊作用來吸收動能的,適用于大多數(shù)氣缸的緩沖。

一、氣缸的分類(Cylindertypes)

5、按潤滑方式分類給油氣缸：給油氣缸使用的工作介質(zhì)是含油霧的壓縮空氣，對氣缸內(nèi)活塞、缸筒等相對運動部件進行潤滑和不給油氣缸：不給油氣缸所使用的壓縮空氣中不含油霧，是靠裝配前預(yù)先添加在密封圈內(nèi)的潤滑脂使氣缸運動部件潤滑的。

注意不給油氣缸也可以給油使用，但一旦給油使用后,則必須一直給油使用,否則將引起密封件過快磨損。這是因為壓縮空氣中的油霧已將潤滑脂洗去,而使氣缸內(nèi)部處于無油潤滑狀態(tài)了。

一、氣缸的分類(Cylindertypes)

6、按驅(qū)動方式分類單作用氣缸雙作用氣缸一、氣缸的分類(Cylindertypes)

活塞式氣缸主要由缸筒、活塞桿、活塞、導(dǎo)向套、前后缸蓋及密封等元件組成。二、氣缸的基本結(jié)構(gòu)(Cylinderconstruction)活塞式氣缸主要由缸筒、活塞桿、活塞、導(dǎo)向套、前后缸蓋及密封等元件組成。（1）缸筒一般采用圓筒形結(jié)構(gòu),但隨著氣缸品種發(fā)展、加工工藝技術(shù)的提高，已廣泛采用方形、矩形的異形管材及用于防轉(zhuǎn)氣缸的矩形或橢圓孔的異形管材。缸筒材料一般采用冷拔鋼管、鋁合金管、不銹鋼管、銅管和工程塑料管，中小型氣缸大多用鋁合金管和不銹鋼管,對于廣泛使用的開關(guān)氣缸的缸筒要求用非導(dǎo)磁材料，用于冶金、汽車等行業(yè)的重型氣缸一般采用冷拔精拉鋼管,也有用鑄鐵管的。二、氣缸的基本結(jié)構(gòu)(Cylinderconstruction)（1）缸筒缸筒材料表面要求有一定的硬度,以抗活塞運動時的磨損。鋼管內(nèi)表面需鍍鉻珩磨,鍍層厚度0.02mm，鋁合金管需硬質(zhì)陽極氧化處理，硬氧膜層厚度30～50μm。缸筒與活塞間隙配合精度H9級，圓柱度誤差0.002～0.003，表面粗糙度為Ra0.2～0.4，缸筒兩端面對內(nèi)孔軸線的垂直度允差0.05～0.1，氣缸筒應(yīng)能承受1.5倍最高工作壓力條件下的耐壓試驗，不得有泄漏缸筒壁厚可根據(jù)薄壁筒的計算公式進行計算：

式中：b-—缸筒壁厚(cm)；D—缸筒內(nèi)徑(cm)；p—缸筒承受的最大氣壓力(Mpa)；[σ]—缸筒材料的許用應(yīng)力(MPa)。實際缸筒壁厚,對于一般用途的氣缸約取計算值的7倍,重型氣缸約取計算值的20倍，再圓整到標準管材尺寸。二、氣缸的基本結(jié)構(gòu)(Cylinderconstruction)（2）活塞桿活塞桿是用來傳遞力的重要零件,要求能承受拉伸、壓縮、振動等負載,表面耐磨,不生銹。活塞桿材質(zhì)一般選用35、45碳鋼,特殊場合用精軋不銹鋼等材料，鋼材表面需鍍鉻及調(diào)質(zhì)熱處理。氣缸使用時必須注意活塞桿強度問題。由于活塞桿頭部的螺紋受沖擊而遭受破壞；多數(shù)場合活塞桿承受的是推力負載，必須考慮細長桿的壓桿穩(wěn)定性。氣缸水平安裝時，應(yīng)考慮活塞桿伸出因自重而引起活塞桿頭部下垂的問題?；钊麠U頭部連接處，在大慣性負載運動停止時，往往伴隨著沖擊，由于沖擊作用而容易引起活塞桿頭部遭受破壞。因此,在使用時應(yīng)檢查負載的慣性力,設(shè)置負載停止的阻擋裝置和緩沖吸收裝置,以及消除活塞桿上承受的不合理的作用力。二、氣缸的基本結(jié)構(gòu)(Cylinderconstruction)（3）活塞氣缸活塞受氣壓作用產(chǎn)生推力并在缸筒內(nèi)做摩擦滑動，且必須承受沖擊。在高速運動場合,活塞有可能撞擊缸蓋。因此,要求活塞具有足夠的強度和良好的滑動特性。對氣缸用的活塞應(yīng)充分重視其滑動性能,特別是耐磨性和不發(fā)生“咬缸”現(xiàn)象?；钊膶挾扰c采用密封圈的數(shù)量、導(dǎo)向環(huán)的形式等因素有關(guān)。一般活塞寬度越小,氣缸的總長就越短?；钊幕瑒用嫘∪菀滓鹪缙谀p和卡死，如“咬缸”現(xiàn)象。一般對標準氣缸而言,活塞寬度約為缸徑的20～25%，該值需綜合考慮使用條件，由活塞與缸筒、活塞桿與導(dǎo)向套的間隙尺寸等因素來決定?；钊牟馁|(zhì)常用鋁合金和鑄鐵，小型氣缸的活塞有用黃銅制造的。二、氣缸的基本結(jié)構(gòu)(Cylinderconstruction)（4）導(dǎo)向套導(dǎo)向套用作活塞桿往復(fù)運動時的導(dǎo)向。因此，同對活塞的要求一樣,要求導(dǎo)向套具有良好的滑動性能，能承受由于活塞桿受重載時引起的彎曲、振動及沖擊。在粉塵等雜物進入活塞桿和導(dǎo)向套之間的間隙時，要求活塞桿表面不被劃傷。導(dǎo)向套一般采用聚四氟乙烯和其它的合成樹脂材料,也可用銅顆粒燒結(jié)的含油軸承材料。導(dǎo)向套內(nèi)徑尺寸容許公差一般取H8，表面粗糙度Ra0.4。二、氣缸的基本結(jié)構(gòu)(Cylinderconstruction)（5）密封：動密封和靜密封。缸筒和缸蓋等固定部分的密封稱為靜密封；活塞在缸筒里作回轉(zhuǎn)或往復(fù)運動處的部件密封稱為動密封。二、氣缸的基本結(jié)構(gòu)(Cylinderconstruction)（5）氣缸的密封①缸蓋和缸筒連接的密封一般采用Ｏ形密封圈安裝在缸蓋與缸筒配合的溝槽內(nèi)，構(gòu)成靜密封。有時也采用橡膠等平墊圈安裝在連接止口上，構(gòu)成平面密封。②活塞的密封活塞有兩處地方需密封:一處是活塞與缸筒間的動密封，除了用Ｏ形圈和唇形圈外,也有用W形密封，它是把活塞與橡膠硫化成一體的一種密封結(jié)構(gòu)，W形密封是雙向密封,軸向尺寸小。另一處是活塞與活塞桿連接處的靜密封，一般用Ｏ形密封圈。下圖為常用活塞式密封結(jié)構(gòu)。二、氣缸的基本結(jié)構(gòu)(Cylinderconstruction)二、氣缸的基本結(jié)構(gòu)(Cylinderconstruction)（5）氣缸的密封③活塞桿的密封一般在缸蓋的溝槽里放置唇形圈和防塵圈,或防塵組合圈,保證活塞桿往復(fù)運動的密封和防塵。④緩沖密封有兩種方法:一種是采用孔用唇形圈安裝在緩沖柱塞上；另一種是采用氣缸緩沖專用密封圈,它是用橡膠和一個圓形鋼圈硫化成一體構(gòu)成,壓配在缸蓋上作緩沖密封，這種緩沖專用密封圈的性能比前者好。二、氣缸的基本結(jié)構(gòu)(Cylinderconstruction)（5）密封原理氣缸密封性能好壞，是影響氣缸性能的重要因素。按密封原理，可將密封圈分成壓縮密封圈和氣壓密封圈兩大類。壓縮密封是依靠安裝時的預(yù)壓縮力使密封圈產(chǎn)生彈性變形達到密封作用的，如Ｏ型和方型密封圈等，氣壓密封是靠工作氣壓使密封圈的唇部變形來達到密封作用的，如唇型密封圈。二、氣缸的基本結(jié)構(gòu)(Cylinderconstruction)二、氣缸的基本結(jié)構(gòu)(Cylinderconstruction)（5）密封原理氣缸的缸筒內(nèi)徑D（簡稱缸徑）和活塞行程L是選擇氣缸的重要參數(shù)。1．

缸徑D：氣缸的缸筒內(nèi)徑尺寸見表9-1(GB2348)氣缸的規(guī)格

2．

活塞行程L氣缸活塞行程系列按照優(yōu)先順序分成三個等級選用，見表9-2至表9-4。

氣缸的規(guī)格3.

常用中小型氣缸尺寸見表9-5。其中標準行程是指符合行程系列尺寸的，生產(chǎn)廠商能正常供貨的規(guī)格。

氣缸的規(guī)格

三、幾種工業(yè)中常見的氣缸普通氣缸是指缸筒內(nèi)只有一個活塞和一個活塞桿的氣缸。有單作用和雙作用氣缸兩種。

1、普通氣缸

雙作用氣缸動作原理（Double-actingcylinders）

1、普通氣缸單作用氣缸動作原理（Single-actingcylinders）

單作用氣缸在缸蓋一端氣口輸入壓縮空氣使活塞桿伸出（或縮回）,而另一端靠彈簧、自重或其它外力等使活塞桿恢復(fù)到初始位置。單作用氣缸只在動作方向需要壓縮空氣，故可節(jié)約一半壓縮空氣。主要用在夾緊、退料、阻擋、壓入、舉起和進給等操作上。1、普通氣缸單作用氣缸動作原理（Single-actingcylinders）

跟據(jù)復(fù)位彈簧位置，單作用氣缸分為預(yù)縮型氣缸和預(yù)伸型氣缸。當彈簧裝在有桿腔內(nèi)，由于彈簧的作用力使氣缸活塞桿初始位置處于縮回的位置，這種氣缸稱為預(yù)縮型單作用氣缸；當彈簧裝在無桿腔內(nèi)，氣缸活塞桿初始位置為伸出位置的，稱為預(yù)伸型氣缸。如圖（b）所示為預(yù)縮型單作用氣缸結(jié)構(gòu)原理圖，這種氣缸在活塞桿側(cè)裝有復(fù)位彈簧,在前缸蓋上開有呼吸用的氣口。除此之外，其結(jié)構(gòu)基本上和雙作用氣缸相同。圖示單作用氣缸的缸筒和前后缸蓋之間采用滾壓鉚接方式固定。單作用缸行程受內(nèi)裝回程彈簧自由長度的影響，其行程長度一般在100mm以內(nèi)。圖（a）所示是幾種型號單作用缸的外形圖。

1、普通氣缸標準氣缸是指氣缸的功能和規(guī)格是普遍使用的、結(jié)構(gòu)容易制造的、普通廠商通常作為通用產(chǎn)品供應(yīng)市場的氣缸。如符合國際標準ISO6430、ISO6431或ISO6432的普通氣缸。符合我國標準GB8103-87（即ISO6431）、德國標準DINISO6431等氣缸都是標準氣缸。在國際上，幾乎所有的氣動專業(yè)廠商目前都已生產(chǎn)符合ISO6431，ISO6432標準的氣缸。對于ISO6431標準而言，標準主要內(nèi)容是對氣缸的缸徑系列、活塞桿伸出部分的螺紋尺寸作了規(guī)定，對同一缸徑的氣缸的外形尺寸（其長度、寬度、高度）作了限制，并對氣缸的連接尺寸作了統(tǒng)一的規(guī)定。這一規(guī)定僅針對連接對外部連接尺寸的統(tǒng)一，而連接件與氣缸的連接尺寸未作規(guī)定。因此，對于兩家都符合ISO6431標準的氣缸不能直接互換，而必須連同連接件一起更換。這一點在氣缸選用時要特別注意。2、標準氣缸無桿氣桿沒有普通氣缸的剛性活塞桿，它利用活塞直接或間接實現(xiàn)往復(fù)運動。行程為L的有活塞桿氣缸，沿行程方向的實際占有安裝空間約為2.2L。沒有活塞桿，則占有安裝空間僅為1.2L，且行程缸徑比可達50至100。沒有活塞桿，還能避免由于活塞桿及桿密封圈的損傷而帶來的故障。而且由于沒有活塞桿，活塞兩側(cè)受壓面積相等，雙向行程具有同樣的推力，有利于提高定位精度。這種氣缸的最大優(yōu)點是節(jié)省了安裝空間，特別適用于小缸徑、長行程的場合。無桿氣缸現(xiàn)已廣泛用于數(shù)控機床、注塑機等的開門裝置上及多功能坐標機器手的位移和自動輸送線上工件的傳送等。3、無桿氣缸(Rodlesscylinder)

無桿氣缸主要分為機械接觸式和磁性耦合式兩種。通常將磁性耦合無桿氣缸稱為磁性氣缸。

3、無桿氣缸(Rodlesscylinder)

3、無桿氣缸(Rodlesscylinder)

圖5.19繩索氣缸纜索氣缸3、無桿氣缸(Rodlesscylinder)

磁感應(yīng)氣缸(Cylinderwithmagnetic)

磁感應(yīng)氣缸(Cylinderwithmagnetic)圖9-10（b）所示為一種磁性耦合的無桿氣缸。它是在活塞上安裝了一組高磁性的永久磁環(huán)4,磁力線通過薄壁缸筒(不銹鋼或鋁合金非導(dǎo)磁材料)與套在外面的另一組磁環(huán)2作用。由于兩組磁環(huán)極性相反具有很強的吸力。當活塞在一側(cè)輸入氣壓作用下移動時,則在磁耦合力作用下,帶動套筒與負載一起移動。在氣缸行程兩端設(shè)有空氣緩沖裝置。它的特點：小型、重量輕、無外部空氣泄漏、維修保養(yǎng)方便。當速度快、負載大時，內(nèi)外磁環(huán)易脫開，即負載大小受速度影響,且磁性藕合的無桿氣缸中間不可能增加支承點,最大行程受到限制，圖9-10（a）為其外形圖。

3、無桿氣缸(Rodlesscylinder)

磁性開關(guān)氣缸是指在氣缸的活塞上裝有一個永久磁環(huán)，而將磁性開關(guān)裝在氣缸的缸筒外側(cè)。其余和一般氣缸并無兩樣。氣缸可以是各種型號的氣缸，但缸筒必須是導(dǎo)磁性弱、隔磁性強的材料。如鋁合金、不銹鋼、黃銅等。當隨氣缸移動的磁環(huán)靠近磁性開關(guān)時，舌簧開關(guān)的兩根簧片被磁化而觸點閉合，產(chǎn)生電信號；當磁環(huán)離開磁性開關(guān)后，簧片失磁，觸點斷開。這樣可以檢測到氣缸的活塞位置而控制相應(yīng)的電磁閥動作。圖9-11為帶磁性開關(guān)氣缸的工作原理圖。以前，氣缸行程位置的檢測是靠在活塞桿上設(shè)置行程擋塊觸動機械行程閥來發(fā)信號的。從而給設(shè)計、安裝、制造帶來不便。而用磁性開關(guān)氣缸則使用方便、結(jié)構(gòu)緊湊、開關(guān)反應(yīng)時間快，故得到廣泛應(yīng)用。

4、帶磁性開關(guān)的氣缸(Cylinderwithmagneticlimitedswitch)4.帶磁性開關(guān)的氣缸(Cylinderwithmagneticlimitedswitch)5、擺動氣缸(Rotarycylinder)擺動氣缸是出力軸被限制在某個角度內(nèi)做往復(fù)擺動的一種氣缸，又稱為旋轉(zhuǎn)氣缸。擺動氣缸目前在工業(yè)上應(yīng)用廣泛，多用于安裝位置受到限制，或轉(zhuǎn)動角度小于3600的回轉(zhuǎn)工作部件，其動作原理也是將壓縮空氣的壓力能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能。常用的擺動氣缸的最大擺動角度分為900、1800、2700三種規(guī)格。圖9-12為其應(yīng)用實例。按照擺動氣缸的結(jié)構(gòu)特點可分為齒輪齒條式和葉片式兩類。5.擺動氣缸(Rotarycylinder)1．齒輪齒條式擺動氣缸齒輪齒條式擺動氣缸有單齒條和雙齒條兩種。圖9-13（b）為單齒條式擺動氣缸的結(jié)構(gòu)原理圖，壓縮空氣推動活塞6帶動齒條3作直線運動，齒條3則推動齒輪4作旋轉(zhuǎn)運動，由輸出軸5（齒輪軸）輸出力矩。輸出軸與外部機構(gòu)的轉(zhuǎn)軸相連，讓外部機構(gòu)作擺動。擺動氣缸的行程終點位置可調(diào)，且在終端可調(diào)緩沖裝置，緩沖大小與氣缸擺動的角度無關(guān)，在活塞上裝有一個永久磁環(huán)，行程開關(guān)可固定在缸體的安裝溝槽中。圖9-13（a）為其外形圖。5.擺動氣缸(Rotarycylinder)2、葉片式擺動氣缸葉片式擺動氣缸可分為單葉片式和雙葉片式和多葉片式。葉片越多，擺動角度越小，但扭矩卻要增大。單葉片型輸出擺動角度小于3600，雙葉片型輸出擺動角度小于1800，三葉片型則在1200以內(nèi)。圖9-14（b）、（c）分別為單、雙葉片式擺動氣缸的結(jié)構(gòu)原理圖。在定子上有兩條氣路，當左腔進氣時，右腔排氣，葉片在壓縮空氣作用下逆時針轉(zhuǎn)動，反之，作順時針轉(zhuǎn)動。旋轉(zhuǎn)葉片將壓力傳遞到驅(qū)動軸上作擺動?？烧{(diào)止動裝置與旋轉(zhuǎn)葉片相互獨立，從而使得擋塊可以調(diào)節(jié)擺動角度大小。在終端位置，彈性緩沖墊可對沖擊進行緩沖。圖9-14（a）為葉片式擺動缸的外形圖。

5、擺動氣缸(Rotarycylinder)5、擺動氣缸(Rotarycylinder)5.擺動氣缸(Rotarycylinder)氣爪能實現(xiàn)各種抓取功能，是現(xiàn)代氣動機械手的關(guān)鍵部件。圖9-15所示的氣爪的特點是：所有的結(jié)構(gòu)都是雙作用的，能實現(xiàn)雙向抓取，可自動對中，重復(fù)精度高；抓取力矩恒定；在氣缸兩側(cè)可安裝非接觸式檢測開關(guān)；有多種安裝、連接方式。6、氣爪（手指氣缸）（Gripper）圖9-15（a）所示為FESTO平行氣爪，平行氣爪通過兩個活塞工作，兩個氣爪對心移動。這種氣爪可以輸出很大的抓取力，既可用內(nèi)抓取，也可用于外抓取。圖9-15（b）所示為FESTO擺動氣爪，內(nèi)外抓取400擺角，抓取力大，并確保抓取力矩始終恒定。圖9-15（c）所示為FESTO旋轉(zhuǎn)氣爪，其動作和齒輪齒條的嚙合原理相似。兩個氣爪可同時移動并自動對中，其齒輪齒條原理確保了抓取力矩始終桓定。圖9-15（d）所示為FESTO三點氣爪，三個氣爪同時開閉，適合夾持圓柱體工件及工件的壓入工作。6、氣爪（手指氣缸）（Gripper）氣液阻尼缸是一種由氣缸和液壓缸構(gòu)成的組合缸。由氣缸產(chǎn)生驅(qū)動力，而用液壓缸的阻尼調(diào)節(jié)作用獲得平穩(wěn)的運動。這種氣缸常用于機床和切削加工的進給驅(qū)動裝置,克服了普通氣缸在負載變化較大時容易產(chǎn)生的“爬行”或“自移”現(xiàn)象，可以滿足驅(qū)動刀具進行切削加工的要求。圖9-16所示為串聯(lián)式氣—液阻尼缸原理圖。它的液壓缸和氣缸共用同一缸體，兩活塞固聯(lián)在同一活塞桿上。當氣缸右腔供氣，左腔排氣時活塞桿伸出的同時帶動液壓缸活塞左移，此時液壓缸左腔排油經(jīng)節(jié)流閥5流向右腔，對活塞桿的運動起阻尼作用。調(diào)節(jié)節(jié)流閥便可控制排油速度，由于兩活塞固聯(lián)在同一活塞桿上，便也控制了氣缸活塞的左行速度。反向運動時因單向閥3開啟，活塞桿可快速縮回，液壓缸無阻尼。油箱4是為了克服液壓缸兩腔面積差和補充泄漏用的，如將氣缸、液壓缸位置改為圖9-17的并聯(lián)型氣—液阻尼缸，則油箱可省去，改為油杯補油即可。

7、氣—液阻尼缸7、氣—液阻尼缸7、氣—液阻尼缸8、套筒氣缸套筒氣缸又稱伸縮氣缸，分為單作用和雙作用兩種，圖5.8所示為其結(jié)構(gòu)原理圖。其特點是行程長，徑向尺寸較大，軸向尺寸小，推力和速度隨工作行程的變化而變化。氣缸的推力由最后一級即直徑最小的一級來確定。

圖5.8套筒氣缸結(jié)構(gòu)原理9、多位氣缸采用數(shù)個氣缸串聯(lián)起來，并通過設(shè)定各個氣缸的行程。以獲得多個停止位置的氣缸，稱多位氣缸。其結(jié)構(gòu)原理如圖所示。10、串聯(lián)氣缸將兩個缸徑相同的普通雙作用氣缸串聯(lián)在一起即為串聯(lián)氣缸，如圖5.10所示。由于兩個活塞串聯(lián)在一根活塞桿上，其輸出力比一個活塞的氣缸增加一倍。這種氣缸常用于要求增加氣缸輸出力，而不能增大氣缸直徑，但允許增長缸體的場合。11、制動氣缸帶有制動裝置的氣缸稱為制動氣缸，也稱鎖緊氣缸。制動裝置一般安裝在普通氣缸的前端，其結(jié)構(gòu)有卡套錐面式、彈簧式和偏心式等多種形式。圖5.12a所示的制動氣缸為卡套錐面式制動裝置，它由制動閘瓦、制動活塞和彈簧等構(gòu)成。

圖5.12制動氣缸a)制動氣缸b)放松狀態(tài)c）夾緊狀態(tài)1.氣缸的理論輸出力普通雙作用氣缸的理論推力（N）為：式中,D一缸徑(m)，p一氣缸的工作壓力(Pa)。理論拉力(N)為：式中,d一活塞桿直徑（m）時,估算時可令d=0.3D。四、普通氣缸的設(shè)計計算

2．

氣缸的負載率氣缸的負載率：是指氣缸的實際負載力F與理論輸出力F0之比。

負載力是選擇氣缸的重要因素。負載情況不同，作用在活塞軸上的實際負載力也不同。四、普通氣缸的設(shè)計計算

2．氣缸的負載率表9-6所示幾個負載實例。四、普通氣缸的設(shè)計計算

2．

氣缸的負載率四、普通氣缸的設(shè)計計算

舉例用氣缸水平推動臺車，負載質(zhì)量M=150kg，臺車與床面間摩擦系數(shù)0.3，氣缸行程L=300mm，要求氣缸的動作時間t=0.8s，工作壓力P=0.5Mpa。試選定缸徑。四、普通氣缸的設(shè)計計算

3.

氣缸的耗氣量耗氣量是指氣缸住復(fù)運動時所消耗的壓縮空氣量，它的大小與氣缸的性能無關(guān)，但它是選擇空壓機排量的重要參數(shù)。氣缸的耗氣量與氣缸的活塞直徑D、活塞桿直徑d、活塞的行程L以及單位時間往返次數(shù)N有關(guān)。以單出桿雙作用氣缸為例，活塞桿伸出和退回行程的耗氣量分別為

因此，活塞往復(fù)一次所耗壓縮空氣量為若活塞每分鐘往返N次，則每分鐘活塞運動的耗氣量為四、普通氣缸的設(shè)計計算

3.

氣缸的耗氣量上述計算的是理論耗氣量，但由于泄漏等因素的影響，實際耗氣量要更大些。因此實際耗氣量Vs=（1.2～1.5）V’

計算的是壓縮空氣的耗氣量，這是選擇氣源供氣量的重要依據(jù)。未經(jīng)壓縮的自由空氣的耗氣量要比該值大，當實際消耗的壓縮空氣量為時，其自由空氣的耗氣量為

式中p為工作壓力（Mpa）。四、普通氣缸的設(shè)計計算

氣缸的合理選用，是保證氣動系統(tǒng)正常穩(wěn)定工作的前提。所謂合理選用氣缸，就是要根據(jù)各生產(chǎn)廠家要求的選用原則，使氣缸符合正常的工作條件，這些條件主要包括工作壓力范圍、負載要求、工作行程、工作介質(zhì)溫度、環(huán)境條件(溫度等)、潤滑條件及安裝要求等。五、氣缸的選擇和使用要求1．氣缸的選擇要點1）根據(jù)氣缸的負載狀態(tài)和負載運動狀態(tài)確定負載力F和負載率，再根據(jù)使用壓力應(yīng)小于氣源壓力85％的原則，按氣源壓力確定使用壓力P。對單作用缸按桿徑與缸徑比為0.5，雙作用缸桿徑與缸徑比為0.3～0.4預(yù)選，并根據(jù)公式便可求得缸徑D，將所求出的D值標準化即可。如D尺寸過大，可采用機械擴力機構(gòu)。2）根據(jù)氣缸及傳動機構(gòu)的實際運行距離來預(yù)選氣缸的行程,為便于安裝調(diào)試，對計算出的距離以加大10～20mm為宜，但不能太長，以免增大耗氣量。3）根據(jù)使用目的和安裝位置確定氣缸的品種和安裝形式。可參考相關(guān)手冊或產(chǎn)品樣本。4）確定管路及控制元件。活塞(或缸筒)的運動速度主要取決于氣缸進、排氣口及導(dǎo)管內(nèi)徑，選取時以氣缸進排氣口連接螺紋尺寸為基準。為獲得緩慢而平穩(wěn)的運動可采用氣—液阻尼缸。普通氣缸的運動速度為0.5～1m／s左右，對高速運動的氣缸應(yīng)選用緩沖缸或在回路中加緩沖。五、氣缸的選擇和使用要求2．氣缸的使用要求1）氣缸的一般工作條件是：周圍環(huán)境及介質(zhì)溫度50～600C，工作壓力0.4～0.6Mpa（表壓）。超出此范圍時，應(yīng)考慮使用特殊密封材料及十分干燥的空氣。2）安裝前應(yīng)在1.5倍的工作壓力下試壓，不允許有泄漏。3）在整個工作行程中負載變化較大時，應(yīng)使用有足夠出力余量的氣缸。4）不使用滿行程工作，特別在活塞伸出時．以避免撞擊損壞零件（宜采用外部機械限位）。5）注意合理潤滑，除無油潤滑氣缸外應(yīng)正確設(shè)置和調(diào)整油霧器。6）氣缸使用時必須注意活塞桿強度問題。由于活塞桿頭部的螺紋受沖擊而遭受破壞，大多數(shù)場合活塞桿承受的是推力負載,必須考慮細長桿的壓桿穩(wěn)定性和氣缸水平安裝時活塞桿伸出因自重而引起活塞桿頭部下垂的問題。安裝時還要注意受力方向，活塞桿不允許承受徑向載荷。7）活塞桿頭部連接處,在大慣性負載運動停止時,往往伴隨著沖擊,由于沖擊作用而容易引起活塞桿頭部遭受破壞。因此,在使用時應(yīng)檢查負載的慣性力,設(shè)置負載停止的阻擋裝置和緩沖裝置,以及消除活塞桿上承受的不合理的作用力。

五、氣缸的選擇和使用要求六、氣動馬達（Airmotors）

氣動馬達是一種作連續(xù)旋轉(zhuǎn)運動的氣動執(zhí)行元件，是一種把壓縮空氣的壓力能轉(zhuǎn)換成回轉(zhuǎn)機械能的能量轉(zhuǎn)換裝置，其作用相當于電動機或液壓馬達，它輸出轉(zhuǎn)矩、驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)作旋轉(zhuǎn)運動。在氣壓傳動中使用廣泛的是葉片式、活塞式和齒輪式氣馬達。1．

葉片式氣動馬達的工作原理圖9-18所示是雙向葉片式氣動馬達的工作原理圖。壓縮空氣由A孔輸入，小部分經(jīng)定子兩端的密封蓋的槽進入葉片底部(圖中未表示)，將葉片推出，使葉片貼緊在定于內(nèi)壁上，大部分壓縮空氣進入相應(yīng)的密封空間而作用在兩個葉片上，由于兩葉片伸出長度不等，就產(chǎn)生了轉(zhuǎn)矩差，使葉片與轉(zhuǎn)子按逆時針方向旋轉(zhuǎn)，作功后的氣體由定子上的孔c和B排出。若改變壓縮空氣的輸入方向（即壓縮空氣由B孔進入，A孔和C孔排出），則可改變轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)向。

六、氣動馬達（Airmotors）六、氣動馬達（Airmotors）齒輪式氣馬達齒輪式氣馬達有雙齒輪式和多齒輪式，而以雙齒輪式應(yīng)用得最多。齒輪可采用直齒、斜齒和人字齒。圖5.43為齒輪式氣馬達結(jié)構(gòu)原理。這種氣馬達的工作室由一對齒輪構(gòu)成，壓縮空氣由對稱中心處輸入，齒輪在壓力的作用下回轉(zhuǎn)。采用直齒輪的氣馬達可以正反轉(zhuǎn)動，采用人字齒輪或斜齒輪的氣馬達則不能反轉(zhuǎn)。如果采用直齒輪的氣馬達，則供給的壓縮空氣通過齒輪時不膨脹，因此效率低。當采用人字齒輪或斜齒輪時，壓縮空氣膨脹60％一70％，提高了效率。齒輪式氣馬達與其它類型的氣馬達相比，具有體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡單、對氣源質(zhì)量要求低、耐沖擊及慣性小等優(yōu)點。但轉(zhuǎn)矩脈動較大，效率較低。小型氣馬達轉(zhuǎn)速能高達10000r／min,大型的能達到1000r／min，功率可達50kW。主要應(yīng)用于礦山工具。六、氣動馬達（Airmotors）六、氣動馬達（Airmotors）齒輪式氣馬達結(jié)構(gòu)原理（1）氣動馬達的特點1）工作安全，具有防爆性能，適用于惡劣的環(huán)境，在易燃、易爆、高溫、振動、潮濕、粉塵等條件下均能正常工作。2）有過載保護作用。過載時馬達只是降低轉(zhuǎn)速或停止，當過載解除后運轉(zhuǎn)，并不產(chǎn)生故障。3）可以無級調(diào)速。只要控制進氣流量，就能調(diào)節(jié)馬達的功率和轉(zhuǎn)速。4）比同功率的電動機輕1／3～1／10，輸出功率慣性比較小。5）可長期滿載工作，而溫升較小。6)功率范圍及轉(zhuǎn)速范圍均較寬，功率小至幾百瓦，大至幾萬瓦，轉(zhuǎn)速可從每分鐘幾轉(zhuǎn)到上萬轉(zhuǎn)。7）具有較高的啟動轉(zhuǎn)矩，可以直接帶負載啟動。啟動、停止迅速。8）結(jié)構(gòu)簡單，操縱方便，可正反轉(zhuǎn)，維修容易，成本低。9）速度穩(wěn)定性差。輸出功率小，效率低，耗氣量大。噪聲大，容易產(chǎn)生振動。

六、氣動馬達（Airmotors）（2）氣動馬達的應(yīng)用

氣動馬達的工作適應(yīng)性較強，可適用于無級調(diào)速、啟動頻繁、經(jīng)常換向、高溫潮濕、易燃易爆、負載啟動、不便人工操縱及有過載可能的場合。目前，氣動馬達主要應(yīng)用于礦山機械、專業(yè)性的機械制造業(yè)、油田、化工、造紙、煉鋼、船舶、航空、工程機械等行業(yè)，許多氣動工具如風(fēng)鉆、風(fēng)扳手、風(fēng)砂輪等均裝有氣動馬達。隨著氣壓傳動的發(fā)展，氣動馬達的應(yīng)用將更趨廣泛。六、氣動馬達（Airmotors）六、氣動馬達（Airmotors）11.2控制元件

1、控制元件按功能和用途可分為方向控制閥、流量控制閥和壓力控制閥三大類。此外，還有通過改變氣流方向和通斷實現(xiàn)各種邏輯功能的氣動邏輯元件。近年來，隨著氣動元件的小型化以及PLC控制在氣動系統(tǒng)中的大量應(yīng)用，氣動邏輯元件的應(yīng)用范圍正在逐漸減小。0.概述0.概述2、氣動控制系統(tǒng)可分為斷續(xù)控制和連續(xù)控制兩類。在斷續(xù)控制系統(tǒng)中，通常要用壓力控制閥、流量控制閥和方向控制閥來實現(xiàn)程序動作；在連續(xù)控制系統(tǒng)中，除了要用壓力、流量控制閥外，還要采用伺服、比例控制閥等，以便對系統(tǒng)進行連續(xù)控制。

0.概述11.2控制元件教學(xué)內(nèi)容：壓力控制閥流量控制閥方向控制閥1、壓力控制閥（Pressurevalves）

壓力控制閥是用來控制氣動系統(tǒng)中壓縮空氣的壓力，滿足各種壓力需求或用于節(jié)能。壓力控制閥有減壓閥、安全閥（溢流閥）和順序閥三種?？諌赫据敵龅目諝鈮毫Ω哂诿颗_氣動裝置所需壓力，且壓力波動較大。因此每臺氣動裝置的供氣壓力都需要減壓閥來減壓，并保持供氣壓力穩(wěn)定。對于低壓控制系統(tǒng)(如氣動測量)，除用減壓閥降低壓力外，還需要用精密減壓閥（或定值器）以獲得更穩(wěn)定的供氣壓力。這類壓力控制閥當輸入壓力在一定范圍內(nèi)改變時，能保持輸出壓力不變。當管路中的壓力超過允許壓力時，為了保證系統(tǒng)的工作安全，住往用安全閥實現(xiàn)自動排氣，使系統(tǒng)的壓力下降。（空壓機、儲氣罐頂部必須裝安全閥）氣動裝置中不便安裝行程閥而要依據(jù)氣壓的大小來控制兩個以上的氣動執(zhí)行機構(gòu)的順序動作時，就要用到順序閥。1、壓力控制閥（Pressurevalves）

一．減壓閥1.直動型減壓閥

QTY型直動型減壓閥的特點：１、空氣減壓閥是在一般氣動控制系統(tǒng)和一般氣動管路中需要保持一定空氣壓力的條件下使用。２、空氣減壓閥亦稱氣動調(diào)壓閥是溢流式直動型空氣減壓閥，它直接靠手柄操縱調(diào)壓彈簧來調(diào)節(jié)輸出壓力，可在規(guī)定調(diào)壓范圍內(nèi)實現(xiàn)無級調(diào)壓，并保持穩(wěn)定于調(diào)定值。３、空氣減壓閥下游壓力(輸出口壓力)超過調(diào)定壓力時，溢流閥開始溢流，故對于不準溢漏到空氣中的有害氣體，不得直接采用本系列產(chǎn)品。４、空氣減壓閥采用平衡式進氣閥，故輸入壓力在高于調(diào)定壓力的范圍內(nèi)的變動對輸出壓力影響甚微。1、壓力控制閥（Pressurevalves）

1.直動型減壓閥外形與圖形符號

型號說明

1、壓力控制閥（Pressurevalves）

1.直動型減壓閥

QTY型直動型減壓閥的工作原理：1、壓力控制閥（Pressurevalves）

2.先導(dǎo)型減壓閥類型：內(nèi)部先導(dǎo)型：所用的調(diào)節(jié)氣體由裝在閥內(nèi)部的小型直動式減壓閥提供外部先導(dǎo)型：控制氣由外部減壓閥提供工作原理（內(nèi)部先導(dǎo)型）：3.減壓閥的應(yīng)用1、壓力控制閥（Pressurevalves）

4.減壓閥選擇和使用

（1）根據(jù)系統(tǒng)控制精度和要求，先擇直動型或先導(dǎo)型減壓閥、定值器；（2）安裝順序：空氣過濾器（分水濾氣器+減壓閥+油霧器）；（3）安裝時，注意按減壓閥上的箭頭方向安裝，不得反裝；（4）不用時將旋鈕放松，以膜片受壓變形。1、壓力控制閥（Pressurevalves）

二．安全閥作用：防止系統(tǒng)內(nèi)壓力超過最大許用壓力以保護回路或氣動裝置的安全。閥的輸入口與控制系統(tǒng)（或裝置）相連，當系統(tǒng)壓力小于此閥的調(diào)定壓力時，彈簧力使閥芯緊壓在閥座上，如圖（a）所示。當系統(tǒng)壓力大于此閥的調(diào)定壓力時，則閥芯開啟，壓縮空氣從R口排放到大氣中，如圖（b）所示。此后，當系統(tǒng)中的壓力降低到閥的調(diào)定值時，閥門關(guān)閉，并保持密封。

1、壓力控制閥（Pressurevalves）

二、安全閥1、壓力控制閥（Pressurevalves）

二、安全閥圖4.37膜片式安全閥1、壓力控制閥（Pressurevalves）

三、溢流閥1.結(jié)構(gòu)、功能溢流閥和安全閥在結(jié)構(gòu)和功能方面往往相類似，有時可不加以區(qū)別。溢流閥的作用是當氣動回路和容器中的壓力上升到超過調(diào)定值時，把超過調(diào)定值的壓縮空氣排入大氣，以保持進口壓力的調(diào)定值。實際上，溢流閥是一種用于維持回路中空氣壓力恒定的壓力控制閥；而安全閥是一種防止系統(tǒng)過載、保證安全的壓力控制閥。

1、壓力控制閥（Pressurevalves）

三、溢流閥2.直動型溢流閥3.先導(dǎo)型溢流閥

1、壓力控制閥（Pressurevalves）

四、順序閥順序閥是靠回路中的壓力變化來控制氣缸順序動作的一種壓力控制閥，常用來控制氣缸的順序動作。在氣動系統(tǒng)中，順序閥通常安裝在需要某一特定壓力的場合，以便完成某一操作。只有達到需要的操作壓力后，順序閥才有氣信號輸出。1、壓力控制閥（Pressurevalves）

四、順序閥順序閥的工作原理a)進氣b)排氣單向順序閥的工作原理1、壓力控制閥（Pressurevalves）

四、順序閥結(jié)構(gòu)圖1、壓力控制閥（Pressurevalves）

順序閥應(yīng)用：

圖10-30為順序閥的應(yīng)用回路。當驅(qū)動按鈕閥動作時，氣缸伸出并對工件進行加工。只要達到預(yù)定壓力，氣缸就復(fù)位。順序閥的預(yù)定壓力可調(diào)。2、流量控制閥（Flowcontrolvalves）

在氣動系統(tǒng)中，經(jīng)常要求控制氣動執(zhí)行元件的運動速度，這要靠調(diào)節(jié)壓縮空氣的流量來實現(xiàn)。用來控制氣體流量的閥，稱為流量控制閥。流量控閥是通過改變閥的通流截面積來實現(xiàn)流量控制的元件，它包括節(jié)流閥、單向節(jié)流閥、排氣節(jié)流閥等。2、流量控制閥（Flowcontrolvalves）

一.節(jié)流閥(Throttlevalve)

節(jié)流閥是將空氣的流通截面縮小以增加氣體的流通阻力，而降低氣體的壓力和流量。如圖所示，閥體上有一個調(diào)整螺絲，可以調(diào)節(jié)流閥的開口度（無級調(diào)節(jié)），并可保持其開口度不變，此類閥稱為可調(diào)節(jié)開口截流閥。流通截面固定的節(jié)流閥，稱為固定開口節(jié)流閥。可調(diào)節(jié)流閥常用于調(diào)節(jié)氣缸活塞運動速度，若有可能，應(yīng)直接安裝在氣缸上。這種節(jié)流閥有雙向節(jié)流作用。使用節(jié)流閥時，節(jié)流面積不宜太小，因空氣中的冷凝水、塵埃等塞滿阻流口通路會引起節(jié)流量的變化。

2、流量控制閥（Flowcontrolvalves）

一.節(jié)流閥(Throttlevalve)節(jié)流閥常用的孔口結(jié)構(gòu)。a）平板閥

b）針閥

c）球閥

2、流量控制閥（Flowcontrolvalves）

一.節(jié)流閥(Throttlevalve)

2、流量控制閥（Flowcontrolvalves）

二．單向節(jié)流閥（Onewayflowcontrolvalve）：單向節(jié)流閥是由單向閥和節(jié)流閥組合而成，常用于控制氣缸的運動速度，也稱為速度控制閥。如圖10-25所示，當氣流從1口進入，單向閥被頂在閥座上，空氣只能從節(jié)流口流向出口2，流量被節(jié)流閥節(jié)流口的大小所限制，調(diào)節(jié)螺釘可以調(diào)節(jié)節(jié)流面積。當空氣從2口進入時，推開單向閥自由流到1口，不受節(jié)流閥限制。

2、流量控制閥（Flowcontrolvalves）

二．單向節(jié)流閥（Onewayflowcontrolvalve）：2、流量控制閥（Flowcontrolvalves）

二．單向節(jié)流閥（Onewayflowcontrolvalve）：利用單向節(jié)流閥控制氣缸的速度方式有進氣節(jié)流（meter-in）和排氣節(jié)流（meter-out）兩種方式。圖10-26（a）為進氣節(jié)流控制，它是控制進入氣缸的流量以調(diào)節(jié)活塞的運動速度。采用這種控制方式，如活塞桿上的負荷有輕微變化，將導(dǎo)致氣缸速度的明顯變化。因此速度穩(wěn)定性差，僅用于單作用氣缸、小型氣缸或短行程氣缸的速度控制。圖10-26（b）為排氣節(jié)流控制，它是控制氣缸排氣量的大小，而進氣是滿流的。這種控制方式能為氣缸提供背壓來限制速度，故速度穩(wěn)定性好，常用于雙作用氣缸的速度控制。單向節(jié)流閥用于氣動執(zhí)行元件的速度調(diào)節(jié)時應(yīng)盡可能直接安裝在氣缸上。一般情況下，單向節(jié)流閥的流量調(diào)節(jié)范圍為管道流量的20%～30%。對于要求能在較寬范圍里進行速度控制的場合，可采用單向閥開度可調(diào)的速度控制閥。

2、流量控制閥（Flowcontrolvalves）

二．單向節(jié)流閥（Onewayflowcontrolvalve）：2、流量控制閥（Flowcontrolvalves）

三.排氣節(jié)流閥（Exhaustthrottlevalve）排氣節(jié)流閥的節(jié)流原理和節(jié)流閥一樣，也是靠調(diào)節(jié)通流面積來調(diào)節(jié)閥的流量的。它們的區(qū)別是，節(jié)流閥通常是安裝在系統(tǒng)中調(diào)節(jié)氣流的流量，而排氣節(jié)流閥只能安裝在排氣口處，調(diào)節(jié)排入大氣的流量，以此來調(diào)節(jié)執(zhí)行機構(gòu)的運動速度。圖10-27為排氣節(jié)流閥的工作原理圖，氣流從A口進入閥內(nèi)，由節(jié)流口1節(jié)流后經(jīng)消聲套2排出。因而它不僅能調(diào)節(jié)執(zhí)行元件的運動速度，還能起到降低排氣噪聲的作用。排氣節(jié)流閥通常安裝在換向閥的排氣口處，與換向閥聯(lián)用，起單向節(jié)流閥的作用。它實際上只不過是節(jié)流閥的一種特殊形式。由于其結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，能簡化回路，故應(yīng)用日益廣泛。

2、流量控制閥（Flowcontrolvalves）

三.排氣節(jié)流閥（Exhaustthrottlevalve)一、分類方向控制閥：用來改變氣流流動方向或通斷的控制閥。其種類如圖所示：

3.方向控制閥（Directionalcontrolvalves）

方向控制閥換向閥單向閥梭閥雙壓閥快速排氣閥截止閥操作方式通口位置數(shù)其它電磁式氣控式人力式機械式二位二通閥二位三通閥二位四通閥二位五通閥三位四通閥三位五通閥按閥內(nèi)氣流的流通方向分按閥內(nèi)氣流的流通方向可將氣動控制閥分為單向型和換向型。只允許氣流沿一個方向流動的控制閥稱為單向型控制閥，如單向閥、梭閥、雙壓閥和快速排氣閥等?？梢愿淖儦饬髁鲃臃较虻目刂崎y稱為換向型控制閥，如電磁換向閥和氣控換向閥等。3.方向控制閥4.方向控制閥按控制方式分通?？煞譃闅鈮?、電磁、人力和機械四種操作方式。按控制方式分（1）電磁控制：利用電磁線圈通電時，靜鐵芯對動鐵芯產(chǎn)生電磁吸力使閥切換以改變氣流方向的閥，稱為電磁控制換向閥，簡稱電磁閥。這種閥易于實現(xiàn)電—氣聯(lián)合控制，能實現(xiàn)遠距離操作，故得到廣泛應(yīng)用。（2）氣壓操作用氣壓力來獲得軸向力使閥心迅速移動換向的操作方式叫做氣壓操作。它按施加壓力的方式可分為加壓控制、卸壓控制、差壓控制和時間控制。4.方向控制閥按控制方式分（3）人力控制用人力來獲得軸向力使閥迅速移動換向的控制方式稱作人力操作。人力控制可分為手動控制和腳踏控制等。依靠人力使閥切換的換向閥，稱為手動控制換向閥，簡稱人控閥。它可分為手動閥和腳踏閥兩大類。人控閥與其它控制方式相比，具有可按人的意志進行操作、使用頻率較低、動作較慢、操作力不大，通徑較小、操作靈活的特點。人控閥在手動氣動系統(tǒng)中，一般用來直接操縱氣動執(zhí)行機構(gòu)。在半自動和全自動系統(tǒng)中，多作為信號閥使用。

4.方向控制閥按控制方式分（4）機械控制用機械力來獲得軸向力使閥芯迅速移動換向的控制方式稱作機械操作。用凸輪、撞塊或其它機械外力使閥切換的閥稱為機械控制換向閥，簡稱機控閥。這種閥常用作信號閥使用。這種閥可用于濕度大、粉塵多、油分多，不宜使用電氣行程開關(guān)的場合，但不宜用于復(fù)雜的控制裝置中。4.方向控制閥4、方向控制閥按閥的切換通口數(shù)目分閥的通口數(shù)目包括輸入口、輸出口和排氣口。按切換通口的數(shù)目分，有二通閥、三通閥、四通閥和五通閥等。二通閥有兩個口，即一個輸入口(用P表示)和一個輸出口(用A表示)。三通閥有三個口，除P口、A口外，增加一個排氣口(用R或Ｏ表示)。三通閥既可以是兩個輸入口(用P1、P1表示)和一個輸出口，作為選擇閥(選擇兩個不同大小的壓力值)；也可以是一個輸入口和兩個輸出口，作為分配閥。二通閥、三通閥有常通型和常斷型之分。常通型是指閥的控制口未加控制信號(即零位)時，P口和A口相通。反之，常斷型閥在零位時，P口和A口是斷開的。四通閥有四個口，除P、A、B外，還有一個輸出口（用R表示）,通路為P→A、B→R或P→B、A→R。五通閥有五個口，除P、A、B外,有兩個排氣口(用R、S或Ｏ1、Ｏ2表示)。通路為P→A、B→S、或P→B、A→R。五通閥也可以變成選擇式四通閥，即兩個輸入口（P1和P2）、兩個輸出口（A和B）和—個排氣口R。兩個輸入口供給壓力不同的壓縮空氣。4、方向控制閥換向閥的通口數(shù)與圖形符號

4、方向控制閥按閥芯工作的位置數(shù)分閥芯的切換工作位置簡稱“位”,閥芯有幾個切換位置就稱為幾位閥。有兩個通口的二位閥稱為二位二通閥（常表示為2/2閥，前一位數(shù)表示通口數(shù)，后一位數(shù)表示工作位置數(shù)），它可以實現(xiàn)氣路的通或斷。有三個通口的二位閥，稱為二位三通閥（常表示為3/2閥）。在不同的工作位置，可實現(xiàn)P、A相通，或A、R相通。常用的還有二位五通閥（常表示為5/2閥），它可以用于推動雙作用氣缸的回路中。閥芯具有三個工作位置的閥稱為三位閥。當閥芯處于中間位置時，各通口呈關(guān)斷狀態(tài)，則稱為中間封閉式；若輸出口全部與排氣口接通則稱中間卸壓式；若輸出口都與輸入口接通稱中間加壓式。若在中間卸壓式閥的兩個輸出口都裝上單向閥，則稱為中位式止回閥。換向閥處于不同工作位置時，各通口之間的通斷狀態(tài)是不同的。閥處于各切換位置時，各通口之間的通斷狀態(tài)分別表示在一個長方形的方塊上，就構(gòu)成了換向閥的圖形符號。4、方向控制閥按閥芯工作的位置數(shù)分常見換向閥的名稱和圖形符號4、方向控制閥按閥芯工作的位置數(shù)分閥中的通口用數(shù)字表示，符合ISO5599-3標準。通口即可用數(shù)字，也可用字母表示。4、方向控制閥按閥芯結(jié)構(gòu)分:閥芯結(jié)構(gòu)是影響閥性能的重要因素之一。常用的閥芯結(jié)構(gòu)有滑柱式、提動式（又稱截止式）和滑板式等。

4、方向控制閥按連接方式分:閥的連接方式有管式連接、板式連接、集裝式連接和法蘭連接等幾種。管式連接有兩種：一種是閥體上的螺紋孔直接與帶螺紋的接管相連；另一種是閥體上裝有快速接頭，直接將管插入接頭內(nèi)。對不復(fù)雜的氣路系統(tǒng)，管式連接簡單，但維修時要先拆下配管。板式連接需要配專用的過渡連接板，管路與連接板相連，閥固定在連接板上，裝拆時不必拆卸管路，對復(fù)雜氣動系統(tǒng)維修方便。

集裝式連接是將多個板式連接的閥安裝在集裝塊（又稱匯流板）上，各閥的輸入口或排氣口可以共用，各閥的排氣口也可單獨排氣。這種方式可以節(jié)省空間，減少配管，便于維修。4、方向控制閥

二、常見的方向控制閥1.單向閥（No-returnvalve）：單向閥是指氣流只能向一個方向流動而不能反向流動的閥，且壓降較小。單向閥的工作原理、結(jié)構(gòu)和職能符號與液壓傳動中的單向閥基本相同。這種單向阻流作用可由錐密封、球密封、圓盤密封或膜片來實現(xiàn)。圖10-15所示單向閥，利用彈簧力將閥芯頂在閥座上，故壓縮空氣要通過單向閥時必須先克服彈簧力。

4、方向控制閥二、常見的方向控制閥

2.梭閥(Shuttlevalve)：（1）或門梭閥，又稱為雙向控制閥。如圖所示梭閥，有兩個輸入信號口1和一個輸出信號口2。若在一個輸入口上有氣信號，則與該輸入口相對的閥口就被關(guān)閉，同時在輸出口2上有氣信號輸出。這種閥具有“或”邏輯功能，即只要在任一輸入口1上有氣信號，在輸出口2上就會有氣信號輸出（）4、方向控制閥2.梭閥(Shuttlevalve)：

（1）或門梭閥，又稱為雙向控制閥。圖10-18為梭閥的應(yīng)用實例，用兩個手動按鈕1S1和1S2操縱氣缸進退。當驅(qū)動兩個按鈕閥中的任何一個動作時，雙作用氣缸活塞桿都伸出。只有同時松開兩個按鈕閥，氣缸活塞桿才回縮。梭閥應(yīng)與兩個按鈕閥的工作口相連接，這樣，氣動回路圖才可以正常工作。

4、方向控制閥二、常見的方向控制閥

2.梭閥(Shuttlevalve)：

（2）與門梭閥，又稱“雙壓閥”

在氣動邏輯回路中，它的作用相當于“與”門作用。圖10-19所示，該閥有兩個輸入口1和一個輸出口2。若只有一個輸入口有氣信號，則輸出口2沒有氣信號輸出，只有當雙壓閥的兩個輸入口均有氣信號，輸出口2才有氣信號輸出。雙壓閥相當于兩個輸入元件串聯(lián)。

4、方向控制閥二、常見的方向控制閥

2.梭閥(Shuttlevalve)：

（2）與門梭閥，又稱“雙壓閥”

雙壓閥的應(yīng)用也很廣泛，主要用于互鎖控制、安全控制、檢查功能或者邏輯操作。

4、方向控制閥二、常見的方向控制閥

2.梭閥(Shuttlevalve)：

（2）與門梭閥，又稱“雙壓閥圖10-21為一個安全回路。只有當兩個按鈕閥1S1和1S2都壓下時，單作用氣缸活塞桿才伸出。若二者中有一個不動作，則氣缸活塞桿將回縮至初始位置。沖壓設(shè)備“雙手控”操作4、方向控制閥二、常見的方向控制閥3.快速排氣閥（Quickexhaustvalve）：

快速排氣閥可使氣缸活塞運動速度加快，特別是在單作用氣缸情況下，可以避免其回程時間過長。為了降低排氣噪聲，這種閥一般帶消聲器。

4、方向控制閥二、常見的方向控制閥3.快速排氣閥（Quickexhaustvalve）：

快速排氣閥用于使氣動元件和裝置迅速排氣的場合。為了減小流阻，快速排氣閥應(yīng)靠近氣缸安裝，例如，把它裝在換向閥和氣缸之間(應(yīng)盡量靠近氣缸排氣口，或直接擰在氣缸排氣口上)，使氣缸排氣時不用通過換向閥而直接排出。這對于大缸徑氣缸及缸閥之間管路長的回路，尤為需要，如圖10-23（a）所示。

4、方向控制閥二、常見的方向控制閥4.換向閥：前面已介紹，與液壓閥相似11.3邏輯元件一、作用

以壓縮空氣為工作介質(zhì)，通過元件內(nèi)部可動部件的動作，改變空氣流動的方向，從而實現(xiàn)一定邏輯功能的流體控制。二、分類按工作壓力：高壓、低壓、微壓按結(jié)構(gòu)形式：截止式、膜片式、滑閥式、球閥式三、特點11.3邏輯元件四、各種邏輯元件的表達方式（P160-160表11.3.1）11.3邏輯元件四、各種邏輯元件的表達方式（P160-160表11.3.1）11.4氣源裝置及輔件教學(xué)內(nèi)容：氣源裝置（氣站主要設(shè)備：空壓機、后冷卻器、除油器、干燥器、空氣過濾器、儲氣罐）氣動輔件（油霧器、消聲器、轉(zhuǎn)換器）11.4氣源裝置及輔件一、氣源裝置（動力裝置及輔助裝置，氣站）1.空氣壓縮機（1）空壓機是氣壓發(fā)生裝置?？諌簷C將電機或內(nèi)燃機的機械能轉(zhuǎn)化為壓縮空氣的壓力能。（2）按工作原理分類：可分為容積式空壓機和速度式空壓機。容積式空壓機的工作原理是壓縮空壓機中氣體的體積，使單位體積內(nèi)空氣分子的密度增加以提高壓縮空氣的壓力。速度式空壓機的工作原理是提高氣體分子的運動速度以此增加氣體的動能，然后將氣體分子的動能轉(zhuǎn)化為壓力能以提高壓縮空氣的壓力。（3）空氣壓縮機分為往復(fù)式與回轉(zhuǎn)式兩大類。往復(fù)式可細分為活塞式與膜片式，回轉(zhuǎn)式可細分為葉片式與螺桿式。11.4氣源裝置及輔件一、氣源裝置（動力裝置及輔助裝置，氣站）1.空氣壓縮機（4）按空壓機輸出壓力大小分類低壓空壓機0．2～1．0MPa中壓空壓機1．0～10MPa高壓空壓機10～100MPa超高壓空壓機＞100MPa（5）按空壓機輸出流量(排量)分類微型＜1m3／Min小型1～10m3／Min中型10～100m3／Min大型＞100m3／Min11.4氣源裝置及輔件一、氣源裝置（動力裝置及輔助裝置，氣站）1.空氣壓縮機活塞式空壓機工作原理11.4氣源裝置及輔件一、氣源裝置（動力裝置及輔助裝置，氣站）1.空氣壓縮機單級活塞式空壓機工作原理

單級活塞式空壓機通常用于需要（0.3-0.7）Mpa壓力范圍的系統(tǒng)。在單級壓縮機中，

若空氣壓力超過0.6Mpa，產(chǎn)生的過熱將大大地降低壓縮機的效率。故當輸出壓力較高時，應(yīng)采取多級壓縮。11.4氣源裝置及輔件一、氣源裝置（動力裝置及輔助裝置，氣站）1.空氣壓縮機多級活塞式空壓機工作原理

多級壓縮可降低排氣溫度，節(jié)省壓縮功，提高容積效率，增加壓縮氣體排氣量。兩級壓縮機如果最終壓力為0.7Mpa，第一級通常將它壓縮到0.3Mpa，然后經(jīng)過中間冷卻器被冷卻，壓縮空氣通過中間冷卻器后溫度大大下降，再輸送到第二級氣缸中壓縮到0.7Mpa。因此，相對于單級壓縮機提高了效率。最后輸出溫度可控制在120度。

11.4氣源裝置及輔件一、氣源裝置（動力裝置及輔助裝置，氣站）1.空氣壓縮機葉片式空壓機工作原理在回轉(zhuǎn)過程中不需要活塞式空壓機中具有的吸氣閥和排氣閥。在轉(zhuǎn)子的每—次回轉(zhuǎn)中，將根據(jù)葉片的數(shù)目多次進行吸氣、壓縮和排氣，所以輸出壓力的脈動較小。通常情況下，葉片式空壓機需采用潤滑油對葉片、轉(zhuǎn)子和機體內(nèi)部進行潤滑、冷卻和密封，所以排出的壓縮空氣中含有大量的油份。因此在排氣口需要安裝油氣分離器和冷卻器，以便把油份從壓縮空氣中分離出來進行冷卻并循環(huán)使用。

11.4氣源裝置及輔件一、氣源裝置（動力裝置及輔助裝置，氣站）1.空氣壓縮機螺桿式空壓機工作原理由電動機帶動兩個嚙合的螺旋轉(zhuǎn)子以相反方向運動，它們當中自由空間的容積沿軸向減少，從而壓縮兩轉(zhuǎn)子間的空氣。利用噴油來潤滑密封的兩旋轉(zhuǎn)螺桿，油分離器將油與輸出空氣分開。此類壓縮機可連續(xù)輸出流量可超過400m3／min，壓力高達10巴。和葉片式壓縮機相比，此類壓縮機能輸送出連續(xù)的無脈動的壓縮空氣，螺桿式愈來愈受青睞。

11.3氣源裝置及輔件一、氣源裝置（動力裝置及輔助裝置，氣站）1.空氣壓縮機螺桿式空壓機工作原理

11.4氣源裝置及輔件一、氣源裝置（動力裝置及輔助裝置，氣站）1.空氣壓縮機空壓機的選用（1）根據(jù)氣動系統(tǒng)所需的工作壓力確定空壓機的輸出壓力PC

P：系統(tǒng)的工作壓力，Mpa

：氣動系統(tǒng)總的壓力損失，Mpa11.4氣源裝置及輔件一、氣源裝置（動力裝置及輔助裝置，氣站）1.空氣壓縮機空壓機的選用（2）根據(jù)氣動系統(tǒng)所需的流量確定空壓機的輸出流量QC

Q：系統(tǒng)的最大耗氣量，m3/min

K：修正系數(shù)，1.3-1.511.4氣源裝置及輔件一、氣源裝置（動力裝置及輔助裝置，氣站）2.后冷卻器

空壓機輸出的壓縮空氣溫度高達140～1700C,在此溫度下，空氣中的水分完全呈氣態(tài)。后冷卻器的作用就是將空壓機出口的高溫壓縮空氣冷卻到400C-500C，并使其中的水蒸氣和油霧冷凝成水滴和油滴，以便對將其清除。后冷卻器有風(fēng)冷式和水冷式兩大類。11.4氣源裝置及輔件一、氣源裝置（動力裝置及輔助裝置，氣站）2.后冷卻器

11.4氣源裝置及輔件一、氣源裝置（動力裝置及輔助裝置，氣站）3.除油器

11.4氣源裝置及輔件一、氣源裝置（動力裝置及輔助裝置，氣站）4.干燥器（1）冷凍式干燥器工作原理：使?jié)窨諝饫鋮s到其露點溫度以下，使空氣中水蒸氣凝結(jié)成水滴并清除出去，然后再將壓縮空氣加熱至環(huán)境溫度輸送出去。適用場合：冷凍式干燥器結(jié)構(gòu)緊湊，使用維護方便，維護費用較低，適用于空氣處理量較大，壓力露點溫度不是太低（2～50C）的場合。