10．1氣壓傳動極其特點

氣壓傳動是以壓縮空氣為工作介質(zhì)來傳遞動力和控制信號，控制和驅(qū)動各種機(jī)械和設(shè)備，以實現(xiàn)生產(chǎn)過程機(jī)械化、自動化的一門技術(shù)，簡稱氣動。章氣壓傳動概述2021/5/91氣壓傳動的特點1.氣壓傳動的優(yōu)點①氣壓傳動系統(tǒng)的介質(zhì)是空氣，它取之不盡用之不竭，成本較低，用后的空氣可以排到大氣中去，不會污染環(huán)境。②氣壓傳動的工作介質(zhì)粘度很小，所以流動阻力很小，壓力損失小，便于集中供氣和遠(yuǎn)距離輸送，便于使用。③氣壓傳動工作環(huán)境適應(yīng)性好。④氣壓傳動有較好的自保持能力。即使氣源停止工作，或氣閥關(guān)閉，氣壓傳動系統(tǒng)仍可維持一個穩(wěn)定壓力。⑤氣壓傳動在一定的超負(fù)載工況下運行也能保證系統(tǒng)安全工作，并不易發(fā)生過熱現(xiàn)象。2.氣壓傳動的缺點①氣壓傳動系統(tǒng)的工作壓力低，因此氣壓傳動裝置的推力一般不宜大于10～40kN，僅適用于小功率場合，在相同輸出力的情況下，氣壓傳動裝置比液壓傳動裝置尺寸大。②由于空氣的可壓縮性大，氣壓傳動系統(tǒng)的速度穩(wěn)定性差，位置和速度控制精度不高。③氣壓傳動系統(tǒng)的噪聲大。④氣壓傳動工作介質(zhì)本身沒有潤滑性。⑤氣壓傳動動作速度和反應(yīng)快。2021/5/9210.2氣壓傳動系統(tǒng)的組成下圖所示為一可完成某程序動作的氣壓系統(tǒng)的組成原理圖，其中的控制裝置是由若干氣動元件組成的氣動邏輯回路。它可以根據(jù)氣缸活塞桿的始末位置，由行程開關(guān)等傳遞信號，在作出下一步的動作，從而實現(xiàn)規(guī)定的自動工作循環(huán)。2021/5/93由上面的例子可以看出，氣壓傳動系統(tǒng)主要由以下幾個部分組成：（1）能源裝置把機(jī)械能轉(zhuǎn)換成流體的壓力能的裝置，一般最常見的是空氣壓縮機(jī)。（2）執(zhí)行裝置把流體的壓力能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的裝置，一般指氣壓缸或氣壓馬達(dá)。（3）控制調(diào)節(jié)裝置對氣壓系統(tǒng)中流體的壓力、流量和流動方向進(jìn)行控制和調(diào)節(jié)的裝置。如壓力閥、流量閥、方向閥等。（4）輔助裝置指除以上三種以外的裝置，分水濾氣器、油霧器、消聲器等，它們對保證氣壓系統(tǒng)可靠和穩(wěn)定地工作有重大作用。（5）傳動介質(zhì)傳遞能量的流體，即壓縮空氣。2021/5/9410.3氣壓傳動及其控制技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展氣壓傳動的應(yīng)用也相當(dāng)普遍，許多機(jī)器設(shè)備中都裝有氣壓傳動系統(tǒng)，在工業(yè)各領(lǐng)域，如機(jī)械、電子、鋼鐵、運行車輛及制造、橡膠、紡織、化工、食品、包裝、印刷和煙草機(jī)械等，氣壓傳動技術(shù)不但在各工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，而且，在尖端技術(shù)領(lǐng)域如核工業(yè)和宇航中，氣壓傳動技術(shù)也占據(jù)著重要的地位2021/5/95氣壓傳動發(fā)展目前，氣壓傳動在實現(xiàn)高壓、高速、大功率、高效率、低噪聲、長壽命、高度集成化、小型化與輕量化、一體化、執(zhí)行件柔性化等方面取得了很大的進(jìn)展。同時，由于它與微電子技術(shù)密切配合，能在盡可能小的空間內(nèi)傳遞出盡可能大的功率并加以準(zhǔn)確地控制，從而更使得它在各行各業(yè)中發(fā)揮出了巨大作用。2021/5/9611.1空氣的特征(1)空氣的組成空氣由多種氣體混合而成。其主要懲罰是氮和氧，其次是氬和少量的二氧化碳及其他氣體，清潔的空氣是無色、無臭、無味、透明的氣體，空氣可分為干空氣和濕空氣兩種形態(tài)，以是否含有水蒸氣作為區(qū)分標(biāo)致：不含水蒸氣的空氣為干空氣，含有水蒸氣的空氣成為濕空氣。（2）空氣的特征參數(shù)①空氣的密度?？諝獾拿芏龋街?，M、V分別為氣體的質(zhì)量與體積。②空氣的粘度?？諝獾哪甓仁强諝赓|(zhì)點相對運動時產(chǎn)生阻力的性質(zhì)?？諝饽甓鹊淖兓皇軠囟茸兓挠绊?，且隨著溫度的升高而增大，而壓力變化對其影響甚微，可忽略不計。③氣體的易變性氣體的體積受壓力和溫度變化的影響極大，與液體和固體相比較，氣體的體積是易變的，稱為氣體的易變性。氣體與液體體積變化相差懸殊，主要原因在于氣體分子間的距離大而內(nèi)聚力小，分子運動的平均自由路徑大。氣體體積隨溫度和壓力的變化規(guī)律遵循氣體狀態(tài)方程。1.空氣的物理特征2021/5/972.干空氣及其特性我們把不含水蒸氣的空氣稱“干空氣”，而把含有水蒸氣的空氣稱“濕空氣。干空氣的分子量是28.966，而水蒸氣的分子量是18.016，故干空氣分子要比水蒸氣分子重。在相同狀況下，干空氣的密度也比水蒸氣的密度大，水蒸氣的密度僅為干空氣密度的62%左右。對相同狀況下的干空氣與濕空氣來說，由于干空氣中的氣體分子密度及分子的平均質(zhì)量都比濕空氣要大，且干空氣分子的平均動量也比濕空氣大，因而干空氣壓力也就比濕空氣大。干空氣的主要物理性質(zhì)見表11.3。2021/5/983.濕空氣及其特性（1）濕度①絕對濕度。單位體積的濕空氣中所含水蒸汽的質(zhì)量，稱為濕空氣的絕對濕度，用x表示或由氣體狀態(tài)方程導(dǎo)出2021/5/99③相對濕度。在一定溫度和壓力下，絕對濕度和飽和絕對濕度之比稱為該溫度下的相對濕度②飽和絕對濕度。在一定溫度下，單位體積濕空氣中所含水蒸氣的質(zhì)量達(dá)到最大極限度時，稱此時濕空氣為飽和濕空氣。此時，濕空氣中水蒸氣的分壓力達(dá)到該溫度下水蒸氣哦的飽和壓力，其絕對濕度稱為飽和絕對濕度2021/5/910（2）含濕量①質(zhì)量含濕量。即單位質(zhì)量的干空氣中所混合的水蒸氣的質(zhì)量，用d（單位為g/kg）表示，②容積含濕量。即單位體積的干空氣中所混合的水蒸氣的質(zhì)量2021/5/91111.2氣體狀態(tài)方程11.2.1

理想氣體狀態(tài)方程氣體處于某一平衡狀態(tài)時，其壓力、溫度和比容間的關(guān)系。2、狀態(tài)變化方程(1)等容變化（查理定律）一定質(zhì)量的氣體，在狀態(tài)變化過程中體積保持不變。2021/5/912體積不變時，壓力與溫度成正比。如：車胎、液化氣罐等。(2)等壓變化（蓋－呂薩克定律）一定質(zhì)量的氣體，在狀態(tài)變化過程中壓力保持不變。壓力不變時，溫度上升，氣體比容增大（膨脹）；壓力不變時，溫度下降，氣體比容減?。ū粔嚎s）。2021/5/913(3)等溫變化（波意耳定律）一定質(zhì)量的氣體，在狀態(tài)變化過程中溫度保持不變。如：氣缸工作、管道輸送空氣等。(4)絕熱變化一定質(zhì)量的氣體，在狀態(tài)變化過程中系統(tǒng)與外界無熱交換。式中：k為絕熱指數(shù)。對干空氣取1.4；對飽和蒸汽取1.3。2021/5/914如：空壓機(jī)壓縮空氣(上升至250℃)；高速氣流流經(jīng)閥口(下降至-100℃)。(5)多變過程不加任何限制的過程稱為多變過程。式中：n為多變指數(shù)。n=0，等壓變化過程n=1，等溫變化過程n=k，絕熱變化過程n=±∞,等容變化。2021/5/9151：n=0，等壓變化2：n=±∞,等容變化3：n=1,等溫變化4：n=1.4，絕熱變化5：n=n，多變過程。2021/5/91611.3

氣體流動基本規(guī)律

一、連續(xù)性方程

根據(jù)質(zhì)量守恒定律，通過管道任一截面的氣體質(zhì)量流量相等。二、伯努利方程1.可壓縮氣體絕熱流動的伯努里方程如果忽略氣體流動時的能量損失和位能變化，可得或式中，k為絕熱指數(shù)。2021/5/9172有機(jī)械功的壓縮氣體能量方程在所研究的管道兩過流斷面之間有流體機(jī)械對氣體供以能量E時，絕熱過程能量方程為對絕熱過程和多變過程，分別有2021/5/91811.3.3通流能力1有效截面積節(jié)流孔口如圖，氣體流經(jīng)氣流孔口，且設(shè)孔口面積為。由于孔口具有尖銳邊緣，而流線又不可能突然轉(zhuǎn)折，經(jīng)孔口后流束發(fā)生收縮，其最小收縮截面積稱為有效截面積，以A表示，它代表了節(jié)流孔的通流能力。節(jié)流孔的有效截面積A與孔口世界截面積之比，稱為收縮系數(shù)，以α表示，即。2021/5/919（2）管道的有效截面系統(tǒng)中多個元件串聯(lián)時，等效有效截面積為系統(tǒng)中多個元件并聯(lián)時，起等效有效截面積為2021/5/9202．通過節(jié)流小孔的流量氣流通過氣動元件，使元件進(jìn)口壓力保持不變，出口壓力降低。當(dāng)氣流壓力之比時，流速在聲區(qū)內(nèi)。自由狀態(tài)流量為當(dāng)時，流速在壓聲速區(qū)自由狀態(tài)的流量為2021/5/92111.3.4充氣溫度與時間的計算1.充氣時引起溫度變化，充氣后的溫度為：

式中：——氣源溫度(K)；k——絕熱指數(shù)；、——容器的開始、結(jié)束內(nèi)壓(Pa)。2021/5/922

2.充氣時間

式中：——容器內(nèi)的初始壓力(Pa)；——氣源的壓力(Pa)；——充、放氣時間常數(shù)(s)。2021/5/9231.放氣時引起溫度變化，放氣后的溫度為：

式中：、——容器的開始、結(jié)束內(nèi)壓(Pa)；——容器內(nèi)初始溫度(k)；k——絕熱系數(shù)。

2.放氣時間：

式中：——容器內(nèi)的初始壓力(Pa)；k——絕熱系數(shù)；——充、放氣時間常數(shù)(s)；——放氣臨界壓力，值為：(Pa)11.3.5放氣溫度與時間計算2021/5/92412.1氣源裝置12.11氣壓傳動對工作介質(zhì)的要求1.要求壓縮空氣具有一定的壓力和足夠的流量。2.要求壓縮空氣具有一定的凈化程度，保證空氣質(zhì)量。3.有些氣動裝置和氣動儀表還要求壓縮空氣的壓力波動不能太大，一般氣源壓力波動應(yīng)控制在4%以內(nèi)。

因為一般氣動設(shè)備所使用的空氣壓縮機(jī)都是屬于工作壓力較低(小于1MPa)，使用油潤滑的活塞式空氣壓縮機(jī)。它排出的壓縮空氣溫度一般在140～170℃，使空氣中的水分和部分潤滑油變成氣態(tài)，再與吸人的灰塵混合，形成油汽、水汽、灰塵相混合的雜質(zhì)混在壓縮空氣中。上述壓縮空氣是不能為氣動裝置作用的，這樣的壓縮空氣必須經(jīng)過除油、除水、除塵、干燥等凈化處理后才能被氣壓傳動系統(tǒng)所使用。2021/5/92512.1.2氣源系統(tǒng)的組成氣源裝置是氣動系統(tǒng)的動力源，它應(yīng)提供清潔、干燥且具有一定壓力和流量的壓縮空氣，以滿足條件不同的使用場合對壓縮空氣的質(zhì)量的要求。氣源裝置一般由四部分組成：(1)產(chǎn)生壓縮空氣的氣壓發(fā)生裝置(如空氣壓縮機(jī))。(2)壓縮空氣的凈化處理和貯存裝置(如后冷卻器、貯氣罐、空氣干燥器、空氣過濾器、油水分離器等)。(3)傳輸壓縮空氣的管道系統(tǒng)。(4)氣動三大件(分水過濾器、減壓閥、油霧器)。2021/5/9261、空氣壓縮機(jī)(1)類型：按工作原理分：

按輸出壓力p分類：

鼓風(fēng)機(jī)：p≤0.2MPa低壓空壓機(jī)：0.2MPa＜p≤1MPa中壓空壓機(jī)：1MPa＜p≤10MPa高壓空壓機(jī)：10MPa＜p≤100MPa超高壓空壓機(jī)：p＞100MPa

2021/5/927按輸出流量(即銘牌流量或自由流量)分類：微型空壓機(jī)：qz0.017m3/s(1m3/min)小型空壓機(jī)：0.017m3/s＜qz0.17m3/s中型空壓機(jī)：0.17m3/s＜qz1.7m3/s

大型空壓機(jī)：qz＞1.7m3/s≤≤≤(2)空氣壓縮機(jī)的工作原理

吸氣過程壓縮過程排氣過程膨脹過程2021/5/928(3)空壓機(jī)的選用

依據(jù)是：工作壓力和流量。一般氣動系統(tǒng)的工作壓力為0.4～0.8MPa，故常選用低壓空壓機(jī)，特殊需要亦可選用中、高壓或超高壓空壓機(jī)?？諌簷C(jī)或空壓站的供氣量(自由流量)qz可按下式估算：式中：qimax為第i臺設(shè)備的最大自由空氣耗量;

n為系統(tǒng)內(nèi)所用氣動設(shè)備總臺數(shù);

為利用系數(shù)（查圖）；

K1為漏損系數(shù)，取1.15-1.5

；K2為備用系數(shù)，取1.3-1.6m3/s2021/5/929(4)空壓機(jī)的職能符號

2、冷卻器2021/5/9303、油水分離器用離心、撞擊、水洗等方法使壓縮空氣中凝聚的水分、油分等雜質(zhì)從壓縮空氣中分離出來，讓壓縮空氣得到初步凈化。其結(jié)構(gòu)形式有環(huán)形回轉(zhuǎn)式、撞擊并折回式、離心旋轉(zhuǎn)式、水浴式以及以上形式的組合使用等。2021/5/9314、干燥器※作用：進(jìn)一步吸收和排除壓縮空氣中的水分、油分，使之變?yōu)楦稍锟諝猓怨庠雌焚|(zhì)要求較高的氣動儀表、射流元件組成的系統(tǒng)使用。※干燥方法：吸附法和冷凍法冷凍法：利用制冷設(shè)備使空氣冷卻到-定的露點溫度，析出空氣中超過飽和水蒸汽壓部分的水分，以降低其含濕量，增加干燥程度的方法。吸附法：利用硅膠、鋁膠、分子篩、焦炭等吸附劑吸收壓縮空氣中的水分，使壓縮空氣得到干燥的方法。吸附法除水效果很好。采用焦炭作吸附劑效果較差，但成本低，還可以吸附油分。2021/5/9322021/5/9335、貯氣罐

貯氣罐的作用：（1）儲存一定數(shù)量的壓縮空氣，保證輸出氣流的連續(xù)性；（2）消除壓力波動，穩(wěn)定輸出；（3）當(dāng)空壓機(jī)停機(jī)或突然停電或設(shè)備發(fā)生故障時，儲存空氣或臨時需要應(yīng)急使用，保證系統(tǒng)安全；（4）降低空氣溫度，進(jìn)-步分離壓縮空氣中的水分和油分。2021/5/93412.2氣動輔件元件

12.2.1氣動三大件水濾氣器、減壓閥和油霧器一起被稱為氣動三大件。三大件無管連接而成的組件稱為三聯(lián)件。三大件是多數(shù)氣動系統(tǒng)中不可缺少的氣源裝置，安裝在用氣設(shè)備近處，是壓縮空氣質(zhì)量的最后保證。三大件的安裝順序依進(jìn)氣方向分別為分水濾氣器、減壓閥和油霧器。在使用中可以根據(jù)實際要求采用一件或兩件，也可多于三件。2021/5/935圖分水濾氣器結(jié)構(gòu)2021/5/9361.分水濾氣器分水濾氣器的作用是濾去空氣中的灰塵和雜質(zhì)，并將空氣中的水分分離出來。（1）工作原理分水濾氣器的結(jié)構(gòu)原理如圖所示。壓縮空氣從輸入口進(jìn)入后被引進(jìn)旋風(fēng)葉子，旋風(fēng)葉子上沖制有很多小缺口，迫使空氣沿切線方向產(chǎn)生強(qiáng)烈的旋轉(zhuǎn)，使混雜在空氣中的雜質(zhì)獲得較大的離心力。從氣體中分離出來的水滴、油滴和灰塵沿水杯濾芯的內(nèi)壁流到水杯的底部，并定期從排水閥放掉。進(jìn)來的氣體經(jīng)過離心旋轉(zhuǎn)后還要經(jīng)濾芯的進(jìn)一步過濾，然后從輸出口輸出。擋水板是為防止杯中污水被卷起破壞濾芯的過濾作用而設(shè)置的。（2）主要性能指標(biāo)①過濾度指允許通過的雜質(zhì)顆粒的最大直徑?？筛鶕?jù)需要選擇相應(yīng)的過濾度。②水分離率指分離水分的能力，定義為2021/5/937式中,φ1和φ2分別是分水濾氣器前、后空氣的相對濕度。規(guī)定分水濾氣器的水分離率不小于65%。③流量特性表示一定壓力的壓縮空氣入入分水濾氣器后，其輸出壓力與輸入流量之間的關(guān)系。在額定流量下，輸入壓力與輸出壓力之差不超過輸入壓力的5%。④慮灰效率是指過濾器收集到的雜質(zhì)重量與進(jìn)入過濾器雜質(zhì)的總重量之比2021/5/938油霧器油霧器是一種特殊的注油裝置。當(dāng)壓縮空氣流過時，它將潤滑油噴射成霧狀。隨壓縮空氣一起流滲透需要潤滑的部件，達(dá)到潤滑的目的。（1）工作原理和結(jié)構(gòu)2021/5/939圖是油霧器的結(jié)構(gòu)圖。當(dāng)壓縮空氣從輸入口進(jìn)入后。通過噴嘴下端的小孔進(jìn)入閥座的腔室內(nèi)，在截止閥的鋼球上下表面形成差壓。由于泄漏和彈簧的作用。鋼球處于中間位置，壓縮空氣進(jìn)入存油杯的上腔，油面受壓，壓力油經(jīng)吸油管將單向閥的鋼球頂起，鋼球上部管道有一個方型小孔，鋼球不能將上部管道封死，壓力油不斷流入視油器內(nèi)，再滴入噴嘴中。被主管氣流從上面的小孔引射出來，霧化后從輸出口輸出。節(jié)流閥8可以調(diào)節(jié)油量，使油滴量在每分鐘0~120滴內(nèi)變化。

（2）主要性能指標(biāo)①流量特性表征在給定進(jìn)口壓力下，隨著空氣流量的變化，油霧器進(jìn)、出口壓力降的變化情況。②起霧油量存油杯中油位處于正常工作油位，油霧器進(jìn)口壓力為規(guī)定值，油滴量約為每分鐘5滴（節(jié)流閥處于全開）時的最小空氣流量。2021/5/9403、消聲器（1）類型原理：依靠吸聲材料來消聲的。吸聲材料有玻璃纖維、毛氈、泡沫塑料、燒結(jié)材料等，應(yīng)用：用于消除中、高頻噪聲，可降噪約20dB，在氣動系統(tǒng)中應(yīng)用最廣。（2）吸收型消聲器吸收型、膨脹干涉型和膨脹干涉吸收型。2021/5/941原理：利用一段比排氣孔口徑大的空腔，當(dāng)氣流通過時，讓氣流在其內(nèi)部擴(kuò)散、膨脹、碰壁撞擊、反射、相互干涉而消聲。應(yīng)用：主要用于消除中、低頻噪聲，尤其是低頻噪聲。（3）膨脹干涉型消聲器原理：氣流先經(jīng)膨脹干涉減速，再通過敷設(shè)在消聲器內(nèi)壁的吸聲材料排向大氣。應(yīng)用：低頻可消聲20dB，高頻可消聲約45dB。一般根據(jù)排氣口通徑選用吸收型消聲器，對消聲效果要求較高的場合，可選用膨脹干涉型或膨脹干涉吸收型消聲器。（4）膨脹干涉吸收型消聲器2021/5/94212.2.3管道連接件管道連接件包括管子和各種管接頭。有了管路連接，才能把氣動控制元件、氣動執(zhí)行元件以及輔助元件等連接成一個完整的氣動控制系統(tǒng)。1.管子管子可分為硬管和軟管兩種。一般總氣管和支氣管等一些固定不動的不需要經(jīng)常裝拆的管路使用硬管，硬管有鐵管、鋼管、黃銅管、紫銅管和硬塑料管等。連接運動部件，臨時使用希望裝拆方便的管路應(yīng)使用軟管，軟管有塑料管，尼龍管，橡膠管、金屬編織塑料管等。常用的是紫銅管和尼龍管。2.管接頭氣動系統(tǒng)中使用的管接頭的結(jié)構(gòu)及工作原理與液壓管接頭基本相似，分為卡套式、擴(kuò)口螺紋式、卡箍式、插入快換式等。2021/5/943第十三章氣動執(zhí)行元件13.1汽缸13.1.1汽缸的類型汽缸一般由缸體、活塞、活塞桿、前端蓋、后端蓋及密封件等組成。汽缸的種類很多，分類方法也不同。常見汽缸的分類、原理和特點見課本表13.1。13.1.2汽缸的設(shè)計計算1汽缸作用力汽缸活塞桿的推力F1和拉力F2分別為式中，D、d分別是汽缸內(nèi)徑和活塞桿直徑，p為汽缸工作壓力，η為負(fù)載率。負(fù)載率與汽缸工作壓力有關(guān)，綜合反映活塞的快速作用和汽缸的效率。負(fù)載率與汽缸工作壓力的關(guān)系如表13.2。2021/5/9442汽缸內(nèi)徑的計算（1）推力做功時（2）拉力做功時3活塞桿直徑d的計算與計算汽缸內(nèi)徑D相同。一般取d/D=0.2~0.3，必要時也可取d/D=0.16~0.4。的那個活塞桿受壓，且其行程L≥10d時，還須校核其穩(wěn)定性。2021/5/9454缸筒壁厚的計算一般汽缸筒壁厚δ與缸徑D之比小于1/10，可按薄壁圓筒公式計算5.耗氣量的計算氣缸耗氣量與其自身結(jié)構(gòu)、動作時間以及連接管容積等有關(guān)、一個往復(fù)行程的壓縮空氣耗量q為換算成自由空氣耗量qz為2021/5/9466緩沖計算緩沖室內(nèi)氣體被急劇壓縮，屬絕熱過程，其中氣體所吸收的能量Ep為運動部件在行程末端的動能能量平衡原則應(yīng)有

2021/5/94713.1.3氣缸的選用①選擇氣缸類型。②選擇安裝形式。③確定氣缸作用力。④確定氣缸行程。⑤確定運動速度。⑥潤滑。13.1.4膜片式氣缸它主要由膜片和中間硬芯相連來代替普通氣缸中的活塞，依靠膜片在氣壓作用下的變形來使活塞桿前進(jìn)，膜片的復(fù)位主要靠彈簧力來完成?；钊男谐梯^小，一般適用于氣動夾具、自動調(diào)節(jié)閥及短行程工作場所。2021/5/94813.2氣馬達(dá)13.2.1葉片式馬達(dá)的工作原理和特性

如圖所示是雙向葉片式氣動馬達(dá)的工作原理。

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(jìn)入葉片底部(圖中未表示)，將葉片推出，使葉片貼緊在定子內(nèi)壁上，大部分壓縮空氣進(jìn)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，因此，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B排出。

若改變壓縮空氣的輸入方向（即壓縮空氣由B孔進(jìn)入，

從孔A孔排出）

則可改變轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)向。

2021/5/949下圖是在一定工作壓力下作出的葉片式氣動馬達(dá)的特性曲線。由圖可知，氣動馬達(dá)具有軟特性的特點。當(dāng)外加轉(zhuǎn)矩T等于零時，即為空轉(zhuǎn)，此時速度達(dá)到最大值nmax，氣動馬達(dá)輸出的功率等于零；當(dāng)外加轉(zhuǎn)矩等于氣動馬達(dá)的最大轉(zhuǎn)矩Tmax時，馬達(dá)停止轉(zhuǎn)動，此時功率也等于零；當(dāng)外加轉(zhuǎn)矩等于最大轉(zhuǎn)矩的一半時。馬達(dá)的轉(zhuǎn)速也為最大轉(zhuǎn)速的1/2，此時馬達(dá)的輸出功率P最大，用Pmax表示。2021/5/95013.2.2氣動馬達(dá)的特點及應(yīng)用一、氣馬達(dá)分類氣動馬達(dá)是將壓縮空氣的壓力能轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能的裝置。按結(jié)構(gòu)形式可分為：葉片式、活塞式、齒輪式等。最為常用的是葉片式和活塞式氣動馬達(dá)。1.葉片式氣動馬達(dá)結(jié)構(gòu)緊湊，但低速啟動轉(zhuǎn)矩小，低速性能不好，適用于要求低或中等功率的機(jī)械，目前在礦山機(jī)械及風(fēng)動工具中應(yīng)用普遍。2.活塞式氣動馬達(dá)在低速情況下有較大的輸出功率，低速性能好。適用于載荷較大和低速性能要求高的機(jī)械，如起重機(jī)、絞車絞盤、拉管機(jī)等。二、氣動馬達(dá)的特點1.有過載保護(hù)作用。過載時，轉(zhuǎn)速降低或停車，過載消除后立即恢復(fù)正常工作，不會產(chǎn)生故障，長時間滿載工作溫升小。2.可以無級調(diào)速?？刂七M(jìn)氣流量，就能調(diào)節(jié)馬達(dá)的功率和轉(zhuǎn)速。3.具有較高的啟動轉(zhuǎn)矩，可直接帶負(fù)載啟動。4.能夠正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)。5.工作安全。在易燃、易爆、高溫、振動、潮濕、粉塵等惡劣的工作環(huán)境下能正常工作。6.操縱方便，維修簡單。7.輸出功率相對較小。最大只有20kW左右。8.耗氣量大，效率低，噪聲大。2021/5/951

控制調(diào)節(jié)壓縮空氣的壓力、流量和方向的控制閥稱氣動控制元件第四節(jié)氣動控制元件2021/5/952安全閥

作用：壓系統(tǒng)中防止管路、氣罐等破壞，限制回路中最高壓力。原理：當(dāng)系統(tǒng)中的壓力低于調(diào)定值時，閥處于關(guān)閉狀態(tài)。當(dāng)系統(tǒng)的壓力升高到安全閥的開啟壓力時，壓縮空氣推動活塞上移，閥門開啟排氣，直到系統(tǒng)壓力降至低于調(diào)定值時，閥口又重新關(guān)閉。安全閥的開啟壓力通過調(diào)整彈簧的預(yù)壓縮量來調(diào)節(jié)。2021/5/953減壓閥

作用：減壓、穩(wěn)壓原理：壓縮空氣從閥左端輸入，經(jīng)節(jié)流減壓后從右端輸出，經(jīng)阻尼管進(jìn)入膜片氣室的部分氣流，作用在膜片下面產(chǎn)生向上推力，此力能把閥口關(guān)小，使輸出壓力下降；作用在膜片上的推力與彈簧力互相平衡，使閥的輸出壓力保持穩(wěn)定。2021/5/954順序閥

作用：依靠氣路中的壓力來控制氣動回路中各執(zhí)行元件動作的先后順序。原理：當(dāng)壓縮空氣由P口輸入時，單向閥在壓力差及彈簧力的作用下處于關(guān)閉狀態(tài)，作用在活塞上輸入側(cè)的空氣壓力如超過彈簧的預(yù)緊力時，活塞被頂起，順序閥打開，壓縮空氣由A輸出；當(dāng)壓縮空氣反向流動時，輸入側(cè)變成排氣口，輸出側(cè)變成進(jìn)氣口，其進(jìn)氣壓力將頂開單向閥，由O口排氣。2021/5/955流量控制閥

通過改變閥的通流面積來調(diào)節(jié)壓縮空氣的流量，從而控制氣缸運動速度的氣動控制元件。節(jié)流閥

原理：壓縮空氣由P口進(jìn)入，經(jīng)過節(jié)流后，由A口流出，旋轉(zhuǎn)閥芯螺桿可改變節(jié)流口開度調(diào)節(jié)氣體的流量。

特點：結(jié)構(gòu)簡單，體積小

2021/5/956

單向節(jié)流閥

單向閥和節(jié)流閥并聯(lián)而成。

原理：當(dāng)氣流由P向A流動時，單向閥關(guān)閉，節(jié)流閥節(jié)流；反向流動時，單向閥打開，不節(jié)流。排氣節(jié)流閥

安裝在控制執(zhí)行元件的換向閥的排氣口上，調(diào)節(jié)排入大氣的流量以改變執(zhí)行元件的運動速度的一種控制閥。常帶有消聲器以降低排氣噪聲。

2021/5/957流量閥使用時須注意的問題：

用流量閥控制氣體的流量難以得到穩(wěn)定的運動速度，在使用流量閥時要注意：徹底防止管道中的泄漏；提高氣缸內(nèi)表面加工精度和粗糙度；保持氣缸內(nèi)的正常潤滑狀態(tài)；活塞桿上的載荷要穩(wěn)定且避免偏載；流量控制閥盡量裝在氣缸附近。2021/5/958方向控制閥

能控制氣體的流動方向和氣路的通斷的閥，分單向控制閥和換向控制閥兩類。

換向控制閥按控制方式分為手動控制、氣動控制、電動控制、機(jī)動控制、電氣動控制等；

按切換的通路數(shù)目，換向閥分為二通閥、三通閥、四通閥和五通閥；

按閥芯工作位置的數(shù)目，方向閥分為二位閥和三位閥。2021/5/959單向型控制閥單向閥

氣體只能沿一個方向流動，反方向不能流

動的閥?；蜷T型梭閥

相當(dāng)于兩個單向閥的組合。原理：A或B有壓縮空氣輸入時，C口就有壓縮空氣輸出，但A口與B口不相通2021/5/960快速排氣閥

快排閥是為使氣缸

快速排氣，加快氣缸運

動速度而設(shè)置的專用閥，

安裝在換向閥和氣缸之間。

原理：當(dāng)P口進(jìn)氣時，推動膜片向下變形，打開P與A的通路，關(guān)閉O口；當(dāng)P口沒有進(jìn)氣時，A口的氣體推動膜片復(fù)位，關(guān)閉P口，A口氣體經(jīng)口快速排出。2021/5/961換向型控制閥

氣壓控制換向閥

它是利用壓縮空氣的

壓力推動閥芯換向。

分為：加壓控制、泄壓

控制、差壓控制和延時控制

單氣控?fù)Q向閥

原理：當(dāng)K口沒有壓縮氣時，閥芯在彈簧力和P腔空氣體壓力作用下，閥芯位于上端，A與O通P不通。當(dāng)K口有壓縮空氣輸入時，閥芯下移P與A通O不通。2021/5/962雙氣控?fù)Q向閥

換向閥的兩側(cè)有兩個控制口，但每次只能輸入一個信號。原理：當(dāng)閥芯左端輸入壓縮空氣時閥位于右位P→B接通，A→O1排氣；信號消失后，閥芯仍處于右位，其輸出狀態(tài)不變。直到右端有壓縮空氣輸入時，閥才改變其輸出狀態(tài)，即P→A接通，B→O2排氣。2021/5/963氣壓延時式換向閥

是一種帶有時間控制

信號功能的換向閥。

原理：由氣容C和一

個單向節(jié)流閥組成的時

間控制信號元件控制主閥換向。當(dāng)K口通入氣壓信號時，

此信號通過節(jié)流閥1的節(jié)流口進(jìn)入氣容C，經(jīng)過一定時間當(dāng)壓力達(dá)到一定值后，使主閥閥芯向右移動而換向。2021/5/964電磁控制換向閥

是利用電磁力的作用推動閥芯。分為直動式和先導(dǎo)式兩大類

直動式電磁換向閥

直動式電磁換向閥換向閥又分為單電控和雙電控兩種，工作原理與液壓傳動中的電磁換向閥相似。

2021/5/965先導(dǎo)式電磁換向閥

由電磁先導(dǎo)閥和主閥組成分為外控式和內(nèi)控式兩種二位三通電磁閥

原理：圖示位置P截止A→O排氣通電時銜鐵被吸合，先導(dǎo)壓力P1作用在主閥芯A1的右端面上，推動閥芯左移，使主閥換向，P→A接通，O截止。

2021/5/966二位五通電磁閥

原理：左電磁先導(dǎo)閥的線圈通電時主閥3的K1腔進(jìn)氣，K2腔排氣，使主閥閥芯向右移動，P與A接通，同時B與O2接通。右電磁先導(dǎo)閥的線圈通電時，K2腔進(jìn)氣，K1腔排氣，主閥芯向左移動，P與B接通，A口排氣。2021/5/9671）延時閥如圖13.14為二位三通氣動延時閥的結(jié)構(gòu)原理。由延時控制部分和主閥組成。常態(tài)時，彈簧的作用使閥芯2處在左端位置。當(dāng)從K口通入氣控信號時，氣體通過可調(diào)節(jié)流閥4（氣阻）使氣容腔1充氣，當(dāng)氣容內(nèi)的壓力達(dá)到一定值時，通過閥芯壓縮彈簧使閥芯向右動作，換向閥換向；氣控信號消失后，氣容中的氣體通過單向閥快速卸壓，當(dāng)壓力降到某值時，閥芯左移，換向閥換向。時間控制換向閥時間換向閥是通過氣容或氣阻的作用對閥的換向時間進(jìn)行控制的換向閥。包括延時閥和脈沖閥。2021/5/9682）脈沖閥脈沖閥是靠氣流經(jīng)過氣阻、氣容的延時作用，使輸入的長信號變成脈沖信號輸出的閥。圖13.15為一滑閥式脈沖閥的結(jié)構(gòu)原理。P口有輸入信號時，由于閥芯上腔氣容中壓力較低，并且閥芯中心阻尼小孔很小，所以閥芯向上移動，使P、A相通，A口有信號輸出，同時從閥芯中心阻尼小孔不斷給上部氣容充氣，因為閥芯的上、下端作用面積不等，氣容中的壓力上升達(dá)到某值時，閥芯下降封閉P、A通道，A、T相通，A口沒有信號輸出。這樣，P口的連續(xù)信號就變成A口輸出的脈沖信號。2021/5/969氣動邏輯元件氣動邏輯元件是用壓縮空氣為介質(zhì)，通過元件的可動部件（如膜片、閥心）在氣控信號作用下動作，改變氣流方向以實現(xiàn)一定邏輯功能的氣體控制元件。實際上氣動方向控制閥也具有邏輯元件的各種功能，所不同的是它的輸出功率較大，尺寸大。而氣動邏輯元件的尺寸較小，因此在氣動控制系統(tǒng)中廣泛采用各種形式的氣動邏輯元件（邏輯閥）。氣動邏輯元件的分類氣動邏輯元件的種類很多，可根據(jù)不同特性進(jìn)行分類。按工作壓力（1）高壓型工作壓力0.2～0.8MPa（2）低壓型工作壓力0.05～0.2MPa（3）微壓型工作壓力0.005～0.05MPa2021/5/970（1）截止式氣路的通斷依靠可動件的端面（平面或錐面）與氣嘴構(gòu)成的氣口的開啟或關(guān)閉來實現(xiàn)。（2）滑柱式（滑塊型）依靠滑柱（或滑塊）的移動，實現(xiàn)氣口的開啟或關(guān)閉。（3）膜片式氣路的通斷依靠彈性膜片的變形開啟或關(guān)閉氣口。按邏輯功能對二進(jìn)制邏輯功能的元件，可按邏輯功能的性質(zhì)分為兩大類：（1）單功能元件每個元件只具備一種邏輯功能，如或、非、與、雙穩(wěn)等。（2）多功能元件每個元件具有多種邏輯功能，各種邏輯功能由不同的連接方式獲得。如三膜片多功能氣動邏輯元件等。按結(jié)構(gòu)型式元件的結(jié)構(gòu)總是由開關(guān)部分和控制部分組成。開關(guān)部分是在控制氣壓信號作用下來回動作，改變氣流通路，完成邏輯功能。根據(jù)組成原理，氣動邏輯元件的結(jié)構(gòu)型式可分為三類：2021/5/971高壓截止式邏輯元件高壓截止式邏輯元件是依靠控制氣壓信號推動閥心或通過膜片的變形推動閥芯動作，改變氣流的流動方向以實現(xiàn)一定邏輯功能的邏輯元件。氣壓邏輯系統(tǒng)中廣泛采用高壓截止式邏輯元件。它具有行程小、流量大、工作壓力高、對氣源壓力凈化要求低，便于實現(xiàn)集成安裝和實現(xiàn)集中控制控制等，其拆卸也方便?；蜷T元件圖示13.24為或門元件的結(jié)構(gòu)原理。A、B為元件的信號輸入口，S為信號的輸出口。氣流的流通關(guān)系是：A、B口任意一個有信號或同時有信號，則S口有信號輸出；邏輯關(guān)系式：2021/5/972圖13.25為是門和與門元件的結(jié)構(gòu)原理。在A口接信號，S為輸出口,中間孔接氣源P情況下，元件為是門。在A口沒有信號的情況下，由于彈簧力的作用，閥口處在關(guān)閉狀態(tài)；當(dāng)A口接入控制信號后，氣流的壓力作用在膜片上，壓下閥芯導(dǎo)通P、S通道，S有輸出。指示活塞8可以顯示S有無輸出；手動按鈕7用于手動發(fā)訊。元件的邏輯關(guān)系為是門和與門元件若中間孔不接氣源P而接信號B，則元件為與門。也就是說，只有A、B同時有信號時S口才有輸出。邏輯關(guān)系式：2021/5/9733．非門和禁門元件非門和禁門元件的結(jié)構(gòu)原理如圖13.26。在P口接氣源，A口接信號，S為輸出口情況下元件為非門。在A口沒有信號的情況下，氣源壓力P將閥心推離截止閥座1，S有信號輸出；當(dāng)A口有信號時，信號壓力通過膜片把閥芯壓在截止閥座1上，關(guān)斷P、S通路，這時S沒有信號。其邏輯關(guān)系式：若中間孔不接氣源P而接信號B，則元件為禁門。也就是說，在A、B同時有信號時，由于作用面積的關(guān)系，閥芯緊抵下截止閥口1，S口沒有輸出。在A口無信號而B口有信號時，S有輸出。A信號對B信號起禁止作用，邏輯關(guān)系式：2021/5/9744．或非元件如圖13.27，或非元件是在非門元件的基礎(chǔ)上增加了兩個輸入端，即具有A、B、C三個信號輸入端。在三個輸入端都沒有信號時，P、S導(dǎo)通，S有輸出信號。當(dāng)存在任何一個輸入信號時，元件都沒有輸出。元件的邏輯關(guān)系式：或非元件是一種多功能邏輯元件，可以實現(xiàn)是門、或門、與門、非門或記憶等邏輯功能。2021/5/9752021/5/9765．雙穩(wěn)元件雙穩(wěn)元件屬于記憶型元件，在邏輯線路中具有重要的作用。圖示13.28為雙穩(wěn)元件的工作原理。當(dāng)A有信號輸入時，閥芯移動到右端極限位置，由于滑塊的分隔作用，P口的壓縮空氣通過S1輸出，S2與排氣口T相通；在A信號消失后B信號到來前，閥芯保持在右端位置，S1總有輸出；當(dāng)B有信號輸入時，閥芯移動到左端極限位置，P口的壓縮空氣通過S2輸出，S1與排氣口T相通；在B信號消失后A信號到來前，閥芯保持在右端位置，S2總有輸出；這里，兩個輸入信號不能同時存在。元件的邏輯關(guān)系式為：2021/5/977

高壓膜片式邏輯元件高壓膜片式邏輯元件是利用膜片式閥芯的變形來實現(xiàn)其邏輯功能的。最基本的單元是三門元件和四門元件。1．三門元件圖示13.29為三門元件的工作原理。它由上、下氣室及膜片組成，下氣室有輸入口A和輸出口S，上氣室有一個輸入口B，膜片將上、下兩個氣室隔開。因為元件共有三個口，所以稱為三門元件。A口接氣源（輸入），S口為輸出口，B口接控制信號。若B口無控制信號，則A口輸入的氣流頂開膜片從S口輸出，如圖13.29b；如S口接大氣，若A口和B口輸入相等的壓力，由于膜片兩邊作用面積不同，受力不等，S口通道被封閉，A、S氣路不通,如圖13.29c。若S口封閉，A、B口通入相等的壓力信號，膜片受力平衡，無輸出，13.29d。但在S口接負(fù)載時，三門的關(guān)斷是有條件的，即S口降壓或B口升壓才能保證可靠地關(guān)斷。利用這個壓力差作用的原理，關(guān)閉或開啟元件的通道，可組成各種邏輯元件。其圖形符號如圖13.29e。2021/5/9782．四門元件四門元件的工作原理如圖13.30。膜片將元件分成上、下兩個氣室，下氣室有輸入口A和輸出口B，上氣室有輸入口C和輸出口D，因為共有四個口，所以稱之為四門元件。四門元件是一個壓力比較元件。就是說膜片兩側(cè)都有壓力且壓力不相等時，壓力小的一側(cè)通道被斷開，壓力高的一側(cè)通道被導(dǎo)通；若膜片兩側(cè)氣壓相等，則要看那一通道的氣流先到達(dá)氣室．先到者通過，遲到者不能通過。當(dāng)A、C口同時接氣源，B口通大氣，D口封閉時，則D口有氣無流量，B口關(guān)閉無輸出，如圖13.30b；此時若封閉B口，情況與上述狀態(tài)相同，如圖13.30c此時放開D，則C至D氣體流動，放空，下氣室壓力很小，膜片上氣室氣體由A輸入，為氣源壓力，膜片下移，關(guān)閉D口，則D無氣，B有氣但無流量，如圖13.0d；同理，此時再將D封閉，元件仍保持這一狀態(tài)。

根據(jù)上述三門和四門這兩個基本元件，就可構(gòu)成邏輯回路中常用的或門、與門、非門、記憶元件等。2021/5/979邏輯元件的選用氣動邏輯控制系統(tǒng)所用氣源的壓力變化必須保障邏輯元件正常工作需要的氣壓范圍和輸出端切換時所需的切換壓力，邏輯元件的輸出流量和響應(yīng)時間等在設(shè)計系統(tǒng)時可根據(jù)系統(tǒng)要求參照有關(guān)資料選取。無論采用截止式或膜片式高壓邏輯元件，都要盡量將元件集中布置，以便于集中管理。由于信號的傳輸有一定的延時，信號的發(fā)出點（例如行程開關(guān)）與接收點（例如元件）之間，不能相距太遠(yuǎn)。一般說來，最好不要超過幾十米。當(dāng)邏輯元件要相互串聯(lián)時—定要有足夠的流量，否則可能無力推動下一級元件。另外，盡管高壓邏輯元件對氣源過濾要求不高．但最好使用過濾后的氣源，一定不要使加入油霧的氣源進(jìn)人邏輯元件。氣動比例閥氣動電液比例控制閥是一種輸出量與輸入信號成比例的氣動控制閥，它可以按給定的輸入信號連續(xù)、按比例地控制氣流的壓力、流量和方向等。由于電液比例控制閥具有壓力補(bǔ)償?shù)男阅埽云漭敵鰤毫?、流量等可不受?fù)載變化的影響。接控制信號的類型，可將氣動電液比例控制閥分為氣控電液比例控制閥和電控電液比例控制閥。氣控電液比例控制閥以氣流作為控制信號，控制閥的輸出參量、可以實現(xiàn)流量放大，在實際系統(tǒng)中應(yīng)用時一般應(yīng)與電一氣轉(zhuǎn)換器相結(jié)合，才能對各種氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行壓力控制。電控電液比例控制閥則以電信號作為控制信號。2021/5/9801．氣控比例壓力閥氣控比例壓力閥是一種比例元件，閥的輸出壓力與信號壓力成比例，如圖13.31為比例壓力閥的結(jié)構(gòu)原理。當(dāng)有輸入信號壓力時，膜片6變形，推動硬芯使主閥芯2向下運動，打開主閥口，氣源壓力經(jīng)過主閥芯節(jié)流后形成輸出壓力。膜片5起反饋作用，并使輸出壓力信號與信號壓力之間保持比例。當(dāng)輸出壓力小于信號壓力時，膜片組向下運動。使主閥口開大，輸出壓力增大。當(dāng)輸出壓力大于信號壓力時，膜片6向上運動，溢流閥芯3開啟，多余的氣體排至大氣。調(diào)節(jié)針閥的作用是使輸出壓力的一部分加到信號壓力腔．形成正反饋，增加閥的工作穩(wěn)定性。2021/5/9812．電控比例壓力閥如圖13.32所示為噴嘴擋板式電控比例壓力閥。它由動圈式比例電磁鐵、噴嘴檔板放大器、氣控比例壓力閥三部分組成，比例電磁鐵由永久磁鐵l0、線圈9和片簧8構(gòu)成。當(dāng)電流輸入時，線圈9帶動檔板7產(chǎn)生微量位移，改變其與噴嘴6之間的距離，使噴嘴6的背壓改變。膜片組4為比例壓力閥的信號膜片及輸出壓力反饋膜片。背壓的變化通過膜片4控制閥芯2的位置，從而控制輸出壓力。噴嘴6的壓縮空氣由氣源節(jié)流閥5供給。2021/5/98214.5.2氣動伺服控制閥氣動伺服闊的工作原理與氣動比例閥類似，它也是通過改變輸入信號來對輸出信號的參數(shù)進(jìn)行連續(xù)、成比例的控制。與電液比例控制閥相比，除了在結(jié)構(gòu)上有差異外，主要在于伺服閥具有很高的動態(tài)響應(yīng)和靜態(tài)性能。但其價格較貴，使用維護(hù)較為困難。氣動伺服閥的控制信號均為電信號，故又稱電一氣伺服閥。是一種將電信號轉(zhuǎn)換成氣壓信號的電氣轉(zhuǎn)換裝置。它是電一氣伺服系統(tǒng)中的核心部件。圖13.33為力反饋式電一氣伺服閥結(jié)構(gòu)原理圖。其中第一級氣壓放大器為噴嘴擋板閥，由力矩馬達(dá)控制，第二級氣壓放大器為滑閥。閥芯位移通過反饋桿5轉(zhuǎn)換成機(jī)械力矩反饋到力矩馬達(dá)上。其工作原理為：當(dāng)有一電流輸入力矩馬達(dá)控制線圈時，力矩馬達(dá)產(chǎn)生電磁力矩，使擋板偏離中位（假設(shè)其向左偏轉(zhuǎn)），反饋桿變形。這時兩個噴嘴檔板閥的噴嘴前腔產(chǎn)生壓力差（左腔高于右腔），在此壓力差的作用下，滑閥移動（向右），反饋桿端點隨著一起移動，反饋桿進(jìn)一步變形，變形產(chǎn)生的力矩與力矩馬達(dá)的電磁力矩相平衡，使擋板停留在某個與控制電流相對應(yīng)的偏轉(zhuǎn)角上。反饋桿的進(jìn)一步變形使擋板被部分拉回中位，反饋桿端點對閥芯的反作用力與閥芯兩端的氣動力相平衡，使閥芯停留在與控制電流相對應(yīng)的位移上。這樣，伺服閥就輸出一個對應(yīng)的流量，達(dá)到了用電流控制流量的目的。2021/5/983第十五章氣動基本回路氣動控制系統(tǒng)中，進(jìn)行壓力控制主要有兩個目的，其一是為了提高系統(tǒng)的安全性，在此主要指控制一次壓力。其二是給元件提供穩(wěn)定的工作壓力，使其能充分發(fā)揮元件的功能和性能，這主要指二次壓力控制。15.1.1一次壓力控制回路一次壓力控制，是指把空氣壓縮機(jī)的輸出壓力控制在一定值以下。一般情況下，空氣壓縮機(jī)的出口壓力為O.8MPa左右，安全閥壓力的調(diào)定值，一般可根據(jù)氣動系統(tǒng)工作壓力范圍，調(diào)整在O.7MPa左右。15.1.2次壓力控制回路二次壓力控制是指把空氣壓縮機(jī)輸送出來的壓縮空氣，經(jīng)一次壓力控制回路后得到的輸出壓力，再經(jīng)二次壓力控制回路的減壓與穩(wěn)壓后的輸出壓力，作為氣動控制系統(tǒng)的工作氣壓使用。2021/5/98415.1.3氣液增壓缸增力回路如圖7-42所示的為利用氣液增壓缸1把較低的氣壓變?yōu)檩^高的液壓力，以提高氣液缸2的輸出力的回路。2021/5/98515.2速度控制回路15.2.1單作用氣缸速度控制回路圖7-31所示為單作用氣缸速度控制回路，在圖7-31a中，升、降均通過節(jié)流閥調(diào)速，兩個相反安裝的單向節(jié)流閥，可分別控制活塞桿的伸出及縮回速度。在圖7-31b所示的回路中，氣缸上升時可調(diào)速，下降時則通過快排氣閥排氣，使氣缸快速返回。b)

圖7-31所示為單作用氣缸速度控制回路2021/5/98615.2.2雙作用氣缸速度控制回路1、單向調(diào)速回路節(jié)流供氣和節(jié)流排氣兩種調(diào)速方式。圖7-32a所示為節(jié)流供氣調(diào)速回路，在圖示位置，當(dāng)氣控?fù)Q向閥不換向時，進(jìn)人氣缸4腔的氣流流經(jīng)節(jié)流閥，B腔排出的氣體直接經(jīng)換向閥快排。圖7-32b所示的為節(jié)流排氣的回路，在圖示位置，當(dāng)氣控?fù)Q向閥不換向時，壓縮空氣經(jīng)氣控?fù)Q向閥直接進(jìn)入氣缸的A腔，而B腔排出的氣體經(jīng)節(jié)流閥到氣控?fù)Q向閥而排人大氣，因而B腔中的氣體就具有一定的壓力。調(diào)節(jié)節(jié)流閥的開度，就可控制不同的進(jìn)氣、排氣速度，從而也就控制了活塞的運動速度，

（a）（b）

圖7-32雙作用缸單向調(diào)速回路2021/5/9872、雙向調(diào)速回路在氣缸的進(jìn)、排氣口裝設(shè)節(jié)流閥，就組成了雙向調(diào)速回路，在圖7-33所示的雙向節(jié)流調(diào)速回路中，圖7-33a所示為采用單向節(jié)流閥式的雙向節(jié)流調(diào)速回路，圖7-33b所示為采用排氣節(jié)流閥的雙向節(jié)流調(diào)速回路。圖7-33雙向節(jié)流調(diào)速回路15.2.3快速往復(fù)運動回路若將圖7-33a中兩只單向節(jié)流閥換成快速排氣閥就構(gòu)成了快速往復(fù)回路圖7-34，若欲實現(xiàn)氣缸單向快速運動，可只采用一只快速排氣閥。圖7-34快速往復(fù)運動回路2021/5/98815.2.4速度換接回路如圖所示的速度換接回路是利用兩個二位二通閥與單向節(jié)流閥并聯(lián)，當(dāng)撞塊壓下行程開關(guān)時，發(fā)出電信號，使二位二通閥換向，改變排氣通路，從而使氣缸速度改變。行程開關(guān)的位置，可根據(jù)需要選定。圖中二位二通閥也可改用行程閥。15.2.5緩沖回路要獲得氣缸行程末端的緩沖，除采用帶緩沖的氣缸外，特別在行程長、速度快、慣性大的情況下，往往需要采用緩沖回路來滿足氣缸運動速度的要求，常用的方法如圖7-36所示。圖7-36a所示回路能實現(xiàn)快進(jìn)一慢進(jìn)緩沖一停止快退的循環(huán)，行程閥可根據(jù)需要來調(diào)整緩沖開始位置，這種回路常用于慣性力大的場合。圖7-36b所示回路的特點是，當(dāng)活塞返回到行程末端時，其左腔壓力已降至打不開順序閥2的程度，余氣只能經(jīng)節(jié)流閥1排出，因此活塞得到緩沖，這種回路都只能實現(xiàn)一個運動方向上的緩沖，若兩側(cè)均安裝此回路，可達(dá)到雙向緩沖的目的。2021/5/989圖7-36緩沖回路15.2.6氣液轉(zhuǎn)換速度控制回路如圖7-40示為氣液轉(zhuǎn)換速度控制回路，它利用氣液轉(zhuǎn)換器1、2將氣壓變成液壓，利用液壓油驅(qū)動液壓缸3，從而得到平穩(wěn)易控制的活塞運動速度，調(diào)節(jié)節(jié)流閥的開度，就可改變活塞的運動速度。這種回路，充分發(fā)揮了氣動供氣方便和液壓速度容易控制的特點。圖7-40氣液轉(zhuǎn)換速度控制回路2021/5/99015.2.7氣液阻尼缸的速度控制回路如圖7-41所示的氣液阻尼缸速度控制回路，如圖7-41a所示的為慢進(jìn)快退回路，改變單向節(jié)流閥的開度，即可控制活塞的前進(jìn)速度；活塞返回時，氣液阻尼缸中液壓缸的無桿腔的油液通過單向閥快速流人有桿腔，故返回速度較快，高位油箱起補(bǔ)充泄漏油液的作用。圖7-41b所示的為能實現(xiàn)機(jī)床工作循環(huán)中常用的快進(jìn)→工進(jìn)→快退的動作。當(dāng)有K2信號時，五通閥換向，活塞向左運動，液壓缸無桿腔中的油液通過a口進(jìn)入有桿腔，氣缸快速向左前進(jìn)；當(dāng)活塞將a口關(guān)閉時，液壓缸無桿腔中的油液被迫從b口經(jīng)節(jié)流閥進(jìn)入有桿腔，活塞工作進(jìn)給；當(dāng)K2消失，有K1輸入信號時，五通閥換向，活塞向右快速返回。圖7-41氣液阻尼缸速度控制回路2021/5/99115.2.8氣液缸同步動作回路如圖7-43所示，該回路的特點是將油液密封在回路之中，油路和氣路串接，同時驅(qū)動1、2兩個缸，使二者運動速度相同，但這種回路要求缸1無桿腔的有效面積必須和缸2的有桿腔面積相等。在設(shè)計和制造中，要保證活塞與缸體之間的密封，回路中的截止閥3與放氣口相接，用以放掉混人油液中的空氣。圖7-43氣液缸同步動作回路2021/5/99215.3換向控制回路15.3.1單作用氣缸換向回路15.3.2雙作用氣缸換向回路圖7.1所示為雙作用油缸的換向回路。由三位四通M型電磁換向閥控制油缸換向，電磁鐵1YA通電時，液壓力推動活塞向右運動；電磁鐵2YA通電時，油壓力推動活塞向左運動；換向閥在中位時，液壓缸停止，液壓泵卸荷。

圖7.2所示為雙作用氣缸的換向回路。由二位五通電磁換向閥控制氣缸換向，電磁鐵1YA通電時，氣壓力推動活塞向左運動；電磁鐵2YA通電時，氣壓力推動活塞向右運動。

2021/5/99315.4安全保護(hù)控制回路由于氣動機(jī)構(gòu)負(fù)荷的過載、氣壓的突然降低以及氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的快速動作等原因都可能危及操作人員或設(shè)備的安全，因此在氣動回路中，常常要加入安全回路。需要指出的是，在設(shè)計任何氣動回路中，特別是安全回路中，都不可缺少過濾裝置和油霧器。因為，污臟空氣中的雜物，可能堵塞閥中的小孔與通路，使氣路發(fā)生故障。缺乏潤滑油，很可能使閥發(fā)生卡死或磨損，以致整個系統(tǒng)的安全都發(fā)生問題。下面介紹幾種常用的安全保護(hù)回路。15.4.1過載保護(hù)回路圖7-466所示的過載保護(hù)回路，是當(dāng)活塞桿在伸出途中，若遇到偶然障礙或其它原因使氣缸過載時，活塞就立即縮回，實現(xiàn)過載保護(hù)。在活塞伸出的過程中，若遇到障礙6，無桿腔壓力升高，打開順序閥3，使閥2換向，閥4隨即復(fù)位，活塞立即退回。同樣若無障礙6，氣缸向前運動時壓下閥5，活塞即刻返回。

圖7-46過載保護(hù)回路

1—手動換向閥

2—氣控?fù)Q向閥

3—順序閥4—二位四通換向閥

5—機(jī)控?fù)Q向閥

6—障礙物2021/5/99415.4.2互鎖回路如圖7-47所示的為互鎖回路，在該回路中，四通閥的換向受三個串聯(lián)的機(jī)動三通閥控制，只有三個都接通，主控閥才能換向。

圖7-47互鎖回路2021/5/99515.4.3雙手同時操作回路所謂雙手操作回路就是使用兩個啟動用的手動閥，只有同時按動兩個閥才動作的回路。這種回路主要是為了安全。這在鍛造、沖壓機(jī)械上常用來避免誤動作，以保護(hù)操作者的安全。圖7-48a所示為使用邏輯“與”回路的雙手操作回路，為使主控閥換向，必須使壓縮空氣信號進(jìn)入上方側(cè)，為此必須使兩只三通手動閥同時換向，另外這兩個閥必須安裝在單手不能同時操作的距離上，在操作時，如任何一只手離開時則控制信號消失，主控閥復(fù)位，則活塞桿后退。圖7-48b所示的是使用三位主控閥的雙手操作回路，把此主控閥1的信號4作為手動閥2和3的邏輯“與"回路，亦即只有手動閥2和3同時動作時，主控制閥1換向到上位，活塞桿前進(jìn)；把信號B作為手動閥2、和3的邏輯“或非”回路，即當(dāng)手動閥2和3同時松開時(圖示位置)，主控制閥1換向到下位，活塞桿返回；若手動閥2或3任何一個動作，將使主控制閥復(fù)位到中位，活塞桿處于停止?fàn)顟B(tài)。圖7-48雙手同時操作回路2021/5/99615.5