第１節(jié)氣壓傳動(dòng)概述一、氣壓傳動(dòng)的應(yīng)用和特點(diǎn)１.氣壓傳動(dòng)的應(yīng)用氣壓傳動(dòng)是風(fēng)動(dòng)技術(shù)與液壓技術(shù)演變、發(fā)展而來(lái)。氣壓傳動(dòng)是以壓縮空氣作為工作介質(zhì)傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。氣動(dòng)技術(shù)被廣泛應(yīng)用于機(jī)械、電子、輕工、紡織、食品、醫(yī)藥、包裝、冶金、石化、航空、交通運(yùn)輸?shù)雀鱾€(gè)工業(yè)部門。在提高生產(chǎn)效率、自動(dòng)化程度、產(chǎn)品質(zhì)量、工作可靠性和實(shí)現(xiàn)特殊工藝等方面顯示出極大的優(yōu)越性。２.氣壓傳動(dòng)的特點(diǎn)與機(jī)械、電氣、液壓傳動(dòng)相比，氣壓傳動(dòng)有以下特點(diǎn)：下一頁(yè)返回第１節(jié)氣壓傳動(dòng)概述１）優(yōu)點(diǎn)（１）以空氣為工作介質(zhì)，來(lái)源易得，無(wú)污染，不需設(shè)回收管道；（２）介質(zhì)清潔，管道不易堵塞，而且不存在介質(zhì)變質(zhì)、補(bǔ)充和更換問題，維護(hù)簡(jiǎn)單；（３）空氣的黏度很小，因此流動(dòng)損失小，便于實(shí)現(xiàn)集中供氣，遠(yuǎn)距離輸送；（４）動(dòng)作迅速，反應(yīng)靈敏，借助溢流閥可實(shí)現(xiàn)過載自動(dòng)保護(hù)；（５）成本低廉，工作環(huán)境適應(yīng)性好。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第１節(jié)氣壓傳動(dòng)概述２）缺點(diǎn)（１）氣動(dòng)工作壓力低，故氣動(dòng)系統(tǒng)的輸出力（或力矩）較??；（２）空氣具有可壓縮性，因此不易實(shí)現(xiàn)精確的速度和定位要求，系統(tǒng)的穩(wěn)定性受負(fù)載變化的影響較大；（３）氣動(dòng)系統(tǒng)的排氣噪聲大，高速排氣時(shí)需設(shè)置消聲器；（４）空氣本身無(wú)潤(rùn)滑性能，需另加潤(rùn)滑裝置。二、氣壓傳動(dòng)的工作原理與組成上一頁(yè)下一頁(yè)返回第１節(jié)氣壓傳動(dòng)概述１.氣壓傳動(dòng)的工作原理氣壓傳動(dòng)工作原理是利用空氣壓縮機(jī)把電動(dòng)機(jī)或其他原動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為空氣的壓力能，然后在控制元件的控制下，通過執(zhí)行元件把壓力能轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動(dòng)或回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)形式的機(jī)械能，從而完成各種動(dòng)作并對(duì)外做功。２.氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)的組成從上面的例子可以看出，典型的氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)以下四部分組成的：（１）氣源裝置。獲得壓縮空氣的裝置。其主體部分是空氣壓縮機(jī)，它將原動(dòng)機(jī)供給的機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)闅怏w的壓力能。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第１節(jié)氣壓傳動(dòng)概述（２）控制元件。是用來(lái)控制壓縮空氣的壓力、流量和流動(dòng)方向的，以便使執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成預(yù)定的工作循環(huán)。它包括各種壓力閥、流量閥和方向閥、射流元件、邏輯元件、傳感器等；（３）執(zhí)行元件。是將氣體的壓力能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的一種能量轉(zhuǎn)換裝置。它包括實(shí)現(xiàn)直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)的氣缸和實(shí)現(xiàn)連續(xù)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的氣馬達(dá)；（４）輔助元件。是保證壓縮空氣的凈化、元件的潤(rùn)滑、元件間的連接及消聲等所必需的，它包括過濾器、油霧器、管接頭及消聲器等。上一頁(yè)返回第２節(jié)氣動(dòng)元件一、氣源裝置及輔件１.氣源裝置氣源裝置是用來(lái)產(chǎn)生具有足夠壓力和流量的壓縮空氣并將其凈化、處理及儲(chǔ)存的一套裝置。圖１３－２為常見的氣源裝置，其主要由以下元件組成：１）空氣壓縮機(jī)空氣壓縮機(jī)簡(jiǎn)稱空壓機(jī)，是氣源裝置的核心，用來(lái)將原動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為氣體的壓力能。一般有活塞式、膜片式、葉片式、螺桿式等幾種類型。選擇空壓機(jī)時(shí)，其額定壓力應(yīng)等于或略高于所需的工作壓力，其流量應(yīng)等于系統(tǒng)設(shè)備最大耗氣量并考慮管路泄露等因素。氣動(dòng)系統(tǒng)中最常用的是往復(fù)活塞式空壓機(jī)。下一頁(yè)返回第２節(jié)氣動(dòng)元件２）后冷卻器后冷卻器安裝在空氣壓縮機(jī)出口處的管道上。它的作用是將空氣壓縮機(jī)排出的壓縮空氣溫度由１４０℃～１７０℃降至４０℃～５０℃。這樣就可使壓縮空氣中的油霧和水汽迅速達(dá)到飽和，使其大部分析出并凝結(jié)成油滴和水滴，以便經(jīng)油水分離器排出。后冷卻器的結(jié)構(gòu)形式有：蛇形管式、列管式、散熱片式、管套式等。冷卻方式有水冷和氣冷兩種方式。３）油水分離器油水分離器安裝在后冷卻器出口管道上，它的作用是分離并排出壓縮空氣中凝聚的油分、水分和灰塵雜質(zhì)等，使壓縮空氣得到初步凈化。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第２節(jié)氣動(dòng)元件圖１３－３所示是油水分離器的示意圖。壓縮空氣由入口進(jìn)入分離器殼體后，氣流先受到隔板阻擋而被撞擊折回向下（見圖中箭頭所示流向）；之后又上升產(chǎn)生環(huán)形回轉(zhuǎn)，這樣凝聚在壓縮空氣中的油滴、水滴等雜質(zhì)受慣性力作用而分離析出，沉降于殼體底部，由放水閥定期排出。４）干燥器經(jīng)后冷卻器、油水分離器和貯氣罐后得到初步凈化的壓縮空氣，已滿足一般氣壓傳動(dòng)的需要。但壓縮空氣中仍含一定量的油、水以及少量的粉塵。如果用于精密的氣動(dòng)裝置、氣動(dòng)儀表等，上述壓縮空氣還必須進(jìn)行干燥處理。壓縮空氣干燥方法主要采用吸附法、冷凍法和潮解式。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第２節(jié)氣動(dòng)元件５）空氣過濾器空氣過濾器又名分水濾氣器、空氣濾清器，它的作用是濾除壓縮空氣中的水分、油滴及雜質(zhì)，以達(dá)到氣動(dòng)系統(tǒng)所要求的凈化程度。它屬于二次過濾器，大多與減壓閥，油霧器一起構(gòu)成氣動(dòng)三聯(lián)件，安裝在氣動(dòng)系統(tǒng)的入口處。圖１３－４所示為其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。壓縮空氣由輸入口引入帶動(dòng)高速旋轉(zhuǎn)的旋風(fēng)葉子１，其上開有許多成一定角度的缺口，迫使空氣沿切線方向強(qiáng)烈旋轉(zhuǎn)，從而使空氣中的水分、油分等雜質(zhì)因離心力而被分離出來(lái)，沉降于存水杯３的底部，然后空氣通過中間的濾芯２，得到再次過濾，最后經(jīng)輸出口輸出。擋水板４的作用是防止水杯底部的污水被卷起，污水可通過定期打開手動(dòng)排水閥５排出。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第２節(jié)氣動(dòng)元件６）儲(chǔ)氣罐儲(chǔ)氣罐用來(lái)儲(chǔ)存空氣壓縮機(jī)排出的氣體，可以減小輸出壓縮空氣的壓力脈動(dòng)，增大其壓力穩(wěn)定性和連續(xù)性，進(jìn)一步分離水分和油分等雜質(zhì)，并在空氣壓縮機(jī)意外停機(jī)時(shí)，避免氣動(dòng)系統(tǒng)立即停機(jī)。儲(chǔ)氣罐一般采用圓筒狀焊接結(jié)構(gòu)，有立式和臥式兩種，大多為立式。２.氣動(dòng)輔件１）油霧器氣動(dòng)系統(tǒng)中的氣動(dòng)控制閥、氣動(dòng)馬達(dá)和氣缸等大都需要潤(rùn)滑。油霧器是一種特殊的潤(rùn)滑裝置，它可將潤(rùn)滑油霧化后混合于壓縮空氣中，并隨其進(jìn)入需要潤(rùn)滑的部位。這種潤(rùn)滑方法具有潤(rùn)滑均勻、穩(wěn)定，耗油量少和不需要大的貯油設(shè)備等優(yōu)點(diǎn)。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第２節(jié)氣動(dòng)元件２）消聲器氣動(dòng)系統(tǒng)用后的壓縮空氣一般直接排入大氣，由于氣體體積急劇膨脹而產(chǎn)生刺耳的噪聲。為降低噪聲，可在氣動(dòng)裝置的排氣口安裝消聲器。常用的消聲器按消聲原理不同，可分為吸收型消聲器、膨脹干涉型消聲器和膨脹干涉吸收復(fù)合型消聲器三種。３）轉(zhuǎn)換器氣動(dòng)控制系統(tǒng)中經(jīng)常綜合應(yīng)用到氣、電、液三方面，例如利用電來(lái)產(chǎn)生、處理和輸送電信號(hào)，利用氣動(dòng)進(jìn)行控制，最后通過液力驅(qū)動(dòng)等。轉(zhuǎn)換器即是實(shí)現(xiàn)氣、電、液三者間信號(hào)相互轉(zhuǎn)換的輔件。常用的轉(zhuǎn)換器有：氣－電、電－氣和氣－液等。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第２節(jié)氣動(dòng)元件氣動(dòng)輔件的具體結(jié)構(gòu)形式和原理可參考相關(guān)資料。二、執(zhí)行元件氣動(dòng)執(zhí)行元件是將壓縮空氣的壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的裝置。它包括氣缸和氣馬達(dá)。三、控制元件在氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)中，氣動(dòng)控制元件是控制和調(diào)節(jié)壓縮空氣的壓力、流量和方向的各種控制閥，其作用是保證氣動(dòng)執(zhí)行元件（如氣缸、氣馬達(dá)等）按設(shè)計(jì)的程序正常地進(jìn)行工作。１.方向控制閥方向控制閥主要有單向型和換向型兩種，其閥芯結(jié)構(gòu)主要有截止式和滑閥式兩種。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第２節(jié)氣動(dòng)元件２.壓力控制閥１）減壓閥氣動(dòng)系統(tǒng)中，一般氣源壓力都高于每臺(tái)設(shè)備所需的壓力，而且許多情況下是多臺(tái)設(shè)備共用一個(gè)氣源。利用減壓閥可以將氣源壓力降低到各個(gè)設(shè)備所需的工作壓力，并保持出口壓力穩(wěn)定。氣動(dòng)減壓閥也稱為調(diào)壓閥，與液壓減壓閥一樣，都是以閥的出口壓力作為控制信號(hào)。調(diào)壓閥按調(diào)壓方式不同可分為直動(dòng)式和先導(dǎo)式。２）溢流閥當(dāng)氣動(dòng)系統(tǒng)中的壓力超過設(shè)定值時(shí)，溢流閥自動(dòng)打開并排氣，以降低系統(tǒng)壓力，保證系統(tǒng)安全。因此，溢流閥也稱安全閥。溢流閥按控制形式分為直動(dòng)式和先導(dǎo)式兩種。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第２節(jié)氣動(dòng)元件３）順序閥順序閥的作用是依靠氣路中壓力的大小來(lái)控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)按順序動(dòng)作。順序閥常與單向閥并聯(lián)結(jié)合成一體，稱為單向順序閥。３.流量控制閥流量控制閥包括節(jié)流閥、單向節(jié)流閥等，其工作原理與液壓的節(jié)流閥相似。由于氣體的可壓縮性，氣動(dòng)流量控制閥的控制精度較低，為提高精度或運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性，可采用氣液聯(lián)動(dòng)的方式。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第２節(jié)氣動(dòng)元件四、邏輯元件現(xiàn)代氣動(dòng)系統(tǒng)中的邏輯控制，大多通過采用ＰＬＣ來(lái)實(shí)現(xiàn)，但是，在有防爆防火要求特別高的場(chǎng)合，常用到一些氣動(dòng)邏輯元件。氣動(dòng)邏輯元件是一種以壓縮空氣為工作介質(zhì)，通過元件內(nèi)部可動(dòng)部件的動(dòng)作，改變氣流流動(dòng)的方向，從而實(shí)現(xiàn)一定邏輯功能的流體控制元件。氣動(dòng)邏輯元件按工作壓力分為高壓、低壓和微壓三種。按結(jié)構(gòu)形式分類，主要包括截止式、膜片式、滑閥式和球閥式等幾種類型。本節(jié)僅對(duì)高壓截止式邏輯元件作一簡(jiǎn)要介紹。上一頁(yè)返回第３節(jié)氣動(dòng)回路一、方向控制回路１.單作用氣缸換向回路圖１３－２１所示為單作用氣缸換向回路。圖（ａ）為由二位三通電磁換向閥控制的換向回路。當(dāng)換向閥電磁鐵通電時(shí)，活塞桿在氣壓作用下伸出，而斷電時(shí)換向閥復(fù)位，活塞桿在彈簧力作用下縮回。圖ｂ為由三位五通電磁閥控制的換向回路。與前者不同的是，它能在換向閥兩側(cè)電磁鐵均為斷電，即中位工作時(shí)，使氣缸停留在任意位置。但由于氣體的可壓縮性，活塞的定位精度不高，而且停止時(shí)間不能過長(zhǎng)。下一頁(yè)返回第３節(jié)氣動(dòng)回路２.雙作用氣缸換向回路雙作用氣缸換向回路如圖１３－２２所示。圖（ａ）和圖（ｂ）分別為由雙氣控二位五通閥和中位封閉式雙氣控三位五通閥控制的換向回路，其實(shí)現(xiàn)的功能與上面的單作用氣缸換向回路相似，但應(yīng)注意不能在換向閥兩側(cè)同時(shí)加等壓氣控信號(hào)，否則氣缸易出現(xiàn)誤動(dòng)作。二、壓力控制回路１.調(diào)壓回路圖１３－２３（ａ）所示為常用的一種調(diào)壓回路，是利用減壓閥來(lái)改變系統(tǒng)中的壓力。圖１３－２３（ｂ）所示為可提供兩種壓力的調(diào)壓回路，氣缸有桿腔壓力由調(diào)壓閥４調(diào)定，無(wú)桿腔壓力由調(diào)壓閥５調(diào)定。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第３節(jié)氣動(dòng)回路采用此回路符合工作中的實(shí)際情況需要，即工作進(jìn)程和工作回程的負(fù)載不同。２.增壓回路如圖１３－２４所示，工作進(jìn)程時(shí)，壓縮空氣經(jīng)電磁閥１進(jìn)人增壓缸２的大活塞端，推動(dòng)活塞桿把串聯(lián)在一起的小活塞端的液壓油壓人工作缸５的無(wú)桿腔中，得到一較大的壓力；工作回程時(shí)，壓縮空氣進(jìn)入增壓缸３的大活塞端達(dá)到增壓的目的。工作缸５在工作進(jìn)程和回程都能得到高壓。其增壓比為：ｋ＝Ｄ２／Ｄ２

１。節(jié)流閥４用于調(diào)節(jié)活塞運(yùn)動(dòng)速度。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第３節(jié)氣動(dòng)回路圖１３－２５所示為采用單向節(jié)流閥實(shí)現(xiàn)排氣節(jié)流的速度控制回路，通過調(diào)節(jié)節(jié)流閥的開度來(lái)調(diào)節(jié)氣缸工作進(jìn)程和回程的運(yùn)動(dòng)速度。２.緩沖回路由于氣動(dòng)執(zhí)行元件動(dòng)作速度較快，當(dāng)活塞慣性力大時(shí)，可采用如圖１３－２６所示緩沖回路。當(dāng)活塞向右運(yùn)動(dòng)時(shí)缸右腔的氣體經(jīng)二位二通閥排氣，直到活塞運(yùn)動(dòng)接近末端，壓下機(jī)動(dòng)換向閥時(shí)，氣體經(jīng)節(jié)流閥排氣，活塞低速運(yùn)動(dòng)到終點(diǎn)。四、其他基本回路上一頁(yè)下一頁(yè)返回第３節(jié)氣動(dòng)回路１.同步動(dòng)作回路圖１３－２７所示為簡(jiǎn)單的同步回路，它把兩缸活塞桿通過剛件ｃ焊接成一體，從而迫使Ａ、Ｂ兩缸同步運(yùn)動(dòng)。圖１３－２８所示為氣／液轉(zhuǎn)換同步回路。此回路缸１下腔與缸２上腔相連，內(nèi)部注滿液壓油，通過保證缸１下腔的有效面積和缸２上腔的有效面積相等來(lái)實(shí)現(xiàn)同步?；芈分校程幗臃艢庋b置，用于放掉混入油中的氣體。２.安全保護(hù)回路１）互鎖回路上一頁(yè)下一頁(yè)返回第３節(jié)氣動(dòng)回路圖１３－２９所示為互鎖回路，主控閥（二位四通閥）的換向受三個(gè)串聯(lián)的機(jī)控三通閥控制，只有三個(gè)機(jī)控閥都接通時(shí)主控閥才能換向，氣缸才能動(dòng)作。２）過載保護(hù)回路圖１３－３０所示為過載保護(hù)回路。當(dāng)活塞右行遇到障礙或其他原因使氣缸過載時(shí)，左腔壓力升高；當(dāng)超過預(yù)定值時(shí)，打開順序閥３，使換向閥４換向，閥１、２同時(shí)復(fù)位，氣缸返回，以保護(hù)設(shè)備安全。３）往復(fù)動(dòng)作回路圖１３－３１為常用的單往復(fù)動(dòng)作回路。按下閥ｌ后，閥３換向，活塞右行。當(dāng)撞塊碰通機(jī)控閥２的行程開關(guān)時(shí)，閥３復(fù)位，活塞自動(dòng)返回，完成一次往復(fù)動(dòng)作。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第３節(jié)氣動(dòng)回路４）延時(shí)回路在圖１３－３２（ａ）所示氣控延時(shí)回路中，閥４輸入氣控信號(hào)后換向，壓縮空氣經(jīng)單向節(jié)流閥３向氣罐２緩慢充氣，經(jīng)一定延遲時(shí)間ｔ后，充氣壓力達(dá)到設(shè)定值，使閥１換向，輸壓縮空氣。改變閥３的節(jié)流口開度即可調(diào)整延時(shí)時(shí)間長(zhǎng)短。圖１３－３２（ｂ）所示手控延時(shí)回路，按下閥８后，閥７換位，活塞桿伸出，行至將行程閥５壓下，系統(tǒng)經(jīng)節(jié)流閥緩慢向氣罐６充氣，延遲一定時(shí)間后，達(dá)到設(shè)定壓力值，閥７才能復(fù)位，使活塞桿返