气压传动技术PPT.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,Page,*,点击此处结束放映,第,9,章,气压传动技术,气压传动概述,9.1,气源装置及气动辅件,9.2,气动执行元件,9.3,9.1,气压传动概述,9.1.1,气压传动系统的工作原理及组成,1,气压传动系统的工作原理,气压传动是以压缩空气为工作介质进行能量传递和信号传递的一门传动技术。,气压传动的工作原理是利用空压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，然后在控制元件的作用下，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。,2,气压传动系统的组成,（,1,）气源装置。,（,2,）气动控制元件。,（,3,）气动执行元件。,（,4,）气动辅件。,（,5,）工作介质。,图,9-1,气压传动系统组成示意图,9.1.2,气压传动的优缺点,1,气压传动的优点,（,1,）工作介质是空气。,（,2,）空气的特性受温度影响小。,（,3,）空气的黏度很小。,（,4,）相对液压传动而言，气动动作迅速、反应快，一般只需,0.02,0.3 s,。,（,5,）气体压力具有较强的自保持能力。,（,6,）气动元件可靠性高、寿命长。,（,7,）工作环境适应性好，特别是在易燃、易爆、多尘埃、强磁、辐射、振动等恶劣环境中，比液压、电子、电气传动控制优越。,（,8,）气动装置结构简单，成本低，维护方便，过载能自动保护。,类型,操作力,动作快慢,环境,要求,构造,负载,变,化,影响,操作,距离,无级,调速,工作寿命,维护,价格,气压传动,中等,较快,适应,性,好,简单,较大,中距离,较好,长,一般,便宜,液压传动,最大,较慢,不怕,振动,复杂,有一些,短距离,良好,一般,要求高,稍贵,电,传,动,电气,中等,快,要求高,稍复杂,几乎,没有,远距离,良好,较短,要求,较高,稍贵,电子,最小,最快,要求,特,高,最复杂,没有,远距离,良好,短,要求,更,高,最贵,机械传动,较大,一般,一般,一般,没有,短距离,较困难,一般,简单,一般,表,9-1,气压传动与其他传动的性能比较,2,气压传动的缺点,（,1,）由于空气的可压缩性较大。,（,2,）由于工作压力低。,（,3,）气动装置中的信号传动速度比光、电控制速度慢，所以不宜用于信号传递速度要求十分高的复杂线路中。,（,4,）噪声较大，尤其是在超音速排气时，要加消声器。,9.2,气源装置及气动辅件,9.2.1,气源装置的组成,图,9-2,压缩空气站设备组成及布置示意图,1,空气压缩机；,2,后冷却器；,3,油水分离器；,4,、,7,贮气罐；,5,干燥器；,6,过滤器,1,空气压缩机的分类及选用原则,（,1,）空气压缩机的分类。,（,2,）空气压缩机的选用原则。,图,9-3,往复活塞式空气压缩机工作原理图,1,排气阀；,2,气缸；,3,活塞；,4,活塞杆；,5,、,6,十字头与滑道；,7,连杆；,8,曲柄；,9,吸气阀；,10,弹簧,9.2.2,气动辅助元件,1,气源净化装置,（,1,）后冷却器。,（,2,）油水分离器。,（,3,）贮气罐。,图,9-4,后冷却器,贮气罐的主要作用有以下几点。,储存一定数量的压缩空气，以备发生故障或临时需要应急使用。,消除由于空气压缩机断续排气而对系统引起的压力脉动，保证输出气流的连续性和平稳性。,进一步分离压缩空气中的油、水等杂质。,图,9-5,油水分离器,图,9-7,吸附式干燥器结构图,1,湿空气进气管；,2,顶盖；,3,、,5,、,10-,法兰；,4,、,6,再生空气排气管；,7,再生空气进气管；,8,干燥空气输出管；,9,排水管；,11,、,22,密封座；,12,、,15,、,20,钢丝过滤网；,13,毛毡；,14,下栅板；,16,、,21,吸附剂层；,17,支撑板；,18,筒体；,19,上栅板,（,4,）干燥器。,（,5,）空气过滤器。,一次过滤器,分水滤气器,（,6,）气动三联件。,气动三联件是用于气源处理的装置，一般由分水滤气器、减压阀和油雾器组成。,图,9-8,一次过滤器结构图,1,10,密孔网；,2,280,目细钢丝网；,3,焦炭；,4,硅胶等,图,9-9,普通分水滤气器结构图,1,旋风叶子；,2,滤芯；,3,存水杯；,4,挡水板；,5,手动排水阀,2,其他辅助元件,（,1,）油雾器。,（,2,）消声器。,（,3,）管道连接件。,图,9-11,普通油雾器（一次油雾器）结构简图,1,喷嘴；,2,节流阀；,3,钢球；,4,弹簧；,5,阀座；,6,存油杯；,7,吸油管；,8,单向阀；,9,视油器；,10,、,12,密封垫；,11,油塞,图,9-12,吸收型消声器结构简图,1,连接螺丝；,2,消声罩,9.3,气动执行元件,9.3.1,气缸,（,1,）按压缩空气在活塞端面作用力的方向不同分为单作用气缸和双作用气缸。,（,2,）按结构特点不同分为活塞式、薄膜式、柱塞式和摆动式气缸等。,（,3,）按安装方式不同可分为耳座式、法兰式、轴销式、凸缘式、嵌入式和回转式气缸等。,（,4,）按功能不同分为普通式、缓冲式、气液阻尼式、冲击和步进气缸等。,1,气液阻尼缸,2,薄膜式气缸,3,冲击气缸,图,9-14,气液阻尼缸的工作原理图,图,9-15,薄膜式气缸结构简图,1,缸体；,2,膜片；,3,膜盘；,4,活塞杆,图,9-16,冲击气缸工作原理图,4,无杆气缸,无杆气缸没有普通气缸的刚性活塞杆，它利用活塞直接或间接地实现往复运动。,这种气缸的最大优点是节省了安装空间，特别适用于小缸径、长行程的场合。,5,摆动气缸,（,1,）叶片式摆动气缸。,（,2,）齿轮齿条式摆动气缸。,图,9-17,叶片式摆动气缸,1,叶片；,2,定子；,3,档块,6,手指气缸,（,1,）所有的结构都是双作用的，能实现双向抓取，可自动对中，重复精度高。,（,2,）抓取力矩恒定。,（,3,）在气缸两侧可安装非接触式检测开关。,（,4,）有多种安装、连接方式。,9.3.2,气马达,1,气马达的分类及特点,气马达按结构形式划分可分为：叶片式气马达、活塞式气马达和齿轮式气马达等类型。,与液压马达相比，气马达具有以下特点。,（,1,）工作安全。可以在易燃易爆场所工作，同时不受高温和振动的影响。,（,2,）可以长时间满载工作而温升较小。,（,3,）可以无级调速。控制进气流量，就能调节马达的转速和功率。额定转速由每分钟几十转到几十万转。,（,4,）具有较高的启动力矩。可以直接带负载运动。,（,5,）结构简单，操纵方便，维护容易，成本低。,（,6,）输出功率相对较小，最大只有,20 kW,左右。,（,7,）耗气量大，效率低，噪声大。,2,气马达的工作原理,图,9-20,气马达工作原理图,形式,转矩,速度,功率,每千瓦耗气量,Q,(,m,3,/min,),特点及应用范围,叶片式,低转矩,高速度,零点几千瓦到,l.3kW,小型：,1.8,2.3,大型：,1.0,1.4,制造简单，结构紧凑，但低速启动转矩小，低速性能不好。适用于要求低、中功率的机械，如手提工具、复合工具传送带、升降机、泵、拖拉机等,活塞式,中高转矩,低速或,中速,零点几千瓦到,1.7kW,小型：,1.9,2.3,大型：,1.0,1.4,在低速时有较大的功率输出和较好的转矩特性。启动准确，且启动和停止特性均较叶片式好。适用于载荷较大、要求低速、转矩较高的机械，如手提工具、起重机、绞车、绞盘、拉管机等,薄膜式,高转矩,低速度,1kW,1.2,1.4,适用于控制要求很精确、启动转矩极高和速度低的机械,表,9-2,各种气马达的特点及应用范围,9.4,气动控制元件,9.4.1,方向控制阀,分类方式,形式,阀内气体的流动方向,单向阀、换向阀,阀芯的结构形式,截止阀、滑阀,阀的密封形式,硬质密封、软质密封,阀的工作位数及通路数,二位三通、二位五通、三位五通等,阀的控制操纵方式,气压控制、电磁控制、机械控制、手动控制,表,9-3,方向控制阀的分类,1,单向型控制阀,图,9-21,或门型梭阀,图,9-22,与门型梭阀,2,换向型控制阀,人力控制,一般手动操作,按钮式,手柄式、带定位,脚踏式,机械控制,顶杆式,滚轮杠杆式,单向滚轮式,弹簧复位,气动控制,直动式,先导式,电磁控制,单电控,双电控,先导式双电控，带手动,表,9-4,换向阀的控制方式,（,1,）人力控制换向阀。,（,2,）机械控制换向阀。,（,3,）气压控制换向阀。,单气控加压式换向阀。,双气控加压式换向阀。,（,4,）电磁控制换向阀。,直动式电磁换向阀。,先导式电磁换向阀。,图,9-23,推拉式手动阀的工作原理图和结构图,1,压下阀芯时状态；,2,拉起阀芯时状态,图,9-24,脚踏阀,图,9-25,机械控制换向阀的工作原理图,1,滚轮；,2,杠杆；,3,顶杆；,4,缓冲弹簧；,5,阀芯；,6,密封弹簧；,7,阀体,图,9-26,单气控加压截止式换向阀的工作原理图,1,阀芯；,2,弹簧,图,9-27,二位三通单气控截止式换向阀的结构图,图,9-28,双气控滑阀式换向阀的工作原理图,图,9-29,直动式单电控电磁阀的工作原理图,1,电磁铁；,2,阀芯,图,9-30,直动式双电控电磁阀的工作原理图,1,、,2,电磁铁；,3,阀芯,图,9-31,先导式双电控换向阀的工作原理图,9.4.2,压力控制阀,1,压力控制阀的作用及分类,2,减压阀（调压阀）,按压力调节方式可分为溢流式、非溢流式和恒量排气,3,种。,3,顺序阀,顺序阀一般很少单独使用，往往与单向阀配合在一起，构成单向顺序阀。,4,安全阀,图,9-34,单向顺序阀工作原理图,1,调节手柄；,2,调压,弹簧,；,3,活塞；,4,单向阀,图,9-35,安全阀工作原理图,9.4.3,流量控制阀,1,节流阀,2,单向节流阀,3,排气节流阀,4,快速排气阀,图,9-36,节流阀工作原理图,图,9-37,单向节流阀的工作原理图,图,9-38,排气节流阀工作原理图,1,节流口；,2,消声套,图,9-39,快速排气阀工作原理,1,、,2,阀口,9.5,气动逻辑元件,1,“,是门,”,和,“,与门,”,元件,2,“或门”元件,3,“非门”和“禁门”元件,4,“双稳”元件,图,9-41,“是门”和“与门”元件,图,9-42,“或门”元件,图,9-43,“非门”和“禁门”元件,图,9-44,“双稳”元件,9.6,气动回路,9.6.1,方向控制回路,1,单作用气缸换向回路,2,双作用气缸换向回路,图9-45 单作用气缸换向回路,图,9-46,双作用气缸的控制回路,9.6.2,压力控制回路,1,一次压力控制回路,2,二次压力控制回路,图,9-47,一次压力控制回路,图,9-48,二次压力控制回路,9.6.3,速度控制回路,1,单向调速回路,（,1,）当负载方向与活塞的运动方向相反时，活塞运动易出现不平稳现象，即,“,爬行,”,现象。,（,2,）当负载方向与活塞运动方向一致时，由于排气经换向阀快排，几乎没有阻尼，负载易产生,“,跑空,”,现象，使气缸失去控制。,图,9-49,双作用缸单向调速回路,2,双向调速回路,图,9-50,双向调速回路,3,气液调速回路,图,9-51,气液调速回路,9.6.4,其他回路,1,安全保护回路,（,1,）过载保护回路。,（,2,）互锁回路。,（,3,）双手同时操作回路。,图,9-54,双手操作回路,2,延时回路,3,顺序动作回路,（,1,）单缸往复动作回路。,（,2,）连续往复动作回路。,图,9-56,往复动作回路,图,9-57,连续往复动作回路,9.7,常用气动系统,9.7.1,工件夹紧气压传动系统,当工件运动到指定位置后，气缸,A,的活塞杆伸出，将工件定位后两侧的气缸,B,和,C,的活塞杆伸出，从两侧面夹紧工件，而后进行机械加工。,其气压系统的动作过程如下：当用脚踏换向阀,1,（或用其他方式换向）后，压缩空气经单向节流阀进入气缸,A,的无杆腔、夹紧头下降至工件定位位置后使机动行程阀,2,换向，压缩空气经单向节流阀,5,进入阀,6,的右侧，使阀,6,换向。,压缩空气经阀,6,通过主控阀,4,的左位进入气缸,B,和,C,的无杆腔，使两气缸活塞杆同时伸出，夹紧工件。,与此同时，一部分压缩空气经单向节流阀,3,调定延时，使主控阀,4,在加工后换向到右位，则两气缸,B,和,C,返回。,图,9-58,工件夹紧气压传动系统,9.7.2,气液动力滑台气压传动系统,图,9-59,气液动力滑台的气压传动系统,该气液滑台能完成以下两种工作循环。,1,快进,慢进（工进）,快退,停止,2,快进,慢进,慢退,快退,停止,9.7.3,公共汽车车门气压传动系统,图,9-60,汽车车门气压控制系统,9.8,气动系统的设计、安装、调试与故障分析,9.8.1,气动系统的设计,1,明确设计要求,2,气动系统的方案设计,3,拟定气动系统原理图,4,选择气动元件,5,绘制工作图，编制文件,9.8.2,气动系统的安装调试与故障分析,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，管路不允许漏气。,（,4,）管道焊接应符合规定标准的要求。,（,5,）管路系统中任何一段管道均可自由拆装。,（,6,）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要求。,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,）动密封圈不要装得太紧，尤其是,U,型密封圈，否则阻力过大。,（,4,）移动缸的中心线时要与负载作用力的中心线同心，否则引起侧向力，使密封件加速磨损，并造成活塞杆弯曲。,（,5,）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。,3,气动系统的调试、使用维护,（,1,）调试前的准备工作主要包括以下几点。,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。,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。,准备好调试工具及仪表。,（,2,）空载试运行。空载试运行不得少于,2 h,，注意观察压力、流量、温度的变化。,（,3,）负载试运行。负载试转应分段加载，运转不得少于,3h,，分别测出有关数据，记入试车记录。,（,4,）气动系统的使用维护。,日常维护需对冷凝水和系统润滑进行管理。,开车前后要放掉系统中的冷凝水。,定期给油雾器加油。,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。,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。对活塞杆、导轨等外露部分的配合表面进行擦拭后方能开车。,长期不使用时，应将各旋钮放松，以免弹簧失效而影响元件的性能。,间隔三个月需定期检修，一年应进行大修。,对受压容器应定期检验，漏气、漏油、噪声等现象要进行防治。,4,气动系统的故障珍断,（,1,）故障种类。,初期故障,突发故障,老化故障,（,2,）故障的珍断方法主要有如下两种。,经验法,推理分析法,（,3,）常见故障及排除方法。,故障现象,故障分析,排除方法,压力上升但不溢流,1,阀内部孔堵塞、阀芯导向部分进入异物,1,清洗,压力虽没有超过设定值，但在二次侧却溢出空气,1,阀内进入异物,2,阀座损伤,3,调压弹簧损坏,1,清洗,2,更换阀座,3,更换调压弹簧,溢流时发生振动,1,压力上升速度很慢，溢流阀放出流量多，引起阀振动,2,因从压力上升源到溢流阀之间被节流，阀前部压力上升慢而引起振动,1,二次侧安装针阀微调溢流量，使其与压力上升量匹配,2,增大压力上升源到溢流阀的管道口径,从阀体和阀盖向外漏气,1,膜片破裂（膜片式）,2,密封件损伤,1,更换膜片,2,更换密封件,表,9-5,溢流阀常见故障排除方法,故障现象,故障分析,排除方法,无二次压力,1,阀弹簧损坏,2,阀座有伤痕，阀座橡胶剥离,3,阀体中夹入灰尘，阀导向部分粘附异物,4,阀芯导向部分和阀体的,O,型密封圈收缩、膨胀,1,更换阀弹簧,2,更换阀体,3,清洗并检查滤清器,4,更换,O,型密封圈,压力降很大但流量不足,1,阀口径小,2,阀下部积存冷凝水、阀内混入异物,1,使用口径大的减压阀,2,清洗并检查滤清器,溢流孔处向外漏气,1,溢流阀座有伤痕（溢流式）,2,膜片破裂,3,二次侧背压增加,1,更换溢阀座,2,更换膜片,3,检查二次侧的装置回路,阀体泄漏,1,密封件损伤,2,弹簧松弛,1,更换密封件,2,张紧弹簧或更换,异常振动,1,弹簧的弹力减弱，弹簧错位,2,阀体的中心，阀杆的中心错位,3,因空气消耗量周期变化使阀不断开启、关闭，与减压阀引起共振,1,更换弹力减弱的弹簧、把弹簧调整到正常位置,2,检查并调整位置偏差,3,和制造厂协商,虽已松开手柄，二次侧空气也不溢流,1,溢流阀座孔堵塞,2,使用非溢流式调压阀,1,清洗并检查滤清器,2,在二次侧安装溢流阀,表,9-6,减压阀常见故障及排除方法,故障现象,故障分析,排除方法,不能换向,1,阀的滑动阻力大，润滑不良,2,O,形密封圈变形,3,粉尘卡住滑动部分,4,弹簧损坏,5,阀操纵力小,6,活塞密封圈磨损,1,进行润滑,2,更换密封圈,3,清除粉尘,4,更换弹簧,5,检查阀操纵部分,6,更换密封圈,阀产生振动,1,空气压力低（先导式）,2,电源电压低（电磁阀）,1,提高操纵压力，采用直动式,2,提高电源电压，使用低电压线圈,交流电磁铁有蜂鸣声,1,活动铁芯密封不良,2,粉尘进入块状、层叠型铁芯的滑动部分，使活动铁芯不能密切接触,3,层叠活动铁芯铆钉脱落，铁芯叠层分开不能吸合,4,短路环损坏,5,电源电压低,6,外部导线拉得太紧,1,检查铁芯接触和密封性，必要时更换铁芯组件,2,清除粉尘,3,更换活动铁芯,4,更换固定铁芯,5,提高电源电压,6,引线应宽裕,表,9-7,方向阀常见故障及排除方法,故障现象,故障分析,排除方法,电磁铁动作时间偏差大，或有时不能动作,1,活动铁芯锈蚀，不能移动；在湿度高的环境中使用气动元件时，由于密封不完善而向磁铁部分泄漏空气,2,电源电压低,3,粉尘等进入活动铁芯的滑动部分，使运动状况恶化,1,铁芯除锈，修理好对外部的密封，更换铁芯组件,2,提高电源电压或使用符合电压的线圈,3,清除粉尘,线圈烧毁,1,环境温度高,2,快速循环使用时，因为吸引时电流大，单位时间耗电多，温度升高，使绝缘损坏而短路,3,粉尘夹在阀和铁芯之间，不能吸引活动铁芯,4,线圈上残余电压,1,按产品规定温度范围使用,2,使用高级电磁阀，使用气动逻辑回路,3,清除粉尘,4,使用正常电源电压，使用符合电压的线圈,切断电源，活动铁芯不能退回,1,粉尘夹入活动铁芯滑动部分,1,清除粉尘,续表,故障现象,故障分析,排除方法,外泄漏,1,衬套密封圈磨损，润滑油不足,2,活塞杆偏心,3,活塞杆有伤痕,4,活塞杆与密封衬套的配合面内有杂质,5,密封圈损坏,1,更换衬套密封圈,2,重新安装，使活塞杆位置正确,3,更换活塞杆,4,除去杂质，安装防尘盖,5,更换密封圈,内泄漏,1,活塞密封圈损坏,2,润滑不良,3,活塞被卡住,4,活塞配合面有缺陷，杂质挤入密封圈,1,更换活塞密封圈,2,进行润滑,3,重新安装，使活塞杆位置正确,4,除去杂质，缺陷严重者更换零件,输出力不足，动作不平稳,1,润滑不良,2,活塞或活塞杆卡住,3,气缸体内表面有锈蚀或缺陷,4,进入了冷凝水、杂质,1,调节或更换油雾器,2,检查安装情况，清除偏心,3,修复缺陷,4,加强对分水滤气器和油水分离器的管理定期排放污水,缓冲效果不好,1,缓冲部分的密封圈密封性能差,2,调节螺钉损坏,3,气缸速度太快,1,更换密封圈,2,更换调节螺钉,3,研究缓冲机构的结构是否合适,表,9-8,气缸常见故障及排除方法,故障现象,故障分析,排除方法,压力降过大,1,使用过细的滤芯,2,滤清器的流量范围太小,3,流量超过滤清器的容量,4,滤清器滤芯网眼堵塞,1,更换适当的滤芯,2,更换流量范围大的滤清器,3,更换大容量的滤清器,4,用净化液清洗或更换滤芯,从输出端逸出冷凝水,1,未及时排出冷凝水,2,自动排水器发生故障,1,养成定期排水习惯或安装自动排水器,2,修理或更换,输出端出现异物,1,滤清器滤芯破损,2,滤芯密封不严,3,用有机溶剂清洗塑料件,1,更换滤芯,2,更换滤芯的密封，紧固滤芯,3,用清洁的热水或煤油清洗,塑料水杯破损,1,在有有机溶剂的环境中使用,2,空气压缩机输出某种焦油,3,压缩机从空气中吸入对塑料有害的物质,1,使用不受有机溶剂侵蚀的材料,2,更换空气压缩机的润滑油，使用无油压缩机,3,使用金属杯,漏气,1,密封不良,2,塑料杯产生裂痕,3,泄水阀，自动排水器失灵,1,更换密封件,2,更换,3,修理或更换,表,9-9,分水滤气器常见故障及排除方法,本章小结,本章主要讲述了气压传动工作原理、组成及特点，气源装置及气动辅件、气动执行元件、气动控制元件以及气动逻辑元件的工作原理、结构及作用；介绍了一些基本的气动回路，并结合气动回路分析了气动元件在回路中的作用及回路的工作原理；并对常用气动系统及气动系统的设计、安装、调试与故障分析做了简单的介绍。,通过本章的学习，要熟悉气压传动系统的组成及特点，掌握气动元件、常用气动回路及气动系统的工作原理，并能阅读分析气压系统由哪些基本回路组成以及每个元件在系统中起什么作用，最后看懂整个回路系统。,同时，还要理解并掌握气压传动和液压传动的异同点，为工程实践和应用打好基础。,