气动原理结构及气缸的原理及维修-PPT.ppt

气压传动概述气压传动概述n气压传系统的工作原理及组成气压传系统的工作原理及组成n气压传动的特点气压传动的特点n气动元件组成气动元件组成n气压传动是以压缩空气作为工作介质进行能气压传动是以压缩空气作为工作介质进行能量的传递和控制的一种传动形式。量的传递和控制的一种传动形式。气压传系统的工作原理及组成气压传系统的工作原理及组成一、气压传系统的工作原理一、气压传系统的工作原理1、平衡态时，气体分子在空间均匀分布、平衡态时，气体分子在空间均匀分布(数密度数密度n相等相等)D分子间间隙 V分子运行速度处处一样处处一样2、平衡态时，分子沿各个方向运动的概率均等、平衡态时，分子沿各个方向运动的概率均等二、气动系统的组成二、气动系统的组成n气源装置气源装置 为系统提供合乎质量要求的压缩空气。为系统提供合乎质量要求的压缩空气。n执行元件执行元件 将气体压力能转换成机械能并完成做功动作将气体压力能转换成机械能并完成做功动作的元件，如气缸、气马达。的元件，如气缸、气马达。n控制元件控制元件 控制气体压力、流量及运动方向的元件，如控制气体压力、流量及运动方向的元件，如各种阀类；能完成一定逻辑功能的元件，即气动逻辑元各种阀类；能完成一定逻辑功能的元件，即气动逻辑元件；感测、转换、处理气动信号的元器件，如气动传感件；感测、转换、处理气动信号的元器件，如气动传感器及信号处理装置。器及信号处理装置。n气动辅件气动辅件 气动系统中的辅助元件，如消声器、管道、气动系统中的辅助元件，如消声器、管道、接头等。接头等。气压传系统的工作原理气压传系统的工作原理气动元件气动元件n执行元件n气动控制阀n气源装置n气动辅件执行元件执行元件 气动执行元件是将压缩空气的气动执行元件是将压缩空气的压力能转换为机械能的装置。包压力能转换为机械能的装置。包括气缸和气马达。实现直线运动括气缸和气马达。实现直线运动和做功的是气缸；实现旋转运动和做功的是气缸；实现旋转运动和做功的是气马达。和做功的是气马达。一、气缸的分类及工作原理一、气缸的分类及工作原理活塞式和膜片式活塞式和膜片式 活塞式又分单活塞式和双活塞活塞式又分单活塞式和双活塞式式单活塞式又分有活塞杆和无活单活塞式又分有活塞杆和无活塞杆塞杆 二、二、二、二、气动马达的工作原理气动马达的工作原理气动马达的工作原理气动马达的工作原理执行元件执行元件压力控制压力控制一、减压阀一、减压阀控制元件控制元件 气压传动系统与液压传动系统不同的一个特点是，液压传动系统的液压油是由安装在每台设备上的液压源直接提供；而气压传动则是将比使用压力高的压缩空气储于储气罐中，然后减压到适用于系统的压力。因此每台气动装置的供气压力都需要用减压阀(在气动系统中有称调压阀)来减压，并保持供气压力值稳定。二、溢流阀二、溢流阀只作安全只作安全阀用。阀用。三、顺序阀三、顺序阀由于气缸由于气缸（马达）的软特性，（马达）的软特性，很难用顺序阀实现两很难用顺序阀实现两个执行元件的顺序动个执行元件的顺序动作作控制元件控制元件流量控制阀流量控制阀 用于控制执行元件用于控制执行元件运动速度。运动速度。节流阀节流阀 单向节流阀单向节流阀 排气节流阀排气节流阀方向控制阀方向控制阀单向型控制阀单向型控制阀单向阀单向阀或门型梭阀或门型梭阀 与门型梭阀与门型梭阀 快速排气阀快速排气阀 方向控制阀方向控制阀 换向型换向型 气动逻辑元件气动逻辑元件 它是通过元件内部的可动部件的动作改变气流方向它是通过元件内部的可动部件的动作改变气流方向来实现一定逻辑功能的气动控制元件。来实现一定逻辑功能的气动控制元件。n按结构形式可分高压截止式逻辑元件、膜片式按结构形式可分高压截止式逻辑元件、膜片式逻辑元件、滑阀式逻辑元件和射流元件。逻辑元件、滑阀式逻辑元件和射流元件。气动逻辑元件气动逻辑元件一、气动逻辑元件的特点一、气动逻辑元件的特点n元件流道孔道较大，抗污染能力较强（射流元件除元件流道孔道较大，抗污染能力较强（射流元件除外）；外）；n元件无功耗气量低；元件无功耗气量低；n带负载能力强；带负载能力强；n连接、匹配方便简单，调试容易，抗恶劣工作环境连接、匹配方便简单，调试容易，抗恶劣工作环境能力强；能力强；n运算速度较慢，在强烈冲击和振动条件下，可能出运算速度较慢，在强烈冲击和振动条件下，可能出现误动作。现误动作。二、高压截止式逻辑元件二、高压截止式逻辑元件n与门与门 当当a、b 同时有信号，同时有信号，S 口有信号输出；口有信号输出；当当a、b 口只有一个有气信号时，口只有一个有气信号时，S 口均无信号口均无信号输出。输出。n 逻辑表达式逻辑表达式 S=a bn 逻辑符号逻辑符号n是门是门 当当a 口有信号输入，气源气流（图示口有信号输入，气源气流（图示 b口改口改为气源为气源p）就从）就从S口输出。口输出。n逻辑表达式逻辑表达式 S=an逻辑符号逻辑符号气动逻辑元件气动逻辑元件或门或门n当当a a、b b口有一个有气信号，口有一个有气信号，S S口就有信号输出。若口就有信号输出。若a a、b b两个口均有输入，则信两个口均有输入，则信号强者将关闭信号弱者的号强者将关闭信号弱者的阀口，阀口，S S口仍然有气信号口仍然有气信号输出。输出。n逻辑表达式逻辑表达式 S=a+S=a+b bn逻辑符号逻辑符号非门非门n 非门非门 当当a a口有信号输入，口有信号输入，S S口无信号输出；当口无信号输出；当a a口无信口无信号输入，号输入，S S口有信号输出。口有信号输出。n 逻辑表达式逻辑表达式 S=aS=an 逻辑符号逻辑符号n 禁门禁门 a a信号禁止信号禁止b b信号信号输出；无输出；无a a信号则有信号则有b b信号输信号输出（将图示气源口出（将图示气源口p p改为信号改为信号口口b b）。）。n 逻辑表达式逻辑表达式 S=aS=ab bn 逻辑符号逻辑符号或非元件或非元件n或非元件或非元件 该元件有三个输入口，一个输出该元件有三个输入口，一个输出口，一个气源口。三个输入口中任一个有气信口，一个气源口。三个输入口中任一个有气信号，号，S S口就无输出。口就无输出。n逻辑表达式逻辑表达式S=a+b+cS=a+b+cn逻辑符号逻辑符号气源装置气源装置n气源装置用来产生具有足够压力和流量的压缩空气并将其气源装置用来产生具有足够压力和流量的压缩空气并将其净化、处理作储存的装置，是气动系统的重要组成部分。净化、处理作储存的装置，是气动系统的重要组成部分。l-压缩机2-后冷却器3-分离器4、7-储气罐 5-干燥器6-过滤器8-加热器9-四通阀气源装置气源装置n气源装置由以下四部分组成气源装置由以下四部分组成n气压发生装置气压发生装置空气压缩机；空气压缩机；n净化、贮存压缩空气的装置和设备；净化、贮存压缩空气的装置和设备；n管道系统；管道系统；n气动三大件。气动三大件。电磁阀电磁阀1n电磁阀是用来控制流体的自动化基础元件，属于执行器；并不限于液压，气动。电磁阀用于控制液压流动方向，工厂的机械装置一般都由液压钢控制，所以就会用到电磁阀。n电磁阀的工作原理，电磁阀里有密闭的腔，在的不同位置开有通孔，每个孔都通向不同的油管，腔中间是阀，两面是两块电磁铁，哪面的磁铁线圈通电阀体就会被吸引到哪边，通过控制阀体的移动来档住或漏出不同的排油的孔，而进油孔是常开的，液压油就会进入不同的排油管，然后通过油的压力来推动油刚的活塞，活塞又带动活塞杆，活塞竿带动机械装置动。这样通过控制电磁铁的电流就控制了机械运动。n上面说得是电磁阀的普通原理 n实际上，根据流过介质的温度，压力等情况，比如管道有压力和自流状态无压力。电磁阀的工作原理是不同的。n比如在自流状态下需要零压启动的，就是通电后，线圈整个把闸体吸起来。n而有压力状态的电磁阀，则是线圈通电后吸出插在闸体上的一个销子，用流体自身的压力把闸体顶起来。n这两种方式的不同之处是，自流状态的电磁阀，因为线圈要吸起整个闸体，所以体积较大 n而带压状态的电磁阀，只需要吸起销子，所以体积可以做的比较小。电磁阀电磁阀2n二位二通电磁阀由阀体和电磁线圈两部分组成，是自带桥式整流电路，并带过电压、过电流安全保护的直动式结构.n 电磁阀线圈不通电。此时，电磁阀铁芯在回复弹簧的作用下靠在双管端，关闭双管端出口，单管端出口处于开启状态，制冷剂从电磁阀单管端出口管流向冷藏室蒸发器、冷冻室蒸发器流回压缩机，实现制冷循环。n 电磁阀线圈通电。此时，电磁阀铁芯在电磁力的作用下克服回复弹簧作用力移到单管端，关闭单管端出口，双管端出口处于开启状态，制冷剂从电磁阀双管端出口管流向冷冻室蒸发器流回压缩机，实现制冷循环。n二位三通电磁阀由阀体和电磁线圈两部分组成，是自带桥式整流电路，并带过电压、过电流安全保护的直动式结构，系统中工作状态一：电磁阀线圈不通电。此时，电磁阀铁芯在回复弹簧的作用下靠在双管端，关闭双管端出口，单管端出口处于开启状态，制冷剂从电磁阀单管端出口管流向冷藏室蒸发器、冷冻室蒸发器流回压缩机，实现制冷循环。（如图一）n系统中工作状态二：电磁阀线圈通电。此时，电磁阀铁芯在电磁力的作用下克服回复弹簧作用力移到单管端，关闭单管端出口，双管端出口处于开启状态，制冷剂从电磁阀双管端出口管流向冷冻室蒸发器流回压缩机，实现制冷循环。普通气缸的基本组成和原理普通气缸的基本组成和原理:组成:缸体，活塞，密封圈，磁环（有sensor的气缸）原理:压力空气使活塞移动，通过改变进气方向，改变活塞杆的移动方向。失效形式:活塞卡死，不动作；气缸无力，密封圈磨损，漏气。磁环活塞密封圈活塞杆密封圈缸体 典型气缸的结构和工作原理典型气缸的结构和工作原理 n以气动系统中最常使用的单活塞杆双作用气缸为例来说明，气缸典型结构如下图1所示。它由缸筒、活塞、活塞杆、前端盖、后端盖及密封件等组成。双作用气缸内部被活塞分成两个腔。有活塞杆腔称为有杆腔，无活塞杆腔称为无杆腔。n 当从无杆腔输入压缩空气时，有杆腔排气，气缸两腔的压力差作用在活塞上所形成的力克服阻力负载推动活塞运动，使活塞杆伸出；当有杆腔进气，无杆腔排气时，使活塞杆缩回。若有杆腔和无杆腔交替进气和排气，活塞实现往复直线运动。普通双作用气缸1、3缓冲柱塞2活塞4缸筒5导向套6防尘圈7前端盖8气口9传感器10活塞杆11耐磨环12密封圈13后端盖14缓冲节流阀气缸常见故障的判断及基本维修技巧气缸常见故障的判断及基本维修技巧常用维修工具常用维修工具 1500号砂纸卡簧钳密封圈润滑油卡簧钳,1500#砂纸,SMC气缸润滑油,清洁布,新的气缸密封圈.注意:因为气缸有专用的润滑油,用其他的润滑油的话,可能会缩短密封圈的寿命,且不能正常工作.好的气缸好的气缸:用手紧紧堵住气孔，然后用手拉活塞轴,拉的时候有很大的反向力，放的时候活塞会自动弹回原位；拉出推杆再堵住气孔，用手压推杆时也有很大的反向力，放的时候活塞会自动弹回原位。坏的气缸坏的气缸:拉的时候无阻力或力很小，放的时候活塞无动作或动作无力缓慢,拉出的时候有反向力但连续拉的时候慢慢减小；压的时候没有压力或压力很小，有压力但越压力越小。气孔气缸常见故障的判断及基本维修技巧气缸常见故障的判断及基本维修技巧 常见故障的判断常见故障的判断1.找到与气缸配套的密封圈2.拆下外盖3.拆下卡簧4.取出推杆5.拆下密封圈6.清洁所有的部件，检查磨损程度气缸常见故障的判断及基本维修技巧气缸常见故障的判断及基本维修技巧 常见故障维修步骤常见故障维修步骤1 如果有起槽的部件，用砂纸磨光滑，防止漏气和保证不会增加密封圈的磨损。将新的密封圈按正确的方向安装好，并在表面涂上润滑油。气缸常见故障的判断及基本维修技巧气缸常见故障的判断及基本维修技巧 常见故障维修步骤常见故障维修步骤2 按拆的步骤反过来装好气缸检查气缸的密封性注意事项注意事项:在拆开气缸后，需要评估部件的维修价值：如果推杆或缸体起槽的太深，磨损的很厉害,换了新的密封圈也用不了很长的时间推杆，缸体和密封圈座变形的,不能维修。起槽气缸常见故障的判断及基本维修技巧气缸常见故障的判断及基本维修技巧 常见故障维修步骤常见故障维修步骤3 气缸在动作过程中，不能将身体任何部分置于其行程范围内，以免受伤在维修设备上的气缸时，必须先切除气源，保证缸体内气体放空，直至设备处于静止状态方可作业在维修气缸结束后，应先检查身体任何部分未置于其行程范围内，方可接通气源试运行接通气源时，应先缓慢冲入部分气体，使气缸冲气至原始位置，再插入接头气缸常见故障的判断及基本维修技巧气缸常见故障的判断及基本维修技巧 气动执行元件维修的注意事项气动执行元件维修的注意事项 由于我们公司使用的气缸种类较多，品牌也不一样，有些型号仓库没有密封圈备件，但同品牌的有些是可以通用的，可参考以下参数：缸体直径活塞直径推杆直径气缸常见故障的判断及基本维修技巧气缸常见故障的判断及基本维修技巧 SMC密封圈的识别要领密封圈的识别要领 气缸的常见技术参数气缸的常见技术参数11）气缸的输出力 气缸理论输出力的设计计算与液压缸类似，可参见液压缸的设计计算。如双作用单活塞杆 气缸推力计算如下：理论推力（活塞杆伸出）Ft1A1p 理论拉力（活塞杆缩回）Ft2A2p 式中 Ft1、Ft2气缸理论输出力（N）；A1、A2无杆腔、有杆腔活塞面积（m2）；p 气缸工作压力（Pa）。实际中，由于活塞等运动部件的惯性力以及密封等部分的摩擦力，活塞杆的实际输出力小于理论推力，称这个推力为气缸的实际输出力。气缸的效率 是气缸的实际推力和理论推力的比值，即 所以 气缸的效率取决于密封的种类，气缸内表面和活塞杆加工的状态及润滑状态。此外，气缸的运动速度、排气腔压力、外载荷状况及管道状态等都会对效率产生一定的影响气缸常见的技术参数及选型要求气缸常见的技术参数及选型要求 2.气缸直径计算气缸直径的设计计算需根据其负载大小、运行速度和系统工作压力来决定。首先，根据气缸安装及驱动负载的实际工况，分析计算出气缸轴向实际负载F，再由气缸平均运行速度来选定气缸的负载率，初步选定气缸工作压力（一般为0.4 MPa0.6 MPa），再由 F，计算出气缸理论出力Ft，最后计算出缸径及杆径，并按标准圆整得到实际所需的缸径和杆径。例题 气缸推动工件在水平导轨上运动。已知工件等运动件质量为 m250 kg，工件与导轨间的摩擦系数 0.25，气缸行程 s为 400 mm，经1.5 s时间工件运动到位，系统工作压力p=0.4 MPa，试选定气缸直径。解：气缸实际轴向负载 F mg 0.25 250 9.81613.13 N 气缸平均速度 选定负载率 0.5 则气缸理论输出力双作用气缸理论推力气缸直径按标准选定气缸缸径为63mm。气缸的选型及计算气缸的选型及计算气缸常见的技术参数及选型要求气缸常见的技术参数及选型要求空气压缩机空气压缩机将机械能转化为气体的将机械能转化为气体的压力能，供气动机械使压力能，供气动机械使用。用。空气压缩机分容积型和空气压缩机分容积型和速度型。速度型。空气压缩机的选用原则空气压缩机的选用原则 依据是气动系统所需依据是气动系统所需要的工作压力和流量两要的工作压力和流量两个参数。个参数。压缩空气的净化装置和设备压缩空气的净化装置和设备气动系统对压缩空气质量的要求：压缩空气要具有一定压气动系统对压缩空气质量的要求：压缩空气要具有一定压力和足够的流量，具有一定的净化程度。不同的气动元件力和足够的流量，具有一定的净化程度。不同的气动元件对杂质颗粒的大小有具体的要求。对杂质颗粒的大小有具体的要求。混入压缩空气中的油分、水分、灰尘等杂质会产生不良影混入压缩空气中的油分、水分、灰尘等杂质会产生不良影响，必须要设置除油、除水、除尘，并使压缩空气干燥的响，必须要设置除油、除水、除尘，并使压缩空气干燥的提高压缩空气质量、进行气源净化处理的辅助设备。提高压缩空气质量、进行气源净化处理的辅助设备。一般包括后冷却器、油水分离器、贮气罐、干燥器一般包括后冷却器、油水分离器、贮气罐、干燥器气动三大件气动三大件1.1.分水过滤器分水过滤器 作用是除去空气中的灰尘、杂质，并作用是除去空气中的灰尘、杂质，并将空气中的水分分离出来。将空气中的水分分离出来。原理：回转离心、撞击，原理：回转离心、撞击，性能指标：过滤度、水分离率、滤灰效率、流量特性能指标：过滤度、水分离率、滤灰效率、流量特性性气动三大件气动三大件2.2.油雾器油雾器 特殊的注油装置。特殊的注油装置。原理原理 当压缩空气流过时，它将润滑油喷射成雾状，当压缩空气流过时，它将润滑油喷射成雾状，随压缩空气流入需要的润滑部件，达到润滑的目的。随压缩空气流入需要的润滑部件，达到润滑的目的。性能指标：流量特性、起雾油量性能指标：流量特性、起雾油量3.3.减压阀减压阀 起减压和稳压作用。起减压和稳压作用。n消声器消声器n气缸、气阀等工作时排气速度较高，气体体积急剧膨气缸、气阀等工作时排气速度较高，气体体积急剧膨胀，会产生刺耳的噪声。胀，会产生刺耳的噪声。n消声器是通过阻尼或增加排气面积来降低排气的速度消声器是通过阻尼或增加排气面积来降低排气的速度和功率，从而降低噪声的。和功率，从而降低噪声的。n消声器的类型：吸收型；膨胀干涉型；膨胀干涉吸收消声器的类型：吸收型；膨胀干涉型；膨胀干涉吸收性。性。气源气源辅件辅件