1、精選優質文檔-傾情為你奉上一、氣動技術基本知識1. 氣動技術中常用的單位1個大氣壓=760mmHg =1.013bar =101kpa壓力單位換算1N/=kgf/m=kgf/c1kgf/c=0.1Mpa2. 氣動控制裝置的特點空氣廉價且不污染環境，用過的氣體可直接排入大氣速度調整容易元件結構緊湊，可靠性高受濕度等環境影響小使用安全便于實現過載保護氣動系統的穩定性差工作壓力低，功率重量比小元件在行程中途停止精度低3. 氣動系統的組成氣動系統基本由下列裝置和元件組成(1)氣源裝置氣動系統的動力源提供壓縮空氣(2)空氣處理裝置調節壓縮空氣的潔凈度及壓力(3)控制元件方向控制元件切換空氣的流向流量控制

2、元件調節空氣的流量(4)邏輯元件與或非(5)執行元件將壓力能轉換為機械功(6)輔助元件保證氣動裝置正常工作的一些元件 壓縮機a）氣源裝置 儲氣罐 后冷卻器 過濾器 油霧分離器 減壓閥b）空氣調節 油霧器 處理裝置 空氣凈化單元 干燥器 其它 電磁閥 氣缸 氣壓控制閥 帶終端開關氣缸 方向控制閥 機械操作閥 帶制動器氣缸 手動閥 氣缸 帶鎖氣缸 其它 帶電磁閥氣缸 其它 速度控制閥C）控制元件 速度控制閥 d）執行元件 節流閥擺動缸 回轉執行件 邏輯閥 空氣馬達 管子接頭 消音器 e）輔助元件 壓力計 其它 污染物質的去除能力污染物質過濾器油霧分離器干燥器水蒸氣微小水霧微小油霧水滴固體雜質表1二

3、、空氣處理元件壓縮空氣中含有各種污染物質。由于這些污染物質降低了氣動元件的使用壽命。并且會經常造成元件的誤動作和故障。表1列出了各種空氣處理元件對污染物的清除能力。1空氣濾清器空氣濾清器又稱為過濾器、分水濾清器或油水分離器。它的作用在于分離壓縮空氣中的水分、油分等雜質，使壓縮空氣得到初步凈化。2 油霧分離器油霧分離器又稱除油濾清器。它與空氣濾清器不同之處僅在于所用過濾元件不同。空氣濾清器不能分離油泥之類的油霧，原因是當油粒直徑小于23m時呈干態，很難附著在物體上，分離這些微粒油霧需用凝聚式過濾元件，過濾元件的材料有：1） 活性炭2） 用與油有良好親和能力的玻璃纖維、纖維素等制成的多孔濾芯3 空

4、氣干燥器為了獲得干燥的空氣只用空氣濾清器是不夠的，空氣中的濕度還是幾乎達100%。當濕度降時，空氣中的水蒸氣就會變成水滴。為了防止水滴的產生，在很多情況下還需要使用干燥器。干燥器大致可分為冷凍式和吸附式兩類。4 空氣處理裝置空氣濾清器、調壓閥和油霧器等組合在一起，即稱為空氣處理裝置。a) 空氣處理三聯件（FRL裝置）空氣處理三聯件俗稱氣動三大件。它是由濾清器、調壓閥和油霧器三件組成的，b) 空氣處理雙聯件這是由組合式過濾器減壓閥與油霧器組成的空氣處理裝置。c) 空氣處理四聯件它是由濾清器、油霧分離器、調壓閥和油霧器四件組成，用于需要優質壓縮空氣的地方。5 調壓閥（減壓閥）調壓閥是輸出壓力低于輸

5、入壓力，并保持輸出壓力穩定的壓力控制元件。由于大多是與濾清器和油霧器連成一體使用，所以把它分在空氣處理元件一類中。6 油霧器氣動系統中有很多裝置都有滑動部分如：氣缸體與活塞，閥體與閥芯等。為了保證滑動部分的正常工作需要潤滑，油霧器是提供潤滑油的裝置三、控制元件一、 方向控制閥方向控制閥是氣動控制回路中用來控制氣體流動方向和氣流通斷，從而使氣路中的執行元件能按要求方向進行動作的元件。在各類元件中，方向控制閥的種類最多。主要有換向閥和單向閥兩大類。前者包括電磁閥，氣控閥等，后者主要有單向閥，梭閥等，應用都很廣泛。1. 換向閥 換向閥主要有轉閥和滑閥兩大類本公司主要使用滑閥結構的換向閥。滑閥依靠其中

6、的滑柱式閥芯處在不同位置上來接通或切斷氣路的。一般地講，閥芯的切換位置主要有二個或三個，即有二位閥和三位閥之分。表中代表了閥的一個切換位置，故而有幾個長方形表示該閥是幾位的。長方形中的箭頭#$表示在該位置上氣流流動的方向，則表示在這一位置上氣流被切斷。二位閥有自復位和自保持兩種。三位閥的閥芯除了可以停在閥體的兩端外，還可有一個中間位置。氣動閥通過氣壓信號切換閥芯，分成直接作動式和間接作動式兩種，氣動閥猶如去掉了電磁線圈后的電磁閥。由于采用氣壓信號控制，所以動作慢，不能指望像電磁閥那樣高速動作，但壽命一般都較長。氣動控制閥與電磁閥的區別是不用電磁鐵，因而控制信號不是電信號而是氣壓信號，常用于防爆

7、場合或不用電的簡易生產線上。2. 單向閥如圖1單向閥只允許氣流沿一個方向流動而不能反向流動。單向閥用在氣路中需要防止空氣逆流的場合，還可用在氣源停止供氣時需要保持壓力的地方。梭閥相當于兩個單向閥合成，有兩個進氣口，一個出氣口，因而無論哪個進氣口進氣，出口總有輸出，且出口總和壓力高的進氣口相聯。雙壓閥則是“與”的功能，只有兩口均有氣流時才會使出口有輸出。圖2為快速排氣閥的工作原理。當P腔進氣后，活塞上移，閥口2開，閥口1閉，P A接通。當排氣時，活塞下移，閥口2閉1開，A R接通，管路氣體從R口排出。快速排氣閥主要用于氣缸排氣，以加速氣缸的動作。二、 流量控制閥在氣動系統中，如要對氣缸運動速度加

8、以控制或需要延時元件計時時，就要控制壓縮空氣的流量。在流量控制時，只要設法改變管道的截面就可。流量控制閥分為節流閥，速度控制閥和排氣節流閥數種等。1 節流閥可調式節流閥依靠改變的流通面積來調節氣流。2 速度控制閥速度控制閥由節流閥和單向閥組合而成。故而又叫單向節流閥，通過調節流量達到控制執行元件速度的目的。三、 壓力控制閥壓力控制閥是利用閥芯上的氣壓作用力和彈簧力保持平衡來進行工作的，平衡狀態的任何破壞都會使閥芯位置產生變化，其結果不是改變閥口開度的大小（例如溢流閥、減壓閥），就是改變閥口的通斷（例如安全閥，順序閥）。1. 溢流閥 溢流閥由進口（P）處的氣壓壓力控制閥芯動作，當進口處壓力達到預

9、設值時閥芯克服彈簧力動作使得進、出口導通，從而實現溢流作用。如圖3(a)所示。 (a) (b)2.減壓閥 減壓閥則是由出口處壓力驅動閥芯，當出口處壓力達到預設值時閥芯克服彈簧力動作使得進、出口截斷，從而實現減壓作用。如圖3(b)所示。各種閥的符號見附表1四、執行元件氣動系統中將壓縮空氣的壓力轉換成機械能，從而實現所要求運動的驅動元件，稱為執行元件。它分為氣缸和氣動馬達兩大類。相對于液壓和機械傳動，它結構簡單，維修方便。但由于壓縮空氣的壓力通常為0.3-0.6Mpa故而輸出力小。氣缸是用壓縮空氣作動力源，產生直線運動或擺動，輸出力或力矩做功的元件。主要氣缸主要類型和特點見附表2。五、氣動回路（一

10、）回路設計基礎1） 路的構成（圖4）2）控制方式（二）驅動回路1驅動氣缸的基本回路在通常使用的氣缸中有單作用氣缸和雙作用氣缸。以下介紹驅動這些氣缸的基本回路。1） 單作用氣缸只在一個方向上的運動靠壓縮空氣驅動，靠彈簧力的作用回程。圖5為使用單作用氣缸作往復運動的氣路圖。換向閥（電磁閥）使用二位三通閥。換向閥的P口與氣源凈化裝置相連接，A口與氣缸相連接。速度控制閥接在換向閥與氣缸之間。速度控制閥有方向性，連接時不可接反。回路的動作動原理如下：在初始位置時，P口封閉，氣缸的氣缸蓋一側通過速度控制閥的單向閥和換向閥直接與大氣相通。氣缸活塞靠彈簧力的作用停止于完全縮回的位置.當電磁閥通電換向時,氣源通

11、過速度控制閥給氣缸供氣,壓縮彈簧使活塞前進.調整速度控制閥節流孔的大小,可以控制活塞前進速度.當電磁閥斷電恢復到初始位置時,P口再次封閉,氣缸內空氣排出.活塞在彈簧力作用下后退并返回原點.這時氣缸的速度不能控制.2）雙作用氣缸的驅動回路圖6為使雙作用氣缸作往復運動的氣路圖。換向閥使用二位五通閥（二位四通閥也可以），換向閥的P口與氣源靜化裝置相連接。A口與氣缸桿一側的接口相連，B口與氣缸蓋一側的接口相連。速度控制閥接在換向閥與氣缸之間（注意方向與單作用氣缸時相反）。在初始位置時，P口與氣缸桿一側相通，另一方面，氣缸蓋一側通過換向閥與大氣相通。這時氣缸活塞處于后死點的位置上。當電磁閥通電換向時，氣

12、缸蓋一側通壓縮空氣，氣缸桿一側空氣排出，活塞前進。活塞的速度由速度控制閥調整。當電磁閥斷電回到初始位置時，氣缸桿一側充氣，氣缸蓋一側排氣，活塞后退。后退的速度由速度控制閥調整。2氣缸的速度控制回路基于不同的目的和條件，可使用各種回路對氣缸進行速度控制。下面介紹通常使用的基本回路。b) 入口節流式這種方式通過調節供給氣缸的流量，對氣缸的速度加以控制。圖7示出了這種方式的路圖。來自換向閥的空氣流過速度控制閥時，單向閥關閉，氣流只有通過節流閥流向氣缸，因為節流閥是可調的，所以通過調整節流閥便可設定氣缸活塞的速度。氣流反向流動時，即從氣缸一側流向閥一側時，單向閥打開，空氣流量不受控制（自由流）。在入口

13、節流方式中，氣缸出口一側排氣較快，因而容易受到所供氣壓變動的影響。對于所加負載為變動負載的情況，速度穩定性差，因而除了特殊回路（例如防止失控回路等），一般都采用下面將要介紹的出口節流式。c) 出口節流式這種方式通過調節氣缸的排氣流量來控制氣缸速度。圖8示出了這種方式的回路圖。注意，速度控制閥的方向與入口節流式相反。來自換向閥的空氣流過速度控制閥時，單向閥打開，于是成為自由流，氣流在不受控制的情況下流向氣缸。而來自氣缸一側的空氣使單向閥關閉，由節流閥調節流量，從而控制氣缸活塞的速度。在氣缸的兩個口都按出口節流式連接速度控制閥時，活塞靠兩側的壓差（由排氣一側的速度控制閥調整）動作。因此，在負載變動

14、的情況下，它比入口節流方式有更好的速度穩定性。出口節流是應用得最普通的方式。d) 排氣節流式這種方式是將節流閥連接在換向閥的排氣口上，調節排氣的流量來控制氣缸的速度。因為氣缸的進氣氣流不經過節流閥，所以不需要單向閥。在調節排氣流量來實現速度控制這一點上，它同出口節流式完全相同，不過，如果氣缸與換向閥之間的管路較長，這一部分就成了氣罐，使回路的響應變差，負載變動時，速度就會不穩定。圖9為排氣節流式的回路圖。3 基本回路，應用各種機能不同的電磁換向閥，可以構成不同的驅動回路。下面介紹幾種基本的驅動回路。a) 單作用氣缸的往復動作回路圖5所示的即為單作用氣缸的往復動作回路。但由于它是采用單向的入口節

15、流方式，所以氣缸活塞的速度只有在伸出時受到控制。如果希望在縮回時（靠彈簧力作用）控制其速度，可以在換向閥與氣缸之間，再反向串聯一個速度調節閥，構成出口節流調速，或是在換向閥的R口上連接一個節流閥，構成排氣節流方式。b) 雙作用氣缸往復動作回路圖6所示的即為雙作用氣缸往復動作回路。這個回路中，使用的電磁閥是單電磁鐵彈簧復位的，線圈通電時氣缸伸出并保持在前死點位置。一旦斷電，電磁復位，氣缸馬上后退。所以，它適用于遇到緊急情況（例如電源斷電）希望氣缸活塞返回初始位置的場合。c) 帶自保持功能的雙作用氣缸往復動作回路若希望在遇到緊急情況時氣缸活塞能保持現行位置，可采用圖10所示的回路。與圖6相比，這個

16、回路只是用帶自保持功能的雙電磁鐵電磁閥代替了彈簧復位的單電磁鐵電磁閥。這種電磁閥在一側線圈通電切換后，它可以在遇到緊急情況（例如電源斷電）時立即停止不動。這種回路普遍用于卡緊物體或抓持重物的氣動路中。d) 雙氣源供氣回路這是將氣源分別連接到二位五通閥的R1、R2接口上使用的回路。P口為公共排氣口，氣缸與電磁閥之間的連接與通常的連接相反。圖11示出了其回路圖。在諸如用氣缸升降重物等場合，當氣缸伸出、縮回時，負載會有較大的不平衡。這時可采用這種雙氣源供氣回路。一般只對一個供氣口（氣缸上無負載作用的一側）的壓力進行減壓，以取得壓力（包括負載）平衡.由于一般調壓閥空氣不能反向流動,所以調壓閥應接在電磁

17、閥之前.此外,并不是所有種類的電磁閥都允許從R口供氣,使用時要注意選擇可從R口供氣的電磁閥.e) 中途位置停止回路(中位封閉式)圖12示出了使用中位封閉式三位五通換向閥使氣缸在中途任意位置停止的回路。如果讓線圈，交替通電，斷電，那么，同使用二位五通閥時一樣，氣缸活塞將作往復運動。在活塞運動過程中，如果兩個線圈都斷電，則電磁閥靠彈簧作用返回中位，接口全部被封閉。氣缸靠推力差（包括負載的氣缸蓋一側同氣缸桿一側的推力差）少許移動一段后停止。當無負載時，氣缸桿一側活塞的受壓面積較小，所以氣缸活塞往氣缸桿一側移動。停止后，如果氣缸、配管、電磁閥沒有泄漏，活塞將保持在停止位置上，當線圈或再次通電時，活塞重

18、新做前進或后退。這樣，雖然可以讓活塞在中途停止，但由于空氣有壓縮性，所以不能期望有較高的停止精度。此外，有的電磁閥（滑閥）允許有一定的泄漏，所以在長時間停止于中位時，活塞會緩慢的漂移運動。在回路中添加鎖緊回路（由雙個氣控單向閥構成）可避免這種現象。這種回路適用于對停止位置精度沒有要求，停止后不希望活塞能自由移動的場合。e) 中途位置停止回路（中位排氣式） 本回路同e）節所介紹的回路基本相同，但使用中位排氣式的三位五通閥。圖13是它的回路圖。當兩個線圈都有斷電時，氣缸活塞兩側分別通過A,R1口和B,R2口接通大氣。氣缸活塞上兩側壓力消失。當外力施加于氣缸桿時，活塞將移動。這種回路適用于停止后希望

19、允許外力拖動氣缸的場合。不過，在停止的狀態下，如果線圈通電，由于在通電瞬間氣缸內沒有壓力，出口節流不起作用，會使活塞突然快速運動。這種現象稱為飛缸。為避免飛缸現象，可將調速方式改為入口節流式，但最好使用下面介紹的雙氣源供氣的回路。f) 中途位置停止回路（雙氣源供氣回路）本回路與d）節所介紹的一樣，是雙氣源供氣回路，它使用中位排氣式三位五通閥，圖14是它的回路圖。本回路驅動氣缸活塞運動方面與e）節與f）節所介紹的回路基本相同，若在運行中途，電磁閥兩個線圈全都斷電，則由R1R2口分別向氣缸兩側供氣，從兩側向活塞加壓。這時，靠調壓閥設定壓力，以取得包括負載在內的推力平衡。這樣，便抵消了由于加在氣缸上

20、的負載以及受壓面積的不同所引起的推力差，使活塞中途停止。由于活塞兩側推力平衡，所以對活塞桿施加外力時，可拖動活塞運動。又由于活塞兩側始終保持一定壓力，所以在線圈通電瞬間不會出現飛缸現象。需要注意的是，所使用的電磁閥應選用允許從R1R2口供氣的。還要根據加在氣缸上的負載作用力的方向，考慮調壓閥應安裝在R1還是R2口上。4 應用回路在氣動回路中有各種應用回路，它們都是根據不同的使用目的而作了周密考慮的。下面介紹一些常用的實例。1）快速回路（快速排氣回路）這種回路用在當系統的功能要求氣缸高速動作的場合，或者希望縮短循環時間的場合。圖15示出了用快速排氣閥使氣缸活塞實現快速后退的回路圖。氣缸前進時，由

21、速度控制閥進行速度控制，后退時，不通過電磁閥而由快速排氣閥將氣缸蓋一側的空氣直接排出，以提高活塞回程速度。這時，供氣一側（活塞桿一側）也需要有足夠大的氣流量，所以速度控制閥接出口節流方式連接。2）速度可變回路（兩級變速回路）在雙作用氣缸往復運動基本回路上添加幾個元件便可構成兩級變速回路。圖16示出了前進時兩級變速控制回路。氣缸活塞前進時，如果電磁閥不通電，活塞的速度由速度控制閥控制。當電磁閥通電時，氣流不僅通過速度控制閥，而且通過速度控制閥。排氣阻力下降，氣缸活塞前進速度增加。適當的調整兩個速度控制閥，可獲得合適的快、慢速進給速度。一般地，調整速度控制閥時，閥比閥要開得大些。由于快慢速度是由電

22、磁閥控制切換的，所以完全可以在行程中途實現變速，即由低速切換到高速，或由高速切換到低速。此外，也可以將電磁閥改為機械閥，靠安裝在氣缸活塞桿上的撞塊直接實現高低速切換。3）低速控制回路（氣液回路）由于氣體有彈性，使用純氣動回路很難實現氣缸活塞的低速運動，這時可以采用氣液回路。圖17是氣液低速控制的回路圖。將電磁換向閥的A、B口分別連接兩個氣液變換器，使變換器同油缸之間充滿液壓油。用液壓速度控制閥調整油的流量即可控制油缸活塞用很低的速度運行。該回路既利用了氣動系統的簡便性，又利用了液壓系統良好的控制性能。變換器的容量要大于油缸的容積，使行程變化過程中對油的增減能在變換器內得到補償。此外，液壓部分中

23、不能有殘留的空氣，否則控制將變得不穩定，所以使用前要充分排氣。再有如使用的油缸在兩個油腔間有少許泄漏，則需要采取一些措施，如在兩個變換器之間設置用來調整液面的補償回路。如果在液壓油路上加裝上電磁截止閥，就能構成精密定位回路。3） 精密定位回路 這是直接靠氣動實現精密定位的回路。它不需要液壓回路。圖18示出了這種回路，其中氣缸采用ACB型帶制動器氣缸，驅動氣缸的電磁閥使用三位五通閥（中位排氣式）。與中途停止的雙氣源供氣回路一樣。因回路上增加了制動控制回路，回路中的電磁換向閥一般直接安裝在ACB氣缸上，使用時只要在P口上接上氣源即可。靠調壓閥（減壓閥）取得氣缸的平衡。制動時通過使制動器換向閥斷電使

24、氣缸的制動機構動作，將氣缸活塞固定在中途任意位置上。在控制電路中，要使氣缸活塞運動，應先使制動器電磁閥通電解除制動，少許延時后再接通換向電磁閥驅動活塞運動。要想進一步提高定位精度，可以回路中添加兩級變速回路，使活塞在定位停止前先切換到低速運行狀態。5）安全鎖定回路在某些帶有固定重量負載的機械裝置，（例如氣動壓力機），希望在系統失去供氣壓力時能使氣缸活塞鎖定在行程端部，可以使用安全鎖定回路，其中氣缸使用帶鎖定裝置的特殊氣缸，電磁閥使用二位五通閥。圖19示出了回路圖。該回路與雙作用氣缸往復動作回路完全相同。反復動作的控制也完全相同。氣源壓力消失時，活塞也能在行程上死點鎖住（防止下落）要注意，當氣缸從無氣壓狀態重新啟動時，直接向氣缸蓋一側供氣不能使活塞動作，這是因為鎖定機構的錐形導桿壓住了鎖定活塞桿，使其不能縮回的緣故。勞動好象，當重新啟動氣缸時，應先向活塞桿一側供氣，再向氣缸蓋