品質管理課培訓教材主講：張亞東氣動（Pneumatic)理論知識-----精品文檔------第一章概論氣動技術是以空氣壓縮機為動力源，以壓縮空氣為工作介質，進行能量傳遞的工程技術，是實現各種生產控制、自動控制的重要手段之一。

發(fā)展原因：1加工技術的提高，材料和密封技術的發(fā)展、新工藝的出現以及電子技術的結合2工業(yè)機械化、自動化發(fā)展，生產效率和產品質量的需求（市場的需求）-----精品文檔------第一節(jié)氣動技術的應用現狀

1汽車制造業(yè)：車身外殼的吸起和放下、點焊。2電子、半導體制造業(yè)：顯象管的吸起，芯片的搬運、壽命實驗3生產自動化的實現：搬運、轉位、定位、加緊、進給、裝卸、裝配4包裝自動化的實現：化肥的計量、粘稠、有毒氣體包裝

高頻、準確、平穩(wěn)、省人-----精品文檔------第二節(jié)氣動技術的特點機械方式：凸輪、杠桿、連桿、齒輪和轉動軸

電氣方式：限位開關、繼電器、延時器、電磁離合器

電子方式：半導體元件

液壓方式：液壓閥、缸

氣動方式：氣動閥、缸從驅動、環(huán)境、操作、價格等方面考慮，揚長避短結合使用自動化方式:-----精品文檔------氣動方式優(yōu)點：1氣動裝置結構簡單、輕便、安裝維護簡單。壓力等級低，故使用安全。工作介質是取之不盡、用之不完的空氣，空氣本身不花錢。輸出力及工作速度的調節(jié)非常容易。可靠性高，使用壽命長。利用空氣的可壓縮性，可貯存能量，實現集中供氣。全氣動控制具有防火、防暴、耐潮的能力。7由于空氣流動損失小，壓縮空氣可集中供應，遠距離輸送。-----精品文檔------氣動方式缺點：由于空氣有壓縮性，氣缸的動作速度易受負載的變化而變化。氣缸在低速運動時，由于摩擦力占推力的比例較大，氣缸穩(wěn)定性不如液壓缸。氣缸的輸出力比液壓缸小。-----精品文檔------第三節(jié)氣動技術發(fā)展動向高質量：閥3000萬次缸（2000~5000）KM高精度：0.5~0.1mm0.01μm0.1mg高速度:10hz3m/s低功耗:1~0.5w小型化輕量化:鋁合金、塑料無給油化：低成本、壽命長復合集成化機電一體化：可編程控制器+傳感器+氣動元件-----精品文檔------第二章氣動執(zhí)行元件將壓縮空氣的壓力能轉換為機械能，驅動機構作直線往復運動、擺動和旋轉運動、夾持的元件稱為氣動執(zhí)行元件。-----精品文檔------第一節(jié)氣動元件與系統(tǒng)的基本構成氣源設備：空氣壓縮機、后冷卻器、氣罐氣源處理元件：過濾器、干燥器氣動控制元件：壓力、方向、速度控制閥氣動執(zhí)行元件：氣缸、氣馬達、氣爪氣動輔助元件：油霧器、消音器、管接頭-----精品文檔-----------精品文檔------1-增壓閥2-五通電磁閥3-儲氣罐-----精品文檔------第二節(jié)氣缸的分類

按結構分：有活塞式、非活塞式

-----精品文檔------標準型：CJ、CQ2、CM2、CG1、MB省空間型：CU、CQ2高精度型：CX、CXS、MGP/Q帶導桿型：MGP/Q帶閥型、無桿型、止動性、中停型、落下防止型、計測型(以上機種為中國工廠常加工的機種）按功能分類：-----精品文檔------基本型：不帶安裝件的氣缸有S、B、A型腳座型：L型法蘭型：F、G型按安裝方式分類：耳環(huán)型：C、D、E型耳軸型：T、U型固定式擺動式-----精品文檔------按緩沖方式分類：無緩沖墊緩沖：設置聚氨酯橡膠墊氣緩沖設置液壓緩沖器-----精品文檔------給油氣缸：由壓縮空氣帶入油霧不給油氣缸：靠預先在密封圈內添加的潤滑脂來保證。按潤滑方式分類：目前，絕大多數系列的氣缸都是不給油式。需注意的是，它也可給油使用，單一旦給油，就必須保持給油，如中途停止給油，因潤滑脂已被油沖洗掉而是它處于無潤滑狀態(tài)，使密封件過快磨損。-----精品文檔------限位開關式很少用磁性開關式常用按位置檢測方式分類：按驅動方式分類單作用氣缸雙作用氣缸-----精品文檔-----------精品文檔-----------精品文檔-----------精品文檔-----------精品文檔-----------精品文檔-----------精品文檔-----------精品文檔-----------精品文檔-----------精品文檔-----------精品文檔------請看樣品-----精品文檔------第三節(jié)氣缸的基本構造由于氣缸的使用目的不同，氣缸的構造是多種多樣的，但使用最多的是單桿雙作用氣缸。-----精品文檔------缸筒內徑的大小代表了氣缸輸出力的大小。活塞要在缸筒內作平穩(wěn)的往復運動，缸筒內表面的表面粗糙度應達Ra0.8μm。對鋼管缸筒，內表面還應鍍硬鉻，以減少摩擦阻力和磨損，并能防止腐蝕。缸筒材質：高碳鋼管、高強度鋁合金、黃銅、不銹鋼。注意：帶磁性開關的氣缸或在耐腐蝕環(huán)境中使用的氣缸缸筒材質：不銹鋼、鋁合金或黃銅。缸筒-----精品文檔------進排氣通口：緩沖機構（部分）密封圈、防塵圈（桿側端蓋）：防止漏氣、防塵。導向套（桿側端蓋）：提高氣缸的導向精度，承受活塞桿上少量的橫向載荷，減少活塞桿伸出時的下彎量，延長氣缸使用壽命；材質：燒結含油合金、鉛青銅鑄件。材質：可鍛鑄鐵、鋁合金壓鑄（輕、防銹）、黃銅（微型缸）端蓋-----精品文檔------氣缸中的受力元件。活塞密封圈：防止活塞左右兩腔相互串氣；活塞耐磨環(huán)：提高氣缸導向性；聚氨酯、聚四氟乙烯、夾布合成樹脂活塞的寬度：由密封圈尺寸和必要的滑動部分長度來決定。（滑動部分太短，易引起早期磨損和卡死）材質：鋁合金、鑄鐵、黃銅（小缸徑）活塞-----精品文檔------氣缸中的重要受力元件材質：高碳鋼、表面經鍍硬鉻處理，不銹鋼，以防腐蝕，并提高密封圈的耐磨性。活塞桿-----精品文檔------第四節(jié)缸筒與端蓋的連接方法整體型：采用鍛造工藝把缸筒與一側端蓋作成一體，另一側端蓋與缸筒使用鉚接或用卡圈固定。用于微型缸和中小型缸。-----精品文檔------鉚接型：在端蓋上開有溝槽，將缸筒兩端壓鉚入端蓋溝槽內，形成一體，用于中小型缸。CJ2、CM2螺紋連接型：缸筒與端蓋上有連接螺紋，將它們連接在一起。用于中小型缸。CG1法蘭型：缸筒和端蓋上都有法蘭，用螺栓將它們連在一起，用于省空間的中小型缸。CUW拉桿型：用四根拉桿將兩端蓋與缸筒夾緊在一起，端蓋與缸筒之間有密封圈。用于行程不太長也不太短的大中型氣缸。MB、C95、CA-----精品文檔------第五節(jié)密封動密封：回轉或往復運動的部件密封；靜密封：靜止件部分的密封；要求：既能保證密封，滑動摩擦力又小。-----精品文檔------壓縮密封圈：將密封圈放入密封溝槽內時，便有一定的預壓縮量，靠密封面上的接觸面壓力阻塞泄露通路。氣壓密封圈：靠氣壓力將密封圈的唇部壓緊在密封面上以保證密封。-----精品文檔-----------精品文檔------指氣缸的功能和規(guī)格是普遍使用的、結構容易制造的、制造廠通常作為通用產品供應市場的氣缸。第三章標準氣缸-----精品文檔------第一節(jié)單作用氣缸S型氣缸：彈簧壓回型T型氣缸：彈簧壓出型特點：氣缸結構簡單，耗氣量少；縮短了氣缸的有效行程；作用力隨壓縮行程而變化；彈簧具有吸收動能的能力，可減少行程終端的撞擊作用。在彈簧側設有呼吸孔，最好有過濾片應用范圍：行程短，對輸出力和運動速度要求不高的場合。-----精品文檔------分類：單活塞桿型：普通常用型雙活塞桿型：活塞兩側受壓面積相等，兩側運動行程和輸出力相等。工作臺第二節(jié)雙作用氣缸特點：

1、活塞前進或后退都能輸出力；2、結構簡單-----精品文檔-----------精品文檔------前因：運動速度大時，緊靠緩沖墊已不足吸收活塞對端蓋的沖擊力構成：氣緩沖裝置是由緩沖套、緩沖密封圈和緩沖閥等組成。第三節(jié)氣緩沖氣缸-----精品文檔-----------精品文檔------1、當活塞向右運動時，右緩沖套接觸右緩沖密封圈，活塞右側便形成一個封閉氣室（稱為緩沖腔）。2、緩沖腔氣體根據緩沖閥開度向外排氣；3、活塞繼續(xù)右行，氣體絕熱壓縮，壓力上升；4、壓力對活塞產生反作用力，使活塞減速，停止，避免撞擊注意：彈跳現象工作原理-----精品文檔------可調緩沖氣缸：帶緩沖閥，通過調節(jié)緩沖閥的開度，可改變緩沖能力。緩沖行程不宜太長：因緩沖密封圈有節(jié)流作用，活塞動作反應慢。不可調緩沖氣缸：開有恒節(jié)流孔，形成背壓，起到緩沖作用。加大恒節(jié)流孔，可使氣缸的運動速度增大。分類提示：液壓緩沖器運動件質量大，運動速度很高的氣缸。-----精品文檔------要求：缸筒必須是導磁性弱，隔磁性強的材料（硬鋁、不銹鋼、黃銅）。有觸電舌簧型（AC、DC）、無觸電固態(tài)電子型（DC）第四節(jié)帶磁性開關的氣缸-----精品文檔------工作原理：1、在非磁性體的活塞上安裝一個永久性磁鐵磁環(huán)：橡膠磁鐵、塑料磁鐵；2、隨活塞移動的磁環(huán)靠近開關時，舌簧開關的兩根簧片被磁化而相互吸引，觸點閉合，反之，斷開，發(fā)出電信號。3、信號控制相應電磁閥切換。-----精品文檔------特點：1、使用方便，結構緊湊，2、可靠性好，壽命長，成本低、反映快安裝方法：1、用鋼帶固定2、固定在導軌上3、卡固在拉桿上4、直接安裝-----精品文檔------安裝位置：在活塞應停止位置使活塞固定，讓開關在活塞的上方左右移動，找出開關吸合時位置，左右吸合位置的中間位置。最高靈敏位置。使用注意事項1、從安全考慮，間距應比最大磁滯距離大3mm;2、不得裝在強磁場;3、兩缸筒間距大于40mm;4、速度不得大于磁性開關能檢測的最大速度Vmax=Lmin/Tc（當速度過大時，選用帶延時功能的磁性開關）5、擰緊安裝螺釘扭矩要適當：偏移、損壞-----精品文檔------第五節(jié)氣缸的特性1、當活塞兩側的壓力差達到氣缸的最低工作壓力以上時，活塞開始移動。靜摩擦力降為動摩擦力，稍有抖動2、隨外負載和排氣回路的阻抗大小等因素的不同，導致活塞的運動速度及氣缸的有效輸出力的變化規(guī)律也不同。P1、p2、u一、氣缸的瞬態(tài)特性(氣缸的運動狀態(tài))延遲時間、到達時間-----精品文檔------u0

—理論基準速度，mm/s;S—排氣回路的合成有效面積，mm2；A—排氣側活塞的有效面積，cm2；最大速度:um平均速度：v二、氣缸的速度特性：

u0=1920*S/A當速度小于50mm/s時，摩擦阻力和氣體的可壓縮性，出現“爬行”當速度大于500mm/s時，摩擦生熱加劇，加速密封件的磨損，加大沖擊力。-----精品文檔------氣缸活塞桿受到的軸向負載力F與氣缸的理論值之比。負載率由負載的運動狀態(tài)而定。三、氣缸的理論輸出力氣缸的使用壓力作用在活塞有效面積上產生的推力或拉力。F0=π/4D2p四、氣缸的負載率り氣缸的最低使用壓力至最高使用壓力的范圍。0.15~0.25，1~1.5MP五、使用壓力范圍-----精品文檔------七、環(huán)境溫度和介質溫度：（軟化、硬化脆裂）

非磁性開關氣缸：5~700C磁性開關氣缸：5~600C六、耐壓性能：氣缸的最高使用壓力為1.5倍，保壓1min時氣缸狀況。八、泄漏量：

氣缸處于靜止狀態(tài)，從無桿側和有桿側交替輸入最低壓力和最高壓力，從活塞處（內泄漏）及活塞桿和管接頭等處（外泄漏）的泄漏流量。根據JISB8377標準，外（內）泄漏不得大于3+0.15d（D）mL/min-----精品文檔------九、耐久性:在活塞桿的軸向施加負載率為50%的負載，向氣缸通入最高使用壓力，調節(jié)速度控制閥，使活塞運動速度達到200mm/s,活塞沿全行程作往復運動，氣缸仍保證合格的累計行程。不低于3000km十、氣缸的耗氣量:

用于選用其他處理元件-----精品文檔------第六節(jié)氣缸的選用一、預選氣缸的缸徑1、根據氣缸的負載狀態(tài)，確定氣缸的軸向負載力F2、根據負載的運動狀態(tài)，預選氣缸的負載率り３、根據氣源提供條件，確定氣缸使用壓力-----精品文檔------三、選擇氣缸的品種二、預選氣缸行程-----精品文檔------1、根據氣缸的運動狀態(tài)是輸出力還是拉力、負載率り、氣缸的行程L和氣缸的動作時間t,可查得氣缸的理論基準速度u0；2、根據氣缸的運動狀態(tài)是輸出推力還是拉力以及負載率り，可查得氣缸的最大速度um與理論基準速度u0之比α，從爾求出氣缸的最大速度um；3、負載運動的動能1/2Mum2和緩沖力的比較；四、演算緩沖能力-----精品文檔------七、計算氣缸的空氣消費量和所要空氣量；八、選擇磁性開關；九、選擇活塞桿端部接頭；十、確定充（放）氣回路中的各種氣動元件；五、選擇安裝方式六、活塞桿長度的演算；活塞桿端承受的橫向負載大小與氣缸行程的關系；-----精品文檔------用氣缸水平推動臺車，負載質量M=150kg，臺車與床面間的摩擦系數μ=0.3，氣缸行程L=300mm,要求氣缸的動作時間t=0.8s,供給壓力p=0.5MPa,配管長l=3m,選擇缸徑及其充（放）氣回路的元件組合。例題答案-----精品文檔------解：軸向負載力F=μmg=0.3*150*9.8=450KN根據表，預選負載率り=25%，得氣缸的理論輸出力F0=1800N由p=0.5MPa,算出缸徑為67.7mm,故應選缸徑D=80mm,已知L=300mm,t=0.8s,り=25%，查出理論基準速度u0=500mm/s,α=1.05，則氣缸的最大速度um=525mm/s.故負載運動的最大動能Em=1/2Mum2=20.7J,查圖，MB80不能滿足緩沖能力的要求，故選用MB100。-----精品文檔------常見的氣缸是由五部分組成的，試分析各部分的主要作用和基本功能。考試題1-----精品文檔------答：常見的氣缸由缸筒、端蓋、活塞、活塞桿和密封圈等組成；其中1）缸筒內徑的大小代表了氣缸輸出力的大小，支撐活塞在缸筒內作平穩(wěn)的往復滑動；2）端蓋上設有進排氣通孔，有的在端蓋設有緩沖機構，桿側端蓋上設有密封圈和防塵圈，以防止從活塞桿處向外漏氣和防止外部灰塵混入缸內，桿側端蓋上設有緩沖套，以提高氣缸的導向精度，承受活塞桿上少量的橫向載荷，減少活塞桿伸出時的下彎量，延長氣缸使用壽命；3）活塞是氣缸中的受壓力零件，為防止活塞左右兩腔相互串氣，設有活塞密封圈，活塞上的耐磨環(huán)可提高氣缸的導向性，活塞的寬度由密封圈尺寸和必要的滑動部分長度決定；4）活塞桿是氣缸中重要的受力零件。-----精品文檔------氣缸里面存在兩個滑動接觸面，試分析為防止出現密封不良，工藝上都采取了什么措施。考試題2--