第13章气执行元件和控制元件课件.ppt

第13章 气执行元件和控制元件 掌握气动执行元件和控制元件的基本结构和工作原理，为气动系统的设计选择打下基础。 在气压传动系统中，气动执行元件是一种能量转换装置。它是将压缩空气的压力能转变为机械能，驱动机械机械实现直线往复运动、摆动、回转运动或冲击运动。拨动执行元件分为：气缸和气马达。气缸用于实现直线往复运动或摆动，输出力和直线速度或摆动角位移；气马达则用于实现连续回转运动，输出转矩和转速。 气动控制元件用来调节压缩空气的压力、流量和方向等，以保证执行机械按规定要求的程序进行工作。气动控制元件分为：压力控制阀、流量控制阀和方向控制阀。 一、气缸的工作原理、分类及安装形式 1、气缸的典型结构和工作原理 如图所示为最常用的单活塞杆双作用气缸。它由缸筒、活塞、活塞杆、前端盖、后端盖及密封件等组成。 在结构上它有两个工作腔和两个气口。 2、气缸的分类 按结构特征分：活塞式气缸和膜片式气缸。 按运动形式分：直线运动缸和摆动气缸。 3、气缸的安装形式 1）固定式气缸 脚座式和法兰式 2）轴销式 U形钩式和耳轴式 3）回转式气缸 4）嵌入式气缸 二、常用气缸的结构原理 1、普通气缸 形式：单作用气缸和双作用气缸 应用：无特殊要求的场合 2、特殊气缸 1）薄膜式气缸 膜片有平膜片和盘形膜片 特点：类似于弹簧复位的活塞式单作用气缸。 优点：结构简单、紧凑、体积小、质量轻、密封性好、加工简单、维修方便等 应用：适用于行程短的场合 2）磁性开关气缸 3）带阀气缸 由气缸、换向阀和速度控制阀等组成的的一种组合式气动执行元件。 4）带导杆的气缸 承受横向载荷能力强 5）无杆气缸 6）锁紧气缸 7）气动手爪 8）气液阻尼缸 9）摆动气缸 三、气缸的技术参数 1）气缸的输出力 其计算方法与液压缸相同。 2）负载率β 其取值情况参见教材或相关专业书籍。 3）气缸耗气量 气缸每分钟移动的容积 4）气缸的特性 包括静态特性和动态特性。 静态特性：与气缸输出力及耗气量密切相关的最低工作压力、最高工作压力、摩擦阻力等。 动态特性：气缸运动过程中其两腔压力、温度、活塞速度及位移等参数随时间的变化情况。 四、气缸的选型及计算 1、气缸的选择型步骤 1）气缸直径 2）气缸行程 3）气缸的强度和稳定性计算 4）气缸的安装形式 5）气缸的缓冲装置 6）磁性开关 7）其它要求 一、气马达的特点 质量轻体积小，具有很好的过载保护能力。 应用：矿山机械和气动工具。 二、分类和工作原理 常用的气马达有叶片式和活塞式，此外还有膜片式马达。 压力控制阀的功用： 控制系统中气体的压力。 压力控制阀的分类： 一类是当输入压力变化时，能保证输出压力不变，如减压阀、定值器等； 一类是用于保持一定的输入压力，如溢流阀等； 还有一类是根据不同的压力进行某种控制，如顺序阀、平衡阀等。 一、减压阀（调压阀） 1、减压阀的作用 将输出压力调节在比输入压力低的调定值上，并保持稳定不变。 2、减压阀的分类（自学） 3、减压阀的结构原理 1）直动式减压阀 2）先导式减压阀 4、减压阀的选择（自学） 二、溢流阀 1、作用 在系统中起限制最高压力，保护系统安全的作用。 2、工作原理 3、溢流阀的分类 按控制方式分为：直动式和先导式。 4、选型方法 1）根据溢流量选阀的通径 2）阀的调定压力越接近阀的最高使用压力，溢流阀的溢流特性越好。 三、 顺序阀 1、作用 依靠气路中压力的变化来控制执行元件按顺序动作的压力控制阀。 2、顺序阀的工作原理 3、单向顺序阀的工作原理 单向顺序阀为顺序阀和单向阀的并联组合阀。 流量控制阀的功用： 通过改变阀的通流面积来实现流量控制，以达到控制执行元件的运动速度的目的。 流量控制阀的类型： 节流阀、单向节流阀和排气消声节流阀等。 教学要求： 流量控制阀的基本结构、工作原理及工作特点、流量控制阀的选用。 一、节流阀 1、作用 通过改变阀的通流面积来调节流量，以控制气缸的运动速度。 2、工作原理 二、单向节流阀 1、作用 用于控制气缸的运动速度，又称速度控制阀。 2、工作原理 三、排气节流阀 1、作用 装于排气口调节排入大气中的流量，以改变执行元件的运动速度。 2、工作原理（同节流阀） 流量控制阀的使用 用流量控制阀控制执行元件的运动速度，除了在极少数场合(如气缸推举重物)采用进气节流方式外，一般均宜采用排气节流方式，以便获得更好的速度稳定性和动作可靠性。但由于气体的可压缩性大，气压传动速度的控制比液压传动来得困难。特别是在超低速控制中，仅用气动很难实现。一般气缸的运动速度不得低于30 mm/s。在使用流量控制阀控制执行元件速度时必须充分注意以下几点： ① 流量控制阀应尽量安装在气缸附近，以减少气体压缩对速度的影响。 ② 气