气动技术简介
第一篇气动技术的概述
第一篇 气动技术的概述一、概述气动（PNEUMATIC）是“气动技术”或“气压传动与控制”的简称。
气动技术是以空气压缩机为动力源，以压缩空气为工作介质，进行能量传递或信号传递的工程技术，是实现各种生产控制、自动控制的重要手段之一。
人们利用空气的能量完成各种工作的历史可以追溯到远古，但作为气动技术的雏形，大约开始于1776年John Wikinson发明能产生1个大气压左右压力的空气压缩机。
1880年，人们第一次利用气缸做成气动刹车装置，将它成功地用到火车的制动上。
20世纪30年代初，气动技术成功地应用于自动门的开闭及各种机械的辅助动作上。
进入到60年代尤其是70年代初，随着工业机械化和自动化的发展，气动技术才广泛应用在生产自动化的各个领域，形成现代气动技术。
下面简要介绍生产技术领域应用气动技术的一些例子。
1、汽车制造行业现代汽车制造工厂的生产线，尤其是主要工艺的焊接生产线，几乎无一例外地采用了气动技术。
如：车身在每个工序的移动；车身外壳被真空吸盘吸器和放下，在指定工位的夹紧和定位；点焊机焊头的快速接近、减速软着陆后的变压控制点焊，都采用了各种特殊功能的气缸及相应的气动控制系统。
高频率的点焊、力控的准确性及完成整个工序过程的高度自动化，堪称是最有代表性的气动技术应用之一。
另外，搬运装置中使用的高速气缸（最大速度达3m/s）、复合控制阀的比例控制技术都代表了当今气动技术的新发展。
2、电子、半导体制造行业在彩电、冰箱等家用电器产品的装配生产线上，在半导体芯片、印制电路等各种电子产品的装配流水线上，不仅可以看到各种大小不一、形状不同的气缸、气爪，还可以看到许多灵巧的真空吸盘将一般气爪很难抓起的显象管、纸箱等物品轻轻地吸住，运送到指定位置上。
对加速度限制十分严格的芯片搬运系统，采用了平稳加速的SIN气缸。
这种气缸具有特殊的加减速机构，可以平稳地将盛满水的水杯从A点送到B点，并保证水不溢出。
为了提高试验效率和追求准确的试验结果，摩托罗拉采用了由小型气缸和控制阀构成的携带式电话的性能寿命试验装置，不仅可以随意地改变按键频度，还可以根据需要，随时改变按键的力度。
气动技术概况
气动技术概况空气的物理性质空气压缩机原理第四章方向控制阀能改变气体流动方向或通断的控制阀称为方向控制阀。
一、分类方向控制阀的品种规格相当多，了解其分类的就比较容易掌握他们的特性，以利于选用。
1、按阀内气流的流通方向分类只允许气流沿一个方向流动的控制阀叫做单向型控制阀，如单向阀、梭阀、双压阀和快速排气阀等。
快排阀按其功能也可归入流量控制阀，可以改变气流流动方向的控制阀叫做换向控制阀。
如二位三通阀、三位五通阀。
2、按控制方式分类1）电磁控制电磁线圈通电时，静铁芯对动铁芯产生电磁吸引力，利用电磁力使阀芯切换，以改变气流方向的阀，称为电磁控制换向阀。
这种阀易于实现电－气联合控制和复杂控制，能实现远距离操作，故得到广泛的应用。
2）气压控制靠气压力使阀芯切换以改变气流方向的阀称为气压控制换向阀。
这种阀在易燃．易爆．潮湿．粉尘大．强磁场．高温等恶劣工作环境中。
以及不能使用电磁控制的环境中，工作安全可靠，寿命长。
但气压控制阀的切换速度比电磁阀慢些。
气压控制可分成加压控制．泄压控制．差压控制和延时控制等。
加压控制是指加在阀芯上的控制信号的压力值是渐升的。
当压力升至某压力值时，阀被切换。
这是常用的气压控制方式。
泄压控制是指加在阀芯上的控制信号的压力值是渐降的。
当压力降至某压力值时，阀被切换。
用于三位阀中，可省去复位弹簧，电磁先导阀要使用常通式。
但泄压控制阀的切换性能不如加压控制阀。
差压控制是利用阀芯两端受气压作用的有效面积不等，在气压作用力的差值下，使阀芯动作而换向。
差压控制的阀芯，靠气压复位，不需要复位弹簧。
延时控制是利用气流经过小孔或缝隙被节流后，再向气室内充气，经过一定的时间，当气室内压力升至一定值后，再推动换向阀芯动作而换向，从而达到信号延迟的目的。
常用于延时阀和脉冲阀上。
３）人力控制依靠人力使阀芯切换的换向阀称为人力控制换向阀。
它可分为手动阀和脚踏阀。
人力控制与其它控制方式相比，具有可按人的意志进行操作．使用频率低．动作速度较慢．操作力不宜大，故阀的通径小等特点。
气动技术简介
气动技术简介 Revised by Jack on December 14,2020气动技术简介一、气源处理组件1、气源处理的必要性从空压机输出的压缩空气，含有大量的水分、油和粉尘等污染物，空气质量不良是气动系统出现故障的主要因素，会使气动系统的可靠性和使用寿命大大降低，由此造成的损失会大大超过起源处理装置的成本和维护费用。
压缩空气中，绝对不许含有化学药品、有机溶剂的合成油、盐分和腐蚀性气体等。
气源处理包括●空气过滤：主要目的是滤除压缩空气中的水分、油滴以及杂质，以达到启动系统所需要的净化程度，它属于二次过滤器。
●压力调节：调节或控制气压的变化，并保持降压后的压力值固定在需要的值上，确保系统压力的稳定性减小因气源气压突变时对阀门或执行器等硬件的损伤。
●油雾器：气压系统中一种特殊的注油装置，其作用是把润滑油雾化后，经压缩空气携带进入系统各润滑油部位，满足润滑的需要。
2、气动三联件为得到多种功能,将空气过滤器、减压阀和油雾器等元件进行不同的组合，就构成了空气组合元件。
各元件之间采用模块式组合的方式连接。
图1 气动三联件有些品牌的电磁阀和气缸能够实现无油润滑（靠润滑脂实现润滑功能），便不需要使用油雾器。
这时只须把空气过滤器和减压阀组合在一起，可以称为气动二联件。
3、YL335B的气源处理组件使用空气过滤器和减压阀集装在一起的气动二联件结构，组件及其回路原理图分别如图2 (a)和(b)所示。
图2 YL-335B的气源处理组件二、YL-335B上的气动执行元件1、单作用和双作用气缸：在气缸运动的两个方向上，按受气压控制的方向个数的不同，分为单作用气缸和双作用气缸。
只有一个方向受气压控制而另一个方向依靠复位弹簧实现复位的气缸称为单作用气缸。
两个方向都受气压控制的气缸称为双作用气缸。
图3 单作用和双作用气缸2、YL-335B上的气动执行元件●直线气缸。
●用于抓起工件的气爪。
图4 气动手指实物和工作原理●摆动气缸：利用压缩空气驱动输出轴在一定角度范围内作往复回转运动的气动执行元件。
气动技术
叶片式压缩机
叶片式空压机的工作原理: 把转子偏心安装在定子(机体1)内， 叶片插在转子的放射状槽内，叶 片能在槽内滑动。叶片3、转子2 和机体1内壁构成的容积空间在 转子回转过程中逐渐变小，由此 从进气口吸入的空气就逐渐被压 缩排出。这样，在回转过程中不 需要活塞式空压机中具有的吸气 阀和排气阀。在转子的每一次回 转中，将根据叶片的数目多次进 行吸气、压缩和排气，所以输出 压力的脉动小。
压缩空气的产生
活塞式 膜片式 旋转式 离心式 速度型 轴流式 滑片式 螺杆式
往复式 容积型 压缩机
往复式压缩机
单级活塞式压缩机： 只有一个行程就将吸 入的大气压空气压缩到 所需要的压力。活塞下 移，体积增加，缸内压 力小于大气压，空气便 从进气阀门进入缸内。 在行程末端，活塞向上 运动，进气阀关闭，空 气被压缩，而同时出气 阀被 打开，输出空气进 入储气罐。这种型式的 压缩机通常用于需要3～ 7巴压力范围的系统。
单向阀 梭阀 “或门”。 双压阀 “与门” 快速排气阀
双压阀
单向型控制阀
（1）单向阀：气流只能向一个方向流动 而不能反向流动通过的阀
带弹簧和不带弹簧的职能符号
单向阀
气控单向阀：
p2
气控口
p1
•当气控口没有通压 力气体时，气流只能 从p1流向p2，不能 反向流动。 •当气控口通压力气 体时，活塞杆顶开阀 芯，气流可在两个方 向自由流动
体快速排掉，简称快排阀加快气缸排气腔排气， 以提高气缸运动速度。
A
p
膜片
O 排气孔
快速排气阀的应用
一个容腔通过手动换向阀充气，
换向型控制阀：通过改变气体通路使气流方向发
生改变 换向型控制阀的驱动方式 气压控制阀 电磁控制阀 机械控制阀 手动控制阀
气动技术相关知识讲解(最全的气动知识讲解159页)
26
压缩空气中的灰尘和油雾
• 大气中的尘埃 压缩机自带的过滤器很难除去大气中2～5μm以下的尘
埃杂质。 随着空气的压缩，空气的体积减小，同一体积的空气
内，尘埃密度增加。
• 压缩机中的润滑油 随着压缩机的运转，其运动部分的润滑油进入到压缩空
气中，同时随着压缩温度的增高，油雾会碳化。
个/l以下
29
厂房配管
AF
带后冷却器的空压机
10bar AT
气罐
排水沟道
自动排水器
30
环状管道配置供气可靠 性高，压力损失小，且 压力较稳定但投资高；
每条支路及两支路间都 设置截至阀，支管末端 安装排水器
31
配管须知
• 管道须保持倾斜度，以便使凝聚的水分能被收集和有排水器 排出系统外。 • 分支管路必须由主管路顶部分分出，以免水分进入分支管路。 • 要适当的配置过滤器，以去除管内的铁锈和油雾。 • 管道须清洁后方可安装。 • 缠绕密封带至管螺纹时，要露出最后2个螺纹，以免密封带 碎片落入管道内。 • 采用环状配管的方式。
从空压机输出的压缩空气中，含有大量的水分、 油分和粉尘等杂质，必须适当清除这些杂质， 以避免他们对气动系统的正常工作造成危害。
•杂质的来源
由系统外部通过空压机等吸入的杂质 由系统内部产生的杂质 系统安装和维修时产生的杂质
20
压缩机
•作用
将电能转化成压缩空气的压力能，供气 动机械使用
•分类
活塞式
往复式
气源处理及辅件
FRL 组合元件
按钮式人力控制
FRL 简化符号 压力表 压力继电器 消声器 气压源
手柄式人力控制 踏板式人力控制 挺杆式机械控制 弹簧控制 滚轮式机械控制
1气动技术概况
1⽓动技术概况第⼀章⽓动技术概况⽓动（PNEUMATIC）是“⽓动技术”或“⽓压传动与控制”的简称。
⽓动技术是以空⽓压缩机为动⼒源，以压缩空⽓为⼯作介质，进⾏能量传递或信号传递的⼯程技术，是实现各种⽣产控制、⾃动控制的重要⼿段。
第⼀节⽓动技术概述1、压缩空⽓的特性：⽓动的发展相当长时间以来，⽓体动⼒仅被⽤来完成简单的机械动作。
但是最近，⽓动技术在促进⾃动化的发展中起到了极为重要的作⽤。
50年代前，压缩空⽓通常作为⼀种贮存能量的⼯作介质。
从50年代起，⽓动技术不仅⽤于做功，⽽且发展到检测和数据处理。
这样就能⽤传感器检测机器的状态和条件，从⽽控制加⼯过程。
传感器、过程控制器和执⾏器的发展导致了⽓动控制系统的产⽣。
（1）、压缩空⽓的优点及显著特性⽤量：空⽓到处都有，⽤量不受限制。
输送：空⽓不论距离远近极易由管道输送，损失⼩。
储存：压缩空⽓可储存在贮⽓罐内，随时取⽤。
故不需压缩机的连续运转。
此外，贮⽓罐亦可以运送。
温度：压缩空⽓不受温度波动的影响，即使在极端温度情况下亦能保证可靠地⼯作。
⽆爆炸危险：压缩空⽓没有爆炸或着⽕的危险，因此不需要昂贵的防爆设施。
清洁：未经润滑排出的压缩空⽓是清洁的。
⾃漏⽓管道或⽓压元件逸出的空⽓不会污染物体。
这⼀点对⾷品、⽊材和纺织⼯业是极为重要的。
构造：各种⼯作部件结构简单，所以价格便宜。
速度；压缩空⽓为快速流动的⼯作介质，故可获得很⾼的⼯作速度。
可调节性：使⽤各种⽓动元部件，其速度及出⼒⼤⼩可⽆限变化。
⽆过载危险；⽓动机构与⼯作部件，可以超载⽽停⽌不动，因此⽆过载的危险。
（2）、压缩空⽓的不利特性调理；压缩空⽓必须有良好的调理。
不得含有灰尘和⽔分。
可压缩性：压缩空⽓的可伸缩性使活塞的速度不可能总是均匀恒定N。
出⼒条件：压缩空⽓仅在⼀定的出⼒条件下使⽤⽅为经济。
在常规⼯作⽓压6—7bar(600—700 kg：)下，因⾏程和速度的不同，出⼒限制在20000到30000N之间。
《气动技术概述》PPT课件
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第8章 气动技术概述
2）
小型化气动元件，如气缸及阀类正应用于许多工业领 域。微型气动元件不但用于精密机械加工及电子制造业,而 且用于制药业、医疗技术、包装技术等。在这些领域中,已 经出现活塞直径小于2.5 mm的气缸、 宽度为10 mm的气阀 及相关的辅助元件,并正在向微型化和系列化方向发展。
第8章 气动技术概述
第8章
8.1 气动系统 8.2 气动技术的应用 8.3 气动技术的特点和应用准则 8.4 气动技术的发展趋势
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第8章 气动技术概述
8.1 气动系统
气动(气压传动)系统是一种能量转换系统，其工作 原理是将原动机输出的机械能转变为空气的压力能， 利用管路、各种控制阀及辅助元件将压力能传送到执 行元件，再转换成机械能，从而完成直线运动或回转 运动，并对外做功。气动系统的基本构成如图8-1所示。
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第8章 气动技术概述
8.2 气动技术的应用
气动技术用于简单的机械操作中已有相当长的时间了， 最近几年随着气动自动化技术的发展，气动技术起到了重 要的作用。
气动自动化控制技术是利用压缩空气作为传递动力或 信号的工作介质，配合气动控制系统的主要气动元件，与 机械、液压、电气、电子（包括PLC控制器和微机）等部 分或全部综合构成的控制回路，使气动元件按工艺要求的 工作状况，自动按设定的顺序或条件动作的一种自动化技 术。用气动自动化控制技术实现生产过程自动化，是工业 自动化的一种重要技术手段， 也是一种低成本自动化技术。
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第8章 气动技术概述
图8-2 货物自动装卸
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第8章 气动技术概述
图8-3 气动机械手
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气动技术基本知识
气动技术基本知识气动技术是通过空气流动来实现力或运动控制的一种技术。
它利用气体的压缩和膨胀特性，通过控制空气流动的方向、速度和压力，实现对机械设备的控制和驱动。
气动技术的基本原理是利用压缩空气作为介质传递能量。
通过压缩空气产生的压力和流量，可以驱动气缸、旋转马达等执行器，实现对机械设备的运动控制。
在气动系统中，一般会使用压缩空气作为动力源，通过压缩机将大气中的空气压缩至一定的压力水平，然后通过管道将压缩空气传输至需要的位置。
气动系统由压缩机、制气装置、管道、执行器和控制装置等组成。
其中，压缩机负责将大气中的空气压缩，并将压缩空气输送至制气装置。
制气装置的主要作用是除去压缩空气中的杂质和水分，确保其纯净度和干燥度，防止对系统和执行器的损坏。
管道用于将压缩空气从制气装置传输至执行器的位置，通常需要考虑管道的直径、长度和材质等参数。
执行器接受压缩空气的驱动，将其能量转化为机械运动，完成相应的任务。
控制装置用于对气动系统进行控制和调节，通常包括各种传感器、阀门、计时器、压力表等。
气动技术具有很多优点。
首先，气动系统的动作速度快，响应时间短，能够满足高速运动的需求。
其次，气动系统具有较高的功率密度，可以在较小的空间内提供较大的动力输出。
此外，气动元件结构简单、可靠性高，维修和更换方便，成本较低。
另外，气动系统还具有防腐、不易受污染等特点，适用于恶劣的工作环境。
然而，气动技术也存在一些缺点。
由于气体的可压缩性，气动系统在传递动力和运动过程中会有一定的能量损失。
此外，气动系统所使用的压缩空气需要经过制气装置处理，增加了系统的复杂性和成本。
此外，在一些对静音要求较高的环境下，气动系统可能产生噪音。
总的来说，气动技术是一种常用的力和运动控制技术，被广泛应用于机械制造、自动化生产线、工业机器人等领域。
了解气动技术的基本原理和构成，可以帮助人们更好地应用和维护气动系统，提高生产效率和产品质量。
气动技术在工业领域中得到了广泛应用，并成为实现力和运动控制的重要手段。
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气动技术简介 Revised by Jack on December 14,2020
气动技术简介
一、气源处理组件
1、气源处理的必要性
从空压机输出的压缩空气，含有大量的水分、油和粉尘等污染物，空气质量不良是气动系统出现故障的主要因素，会使气动系统的可靠性和使用寿命大大降低，由此造成的损失会大大超过起源处理装置的成本和维护费用。
压缩空气中，绝对不许含有化学药品、有机溶剂的合成油、盐分和腐蚀性气体等。
气源处理包括
●空气过滤：主要目的是滤除压缩空气中的水分、油滴以及杂质，以达到启动系统所需要的净化程度，它属于二次过滤器。
●压力调节：调节或控制气压的变化，并保持降压后的压力值固定在需要的值上，确保系统压力的稳定性减小因气源气压突变时对阀门或执行器等硬件的损伤。
●油雾器：气压系统中一种特殊的注油装置，其作用是把润滑油雾化后，经压缩空气携带进入系统各润滑油部位，满足润滑的需要。
2、气动三联件
为得到多种功能,将空气过滤器、减压阀和油雾器等元件进行不同的组合，就构成了空气组合元件。
各元件之间采用模块式组合的方式连接。
图1 气动三联件
有些品牌的电磁阀和气缸能够实现无油润滑（靠润滑脂实现润滑功能），便不需要使用油雾器。
这时只须把空气过滤器和减压阀组合在一起，可以称为气动二联件。
3、YL335B的气源处理组件
使用空气过滤器和减压阀集装在一起的气动二联件结构，组件及其回路原理图分别如图2 (a)和(b)所示。
图2 YL-335B的气源处理组件
二、YL-335B上的气动执行元件
1、单作用和双作用气缸：在气缸运动的两个方向上，按受气压控制的方向个数的不同，分为单作用气缸和双作用气缸。
只有一个方向受气压控制而另一个方向依靠复位弹簧实现复位的气缸称为单作用气缸。
两个方向都受气压控制的气缸称为双作用气缸。
图3 单作用和双作用气缸
2、YL-335B上的气动执行元件
●直线气缸。
●用于抓起工件的气爪。
图4 气动手指实物和工作原理
●摆动气缸：利用压缩空气驱动输出轴在一定角度范围内作往复回转运动的气动执行元件。
用于物体的转位、翻转、分类、夹紧、阀门的开闭以及机器人的手臂动作等。
图5 装配单元使用的摆动气缸
●导杆气缸：具有导向功能的气缸。
一般为标准气缸和导向装置的集合体。
导向气缸具有导向精度高，抗扭转力矩、承载能力强、工作平稳等特点。
装配单元用于驱动装配机械手水平方向移动的导向气缸外型如图6所示。
该气缸由直线运动气缸带双导杆和其它附件组成。
图6 装配单元使用的导杆气缸
●薄型气缸：属于省空间气缸类，即气缸的轴向或径向尺寸比标准气缸有较大减小的气缸。
具有结构紧凑、重量轻、占用空间小等优点。
图7是薄型气缸的一些实例图。
图7 薄型气缸的实例图
薄型气缸的特点是：缸筒与无杆侧端盖压铸成一体，杆盖用弹性挡圈固定，缸体为方形。
这种气缸通常用于固定夹具和搬运中固定工件等。
三、YL-335B上的气动控制元件
1、流量控制阀：控制压缩空气流量的阀称为流量控制阀。
在气动系统中，对气缸运动速度的控制、信号延时时间、油雾器的滴油量，气缓冲气缸的缓冲能力等，都是靠流量控制阀来实现的。
YL-335B上使用的流量控制阀是单向节流阀，由单向阀和节流阀并联而成，用于控制气缸的运动速度，故常称为速度控制阀。
单向阀的功能是靠单向型密封圈来实现的。
图8 排气节流方式的单向节流阀剖面图
安装了带快速接头的限出型气缸节流阀的气缸外观：
图9 安装上节流阀的气缸
2、电磁换向阀
⑴电磁换向阀属于方向控制阀，即能改变气体流动方向或通断的控制阀。
如向气缸一端进气，并从另一端排气，再反过来，从另一端进气，一端排气，这种流动方向
的改变，便要使用方向控制阀。
电磁换向阀则是利用其电磁线圈通电时，静铁芯对动铁芯产生电磁吸力使阀芯切换，达到改变气流方向的目的。
⑵单电控和双电控电磁阀：单电控电磁阀，在无电控信号时，阀芯在弹簧力的作用下会被复位。
图10 单电控电磁换向阀的工作原理
双电控电磁阀，在两端都无电控信号时，阀芯的位置是取决于前一个电控信号。
图11 双电控电磁换向阀的工作原理
⑶电磁换向阀的图形符号：“位”和“通”的概念
图12 部分单电控电磁换向阀的图形符号
YL-335B所有工作单元的执行气缸都是双作用气缸，控制它们工作的电磁阀需要有二个工作口和二个排气口以及一个供气口，故使用的电磁阀均为二位五通电磁阀。
⑷电磁阀的安装和调整
YL-335B各工作单元的电磁阀均集中安装在在汇流板上的。
汇流板中两个排气口末端均连接了消声器，消声器的作用是减少压缩空气在向大气排放时的噪声。
这种将多个阀与消声器、汇流板等集中在一起构成的一组控制阀的集成称为阀组，而每个阀的功能是彼此独立的。
阀组的结构如图13所示。
图13 电磁阀组
四、YL-335B上的气动控制回路
能传输压缩空气的，并使各种气动元件按照一定的规律动作的通道即为气动回路。
例：装配单元的气动回路原理图
图14 装配单元气动控制回路。