气压传动系统实例
气压传动概述
一、气缸的分类及工作原理
1、气缸的分类
气缸组成：缸筒、活塞、活塞杆、前后端盖及 密封件等组成，如图11.1.1所示为普通气缸结构。
气缸的种类很多，分类的方法也不同，一般可 按压缩空气作用在活塞端面上的方向、结构特征和 安装形式来分类。
2、气缸的工作原理
以图11.1.1所示双作用气缸为例。所谓双作用是指活 塞的往复运动均由压缩空气来推动。在单伸出活塞杆 的动力缸中，因活塞右边面积比较大，当空气压力作 用在右边时，提供一慢速的和作用力大的工作行程； 返回行程时，由于活塞左边的面积较小，所以速度较 快而作用力变小。
单向阀打开，不节流。
图11.2.11 单向节流阀工作原理图
图11.2.12 为单向节流阀的结 构图。
（a）结构图
（b）图形符号
图11.2.12 单向节流阀
1—调节杆；2—弹簧；3—单向阀；4—节流口
三、带消声器的节流阀
带消声器的节流阀是安装在元件的排气口处，用 来控制执行元件排人大气中气体的流量并降低排气噪 声的一种控制阀。图11.2.13所示为带消声器的节 流阀的结构图，图11.2.14为其应用实例。
a）结构原理图
（b）图形符号
图11.2.4 直动型溢流阀
2、先导型溢流阀 如图11.2.5所示。溢流阀的先导阀为减压阀，由 它减压后的空气从上部K口进入阀内，以代替直动型 的弹簧控制溢流阀。先导型溢流阀适用于管道通径较 大及远距离控制的场合。 溢流阀选用时其最高工作压力应略高于所需控制 压力。
液压与气压传动说课课件
选择高效节能的元件
选择高效节能的液压和气压元件，如 高效泵、低能耗阀等，可以提高系统
的效率，减少能源消耗。
使用新能源
利用新能源如太阳能、风能等替代传 统能源，可以减少能源消耗和环境污
染。
优化系统设计
通过对液压和气压传动系统进行优化 设计，减少压力损失、流量损失等， 提高系统的效率。
回收利用能源
通过回收利用能源，如利用余热、回 收液压油等，可以提高能源利用效率 ，减少能源浪费。
02
污染物，保持清洁。
检查液压或气压系统的温
04
度和压力，确保在正常范
围内。
液压与气压传动系统的常见故障及排除方法
油或气压不足
检查油或气罐的液位或气量，并补充至正 常水平。
系统堵塞或受阻
检查液压或气压系统的管道和部件，清理 堵塞物。
系统泄漏
检查密封件和密封装置，发现泄漏及时维 修。
温度或压力异常
检查液压或气压系统的温度和压力，如有 异常及时调整。
03
气压传动基础
气压传动概述
1 2
气压传动的定义
气压传动是指利用空气压力来传递动力和信号的 传动方式。
气压传动的特点
气压传动具有安全、无污染、高效、节能等优点 ，被广泛应用于各种工业生产领域。
3
气压传动的应用范围
气压传动可以用于各种机械设备的控制系统，如 汽车、飞机、轮船等交通工具，以及各种加工机 床、生产线等。
液压与气压传动说课 课件
目录
• 课程简介 • 液压传动基础 • 气压传动基础 • 液压与气压传动系统实例 • 液压与气压传动系统的维护与保养 • 液压与气压传动系统的设计计算
01
课程简介
课程背景
气压传动系统实例及设计
1）指令器；
2）程序控制器,亦称逻辑控制回路；
3）放大/转换器；
4）执行机构；
5）检测装置；
6）显示/报警装置。
根据控制信号的类型，气动程序控制系统可分为时间程序控制系 统、行程程序控制系统和时间—行程混合程序控制系统。根据控制 器的类型，气动程序控制系统可分为全气动程序控制系统、继电器 程序控制系统和可编程（PLC）程序控制系统。
应用X-D线图法设计程序控制回路的步骤如下： 1）根据生产工艺流程要求，列出工作程序框图。 2）绘制X-D线图，判别并消除故障信号。 3）写出所有执行元件的控制信号的逻辑函数式。 4）根据逻辑函数式绘制逻辑原理框图。 5）根据逻辑原理框图绘制程序控制器回路图。
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1.2 简单气压传动系统设计简介
（2）逻辑设计法
1）逻辑运算法。
2）图解法。
3）快速消障法。
4）计算机辅助逻辑综合法。
5）采用步进控制回路或程序器。
（3）分组供气法
是在控制回路中增加若干个控制元件对行程阀采取分组供气的。
液压、液力与气压传动技术
图1.1 解放CA1091型汽车的双回路气压制动系统示意图
1.1 气压传动系统
1.1.2 气动机械手气压传动系统
气动机械手的结构示意图Байду номын сангаас图1.2所示
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图1.2 气动机械手的结构示意图
1.1 气压传动系统
图1.2 A为夹紧缸中，C缸为立柱升降缸； B缸为长臂伸缩缸；D缸为立 柱回转缸。 图14.3机械手的动作顺序为：立柱下降→伸臂→夹紧工件→缩臂→立 柱顺时针转→立柱上升→放开工件→立柱逆时针转。
装置（如制动阀）之间的连接管路，即供能管路。 ② 控制装置与制动器促动装置（如制动气势）之间的连接管路，
液压与气压传动液压系统设计实例
根据系统的工作环境和要求，选择合适的液压介质，如矿 物油、合成油、水等，并确定其清洁度和粘度等参数。
选择合适元件和连接方式
01
选择液压泵和液压马达
根据系统的负载和运动参数，选择合适的液压泵和液压马达，确保其能
够提供足够的流量和压力，并满足系统的效率和精度要求。
02
选择液压缸和阀门
其他常见问题及相应解决方案
气穴现象
产生原因是油液中溶解的气体在低压区析出并形成气泡。解决方案 是减小吸油管路的阻力，避免产生局部低压区。
压力冲击
产生原因是液压阀突然关闭或换向，导致系统内压力急剧变化。解 决方案是在液压阀前设置蓄能器或缓冲装置，吸收压力冲击。
爬行现象
产生原因是液压缸或马达摩擦阻力不均、油液污染等。解决方案是改 善液压缸或马达的润滑条件，使用干净的油液。
关键技术应用
节能环保措施
采用负载敏感技术、电液比例控制技术等 ，提高挖掘机液压系统的控制精度和响应 速度。
通过优化系统设计和选用高效节能元件，降 低挖掘机液压系统的能耗和排放，提高环保 性能。
压力机液压系统性能评估方法论述
评估方法介绍
采用实验测试、仿真分析等方法对压力机 液压系统进行性能评估，获取系统在不同
明确系统的设计目标和约束条件
根据实际需求，明确系统的设计目标，如高效率、 低能耗、高精度等，并考虑成本、空间、重量等 约束条件。
确定系统方案和布局
制定系统原理图
根据设计要求和目标，制定液压系统的原理图，包括液压 缸、液压马达、液压泵、油箱、阀门等元件的连接方式和 控制逻辑。
确定系统布局和安装方式
根据机械设备的结构和空间要求，确定液压系统的布局和 安装方式，包括元件的布置、管路的走向和固定方式等。
第十章 气压传动
消声器的图形符号为
多孔扩散式消声器结构
（六）气－电转换元件
1．气－电转换器
2．压力继电器
（七）管道、接头和管路布置
1.管道
2.接头
3.管路布置
（八）密封件
§10.3
气动执行元件 Pneumatic Transmitting Actuators
功用：是将净化后的压缩空气能转变成机械能输出的能量转换 元件。 包括：气缸、气动马达。
同学们好
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第十章 气压传动 pneumatic transmission
§10.1 概述
气压传动是以净化后的压缩空气为工作介质，在密闭容器内进行能量转换、 控制与传递的一种传动技术。 由于空气取之不尽用之不竭，投资小，污染少，能耗小，所以气压传动与控 制技术被大量应用于机械加工、汽车制造、电子工业、机器人、气动测量等工业 中。尤其在轻工业领域和气动工具中的应用越来越广泛。
三．气动元件图形符号
气压传动系统中各元件均按GB/T 786.1—1993《液压气动图形符 号》（见附录）规定绘制。
四．气压传动优缺点
优点： 1．工作介质来源方便，而无需投资。使用后的气体直接排向大气、不需要 回收，几乎无污染； 2．安全可靠，自保护能力强； 3．压力损失小，可远距离传动和集中供气； 4．传动与控制响应快，调节使用方便，维护简单； 5．适应工作环境能力强, 可在易燃、易爆、强磁、粉尘、潮湿等环境下工 作。 缺点： 1．不宜精确的定比传动； 2．通常工作压力低，输出功率小； 3．排气时会产生高频噪声。因此需要安装消声器进行降噪处理。
3.坐标气缸
特点是重复定位精度高（ 0.01mm ）
同学们好
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案例十二 气压传动系统设计实例分析
气压传动系统设计实例分析气动技术是实现工业生产机械化、自动化的方式之一，由于气压传动本身所具有的独特优点，所以应用日益广泛。
以土木机械为例，随着人们生活水平的不断提高，土木机械的结构越来越复杂，自动化程度不断提高。
由于土木机械在加工时转速高、噪声大，木屑飞溅十分严重。
在这样的条件下采用气动技术非常合适，因此在近期开发或引进的土木机械上，普遍采用气动技术。
下面以八轴仿形铣加工机床为例加以分析。
(1)八轴仿形铣加工机床简介八轴仿形铣加工机床是一种高效专用半自动加工木质工件的机床。
其主要功能是仿形加工，如梭柄、虎形腿等异型空间曲面。
工件表面经粗、精铣，砂光和仿形加工后，可得到尺寸精度较高的木质构件。
八轴仿形铣加工机床一次可加工8个工件。
在加工时，把样品放在居中位置，铣刀主轴转速一般为8000r／min左右。
由变频调速器控制的三相异步电动机，经蜗杆＼蜗轮传动副控制降速后，可得工件的转速范围为15～735r／mino纵向进给由电动机带动滚珠丝杠实现，其转速根据挂轮变化为20～1190r／min或40～2380r／mino工件转速、纵向进给运动速度的改变，都是根据仿形轮的几何轨迹变化，反馈给变频调速器后，再控制电动机来实现的。
该机床的接料盘升降，工件的夹紧松开，粗、精铣，砂光和仿形加工等工序都是由气动控制与电气控制配合来实现的。
(2)气动控制回路的工作原理八轴仿形铣加工机床使用加紧缸B(共8只)，接料盘升降缸A(共2只)，盖板升降缸C，铣刀上、下缸D，粗、精铣缸E，砂光缸F，平衡缸G共计15只气缸。
(3)气控回路的主要特点①该机床气动控制与电气控制相结合，各自发挥自己的优点，互为补充，具有操作简便、自动化程度较高等特点；②砂光缸、铣刀缸和平衡缸均与气容相连，稳定了气缸的工作压力，在气容前面都设有减压阀，可单独调节各自的压力值；③用平衡缸通过悬臂对吃刀量和自重进行平衡，具有气弹簧的作用，其柔韧性较好，缓冲效果好；④接料托盘缸采用双向缓冲气缸，实现终端缓冲，简化了气控回路。
液压与气压传动8-2 典型液压系统实例
一、概述
液压机是用来对金属、木材、塑料等进行压力加工的机械,也是最 早应用液压传动的机械之一。目前液压传动己成为压力加工机械的主 要传动形式。液压机传动系统是以压力变换为主的系统由于用在主传 动,系统压力高,流量大,功率大,因此特别要注意提高原动机功率利用率, 须防止泄压时产生冲击。
二、工况特点及对液压系统的要求
主机动作要求：液压机根据其工作循环要求有快进、减速接近工件、加压、 保压延时、泄压、快速回程及保持（即活塞）停留在行程的任意位置等基 本动作，图8-3为液压机典型工作塞前进、停止和退回等动作。
《液压与气压传动》第8章 典型液压传动系统
四、液压系统的特点 1. 液压系统中各部分相互独立,可根据需要使任一部分单独动作,也可 在执行元件不满载时,各串联的执行元件任意组合地同时动作。 2. 支腿回路中采用双向液压锁6,将前后支腿锁定在一定位置，防止出 现“软腿”现象或支腿自由下落现象。 3. 起升回路、吊臂伸缩、变幅回路均设置平衡阀,以防止重物在自重 作用下下滑。 4.为了防止由于马达泄漏而产生的“溜车”现象,起升液压马达上设有 制动阀,并且松阀用液压力,上阀用弹簧力,以保持在突然失去动力时液压 马达仍能锁住,确保安全。
《液压与气压传动》第8章 典型液压传动系统
四、 YA32-315型四柱万能液压机液压系统特点 1. 采用高压大流量恒功率变量泵供油,既符合工艺要求,又节省能量,这是
压机液压系统的一个特点; 2.本压机利用活塞滑块自重的作用实现快速下行,并用充液阀对主缸充液。
这一系统结构简单,液压元件少，在中、小型液压机是一种常用的方 案；
《液压与气压传动》第8章 典型液压传动系统
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气压传动在机械工程中的应用案例
气压传动在机械工程中的应用案例气压传动是一种常见且广泛应用于机械工程中的传动方式。
它利用气体压力的传递来实现机械部件的移动和控制，具有结构简单、动力强劲、不易受环境温度变化的影响等优点。
本文将介绍几个气压传动在机械工程领域中的典型应用案例。
案例一：气动缸控制机械臂的运动在自动化生产线上，机械臂广泛应用于物料的搬运、组装等工作。
而气动缸作为驱动机械臂运动的一种常见方式，具有速度快、力矩大的优势。
通过将气动缸安装在机械臂的关节处，当气源供给时，气动缸的压缩空气将被释放，驱动机械臂的伺服阀打开，从而实现机械臂的精确位置调节和部件的抓取、放置等动作。
案例二：空气压缩机控制机床的切削加工在金属加工行业中，机床是最常见的设备之一。
而空气压缩机则作为提供动力的关键装置，通过将气源压缩为高压气体，再通过管路传递给机床，控制机床上的气动切削工具进行切削加工。
与传统的电动或液压驱动方式相比，气压传动具有响应速度快、力矩大等优势，可以满足机床切削过程中对速度和力量的要求，并且其使用过程中几乎没有温度变化的影响。
案例三：气动输送机的物料输送在工业生产中，常常需要将物料从一个位置输送到另一个位置，而气动输送机则被广泛应用于此类需求。
气动输送机通过空气压缩机产生的压缩空气，将物料吸入管道中，并通过调节气源的压力、流量和控制气体的开关，实现物料的快速、连续、均匀地输送。
这种输送方式在灰尘多、环境恶劣等工艺条件下具有明显的优势，通常应用于建材、粮食、化工等行业。
案例四：气动液压打孔机的应用在汽车制造等行业中，常常需要对材料进行打孔处理，而气动液压打孔机则是一种常见的工具。
它通过将压缩空气转化为液压能量，通过压缩空气驱动液压缸进行工作。
通过控制气源的压力、流量以及液压系统的工作压力等参数，实现工件的快速、准确、高效打孔。
气动液压打孔机不仅具有操作简单、成本低等优点，还可以精确控制打孔的深度和径向力度，满足不同材料和形状的加工需求。
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项目六气压传动系统实例
（结合公共实训基地及友嘉机电设备展开）
任务一气动机械手气压传动系统
气动机械手是机械手的一种，它具有结构简单，重量轻，动作迅速，平稳可靠，不污染工作环境等优点。
在要求工作环境洁净、工作负载较小。
自动生产的设备和生产线上应用广泛，它能按照预定的控制程序动作。
图1为一种简单的可移动式气动机械手的结构示意图。
它由A、B、C、D四个汽缸组成，能实现手指夹持、手臂伸缩。
立柱升降。
回转四个动作。
图1 气动机械手的结构示意图
图2为一种通用机械手气动系统工作原理图（手指部分分为真空吸头，既无A气缸部分），要求工作循环为：立柱上升→伸臂→立柱顺时针转→真空吸头取工作→立柱逆时针转→缩臂→立柱下降。
图2 为一种通用机械手气动系统工作原理图
三个气缸均有三位四通双电控换向阀1、2、7和单向节流阀3、4、5、6组成换向、调速回路。
各气缸的行程位置均有电气行程开关进行控制。
表1为该机械手在工作循环中各电磁铁的动作顺序表。
表1 电磁铁的动作顺序表
下面结合表1来分析它的工作循环：
按下它的启动按钮，4YA通电，阀7处于上位，压缩空气进入垂直气缸C下腔，活塞杆上升。
当缸C活塞上的挡块碰到电气行程开关a1时，4YA断电，5YA通电，阀2处于左位，水平气缸B活塞杆伸出，带动真空吸头进入工作点并吸取工作。
当缸B活塞上的挡块电气开关b1时，5YA断电，1YA通电，阀1处于左位，回转缸D顺时针方向回转，使真空吸头进入下料点下料。
当回转缸D活塞杆上的挡块压下电气行程开关c1时，1YA断电，2YA通电，阀1处于右位，回转缸b复位。
回转缸复位时，其上挡块碰到电气行程开关c0时，6YA通电，2YA断电，阀2处于右位，水平缸B活塞杆退回。
水平缸退回时，挡块碰到b0,6YA断电，3YA通电，阀7处于下位，垂直缸活塞杆下降，到原位时，碰上电气行程开关a0,3YA断电，至此完成一个工作循环，如再给启动信号。
可进行同样的工作循环。
根据需要只要改变电气行程开关的位置，调节单向节流阀的开度，即可改变各气缸的运动速度和行程。
任务二数控加工中心气动换刀系统
图3为某数控加工中心气动换刀系统原理图。
该系统在换刀过程中实现主轴定位、主轴送刀、拔刀、向主轴锥孔吹气和插刀动作。
具体工作过程如下：当数控系统发出换刀指令时，主轴停止旋转，同时4YA 通电，压缩空气经气动三联件1、换向阀4、单向节流阀5进入主轴定位缸A的右腔，缸A的活塞左移，使主轴自动定位。
定位后压下无触点开关，使6YA通电，压缩空气经换向阀6、梭阀8进入气液增压缸B的上腔。
增压腔的高压油使活塞伸出，实现主轴松刀。
同时使8YA通电，压缩空气经换向阀9、单向节流阀11进入缸C的上腔，缸C下腔排气，活塞下移实现拔刀。
由回转刀库交换刀具，同时1YA通电，压缩空气经换向阀2、单向节流阀3向主轴锥孔吹气。
稍后1YA断电、2YA通电。
停止吹气，8YA断电、7YA通电，压缩空气经换向阀9、单向节流阀10进入缸C的下腔，活塞上移，实现插刀动作。
6YA断电、5YA 通电。
压缩空气经换向阀6进入气液增压缸B的下腔。
使活塞退回。
主轴的机械机构使刀具夹紧。
4YA断电、3YA通电，缸A的活塞在弹簧力作用下复位，回复到开始状态，换刀结束。
图3 数控加工中心气动换刀系统原理图
1- 气动三联件2、4、6、9-换向阀
2- 3、5、10、11单向节流阀7、8-梭阀
任务三气动生产线气压传动系统
机械手是机电一体化设备或自动化生产系统中常用的装置，用来搬运物件或代替人工完成某些操作，根据驱动机械手工作的动力的不同，可分为气动机械手、液压机械手和电动机械手；按照机械手的工作性质，可分为搬运机械手。
焊接机械手和注塑机械手，常见的机械手如图4所示。
助力机械手垛码机械手工业机械手
高难度机械手焊接机械手压铸机械手
横走机械手全伺服机械手
图4 常见的机械手
拆装气动机械手
用气动元件组成的机械手为气动机械手。
YL-235A型光机电一体化实训装置中的气动机械手及各部分的名称如图5所示。
在本任务中，通过完成机械手拆装的工作任务，了解气动机械手的组成和工作原理，学会气动机械手的组装。
图5 YL-235A型光机电一体化实训装置上的气动机械手及各部分名称工作任务
1、请按要求拆卸YL-235A型光机电一体化实训装置中的气动机械手。
（1）将左右限位挡块从支架上拆卸下来。
（2）将悬臂气缸从支架上拆卸下来。
（3）取出旋转气缸。
（4）将手臂气缸从悬臂上拆卸下来。
（5）将气爪气缸从手臂上拆卸下来。
2、将拆卸后的YL-235A型光机电一体化实训装置中的气动机械手按要求组装。
（1）组装的机械手应与原来相同。
（2）调节左右限位当快上的螺栓，使机械手选装的角度约为56°。
3、按图6所示的安装图将机械手安装在安装平台上。
（1）机械手安装位置的尺寸与图纸要求误差不大于1mm。
（2）机械手悬臂安装的高度与图纸要求误差不待遇1mm。
（3）机械手左、右摆角与图纸要求相符。
（4）机械手支架固定后，在气缸动作过程中不会发生摇动现象。
4、按图7所示机械手气动系统图连接机械手的气路。
（1）机械手气缸（含气爪）与电磁阀的气路连接。
（2）气源与电磁阀的气路连接。
（3）按工艺规范要求完成气路的走线与捆扎。
图6 机械手安装位置图
悬臂气缸手臂气缸气爪气缸
图7 机械手气动系统图。