第十三章气压执行元件
CH4_液压和气压传动执行元件.ppt
快进（差动连接） 工进（无杆腔进油） 快退（有杆腔进油）
活塞缸运动速度比较
4.1.1 活塞缸
（2）单杆活塞缸 v2 A q2Vπ(D 4q 2Vd2)
v3
4q πd 2
V
v2
v3
有杆腔进油
差动连接
v3=v2，则必须使D= 2d
4.1.2 柱塞缸
活塞缸的内孔精度要求很高，柱塞和缸筒内壁不接触， 因此缸筒内孔不需精加工，工艺性好，成本低。
柱塞式液压缸
图形符号
柱塞缸
柱塞油缸结构
4.1.2 柱塞缸
柱塞式液压缸 1- 缸筒 2-柱塞
输出力F： FpAmpπ 4dm
运动速度v：
v qV
A
4qV
πd2
式中 d—柱塞直径
4.1.3 摆动式液压缸
当两油口相继通入压力油时， 图形符号
叶片带动摆动轴作往复摆动。
12
3
D
2
3 4
1
d 4
14
摆动式液压缸
4.3 液压缸的结构 1.缸体组件
c) 外螺纹式连接
d) 内螺纹式连接
缸筒和缸盖结构
1—缸盖 2—缸筒 3—压板 4—半环 5—防松螺母 6—拉杆
4.3 液压缸的Biblioteka 构 1.缸体组件e) 拉杆式连接
f) 焊接式连接
缸筒和缸盖结构
1—缸盖 2—缸筒 3—压板 4—半环 5—防松螺母 6—拉杆
2.活塞组件 （1）活塞组件的连接形式
双作用单活塞杆液压缸结构图 l — 缸底；2 — 卡键；3、5、9、11 — 密封圈；4 — 活塞；
6 — 缸筒；7 — 活塞杆；8 — 导向套；10 — 缸盖； 12 — 防尘圈；13 — 耳轴
气压传动系统的组成。
气压传动系统的组成。
气压传动系统的组成主要包括以下几个部分：
1. 压缩空气供应：这是系统的核心组成部分，包括压缩机、压缩空气储存罐、过滤器等。
压缩机将空气压缩并送入储存罐中，过滤器用于过滤空气中的杂质。
2. 控制元件：控制元件主要包括气压调节器、气阀、气缸等。
气压调节器用于调节系统中的气压，气阀用于控制气体的流动方向和流量，气缸则用于将气压转化为机械运动。
3. 传动管路：传动管路用于将压缩空气从压缩机传输到控制元件和执行元件之间。
传动管路通常由钢管或软管组成，通过接头连接各个元件。
4. 执行元件：执行元件主要包括气动缸、气动马达等。
它们通过接收气压信号，将气压能转化为机械能，实现各种工作任务。
5. 辅助元件：辅助元件主要包括压力表、安全阀、滤清器、润滑器等，用于监测和维护系统的正常运行。
气压传动系统主要由压缩空气供应、控制元件、传动管路、执行元件和辅助元件组成，通过将气压能转化为机械能，实现各种工作任务。
气压元件认识实验报告
一、实验目的1. 理解气压元件的工作原理及性能特点。
2. 掌握气压元件的分类、结构及应用。
3. 熟悉气压传动系统的组成及工作过程。
二、实验原理气压传动是利用压缩空气为工作介质，通过气压传递动力或信息的流体传动技术。
气压传动系统主要由气源、气动执行元件、气动控制阀和气动辅件组成。
三、实验器材1. 气动实验台2. 气动执行元件（气缸、气动马达）3. 气动控制阀（方向控制阀、压力控制阀、流量控制阀）4. 气动辅件（分水滤气器、油雾器、消声器等）5. 气源（压缩机）6. 压力表、流量计等测量仪表四、实验步骤1. 观察气动实验台，了解其整体结构及各个组成部分的功能。
2. 分别观察气缸、气动马达等气动执行元件，了解其结构、工作原理及性能特点。
3. 观察气动控制阀，了解其分类、结构、工作原理及作用。
4. 观察气动辅件，了解其作用及在气压传动系统中的应用。
5. 搭建一个简单的气压传动系统，连接气源、气动执行元件、气动控制阀和气动辅件。
6. 打开气源，观察气动执行元件的运动情况，分析气压传动系统的工作过程。
7. 通过调整气动控制阀，观察对气动执行元件运动的影响，了解控制阀的作用。
8. 闭合气源，关闭系统，整理实验器材。
五、实验结果与分析1. 气动执行元件：气缸和气动马达是气压传动系统中常用的执行元件。
气缸将压缩空气的压力能转换为机械能，驱动工作部件运动；气动马达则直接将压缩空气的压力能转换为旋转机械能。
实验中观察到，当气源开启时，气缸和气动马达均能按照预期运动，说明气压传动系统能够将压缩空气的压力能有效地转换为机械能。
2. 气动控制阀：气动控制阀在气压传动系统中起着调节气流方向、压力和流量的作用。
实验中，通过调整方向控制阀，可以改变气动执行元件的运动方向；通过调整压力控制阀，可以改变气动执行元件的输出压力；通过调整流量控制阀，可以改变气动执行元件的运动速度。
这表明气动控制阀在气压传动系统中具有重要的作用。
3. 气动辅件：分水滤气器、油雾器、消声器等气动辅件在气压传动系统中具有保护、辅助和改善性能的作用。
液压与气压传动液压执行元件-PPT课件
v1
[1 ( ) 2 ] D
d
差动缸 （左右2腔相通，均通压力油）
q q q 1 2
设此时的速度为v3
q A v q A v 1 1 3 2 2 3 v q A v 代入上式： A 1 3 2 3
q v ( A A ) 3 1 2 q q 4 q 2 速度： v 3 A A A d 1 2 杆
四、摆动缸（摆动马达）
2．双叶片摆动缸： 压力油由左上方和右下方 同时进入缸桶，2个叶片在 压力油的作用下，使叶片轴 顺时针转动，回油经左下方 和右上方同时流出，摆动角 <150°。 其输出转矩是单叶片式的 两倍，角速度是其一半。
五、齿轮齿条缸
由无杆活塞缸和一 套齿轮齿条传动装置 组成的液压－机械联 合传动机构。 用于齿轮驱动的周期 性往复旋转运动中。
3 1 2 1 2
q1 pq
q2
d pA pA p ( A A ) pA p 推力： F
2 杆
特点：v3 > v1 ；F3 < F1 。
4
结论：差动连接后，速度大，推力小。
差动缸
q v3 A杆
q v2 A2
如令： A杆 A2 则有：
v2 v3
2 2
一、工作原理
叶片马达： 处于不同油腔的叶片的不 平衡液压力作用，产生轴的 转动，从而输出转矩； 叶片：径向放置 根部通压力油，并有 梭阀保证正、反转时都能和压油腔相通。 根部设置预紧弹簧，保证起动密封 叶片式液压马达体积小、转动惯量小、泄漏大、低 速工作不稳定，用于高速小转矩应用。
4
4
2
4
m
4
2
第十三章气动控制元件
13.1 方向控制阀
延时换向阀：若压缩空气是洁净的，且压力稳 定，则可获得精确的延时时间。通常，延时阀的 时间调节范围为 0～30秒，通过增大气室，可以 使延时时间加长。
13.1 方向控制阀
脉冲阀：压缩空气流经气阻、启容时，阀芯动 作产生延时，使压力输入长信号变为短暂的脉冲 信号输出。
当气压从P口输入时，A口有输出。同时经阻尼 孔向右端气容充气，达到调定压力时，阀芯向左 移动，A口无输出。
13.1 方向控制阀
快速排气阀：装在换向阀与气缸之间，用来提高 气缸运动速度，对于大缸径气缸及缸与阀之间管路 长的回路，尤为需要。
13.1 方向控制阀
换向型阀：换向阀按工作位置和通口数可以有多 种形式和用途；按控制方式可分为气压控制、电磁 控制、机械控制、手动控制和时间控制等。
13.1 方向控制阀
第十三章 气动控制元件
控制元件按功能和用途可分为： 方向阀：改变和控制压缩空气的流动方向。 压力阀：控制和调节压缩空气的压力。 流量阀：控制和调节压缩空气的流量。 逻辑元件：通过改变气流方向和通断实现各种
逻辑功能。 近年来，随着气动元件的小型化以及PLC控制
在气动系统中的大量应用，气动逻辑元件的应 用范围正在逐渐减小。
13.1 方向控制阀
通过改变压缩空气的流动方向和控制其通断，来 控制执行元件启动、停止及运动方向的气动元件。
单向型阀 换向型阀
单向阀、梭阀、双压阀、 快速排气阀、截止阀
阀芯结构
柱塞式、截止Байду номын сангаас、滑块式、 旋塞式、膜片式
操作方式
电磁式、气动式、 机动式、手动式
口和位数
二位二通、二位三通、 三位四通、三位五通
13.1 方向控制阀
气压控制元件的分类与功能介绍
气压控制元件的分类与功能介绍气压控制元件是工业自动化系统中常见的设备之一，它们在控制气动装置、气动执行器的工作过程中起着至关重要的作用。
本文将分析气压控制元件的分类以及它们各自的功能。
一、气压控制元件的分类根据不同的工作方式和功能特点，气压控制元件可以分为以下几类：1. 气压发生器：气压发生器是气动系统的基础设备，它产生气压来驱动整个气动系统。
常见的气压发生器包括气体压缩机和气体泵等。
气压发生器通过将大气中的空气进行压缩来产生高压气体。
这些设备具有较高的压力范围和较大的流量。
2. 气源处理元件：气源处理元件负责处理气体源，使其更适合气动系统的工作要求。
常见的气源处理元件包括气源三联件、滤波器、调压阀和油雾器等。
气源三联件主要用于连接气源和气动设备，滤波器主要用于过滤气源中的杂质和水分，调压阀用于调整气源的压力，油雾器则用于给气动元件提供润滑。
3. 控制元件：控制元件是气动系统中最关键的元件之一，它们用于控制气动系统的工作状态。
常见的控制元件包括气动开关、电磁阀、气缸和气动执行器等。
气动开关主要用于检测气动系统的状态，例如气压是否达到设定值、气体流量是否正常等。
电磁阀通过电磁力的作用来控制气缸和气动执行器的运动，实现对气动系统的精确控制。
4. 辅助元件：辅助元件主要用于辅助气压控制元件的工作，提高气动装置的工作效率和性能。
常见的辅助元件包括储气罐、节流阀和快速接头等。
储气罐主要用于储存气体，保证气源的稳定供应；节流阀用于调节气体的流量和速度；快速接头作为气源和气动元件之间的连接装置，便于快速更换和维修。
二、气压控制元件的功能介绍不同类型的气压控制元件具有不同的功能，下面将分别进行介绍：1. 气压发生器的功能是将大气中的空气进行压缩，产生高压气体。
这些气体可以用于驱动气动设备，如气缸、驱动剪切机械等。
气压发生器通常具有稳定的输出压力和较大的流量范围，能够满足各种工业自动化设备的需求。
2. 气源处理元件的功能是处理气源，使其更适合气动系统的要求。
液压与气压传动--第13章 气动控制元件
图13-19所示为柔性节流 阀的原理图，其节流作用主要 是依靠上下阀杆夹紧柔韧的橡 胶管而产生的。当然，也可以 利用气体压力来代替阀杆压缩 橡胶管。柔性节流阀结构简单， 压力降小，动作可靠性高，对 污染不敏感，通常工作压力范 围为0.3~0.63MPa。
图13-19 柔性节流阀
1—上阀杆 2—橡胶管 3—下阀杆
三、单向节流阀
单向节流阀常用于气缸的调速和延时回路。
图12-29 单向节流阀的工作原理
13.4气动逻辑元件
原理：通过元件内部的可动部件的动作改变气流方向来实现一 定逻辑功能的气动控制元件。 特点：抗污染能力强，无功耗气量低，带负载能力强。 一、气动逻辑元件的分类：
按工作压力分 按逻辑功能分
高压元件（工作压力0.2～0.8MPa） 低压元件（工作压力0.02～0.2MPa） 微压元件（工作压力0.02MPa以下）
由于信号的传输有一定的延时，信号的发出点与接受点之间， 不能相距太远。一般来说，最好不要超过几十米。
当逻辑元件要相互串联时，一定要有足够的流量，否则可能无 力推动下一级元件。
阀 4—换向阀 5—钻孔缸
4、快速排气阀
快速排气阀主要用于气缸 排气，以加快气缸动作速度。 通常，气缸的排气是从气缸 的腔室经管路及换向阀而排 出的，若气缸到换向阀的距 离较长，排气时间亦较长， 气缸的动作缓慢。采用快速 排气阀后，则气缸内的气体 就直接从快速排气阀排向大 气。快速排气阀的应用回路 如图13-7所示。
图13-7 快速排气阀应用回路
图13-6所示为快速排 气阀。当P腔进气后，活 塞上移，阀口2开启，阀 口1关闭，P口和A口接 通，A有输出。当P腔排 气时，活塞在两侧压差 作用下迅速向下运动， 将阀口2关闭，阀口1开 启，A口和排气口接通， 管路中的气体经A通过 排气口快速排出。
《液压传动与气动技术》课程标准
《液压传动与气动技术》课程标准一、课程定位1.课程性质必修课；专业课（含实验课）。
2.课程作用《液压传动与气动技术》是机电一体化技术专业的一门重要的专业技术课程。
无论对学生的思维素质、创新能力、科学精神以及在工作中解决实际问题的能力的培养，还是对后继课程的学习，都具有十分重要的作用。
该课程主要研究液压与气压传动技术一般规律和具体应用的一门科学。
这门技术与其它传动形式有不可比拟的优势而应用广泛，以优良的静态、动态性能成为一种重要的控制手段，无论是机械制造、模具、数控，还是自动化都有广泛的实际应用价值。
该课程实现了高职的培养目标，满足了机电类教育人才的要求，是专业教学必不可少的重要组成部分。
二、课程目标通过本课程的学习，使学生较系统地掌握液压气动技术的基本原理和实际应用。
获得基本的理论基础知识、方法和必要的应用技能；认识到这门技术的实用价值，增强应用意识；逐步培养学生学习专业知识的能力以及理论联系实际的能力，为学习后继课程和进一步学习现代科学技术打下专业基础；同时培养学生的创新素质和严谨求实的科学态度以及自学能力。
具体目标：1、知识目标职业能力要求（1）能较好的掌握液压与气压传动的基本概念和基础知识；（2）能较好的掌握液压与气压元件的功用、组成、工作原理和应用；（3）能教好的掌握液压与气压回路的组成和功能；2、能力目标（1）具有阅读并分析典型液压与气压传动系统组成、工作原理及特点的能力；（2）具有初步的液压与气压传动系统调试和排故的能力。
；（3）通过网络、期刊、专业书籍、技术手册等获得信息能力，收集资料的能力；（4）具有制定、实施工作计划的能力；3、素质目标（1）具有团队协作的意识，良好的小组成员协作能力；（2）具备良好沟通能力和评价他人的能力；（3）正确面对困难和挫折的处理能力；（4）负责任的工作习惯；（5）节约并保护环境的意识；三、课程设计一、设计思想教学内容框架（1）坚持以高职教育培养目标为依据，基于本课程在机电类专业知识、能力构筑中的位置及这门技术的特点，突出应用能力和综合素质培养，充分注意“教、学、做”三结合。
第13章气执行元件和控制元件
第13章 气执行元件和控制元件
三、 顺序阀
❖ 1、作用 ❖ 依托气路中压力旳变化
来控制执行元件按顺序 动作旳压力控制阀。
❖ 2、顺序阀旳工作原理 ❖ 3、单向顺序阀旳工作
原理 ❖ 单向顺序阀为顺序阀和
单向阀旳并联组合阀。
§13-3压力控制阀 图12—12单向顺序阀
第13章 气执行元件和控制元件
§13-4流量控制阀
P1
P2
梭阀工作原理示意图
第13章 气执行元件和控制元件
§13-4方向控制阀
二、单向型方向控制阀
❖ （3）双压阀
❖ 双压阀旳作用相当于“与” 门逻辑功能。图13－35所 示为双压阀，有两个输入 口 P1 、P2，一种输出口 A。 只有当两个输入都进气时，
A口才有输出，当P1与P2口 输入旳气压不等时，气压 低旳经过A口输出。
❖ 气动控制元件用来调整压缩空气旳压力、流 量和方向等，以确保执行机械按要求要求旳 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。
第13章 气执行元件和控制元件
§13-1气缸
一、气缸旳工作原理、分类及安装形式
❖ 1、气缸旳经典构造和 工作原理
❖ 如图所示为最常用旳单 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 件等构成。
§13-4方向控制阀
❖ （2）电磁控制换向阀
❖ 1）直动式电磁换向阀
利用电磁力直接推动阀芯换向。据操纵线圈数目分为单 电控和双电控两种。
特点：构造简朴，换向频率高。只合用于小型阀。
❖ 2）先导式电磁换向阀
由小型直动式电磁阀和大型 气控式换向阀构成。
❖ （3）机械控制换向阀
❖ （3）人力控制换向阀
气动执行元件课件
气缸分类
按活塞端面受压力分
按结构特征分 气 缸 分 类 按运动形式分
按功能分 按外形分
单作用气缸(弹簧压出、压回） 双作用气缸（单杆、双杆）
活塞式气缸 柱塞式气缸 薄膜式气缸 叶片式摆动气缸 齿轮齿条式摆动气缸
往复直线式气缸 摆动式气缸
普通气缸 特殊功能气缸
标准型气缸 特殊外形气缸
按缓冲方式分
气
动密封：回转或往复直线运动的部件密封 静密封：静止部件密封（缸筒密封圈，缓冲螺纹密封圈）
压缩密封圈：将密封圈放入密封沟槽内时，留有预压缩量， 靠密封面上的接触压力阻塞通路
特点：预压缩量越大，密封性越好，但摩擦阻力大， 能双向密封
气压密封圈：靠气压将密封圈的唇面压紧在密封面上 特点：气压越高，密封性越好 只能单向密封 唇部对磨损有一定的自补偿作用
齿轮齿条式摆动气缸
基本计算:
（1）摆动角度 = 2L / D0 单= L / D0
2 省空间气缸 （1）薄型气缸 （2）自由安装气缸
3 高位置精度气缸 4 无杆气缸 5 制动气缸 6 其他特殊气缸
(一) 标准气缸
1 单（向）作用气缸
(1)弹簧退回
(2)弹簧压出
(3)重力压出
(4)重力退回
（1） 基本结构
A：进、排气口
R：呼吸孔（过滤片）
（2） 特点 （a）结构简单，耗气量少 （b）由于弹簧作用，缩短了气缸的有效行程 （c）气缸输出力随运动行程的增大而减小 （d）弹簧吸收动能，减小活塞的撞击作用
（3）应用场合 输出力、运动速度要求不高的场合
2 双（向）作用气缸
（2） 分类 （a）无缓冲：活塞撞击端盖 （b）有缓冲：吸收撞击能
或者： （a）单活塞杆：两侧输出力和速度不相等 （b）双活塞杆：两侧输出力和速度不相等
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二、 气缸的设计计算
气缸的效率和负载率
气缸实际所能输出的力受摩擦力的影响，其影响程度用 气缸效率η表示，η与缸径D和工作压力p有关，D增大、p提 高，η增大，一般在0.7～0.95之间。 在研究气缸性能和确定缸径时，常用到负载率β的概念， 定义β＝（气缸实际负载F/气缸理论输出力F0）％ 。β的选 取与气缸的负载性质及运动速度有关.
冲击气缸
由缸筒、活塞和固定在缸筒上的中盖组成，中盖上有一喷嘴。 它能产生相当大的冲力，可以充当冲床使用。整个工作过程分 为三个阶段： 复位段 气源由孔A 供气，孔B 排气，活塞上升至密封垫 封住喷嘴，气缸上腔成为密封的储气腔。 储能段 气源改由孔B 进气，孔A 排气。由于上腔气压作 用在喷嘴上面积较小，而下腔气压作用面积大，故使上腔贮 存很高的能量。 冲击段 上腔压力继续升高，下腔压力继续降低，当上下 腔压力比大于活塞与喷嘴面积比时，活塞离开喷嘴，上腔气 体迅速充入活塞与中盖间的空间。活塞将以极大的加速度向 下运动。气体的压力能转换为活塞的动能，产生很大的冲击 力。
13-2
气马达
气马达分为连续回转式和摆动式； 连续回转式又分为容积式和透平式。
叶片式气马达的工作原理及特性
叶片式气马达的工作原理与叶片式液 压马达相似。特性曲线最大特点是具有 软特性：当气压不变时，它的转矩、转 速、功率均随着外负载的变化而变化。
气动马达的特点和应用
可无级调速； 可双向旋转； 有过载保护作用，过载时转速降低或停转； 具有较高的启动转矩，可直接带负载启动； 输出功率相对较小，转速范围较宽； 耗气量大，效率低，噪声大； 工作可靠，操作方便。 气动马达在使用中必须得到良好的润滑
组成
原理
铝制缸筒2 沿轴向方向开槽， 为防止内部压缩空气泄漏和外部杂 物侵入，槽被内部抗压密封件4 和 外部防尘密封件7 密封，塑料的内 外密封件互相夹持固定着。无杆活 塞3 两端带有唇型密封圈，活塞两 端分别进、排气，活塞将在缸筒内 往复移动。通过缸筒槽的传动舌片5， 该运动被传递到承受负载的导架6 上。此时，传动舌片将密封件4、7 挤开，但它们在缸筒的两端仍然是 互相夹持的。因此传动舌片与导架 特点 由于独特的设计，该气缸 组件在气缸上移动时无压缩空气泄 只需要较小的安装空间。 漏。
第十三章 气动执行元件
• 气缸 • 气马达 • 摆动和特点
普 通 气 缸
膜片气缸是一种用压缩空气 推动非金属膜片作往复运动的气 缸，可以是单作用式，也可以是 双作用式。适用于气动夹具、自 动调节阀及短行程工作场合。
无杆气缸
由缸筒2，防尘和抗压密封件7、4，无杆活塞3，左 右端盖1， 传动舌片5，导架6等组成。