15.2 气动执行元件(课件）-高一《汽车机械基础》同步教学（人民邮电版）

15.2 气动执行元件 气动执行元件能将压缩空气的压力能转化为机械能，驱动机构实现直线往复运动、摆动、旋转运动等，输出力或转矩。气动执行元件可以分为气缸和气马达两大类。 15.2.1气缸 气缸的分类方法也很多，常用的有以下几种。 （1）按压缩空气作用在活塞端面上的方向数可分为单作用气缸和双作用气缸。 （2）按结构特点可分为活塞式气缸、叶片式（摆动式）气缸、薄膜式气缸、伸缩式气缸、气液阻尼缸等 （3）按安装方式可分为固定式气缸、轴销式气缸、回转式气缸、嵌入式气缸等。 （4）按气缸的功能可分为普通气缸和特殊气缸。 普通气缸用于无特殊要求的场合。 ① 单作用气缸。单作用气缸的特点是压缩空气只能使 活塞向一个方向运动，另一个方向的运动则需要借助外 力，如重力、弹簧力等。单作用气缸的结构如图15-13所示。通气孔5的作用是使气缸右腔始终与大气相通。 图15-13 单作用气缸 1-后缸盖；2-活塞；3-前缸盖； 4-活塞杆 5-通气孔；6-弹簧；7-进排气 ② 双作用气缸。双作用气缸的特点是压缩空气可使活 塞向两个方向运动。双作用气缸的结构如图15-14所示 图15-14 双作用气缸 1—有杆腔；2—无杆腔；3—后缸盖；4—活塞； 5—密封圈；6—缸筒；7—前缸盖；8—活塞杆 15.2.2 气马达 气马达的作用是将压缩空气的的压力能转换成回转形式或摆动形式的机械能。 1．气马达的分类和工作原理 气动系统最常用的是容积式气马达。容积式气马达按其结构可分为叶片式、活塞式、齿轮式以及摆动式。 现以最常用的叶片式气马达为例简要介绍气马达的工作原理。如图15-15所示   图15-15 叶片式气马达 1—定子；2—转子；3、4—叶片 2．气马达的特点和应用 （1）气马达的特点。 ① 工作安全具有防爆炸性能。 ② 能长期满载工作，温升较小，具有过载保护功能，过载时能自动停车，故适用于载荷变化较大或经常超载的场合。 ③ 气马达的转数，可以从每分钟几十转到上万转，利用简单的节流装置，即可实现无级调速。可瞬时反转、获得高速度并易于实现调速。 15.3 气动控制元件 气动控制元件在气动系统中是控制和调节压缩空气的压力、流量、方向等的气动控制元件，按照其作用和功能分为方向控制阀、压力控制阀和流量控制阀。 15.3.1 方向控制阀 气动回路方向控制阀作用：控制气流通道的通、断和改向。它主要有单向型和换向型两类。 1．单向型方向控制阀 （1）单向阀。单向阀的功能、工作原理及图形符号与液压单向阀相同。如图15-16所示，正向进气时，进、排气口P、A接通；反向进气时，P、A截止，弹簧的作用是复位并增加阀的密封性能，防止低压的泄漏。 单向阀的功能、工作原理及图形符号与液压单向阀相同。如图15-16所示，正向进气时，进、排气口P、A接通；反向进气时，P、A截止，弹簧的作用是复位并增加阀的密封性能，防止低压的泄漏。 图15-16 单向阀 1—阀体；2—阀芯 （2）或门型梭阀 或门型梭阀相当于两个反向串接的单向阀组合而成的。如图15-17所示，P1、P2输入口，A输出口。当P1进气而P2通大气时，阀芯被推向右边，气流从P1进入A，P2被封闭。当P2进气，P1通大气时，阀芯被推向左边，气流从P2进入A，P1被封闭。若P1、P2都有压缩空气，当两边压力相等时，阀芯可以随机停在左边或右边，这要由压力加入的先后次序而定；若两边压力不等，则哪端压力高，A就与哪端相通，另一端则被封闭。 图15-17 或门型梭阀 1—阀体；2—阀芯 扫码认识或门元件的工作原理 （3）快速排气阀 快速排气阀是为了加快气缸运动速度做快速排气用的。如图15-18所示，当压缩空气进入进气口P，使膜片1受压变形下移，P与A的通道被打开，同时排气口O被关闭；当P口没有压缩空气进入时，在A口和P口压差作用下，膜片向上恢复，P口关闭，使A口气体通过O口快速排气。 图15-18 快速排气阀 1—膜片；2—阀体 2．换向型方向控制阀 换向型方向控制阀（简称换向阀）的功用是通过各种控制方式使阀芯换向，改变气流方向，从而改变气动执行元件的运动方向。与液压换向阀相同，气动换向阀也由主体部分和操纵部分（手动、机控、电磁、气控、电—气控等）组成。 （1）气控换向阀 气控换向阀是以压缩空气为动力切换主阀，使气路换向或通断的阀。按照控制方式，可分为加压控制、泄压控制、差压控制和时间控制四种方式。 图15-19所示为二位三通单气控截止式换向阀的结构原理图。图15-19（a）所示为无气控信号时阀的状态：阀芯在弹簧和P腔压力作用下处于上端位置，阀口A与P截止，A与O接通，阀处于排气状态；图15-19（b）所示为输入气控信号K时阀的状态，由于气压力的作用，阀芯克服弹簧力下移，使阀口A与O断开，P与A接通