9.3气动执行元件和控制元件 （课件）-《液压与气压传动》同步教学（江苏凤凰教育·2020）

第九章 气压传动 教学目标： 气压传动是利用气体作为工作介质来传递动力和信号的。学习本章内容应和液压传动联系和比较起来，进一步掌握气压传动的基本原理，为更好地学习气动元件的功用、分析气动回路的功能、正确维护和应用气压传动系统打下坚实的基础。 教学重点和难点： （1）气源装置及气动辅助元件的工作原理及结构； （2）气动执行元件和控制元件的工作原理及结构； （3）气动基本回路的原理； （4）各类阀的职能符号。 案例导入： 气压传动与控制技术简称气动，气动系统的工作原理是利用空气压缩机将电动机或其它原动机输出的机械能转变为空气的压力能，然后再控制元件的控制和辅助元件的配合下，通过执行元件把空气的压力能转变为机械能，完成直线或回转运动并对外做功，进而控制和驱动各种机械和设备，以实现各种生产过程、自动控制的一门技术。它是流体传动与控制学科的一个重要组成部分。 近几十年来，气压传动技术被广泛应用于工业产业中的自动化和省力化，在促进自动化的发展中起到了极为重要的作用。 第三节 气动执行元件和控制元件 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化为机械能，驱动机构实现直线往复运动、摆动、旋转运动或冲击动作。气动执行元件分为气缸和气马达两大类。气缸用于提供直线往复运动或摆动，输出力和直线速度或摆动角位移。气马达用于提供连续回转运动，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，以保证执行机构按规定的程序正常进行工作。气动控制元件按功能可分为压力控制阀、流量控制阀和方向控制阀。 一、气缸 1、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 图9－19 普通双作用气缸 1、3－缓冲柱塞 2－活塞 4－缸筒 5－导向套 6－防尘圈7－前端盖 8－气口 9－传感器 10－活塞杆 11－耐磨环 12－密封圈 13－后端盖 14－缓冲节流阀 以气动系统中最常使用的单活塞杆双作用气缸为例来说明，气缸典型结构如图9－19所示。它由缸筒、活塞、活塞杆、前端盖、后端盖及密封件等组成。双作用气缸内部被活塞分成两个腔。有活塞杆腔称为有杆腔，无活塞杆腔称为无杆腔。 当从无杆腔输入压缩空气时，有杆腔排气，气缸两腔的压力差作用在活塞上所形成的力克服阻力负载推动活塞运动，使活塞杆伸出；当有杆腔进气，无杆腔排气时，使活塞杆缩回。若有杆腔和无杆腔交替进气和排气，活塞实现往复直线运动。 2）气缸的分类 气缸的种类很多，一般按气缸的结构特征、功能、驱动方式或安装方法等进行分类。分类的方法也不同。按结构特征，气缸主要分为活塞式气缸和膜片式气缸两种。按运动形式分为直线运动气缸和摆动气缸两类。 3）气缸的安装形式 气缸的安装形式可分为： a）固定式气缸 气缸安装在机体上固定不动，有脚座式和法兰式。 b）轴销式气缸 缸体围绕固定轴可作一定角度的摆动，有U形钩式和耳轴式。 c）回转式气缸 缸体固定在机床主轴上，可随机床主轴作高速旋转运动。这种气缸常用于机床上气动卡盘中，以实现工件的自动装卡。 d）嵌入式气缸 气缸缸筒直接制作在夹具体内。 2、常用气缸的结构原理 1）普通气缸 包括单作用式和双作用式气缸，常用于无特殊要求的场合。 图9－20为最常用的单杆双作用普通气缸的基本结构，气缸一般由缸筒、前后缸盖、活塞、活塞杆、密封件和紧固件等零件组成。 缸筒7与前后缸盖固定连接，有活塞杆侧的缸盖5为前缸盖，缸底侧的缸盖14为后缸盖。在缸盖上开有进排气通口，有的还设有气缓冲机构。前缸盖上，设有密封圈、防尘圈3，同时还设有导向套4，以提高气缸的导向精度。活塞杆6与活塞9紧固相连。活塞上除有密 封圈10，11防止活塞左右两腔相互漏气外，还有耐磨环12以提高气缸的导向性；带磁性开关的气缸，活塞上装有磁环。活塞两侧常装有橡胶垫作为缓冲垫8。如果是气缓冲，则活塞 两侧沿轴线方向设有缓冲柱塞，同时缸盖上有缓冲节流阀和缓冲套，当气缸运动到端头时，缓冲柱塞进入缓冲套，气缸排气需经缓冲节流阀，排气阻力增加，产生排气背压，形成缓冲气垫，起到缓冲作用。 图9－20 普通双作用气缸 1，13－弹簧挡圈 2－防尘圈压板 3－防尘圈 4－导向套 5－杆侧端盖 6－活塞杆 7－缸筒 8－缓冲垫 9－活塞 10－活塞密封圈 11－密封圈 12－耐磨环 14－无杆侧端盖 2）特殊气缸 为了满足不同的工作需要，在普通气缸的基础上，通过改变或增加气缸的部分结构，设计开发出多种特殊气缸。 图9－21 薄膜气缸 1－缸体 2－膜片 3－膜盘 4－活塞杆 （a）薄膜式气缸 图9－21为膜片气缸的工作原理图。膜片有平膜片和盘形膜片两种 一般用夹织物橡胶、钢片或磷青铜片制成，厚度为 5～6mm （有用 1～2mm 厚膜片的）。 图