10.3 气压传动（课件）《机械基础》（多学时）同步精品课堂（高教版·第3版）

《机械基础》高等教育出版社·第3版 同步精品课程——中职专业课 第十章 液压与气动 第三节 气压传动 （第3课时） 学习目标 第十章 液压与气动 掌握气压传动的工作原理和常用气动元件。 知识目标 能够学会气压传动系统的组成及特点。 能力目标 能够结合本节课所学知识，增强动手能 力和解决问题的能力。 情感目标 机场候机大厅的屋架 知识引入 01 气压传动是将由空气压缩机产生的压力能，在控制元件(阀)的控制下转换为机械能，控制执行元件(气缸)完成直线运动。 机场候机大厅的屋架 知识引入 01 气缸的工作原理 船舶 以气动剪切机为例分析气压传动的工作原理。气动剪切机的结构及工作原理如图所示。 新知学习 02 一、气压传动的工作原理 (a)结构及工作原理图 船舶 以气动剪切机为例分析气压传动的工作原理。气动剪切机的结构及工作原理如图所示。 新知学习 02 一、气压传动的工作原理 (b)用图形符号表示的工作原理图 1一空气压缩机；2—后冷却器；3一分水排水器；4一储气餛;5一分水滤气器；6—减压阀；7一油雾器；8一行程阀；9—换向阀；10一气缸；11—工料。 船舶 图示位置为剪切前的情况。空气压缩机1产生的压缩空气经后冷却器2、分水排水器3、储气罐4、分水滤气器5、减压阀6、油雾器7到达换向阀9,部分气体经节流通路进入换向阀9的下腔，使上腔弹簧压缩，换向阀9的阀芯位于上端；大部分压缩空气经换向阀9进人气缸10的上腔，而气缸的下腔经换向阀与大气相通，故气缸活塞处于最下端位置。 新知学习 02 一、气压传动的工作原理 (b)用图形符号表示的工作原理图 (a)结构及工作原理图 船舶 当上料装置把工料11送人气动剪切机并到达规定位置时，工料撞下行程阀8,换向阀9的阀芯下腔压缩空气经行程阀8排入大气，在弹簧的推动下，换向阀9的阀芯向下运动至下端；压缩空气则经换向阀9进入气缸10的下腔，上腔经换向阀9与大气相通，气缸活塞向上运动，带动剪刀上行剪断工料。剪断工料后，行程阀8的阀芯在弹簧作用下复位，出路封闭，换向阀9的阀芯上移，气缸活塞向下运动，又恢复到剪断前的状态。 新知学习 02 一、气压传动的工作原理 (b)用图形符号表示的工作原理图 (a)结构及工作原理图 船舶 1.气压传动系统的组成 根据气动元件和装置的不同功能可将气压传动系统分成以下四个部分： 新知学习 02 二、气压传动系统的组成及特点 将原动机提供的机械能转变为气体的压力能，为系统提供压缩空气。它由空气压缩机、储气罐、气源净化处理装置等组成。 动力元件(气源装置) 1 起能量转换作用，把压缩空气的压力能转换成机械能，使活塞输出直线运动。 执行元件 2 船舶 1.气压传动系统的组成 根据气动元件和装置的不同功能可将气压传动系统分成以下四个部分： 新知学习 02 二、气压传动系统的组成及特点 对压缩空气的压力、流量和流动方向进行调节和控制，使系统执行机构按功能要求的程序工作。控制元件有压力控制元件、流量控制元件、方向控制元件和逻辑控制元件四大类。 控制元件 3 用于元件内部润滑、排气降噪、元件连接及信号转换、显示、放大、检测等的各种气动元件，如油雾器、消声器、管件及管接头、转换器、显示器及传感器等。 辅助元件 4 船舶 2.气压传动的优点 新知学习 02 二、气压传动系统的组成及特点 01 使用方便以空气作为工作介质，用后直接排人大气，不会污染环境。 快速性好动作迅速、反应快，可在较短的时间内达到所需的压力和速度。在有限的超载运行时也能保证系统安全工作。 安全可靠可用于易燃、易爆、多尘、辐射、强磁、振动、冲击等恶劣的环境中。 02 03 船舶 2.气压传动的优点 新知学习 02 二、气压传动系统的组成及特点 04 储存方便压缩空气可储存在储气罐内，随时取用。即使空气压缩机停止运行，气压传动系统仍可维持一个稳定的压力。 可远距离传输空气的流动阻力小，沿程压力损失小。 清洁基本无污染，可用于高净化、无污染的场合，如食品、印刷和纺织工业。 05 06 船舶 3.气压传动的缺点 新知学习 02 二、气压传动系统的组成及特点 01 速度稳定性差空气可压缩性大，气缸的运动速度易随载荷的变化而变化，给位置控制和速度控制精度带来较大影响。 输出压力小一般低于1.5MPa。因此，气压传动系统输出力小，限制为20~30kN。 噪声大排放空气的声音很大，需要加装消声器。 02 03 船舶 空气压缩站(简称空压站)是气压传动的动力源，又称气源装置。压缩空气由空气压缩机产生，具有一定的压力和流量，也含有一定的水分、油分和灰尘，因此必须对压缩空气进行降温、净化和稳压等一系列处理后，才能供给控制元件及执行元件使用。 新知学习 02 三、常用气动元件 1.动力元件 空气压缩站(气源装置)由以下三个部分组成 船舶 新知学习 02 三、常用气动元件 1.动力元件 ①产生压缩空气的装置，如空气压缩机。 ②净化压缩空气的辅助装置和设备，如空气冷却净化器、油水分离器及干燥器等。 ③输送压缩空气的供气管道系统及储气罐。 船舶 (1)空气压缩机 空气压缩机是产生压缩空气的装置，它将机械能转换为气体的压力能。使用最广泛的是活塞式压缩机。活塞式压缩机的外形如图所示 新知学习 02 三、常用气动元件 1.动力元件 船舶 (1)空气压缩机 工作原理如图所示。 新知学习 02 三、常用气动元件 1.动力元件 船舶 活塞式压缩机通过曲柄滑块机构使活塞做往复运动而实现吸气、压气，达到提高气体压力的目的。 新知学习 02 三、常用气动元件 1.动力元件 单级活塞式压缩机主要由缸体、活塞、活塞杆、曲柄、滑块、连杆、吸气阀和排气阀等组成。 1 工作时，曲柄由电动机带动旋转，通过连杆和滑块驱动活塞在缸体内做往复运动。 2 当活塞向右运动时，气缸内容积增大形成真空，外界空气在大气压力作用下推开吸气阀进入气缸中，称为吸气过程。 3 船舶 活塞式压缩机通过曲柄滑块机构使活塞做往复运动而实现吸气、压气，达到提高气体压力的目的。 新知学习 02 三、常用气动元件 1.动力元件 当活塞反向运动时，随着活塞的左移，气缸内空气受到压缩而压力升高，吸气阀关闭，称为压缩过程。 4 当气缸内压力升高到略高于输气管路中的压力时，排气阀打开，气体被排入输气管路内，称为排气过程。 5 曲柄旋转一周，活塞往复运动一次，即完成一个工作循环。 6 船舶 (2)空气冷却净化器 新知学习 02 三、常用气动元件 1.动力元件 空气冷却净化器安装在空气压缩机的出口，其作用是将空气压缩机产生的压缩空气的温度由120~170℃降低到40～50℃,使压缩空气中的油雾和水汽达到饱和，凝结成油滴和水滴分离出来，以便将其清除，达到初步净化压缩空气的目的。空气冷却净化器有风冷式和水冷式两大类。 船舶 (3)储气罐 新知学习 02 三、常用气动元件 1.动力元件 储气罐的主要作用是消除气源输出气体的压力脉动，并储存一定数量的压缩空气，解决短时间内用气量大于空气压缩机输出气量的矛盾，保证供气的连续性和平稳性，并进一步分离压缩空气中的水分和油分。 船舶 (3)储气罐 储气罐分为直立式和卧式(图)。储气罐上配置安全阀、压力计、排水阀。容积较大的储气罐应有人口和清洗孔，以便检查和清洗。 新知学习 02 三、常用气动元件 1.动力元件 船舶 气缸是气压传动中的执行元件，用于实现往复直线运动。按压缩空气作用在活塞端面的方向不同，气缸可分为单作用式、双作用式。 单作用式气缸在工作时，压缩空气仅在气缸一端进气，推动活塞移动，活塞借助弹簧、膜片、外力作用回位，如图所示，常用于短行程及活塞杆推力、运动速度均要求不高的场合，如定位和夹紧装置等。 新知学习 02 三、常用气动元件 2.执行元件 船舶 双作用式气缸工作时，压缩空气交替地从气缸两端进入并排出，推动活塞往复运动，如图所示，主要用于加工机械及包装机械。 新知学习 02 三、常用气动元件 2.执行元件 船舶 气压控制阀是控制压缩空气的流向、压力和流量的控制元件，可分为方向控制阀、压力控制阀和流量控制阀。 新知学习 02 三、常用气动元件 3.控制元件 方向控制阀是用于控制气体流动方向和气流通断的气动控制元件，按其作用特点分为单向阀和换向阀。 (1)方向控制阀 01 ①单向阀是用来控制气流只能单向通过的方向控制阀。如图所示，可以看出，气体只能从左向右流动，反向时单向阀内的通路则会被阀芯封闭。 02 船舶 气压控制阀是控制压缩空气的流向、压力和流量的控制元件，可分为方向控制阀、压力控制阀和流量控制阀。 新知学习 02 三、常用气动元件 3.控制元件 方向控制阀是用于控制气体流动方向和气流通断的气动控制元件，按其作用特点分为单向阀和换向阀。 (1)方向控制阀 01 ②换向阀的功能主要是改变气体流动方向，从而改变气动执行元件的运动方向，它是气压传动系统中最主要的控制元件。按控制方式分主要有人力控制、机械控制、气压控制和电磁控制四类。 03 船舶 常用换向阀的图形符号如图所示。 新知学习 02 三、常用气动元件 3.控制元件 对于换向阀，“位”是指改变流体方向时，阀芯相对于阀体所具有的不同工作位置；“通”是指换向阀与系统相连的接口数目。 船舶 (2)压力控制阀 压力控制阀分为调压阀、顺序阀和安全阀 新知学习 02 三、常用气动元件 3.控制元件 船舶 (2)压力控制阀 新知学习 02 三、常用气动元件 3.控制元件 在气压传动系统中，一个空压站输出的压缩空气往往要供给多台气动设备使用，所提供的压缩空气的压力应高于每台设备所需的最高压力。 调压阀的作用是将较高的输入压力调整到符合设备使用要求的压力，并保持输出压力稳定。由于输出压力必然小于输人压力，所以调压阀也常被称为减压阀。 ①调压阀 01 02 船舶 (2)压力控制阀 新知学习 02 三、常用气动元件 3.控制元件 依靠回路中压力的变化来控制执行机构按顺序动作的压力阀。顺序阀常与单向阀组合在一起使用，称为单向顺序阀。 单向顺序阀常用于控制气缸自动顺序或不便安装机控阀的场合。 ②顺序阀 01 02 船舶 (2)压力控制阀 新知学习 02 三、常用气动元件 3.控制元件 在气压传动系统中起过载保护作用 当储气罐或气动回路压力超过安全阀调定值时，安全阀打开向外排气。 ③安全阀 01 02 船舶 (3)流量控制阀 流量控制阀是通过改变阀的流通面积来实现流量控制的元件，以达到改变执行机构运动速度的目的。图所示为节流阀的结构与图形符号。 新知学习 02 三、常用气动元件 3.控制元件 船舶 图所示为铣床夹具气动控制部分，采用单作用式气缸、二位三通电磁阀。电磁阀通电时，气缸接通气源，气压使活塞杆伸出，夹紧工件；电磁阀断电时，气缸接通大气，靠弹簧作用使活塞杆缩回，松开工件。 新知学习 02 四、气动控制实例 课堂小结 03 一、气压传动的工作原理 以气动剪切机为例分析气压传动的工作原理 二、气压传动系统的组成及特点 根据气动元件和装置的不同功能可将气压传动系统分成四个部分 课堂小结 03 三、常用气动元件 空气压缩站(简称空压站)是气压传动的动力源，又称气源装置。 四、气动控制实例 铣床夹具气动控制部分 小试牛刀 气压传动中，将压力能转换为机械能、完成直线运动的执行元件是（）。 A.空气压缩机 B.气压控制阀 C.气缸 D.空气冷却净化器 答案：C 解析：气缸是气压传动中专门用来把压缩空气的压力能转换成机械能、实现直线往复运动的执行元件。 小试牛刀 气压传动以空气为工作介质，其使用后的排放方式是（）。 A.回收再利用 B.直接排入大气 C.储存在储气罐 D.经过净化再排放 答案：B 解析：空气作为工作介质，用后直接排入大气，无需回收，也不会污染环境。 小试牛刀 下列哪一项不属于气压传动的优点？（） A.反应迅速、动作快 B.可用于易燃、易爆环境 C.传动效率高于液压传动 D.可远距离传输 答案：C 解析：气压传动的优点包括动作迅速、安全可靠、远距离传输等，但其传动效率通常低于液压传动，因此C选项不属于其优点。 小试牛刀 空气压缩站对压缩空气进行处理的主要目的不包括（）。 A.降温 B.净化 C.提高气压 D.稳压 答案：C 解析：空压站对压缩空气进行处理主要是为了降温、净化和稳压，而不是提高气压。 小试牛刀 空气冷却净化器安装在空气压缩机的出口，其主要作用是（）。 A.提高压缩空气压力 B.储存压缩空气 C.降低压缩空气温度并初步净化 D.控制压缩空气流向 答案：C 解析：空气冷却净化器通过降温使油雾和水汽凝结分离，达到初步净化的目的。 小试牛刀 按压缩空气作用在活塞端面的方向不同，气缸可分为（）。 A.单作用式和双作用式 B.单向式和双向式 C.单杆式和双杆式 D.单缸式和双缸式 答案：A 解析：气缸按气体作用方向分为单作用式（单向作用）和双作用式（双向作用）。 小试牛刀 气压控制阀中，用来控制压缩空气流动方向的是（）。 A.压力控制阀 B.流量控制阀 C.方向控制阀 D.安全阀 答案：C 解析：方向控制阀专门用于控制压缩空气的流动方向。 小试牛刀 压缩空气储存在储气罐中的主要优点是（）。 A.降低空气温度 B.提高空气质量 C.随时取用，维持稳定压力 D.减少空气消耗量 答案：C 解析：储气罐的作用是储存压缩空气，即使压缩机停止运行，也能随时取用并维持系统稳定压力。 作业布置 04 1.简述气压控制阀的分类。 2.简述空气冷却净化器的分类。 3.简述活塞式压缩机的工作原理。 感谢观看 Lavf57.71.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $$