气动及液压传动控制技术基本常识第一课课件

气压与液压传动气压与液压传动控制技术基本常识控制技术基本常识技能型紧缺人才培养培训系列教材技能型紧缺人才培养培训系列教材高等教育出版社高等教育出版社主编：胡海清 王骅参编：王晓忠气气压压与液与液压传动压传动控制技控制技术术基本常基本常识识技能型技能型紧紧缺人才培养培缺人才培养培训训系列教系列教第一章 气压传动技术基础知识第一章第一章 气气压传动压传动技技术术基基础础知知识识第一节 概述第一第一节节 概述概述1.1 概述 气动技术气动技术以空气压缩机为动力源，以以空气压缩机为动力源，以压缩空气为工作介质，进行能量传递或信号压缩空气为工作介质，进行能量传递或信号传递的工程技术。传递的工程技术。1.1 概述概述 气气动动技技术术以空气以空气压缩压缩机机为动为动力源，以力源，以压缩压缩1.1 概述 特点：特点：环境污染小，工程实现容易。1.1 概述概述 特点：特点：1.1 概述 应用领域：机械、电子、钢铁、运输、橡胶、纺织、轻工、化工、食品、包装、印刷及烟草等各个制造行业，尤其在各种自动化生产装备和生产线中得到了非常广泛的应用。1.1 概述概述 应应用用领领域：域：1.1 概述 气动控制技术利用压缩空气作为传递动力或信号的工作介质，以气动元件与机械、液压、电气、电子（包含PLC和微处理器）等部分或全部综合构成的控制回路，使气动元件按生产工艺的需要，自动按设定的顺序或条件动作的一种自动化技术。1.1 概述概述 气气动动控制技控制技术术利用利用压缩压缩空气作空气作为传递动为传递动力力第二节 气压传动基本工作原理第二第二节节 气气压传动压传动基本基本工作原理工作原理一、工作原理一、一、工作原理工作原理1.2.1 工作原理 气压传动主要是依靠气体压力来实现对气压传动主要是依靠气体压力来实现对执行机构运动进行控制。执行机构运动进行控制。气动执行机构（气缸）的活塞在控制元件气动执行机构（气缸）的活塞在控制元件（换向阀）的控制下实现控制。（换向阀）的控制下实现控制。1.2.1 工作原理工作原理 气气压传动压传动主要是依靠气体主要是依靠气体压压力来力来实实1.2.1 工作原理 气缸分单作用气缸动作控制和双作用气气缸分单作用气缸动作控制和双作用气缸动作控制。单作用气缸动作控制如图缸动作控制。单作用气缸动作控制如图1.11.1所示，双作用气缸动作控制如图所示，双作用气缸动作控制如图1.21.2所示。所示。1.2.1 工作原理工作原理 气缸分气缸分单单作用气缸作用气缸动动作控制和双作作控制和双作234561单作用气缸单作用气缸；2活塞；活塞；3连接气管；连接气管；4按钮式二位三通换向阀按钮式二位三通换向阀；5进气口进气口；6排气口排气口图图11 单作用气缸动作控制示意图单作用气缸动作控制示意图1234561 单单作用气缸作用气缸；2活塞；活塞；3连连接气管；接气管；11234651双作用气缸；双作用气缸；2活塞；活塞；3连接气管；连接气管；4按钮式二位四通换向阀按钮式二位四通换向阀；5进气口进气口；6排气口排气口图图12 双作用气缸动作控制示意图双作用气缸动作控制示意图1234651 双作用气缸；双作用气缸；2活塞；活塞；3连连接气管；接气管；1.2.1 工作原理 单作用缸活塞仅有一个方向上的运动是通过气压作用实现的；而双作用缸活塞的双向往复运动都是在气压作用下实现的。用于控制这两种气缸的换向阀，控制单作用气缸的换向阀有一个进气口、一个排气口和一个与气缸相连的输出口；而控制双作用气缸的换向阀由于同时要控制气缸内两个腔的进排气，所以有两个输出口。1.2.1 工作原理工作原理 单单作用缸活塞作用缸活塞仅仅有一个方向上的有一个方向上的二、气动执行元件二、二、气气动执动执行元件行元件1.2.2 气动执行元件 气动执行元件在气动系统中将这种把压缩空气的压力能转换为机械能，驱动工作机构作直线往复运动、摆动或旋转运动的元件。1.2.2 气气动执动执行元件行元件 气气动执动执行元件行元件在气在气动动系系统统1.2.2 气动执行元件 气动执行元件分为直线型和旋转型。输出直线运动的有单作用气缸、双作用气缸等多种类型的气缸；输出摆动运动的有摆动气缸；输出旋转运动的为气动马达。1.2.2 气气动执动执行元件行元件 气气动执动执行元件分行元件分为为直直线线型型1.2.2 气动执行元件 直线型直线型气缸图图13 普通气缸外形及剖面结构普通气缸外形及剖面结构图图双作用气缸剖面结构双作用气缸剖面结构单作用气缸剖面结构单作用气缸剖面结构1.2.2 气气动执动执行元件行元件 直直线线型气缸型气缸图图13 1.2.2 气动执行元件 1 1.单作用气缸单作用气缸 图形符号图形符号1活塞杆；活塞杆；2复位弹簧；复位弹簧；3进、排气口进、排气口；4活塞；活塞；5呼吸口；呼吸口；6活塞密封圈活塞密封圈图图14 单作用气缸结构示意图单作用气缸结构示意图1236541.2.2 气气动执动执行元件行元件 1.单单作用气缸作用气缸图图形符号形符号1活活1.2.2 气动执行元件 特点：结构简单，耗气量少，缩短了气缸的有效行程，弹簧的反作用力会随着压缩行程的增大而增大，使得活塞缸的输出力随运动行程的增大而减小。使用范围：单作用气缸多用于短行程以及对活塞杆输出力和运动速度要求不高的场合。1.2.2 气气动执动执行元件行元件 特点：特点：1.2.2 气动执行元件 2 2.双作用气缸双作用气缸 1无杆腔；无杆腔；2活塞；活塞；3有杆腔有杆腔；4活塞杆；活塞杆；5进、排气口进、排气口图图15 双作用气缸结构示意图双作用气缸结构示意图图形符号图形符号512341.2.2 气气动执动执行元件行元件 2.双作用气缸双作用气缸1无杆腔；无杆腔；21.2.2 气动执行元件 3 3.缓冲气缸 在行程较长或负荷较大时，为了避免活塞接近行程末端仍具有较高的速度，会造成活塞对端盖的冲击的这种现象，应在气缸的一端或两端设置缓冲装置。1.2.2 气气动执动执行元件行元件 3.缓缓冲气缸冲气缸1.2.2 气动执行元件1 1活塞活塞 ；2 2缓冲柱塞缓冲柱塞 ；3 3缓冲密封圈；缓冲密封圈；4 4可调节流阀可调节流阀图图1.6 1.6 缓冲气缸结构示意图缓冲气缸结构示意图图形符号图形符号123451.2.2 气气动执动执行元件行元件1活塞活塞；2缓缓冲柱塞冲柱塞；3缓缓冲冲1.2.2 气动执行元件 4 4.无杆气缸 没有活塞杆，利用活塞直接或间接带动负载实现往复运动的气缸。图图1.7 1.7 机械耦合式无杆气缸机械耦合式无杆气缸剖面结构及实物图剖面结构及实物图1.2.2 气气动执动执行元件行元件 4.无杆气缸无杆气缸图图1.7 机机1.2.2 气动执行元件 5 5.双活塞杆气缸双活塞杆气缸 与相同缸径的标准气缸相比，双活塞杆气缸可以获得两倍的输出力。图图1.8 1.8 双活塞杆气缸实物图双活塞杆气缸实物图1.2.2 气气动执动执行元件行元件 5.双活塞杆气缸双活塞杆气缸 图图1.8 1.2.2 气动执行元件 6.导向气缸 导向气缸的驱动单元和导向单元被封闭在同一外壳内，并可根据具体要求选择安装滑动轴承或滚动轴承支承。图图1.10 1.10 导向气缸实物图导向气缸实物图1.2.2 气气动执动执行元件行元件 6.导导向气缸向气缸图图1.10 1.2.2 气动执行元件 1234561-1-端板端板 ；2-2-导杆；导杆；3-3-滑动轴承或滚动轴承支承；滑动轴承或滚动轴承支承；4-4-活塞杆；活塞杆；5-5-活塞活塞 ；6-6-缸体缸体图图1.9 1.9 导向气缸结构示意图导向气缸结构示意图1.2.2 气气动执动执行元件行元件 1234561-端板端板；2-导导杆杆1.2.2 气动执行元件 7 7.多位气缸多位气缸 将缸径相同但行程不同的两个或多个气缸连接起来，组合后的气缸就能具有三个或三个以上的精确停止位置。图图1.11 1.11 多位气缸实物图多位气缸实物图1.2.2 气气动执动执行元件行元件 7.多位气缸多位气缸 图图11.2.2 气动执行元件 摆动气缸摆动气缸 摆动气缸是利用压缩空气驱动输出轴在摆动气缸是利用压缩空气驱动输出轴在一定的角度范围内作往复摆动的气动执行一定的角度范围内作往复摆动的气动执行元件，多用于物体的转位、工件的翻转、元件，多用于物体的转位、工件的翻转、阀门的开闭等场合。阀门的开闭等场合。摆动气缸按结构特点可分为叶片式、齿摆动气缸按结构特点可分为叶片式、齿轮齿条式两大类。轮齿条式两大类。1.2.2 气气动执动执行元件行元件 摆动摆动气缸气缸1.2.2 气动执行元件 （1）叶片式摆动气缸 叶片式摆动气缸是利用气压作用在叶片上，使得叶片带动与其连在一起的转轴作摆动来输出力矩的。叶片式摆动气缸可分为单叶片式和双叶片式。1.2.2 气气动执动执行元件行元件 （1）叶片式）叶片式摆动摆动气缸气缸1.2.2 气动执行元件1叶片；叶片；2转轴转轴图图112 单叶片式摆动气缸剖面结构图单叶片式摆动气缸剖面结构图图形符号图形符号211.2.2 气气动执动执行元件行元件1叶片；叶片；2转轴图转轴图形符号形符号211.2.2 气动执行元件 （2）齿轮齿条式摆动气缸 431211转轴；转轴；2齿轮；齿轮；3齿条；齿条；4活塞活塞图图113 齿轮齿条式摆动气缸剖面结构图齿轮齿条式摆动气缸剖面结构图1.2.2 气气动执动执行元件行元件 （2）齿轮齿齿轮齿条式条式摆动摆动气缸气缸1.2.2 气动执行元件 气动马达气动马达 气动马达是利用压缩空气的压力能驱气动马达是利用压缩空气的压力能驱动工作部件作连续旋转运动的气动执行动工作部件作连续旋转运动的气动执行元件。元件。按结构形式气动马达可分为叶片式、按结构形式气动马达可分为叶片式、活塞式和齿轮式三类。活塞式和齿轮式三类。1.2.2 气气动执动执行元件行元件 气气动马动马达达1.2.2 气动执行元件1定子；定子；2转子；转子；3叶片叶片图图114 叶片式气动马达外形及结构示意叶片式气动马达外形及结构示意图图图形符号图形符号1231.2.2 气气动执动执行元件行元件1定子；定子；2转转子；子；3叶片叶片1.2.2 气动执行元件 气动肌腱气动肌腱 气动肌腱是一种新型的气动执行机构，它由一个柔性软管构成的收缩系统和连接器组成。图图1.15 1.15 气动肌腱实物图气动肌腱实物图1.2.2 气气动执动执行元件行元件 气气动动肌腱肌腱图图1.15 气气动动1.2.2 气动执行元件 真空元件真空元件 在气动系统中有一类元件在低于大气压下工作的元件，这类元件称为真空元件，由真空元件构成的气动系统称为真空系统。工业上，真空系统主要是利用其真空吸附力来完成各项工作的。利用真空技术可以很方便的实现对平板、箱体等表面光滑平整的物体，特别是易碎、易变形物体的吸持、搬运等功能。1.2.2 气气动执动执行元件行元件 真空元件真空元件1.2.2 气动执行元件 真空系统一般由真空发生器（真空压力源）、吸盘（执行元件）、控制阀（有手动阀、机控阀、气控阀和电磁阀）及附件（过滤器、消声器等）组成。1.2.2 气气动执动执行元件行元件 真空系真空系统统一般由真空一般由真空发发生器（真生器（真图1.161 1喷嘴；喷嘴；2 2接收室；接收室；3 3混合室；混合室；4 4扩散室扩散室图图1.16 1.16 真空发生器工作原理及实物图真空发生器工作原理及实物图1234图形符号图形符号图图1.161喷喷嘴；嘴；2接收室；接收室；3混合室；混合室；4扩扩散室散室123图1.17图形符号图形符号（1 1）圆形平吸盘）圆形平吸盘 （2 2）波纹吸盘）波纹吸盘图图1.17 1.17 真空吸盘实物图真空吸盘实物图图图1.17图图形符号（形符号（1）圆圆形平吸形平吸盘盘 （1.2.2 气动执行元件 气动手指气动手指 气动手指（气爪）可以实现各种抓取功能，是现代气动机械手中一个重要部件。气动手指的主要类型有平行手指气缸、摆动手指气缸、旋转手指气缸和三点手指气缸等。气动手指能实现双向抓取、动对中，并可安装无接触式位置检测元件，有较高的重复精度。1.2.2 气气动执动执行元件行元件 气气动动手指手指1.2.2 气动执行元件（1）平行气爪 图图1.18 1.18 平行手指剖面结构与实物图平行手指剖面结构与实物图1.2.2 气气动执动执行元件（行元件（1）平行气爪）平行气爪图图1.18 平行手指平行手指1.2.2 气动执行元件（2）摆动气爪 图图1.19 1.19 摆动手指剖面结构与实物图摆动手指剖面结构与实物图1.2.2 气气动执动执行元件（行元件（2）摆动摆动气爪气爪图图1.19 摆动摆动手指手指1.2.2 气动执行元件（3）旋转气爪 图图1.20 1.20 旋转手指剖面结构与实物图旋转手指剖面结构与实物图1.2.2 气气动执动执行元件（行元件（3）旋）旋转转气爪气爪图图1.20 旋旋转转手指手指1.2.2 气动执行元件（4）三点气爪图图1.21 1.21 三点手指剖面结构与实物图三点手指剖面结构与实物图1.2.2 气气动执动执行元件（行元件（4）三点气爪）三点气爪图图1.21 三点手指三点手指三、人力控制换向阀三、三、人力控制人力控制换换向向阀阀1.2.3 人力控制换向阀 方向控制阀是用来控制气体流动方向和气流通断的气动控制元件。方向控制阀按其作用特点可以分为：单向型控制阀和换向型控制阀（换向阀）。1.2.3 人力控制人力控制换换向向阀阀 方向控制方向控制阀阀是用来控是用来控1.2.3 人力控制换向阀 单向阀是用来控制气流方向，使之只能单向通过的方向控制阀。图图122 单向阀外形及结构示意图单向阀外形及结构示意图图形符号图形符号1.2.3 人力控制人力控制换换向向阀阀 单单向向阀阀是用来控制气流方向是用来控制气流方向1.2.3 人力控制换向阀 依靠人力对阀芯位置进行切换的换向阀称为人力控制换向阀，简称人控阀。人控阀又可分为手动阀和脚踏阀两大类。图图1.23 1.23 人力控制换向阀外形示意图人力控制换向阀外形示意图（1 1）按钮式）按钮式（2 2）定位开关式）定位开关式（3 3）脚踏式）脚踏式1.2.3 人力控制人力控制换换向向阀阀 依靠人力依靠人力对阀对阀芯位置芯位置进进行切行切1.2.3 人力控制换向阀 常用的手动两位三通换向阀的结构如图。动作前动作前 动作后动作后 图图124 截止式手动按钮两位三通换向阀结构示意图截止式手动按钮两位三通换向阀结构示意图图形符号图形符号1.2.3 人力控制人力控制换换向向阀阀 常用的手常用的手动动两位三通两位三通换换向向1.2.3 人力控制换向阀 各种常用的换向阀的图形符号如图所示。二位二通换向阀二位二通换向阀常通型二位三通换向阀常通型二位三通换向阀常断型二位三通换向阀常断型二位三通换向阀二位五通换向阀二位五通换向阀二位四通换向阀二位四通换向阀中位封闭式三位五通换向阀中位封闭式三位五通换向阀图图125 常用换向阀的图形符号常用换向阀的图形符号1.2.3 人力控制人力控制换换向向阀阀 各种常用的各种常用的换换向向阀阀的的图图形符形符复习思考题1 1 什么是气动执行元件？它的运动可分为哪两什么是气动执行元件？它的运动可分为哪两类，主要有哪些元件？类，主要有哪些元件？2.2.单作用气缸和双作用气缸相比两者在结构和用单作用气缸和双作用气缸相比两者在结构和用途上有什么不同？途上有什么不同？3.3.为什么在很多时候需在气缸两端设置缓冲装置为什么在很多时候需在气缸两端设置缓冲装置？缓冲装置又是怎样实现对气缸活塞运动的缓冲？缓冲装置又是怎样实现对气缸活塞运动的缓冲的？的？4.4.气压传动系统中的控制阀主要有哪三类，它们气压传动系统中的控制阀主要有哪三类，它们分别有什么作用？分别有什么作用？5.5.换向阀的换向阀的“位位”和和“通通”分别表示什么含义？分别表示什么含义？复复习习思考思考题题1 什么是气什么是气动执动执行元件？它的运行元件？它的运动动可分可分为为哪两哪两类类，主，主课堂小结1 1单作用气缸和双作用气缸的特点单作用气缸和双作用气缸的特点2.2.气动马达的工作原理气动马达的工作原理3.3.真空元件的结构组成及原理真空元件的结构组成及原理4.4.人力控制换向阀的种类人力控制换向阀的种类课课堂小堂小结结1单单作用气缸和双作用气缸的特点作用气缸和双作用气缸的特点