气动执行元件(PPT43页)

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第九章 气动执行元件,第一节 气缸,第二节 气动马达,第三节 气缸的选择和使用要求,1.按结构分,类,类,直线运动,气,气缸,摆,摆动,式,式,一、气缸,的,的分类,第一节,气,气,缸,缸,2.按缸径分,类,类,微型气缸,；,；,小,小型气缸,；,；,中,中型气,缸,缸；,大,大型气缸,。,。,3.按安装形,式,式分类,1）固定式,气,气缸；2）轴销式,气,气缸,4.按驱动方,式,式分类,有单作用,气,气缸和双,作,作用气缸,两,两种。,5.按缓冲形,式,式分类,1）缓冲,气,气缸：有,单,单侧缓冲,和,和双侧缓,冲,冲形式；,2）无缓冲,气,气缸：,6.按润滑方,式,式分类,1）给油气,缸,缸：,2）不给油,气,气缸：,第一节,气,气,缸,缸,二、普通,气,气缸,1.单作用气,缸,缸,压缩空气,只,只能在一,个,个方向上,控,控制气缸,活,活塞的运,动,动，活塞,的,的反向动,作,作则靠一,个,个复位弹,簧,簧或施加,外,外力来实,现,现。所以,称,称为单作,用,用气缸。,有,有预缩型,和,和预伸型,两,两种。,第一节,气,气,缸,缸,单作用气,缸,缸的特点,如,如下：,1）由于单,边,边进气，,因,因此结构,简,简单，耗,气,气量小。,2）缸内安,装,装了弹簧,，,，增加了,气,气缸长度,，,，缩短了,气,气缸的有,效,效行程，,由,由于受内,装,装回程弹,簧,簧自由长,度,度的影响,，,，其行程,长,长度一般,在,在100mm以内。,3）借助弹,簧,簧力复位,，,，使压缩,空,空气的能,量,量有一部,分,分用来克,服,服弹簧张,力,力，减小,了,了活塞杆,的,的输出力,；,；而且输,出,出力的大,小,小和活塞,杆,杆的运动,速,速度在整,个,个行程中,随,随弹簧的,变,变形而变,化,化。因此,单,单作用气,缸,缸多用于,行,行程较短,以,以及对活,塞,塞杆输出,力,力和运动,速,速度要求,不,不高的场,合,合。,第一节,气,气,缸,缸,2.双作用气,缸,缸,双作用气,缸,缸被活塞,分,分成两个,腔,腔室，有,杆,杆腔和无,杆,杆腔。通,过,过无杆腔,和,和有杆腔,交,交替进气,和,和排气，,活,活塞杆伸,出,出和缩回,，,，气缸实,现,现往复直,线,线运动。,1-后缸盖2缓冲节流,针,针阀3、7密封圈4活塞密封,5导向环6磁性环8活塞9缓冲柱塞10活塞杆,11缸筒12缓冲密封,圈,圈13前缸盖14导向套15防尘组合,密,密封圈,第一节,气,气,缸,缸,第一节,气,气,缸,缸,三、标准,气,气缸,做为标准,化,化、系列,化,化、通用,化,化的产品,，,，气动生,产,产厂商生,产,产的气缸,尺,尺寸系列,基,基本上都,是,是符合国,际,际标准的,，,，其功能,和,和规格是,用,用户普遍,采,采用并可,被,被用户自,由,由选择的,，,，这为气,动,动产品的,使,使用与维,护,护带来了,方,方便。,第一节,气,气,缸,缸,四、气缸,的,的规格,1.缸径,气缸缸径,尺,尺寸系列,（,（mm）,注：括号,内,内数据为,非,非优先选,项,项,气缸的缸,筒,筒内径D和活塞行,程,程L是气缸的,两,两个重要,参,参数，通,常,常作为选,择,择气缸的,基,基本依据,。,。,第一节,气,气,缸,缸,2.气缸活塞,行,行程,气缸活塞,行,行程系列,按,按照优先,次,次序分成,三,三个等级,顺,顺序选用,。,。,活塞行程,第,第一优先,系,系列,（,（mm）,活塞行程,第,第二优先,系,系列(mm),活塞行程,第,第三优先,系,系列（mm）,第一节,气,气,缸,缸,3.活塞杆外,径,径尺寸系,列,列,气缸活塞,杆,杆外径尺,寸,寸系列,（,（mm）,五、普通,气,气缸的设,计,计计算,1.气缸的输,出,出力,普通双作,用,用气缸无,杆,杆腔进气,有,有杆腔排,气,气时的理,论,论推力为,式中,F,气缸无杆,腔,腔进气有,杆,杆腔排气,时,时的理论,推,推力；,p,工作压力,，,，单位为Pa；,D,缸径，单,位,位为m。,第一节,气,气,缸,缸,普通双作,用,用气缸有,杆,杆腔进气,无,无杆腔排,气,气时的理,论,论拉力为,五、普通,气,气缸的设,计,计计算,1.气缸的输,出,出力,式中,d,活塞杆直径，,单,单位为m。,普通单作用气,缸,缸（预缩型）,理,理论推力为,式中,Ft,弹簧预压量及,气,气缸行程所产,生,生的弹簧力，,单,单位为N。,第一节,气,气缸,普通单作用气,缸,缸（预伸型）,理,理论拉力为,1.气缸的输出力,2.气缸的负载率,从对气缸运行,特,特性的研究可,知,知，要精确确,定,定气缸的实际,输,输出力是困难,的,的。于是在分,析,析气缸性能和,确,确定气缸的输,出,出力时，常用,到,到负载率的概,念,念。气缸的负,载,载率定义为,第一节,气,气缸,2.气缸的负载率,第一节,气,气缸,3.缸径计算,气缸缸径的设,计,计计算需根据,其,其负载大小、,运,运行速度和系,统,统工作压力来,决,决定。首先，,根,根据气缸安装,及,及驱动负载的,实,实际工况，分,析,析计算出气缸,轴,轴向实际负载,F,，再由气缸平,均,均运行速度来,选,选定气缸的负,载,载率，初步选,定,定气缸工作压,力,力（一般为0.4MPa0.6MPa），再由,F,/，计算出气缸,理,理论输出力,Ft,，最后计算出,缸,缸径及活塞杆,直,直径，并按标,准,准圆整得到实,际,际所需的缸径,和,和活塞杆直径,。,。,第一节,气,气缸,例有一气缸推动,工,工件在水平导,轨,轨上运动，已,知,知工件和运动,件,件的质量,m,=250kg，工件与导轨,间,间的摩擦系数,=0.25，气缸行程,s,为300mm，动作时间为1.2s，工作压力,P,=0.4MPa，试选定缸径,D,。,3.缸径计算,第一节,气,气缸,3.缸径计算,第一节,气,气缸,4.气缸的耗气量,计,计算,气缸的耗气量,是,是指气缸往复,运,运动时所消耗,的,的压缩空气量,，,，它是选择空,压,压机排量的重,要,要参数。以单,杆,杆双作用活塞,气,气缸为例:活塞杆伸出和,返,返回行程的耗,气,气量分别为,活塞往复一次,所,所耗压缩空气,量,量为,第一节,气,气缸,若活塞一个往,返,返行程所用时,间,间为,t,，则单位时间,内,内活塞运动的,耗,耗气量为,4.气缸的耗气量,计,计算,实际耗气量为,未经压缩的自,由,由空气的消耗,量,量要比该值大,，,，当实际消耗,的,的压缩空气量,为,为,V,s时，其自由空,气,气的耗气量,V,sz可用下式计算,式中,P,工作压力，单,位,位为MPa。,第一节,气,气缸,六、无杆气缸,机械耦合式无,杆,杆气缸:没有活塞杆，,它,它利用活塞直,接,接或间接地驱,动,动缸筒上的滑,块,块，实现往复,运,运动.,特点：节省安,装,装空间，特别,适,适用于小缸径880mm场合、长行程,的,的场合，而且,运,运动精度高，,与,与其他气缸组,合,合方便。其最,大,大行程在缸径,不,不小于40mm时可达6m，运动速度可,高,高达2m/s。有较大的承,载,载能力和抗力,矩,矩能力，活塞,与,与滑块不会脱,开,开，但可能有,轻,轻微泄漏。,应用：在自动,化,化系统、气动,机,机器人中大量,应,应用。,第一节,气,气缸,结构原理：,机械接触式无,杆,杆气缸,1节流阀2缓冲柱塞3防尘不锈钢带4密封带5活塞6滑块7活塞架,第一节,气,气缸,机械接触式无,杆,杆气缸,机械接触式无,杆,杆气缸,第一节,气,气缸,七、磁感应气,缸,缸（磁性耦合,无,无杆气缸）,实质：也是一,种,种无杆气缸，,所,所以称为磁性,耦,耦合无杆气缸,。,。,特点：质量轻,、,、结构简单、,占,占用空间小、,无,无外泄露，维,护,护保养方便；,但,但当速度快、,负,负载大时，外,部,部限位器使负,载,载停止时因惯,性,性过大，内外,磁,磁环不易吸住,，,，活塞与外部,滑,滑块有脱开的,可,可能，且磁性,耦,耦合的无杆气,缸,缸中间不可能,增,增加支承点，,因,因此最大行程,受,受到限制。,注意：实际使,用,用中一般对滑,块,块要加导向装,置,置，提高承受,回,回转扭矩的能,力,力。,第一节,气,气缸,磁性耦合无杆,气,气缸,1套筒2外磁环（永久,磁,磁铁）3外磁导板4内磁环（永久,磁,磁铁）,5内磁导板6压盖7卡环8活塞9活塞连接轴,10缓冲柱塞11气缸筒12端盖13进、排气孔,第一节,气,气缸,磁性耦合无杆,气,气缸,第一节,气,气缸,八、带磁性开,关,关的气缸,特点：又称开,关,关气缸。这是,一,一种在气缸活,塞,塞上装有磁环(永久磁铁)，在气缸的缸,筒,筒外侧直接装,有,有磁性行程开,关,关，利用磁性,行,行程开关来检,测,测气缸活塞位,置,置的一种气缸,。,。除活塞上装,有,有一个永久性,磁,磁环外，气缸,其,其他结构原理,和,和一般气缸相,同,同，但缸筒必,须,须是导磁性弱,、,、隔磁性强的,材,材料，如铝合,金,金、不锈钢、,黄,黄铜等。其特,点,点是使位置检,测,测方便，结构,紧,紧凑，利于机,电,电一体化。,第一节,气,气缸,带磁性开关的,气,气缸示意图,1状态指示灯2舌簧开关3保护电路4开关壳体,5导线6活塞7密封圈8磁环9缸筒,结构原理,应用注意事项,：,：无论何种行,程,程开关在使用,时,时都必须了解,它,它的开关性能,。,。当行程开关,所,所带的感性负,载,载（如电磁阀,、,、继电器）断,开,开时，在断开,的,的瞬间会产生,一,一个脉冲电压,，,，这将损害行,程,程开关的舌簧,片,片电极而影响,工,工作的可靠性,。,。因此行程开,关,关必须带保护,电,电路。,电子舌簧式行,程,程开关、气动,舌,舌簧式行程开,关,关和非接触式,电,电感行程开关,。,。,八、带磁性开,关,关的气缸,第一节,气,气缸,九、摆动气缸,摆动气缸：是,利,利用压缩空气,驱,驱动输出轴做,往,往复摆动的气,动,动执行元件。,特点与应用：,气,气缸摆角范围,小,小于360，目前在工业,上,上应用广泛，,多,多用于安装位,置,置受到限制或,转,转动角度小于360的回转工作部,件,件，比如物体,的,的转位、工件,的,的翻转、阀门,的,的开闭等场合,。,。常用的摆动,气,气缸的最大摆,动,动角度分为90、180、270三种规格。,类型：按结构,特,特点可分为叶,片,片式、齿轮齿,条,条式两大类。,第一节,气,气缸,叶片式摆动气,缸,缸,工作原理,九、摆动气缸,1、叶片式,第一节,气,气缸,十、气爪（手,指,指气缸）,气爪是一种变,型,型气缸，可以,实,实现各种抓取,功,功能，是气动,机,机械手中的重,要,要部件，常在,搬,搬运、传送工,件,件的机构中，,用,用来抓取、拾,放,放物体，从而,将,将物体从一点,移,移到另一点。,气爪的主要类,型,型：有平行气,爪,爪、摆动气爪,和,和旋转气爪。,第一节,气,气缸,1.平行气爪,特点：两个气,爪,爪只能对心移,动,动，每个气爪,不,不能单独移动,。,。这种气爪能,输,输出很大的抓,取,取力，可以用,于,于内抓取，也,可,可以用于外抓,取,取。,平行气爪,第一节,气,气缸,2.摆动气爪,特点：两气,爪,爪可同时移动,且,且自动对中。,气,气爪的内、外,抓,抓取摆角范围,为,为40，抓取力大。,摆动气爪,第一节,气,气缸,3.旋转气爪,特点：两个气,爪,爪可同时移动,并,并自动对中。,旋转气爪,第一节,气,气缸,1.串联式气液阻,尼,尼缸,串联式气液阻,尼,尼缸的工作原,理,理图,1负载2液压缸3节流阀4单向阀,5油箱6中盖7气缸,十一、气、液,阻,阻尼缸,第一节,气,气缸,2.并联式气液阻,尼,尼缸,液压缸与气缸,并,并联，用刚性,联,联接板相联。,其,其工作原理与,串,串联式气液阻,尼,尼缸相同。,并联式气液阻,尼,尼缸的工作原,理,理图,第一节,气,气缸,气动马达：将,压,压缩空气的液,压,压能转换为