气动系统培训

气动系统培训一、 系统组成一个典型的气动系统是由方向控制阀、气动执行元件、各种气动辅助元件以及气源清净化元件所组成。从压缩空气的产生到使用由以下几个主要部分组成：空气压缩机、清净化元件、气动辅助元件、方向控制元件、执行元件。表1中列出了各部分的典型元器件和作用。元件类型典型元器件作用清净化元件空气干燥器此装置是清除压缩空气中的水分、油分及杂质等，以得到清洁干燥的压缩空气油雾分离器气动辅助元件空气过滤器空气过滤器是减少悬浮在压缩空气中的粒子。减压阀减压阀用于调节所需的压力。速度控制阀速度控制阀安装在气路中，用于调节气缸进气或者排气速度。方向控制元件电磁阀供给气缸等的压缩空气的流动方向由电磁阀来切换。执行元件气缸切换方向控制阀，向执行元件导入压缩空气以推动执行元件作直线（气缸）及回转（摆动气缸）运动。摆动气缸气爪 表1气压传动系统中，所谓的气动三联件是指空气过滤器、减压阀和油雾器。在这里，我们主要介绍方向控制元件和执行元件。二、 方向控制元件方向控制元件，主要是电磁阀，下面就电磁阀的选择、使用和维护以及其它一些问题进行讨论。 图1 电磁阀1. 电磁阀的选择问题根据配套不同的执行元件或应用而选定合适的电磁阀。电磁阀中电磁铁线圈的结构性能可用它的位置数和通路数来表示，并有单电式和双电式两种。 控制双作用气缸 4或者5通电磁阀 电磁阀 控制单作用气缸 3通电磁阀 控制各类流体 2或3通电磁阀 2. 选定电磁阀的适当程序 程序1根据所需流量及驱动形式，选定电磁阀的系列 程序2选定机能程序3选择电气规格 程序4选定配管形式程序5选定配管口径程序6选定任选项（1）程序1 电磁阀系列及型号的选择所选电磁阀的阀门的有效截面积应与工作的气缸相吻合。（2）程序2 选择机能如何控制气缸的动作，按照下面表2的控制内容，由表中选出电磁阀的机能。机能控制内容符号2位置单线圈断电后，恢复原来位置如下图22位置双线圈每一侧面供电时，则阀芯切换至该侧的位置，若断电时，能保持断电前的位置如下图33位置（中位封闭）双线圈两侧同时不供电时，供气口及气缸口同时封堵，气缸内的压力便不能排放出来如下图43位置（中位排气）双线圈两侧同时不供电时，供气口被封堵，从气缸口向大气排放如下图53位置（中位加压）双线圈两侧同时不供电时，供气口同时向两个气缸口通气如下图6 表2 图2 图3 图4 图5 图6说明： 单电磁铁（单线圈）图形符号中，与电磁铁邻接的方格中表示孔的通向正是电磁铁得电的工作状态，与弹簧邻接的方格中表示的状态是电磁铁失电时的工作状态。双电磁铁（双线圈）图形符号中，与电磁铁邻接的方格中表示孔的通向正是该侧电磁铁得电的工作状态。例如：上图2中，电磁阀得电的工作状态是A孔与P孔相通，B孔与R2孔相通过；电磁阀失电时的工作状态，由于弹簧起作用，使阀心处于右边，A孔与R1孔相通，B孔与P孔相通，实现了换向。 上图3中，与YA1邻接的方格中的工作状态是A与R1相通，B与P相通，亦即表示电磁丝圈YA1得电时的工作状态。随后如果YA1失电，而YA2又未得电，此时，电磁阀的工作状态仍保持YA1得电时的工作状态，没有变化。直至YA2得电时，电磁阀才换向，其工作状态为YA2邻接方格所表示的内容，即A与P相通，B与R2相通。同样，如接着YA2失电仍保留YA2得电时的工作状态。如要换向，则需YA1得电。设计控制电路时，不允许YA1与YA2同时得电。（3）程序3电气规格的选择a. 电流电压选择使用的电流及电压，如表3.电流的种类电压标准其它AC（交流）110V，22024V,48V,100V,200V,其它DC（直流）24V6V,12V,48V,其它b.导线引出方式 各种不同系列产品导线引出方式不同，同一系列也有多种导线引出方式。一般情况下，小型电磁阀的导线引出方式是直接出线式及L型或M型插座式，大型的电磁阀是直接出线式及DIN形插座式。（4）程序4配管形式的选择 有两种配管方式: 直接配管型和底板配管型a. 直接配管型： 将连接管直接接到阀体上，价格较低。b. 板配管型： 由阀体和底板组成，配管只接在底板上。该型号的优点是维修简单，只需要更换阀体，不需要拆除配管。因此可减少配管误接的情况。（5）程序5选定配管口径 每个电磁阀都有它指定的配管口径，选定该口径配管即可。（6）程序6任选项的选择表4中列出了选择项目项目任选项指示灯及过电压保护装置带指示灯及过电压保护装置先导阀的手动操作方法无锁定按钮式（标准）螺丝刀锁定式手动操作锁定式 表4 3. 电磁阀的使用及注意事项（1） 关于驱动执行元件：用阀驱动气缸等执行元件的场合，事先应采取措施，防止执行元件时发生危险。（2） 关于中间停止：用三位中封式或中止式换向阀进行气缸活塞的中间停止的场合，由于空气是可压缩的，想达到正确精密的位置停止是困难的。另外，阀和缸不能保证无泄漏，故不能长时间保持在中间停止位置。（3） 关于阀集装时背压的影响：阀集装使用的场合，要注意背压造成执行元件的误动作。特别是使用三位中泄式换向阀和驱动单作用气缸的场合更应该注意。担心有这种误动作的场合，可使用单独排气隔板组件，或使用单独排气集装式。（4） 关于压力保持（含真空压力）：由于阀有微漏，不能用于保持压力容器内的压力（或真空压力）等用途。（5） 确保维修检查的空间。（6） 关于真空压力下的使用：将阀用于真空切换等的场合，应采取措施防止外部灰尘，异物从吸盘及排气口吸入。（7） 配管：配管前，充分吹净或洗净管内的切削末、切削油或灰尘等。配管和管接头是螺纹连接的场合，不可将配管螺纹的细末及密封带的碎片混入配管内部。使用密封时，螺纹前端应留出1.52个螺距不缠绕密封带。密封带的缠绕方向顺着螺纹方向。4. 维修检查（1） 元件的卸下及压缩空气的给、排气：在确认被驱动物体已进行了防止落下处置和防止暴走处置后，切断气源和电源，气动系统内部的残余压缩空气通过残压释放机构已被排空之后，才能卸下元件。另外，三位中封式或中止式换向阀，在阀与气缸之间残存压缩空气也同样要排空。元件更换或再安装之后再启动时，先确认气动执行元件已经进行了防止飞出去处置后，在确认元件能正常动作。（2） 低频率使用: 为了防止气阀动作不良，气阀应在30天内进行换向一次。（3） 手动操作： 手动操作时，执行装置动作正常（4） 给油： 是否给油需详细察看元件的说明书，很多类型的阀不需给油，因阀有预加润滑油，能在不给油的条件下工作。给油时应注意所用油的型号。三、 执行元件 在这里主要讲到代表元件：气缸 图7 标准气缸 图8 联合气缸 图9 气爪1. 从动作方式选定气缸类型 双作用式 图10.1气缸动作方式 单作用式/弹簧压回 图10.2 .单作用式/弹簧压出 图10.3 图10.1 图10.2 图10.3 程序1选定缸径尺寸2. 气缸选定程 程序2选定气缸行程 程序3选定气缸系列 程序4选定安装程序 程序5选定缓冲形式程序6选定磁性开关程序7选定气缸配件（1） 程序1 如何决定气缸内径尺寸首先，确认以下三个使用条件。a. 确定有关负载重量：负载条件包括工件、夹具、导杆等可动部分的重量。b. 选定使用空气压力：供应气缸的压缩空气压力。c. 动作方向：确定气缸的动作方向（上、下、水平）。根据上述使用条件，对照产品的气缸输出力换算表，从而选定适当的缸径尺寸。在这里有一个负载率的问题：负载率是气缸活塞杆上承受的轴向负载力与气缸理论输出力之比。负载率的大小选取，与气缸的动作状态有关。在表5中列出了相关内容。对静载荷（如夹持、低速柳接等）负载率70%对气缸速度在50500mm/s范围内的水平或垂直动作负载率50%对气缸速度在500mm/s以上至气缸允许最大运动速度范围内负载率30% 表5（2） 程序2选择行程 确认工件的移动距离，各种产品系列的标准行程可由行程表得知，把超过工件移动距离的最小标准行程，作为气缸行程来选择。在图11中举例说明： 移动距离 93mm 气缸行程 100mm(标准行程) （3）程序3 选择气缸系列将使用目的及需要的缸径及行程作为条件，选出完全适合的系列。(4) 程序4 选择安装形式不同系列的产品有不同的安装形式，而各系列亦有多种安装形式可供选择，应根据气缸的不同用途，来选择安装形式。（5）程序5 选择缓冲形式按照用途需要，选择不同的缓冲形式。常用的缓冲形式有：无缓冲、橡胶缓冲、气缓冲、液压缓冲器。可根据用途和所选气缸的系列，选择合适的缓冲形式。（6）程序6 磁性开关的选择 安装于气缸上的磁性开关，主要是起位置检测的作用，气缸必须有内置磁环，才能选择磁性开关。（7）程序7 选定合适的气缸配件 按照机械设计的需要，配套活塞杆端的配件。常用的配件如表6所示。肘接头杆端接头I型单肘接头Y型双肘接头浮动接头此装置可避免工件与活塞杆的轴向偏心问题标准型法兰型脚座型3. 气缸的使用及注意事项（1） 被驱动物体质量大和速度快的场合，仅靠气缸的缓冲吸收冲击能量有困难时，应在进入缓冲之前设置减速回路或者在外部设置液压缓冲器以吸收冲击能。这种场合要充分检查机械装置的刚度。（2） 气缸行程应在能使用的最大行程以内，超出最大行程使用，活塞杆会损坏。具体选择步骤按上述2中内容进行。（3） 安装速度控制阀，从低速慢慢地将气缸的驱动速度调整到所需的速度。（4） 长程气缸上应设置中间支撑以克服活塞杆的下垂、缸筒的下弯以及振动和外负载给活塞杆带来的损伤。（5） 活塞杆的轴线与负载移动方向应保持一致。如果不一致，活塞杆和杆筒会产生别劲，缸筒内表面、导向套和活塞杆的表面以及密封件容易磨耗和破损。同样，使用外部导向的场合，杆前端与负载的连接，在行程的任何位置都不能有别劲存在。（6） 缸筒及活塞杆的滑动部位应避免被物体撞伤或者划伤。因杆筒内表面是精密加工制作的，稍许变形就会造成气缸动作不良。活塞杆滑动部位的伤痕会导致密封件损伤造成漏气。（7） 回转部位（销轴）要涂上润滑脂。（8） 是否给油需详细察看元件的说明书，很多类型的气缸不需给油，因气缸有预加润滑脂，能在不给油的条件下工作。对给油型气缸，应在回路中设置油雾器，给油时应注意所用油的型号。对于不给油气缸，也可给油使用，同样应注意所用油的型号。一旦给油，不得中途停止给油，因为预加润滑脂以被冲洗掉，不给油会导致气缸动作不良。四、气动辅助元件在此所说的气动辅助元件主要是指一些阀门，如双压阀、气动延时阀、速度控制阀、单向阀、快速排气阀等。在这里着重对速度控制阀进行说明。速度控制阀可分为排气节流式和进气节流式。符号如图12中所示，实物如图13中所示。 （a） 排气节流式 （b）进气节流式 图12 （a）弯头型 （b）直通型 图13通过调整流量圈数，来控制气流量的大小，在图11中所示，（a）排气节流式可控制排气流量大小，而不能控制进气流量大小；（b）进气节流阀则相反。五、典型气路分析磁性开关Sensor电磁阀排气节流阀2排气节流阀1气缸 图14在该气路中，用到了2位5通电磁阀，排气节流式速度控制阀，气缸以及磁性开关。此时电磁阀处于失电状态，气流从气缸右边进入，推动活塞向左运动，左边排气。（1） 如需调节活塞向左运动的速度，可调排气节流阀1，达到适当的速度。（2） 磁性开关一般使用锁紧螺钉固定在气缸上，有时螺钉由于震动或者别的原因松动，于是检测不到气缸中活塞的位置，造成报警，此时可调节磁性开关到适当的位置，然后加以固定，从而消除报警。（3） 在电磁阀得电的状态下，可以拔掉阀头，使电磁阀失电，在图13中，活塞将运动在左端。附：压力单位 1 psi= 6.89 kPa 1 kgf/cm2 = 98.07 kPa 1 bar= 100 kPa 1 bar = 14.5 psi 1 atmosphere = 98.1 kPa 1” (STANDARD)=101.33 kPa 1 cm water = 97.89 Pa 1 in water = 248.64 Pa 1 mm mercury = 133.3 Pa 1 in mercury = 3.39 kPa 1 Torr = 133.3 Pa 1 ft water = 0.0298 bar 1 bar = 33.33 ft water