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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。
气缸
一、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
以气动系统中常使用的单活塞杆双作用气缸为例来说明,气缸典型结构。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、驱动方式和安装方法等进行分类。分类的方法也不同,按照结构特征,气缸主要分为活塞式气缸和膜片式气缸两种。按照运动形式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
1、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。
2、轴销式气缸:气缸围绕固定轴可作一定角度的摆动,有U形钩式和耳轴式。
3、回转式气缸:气缸固定在机床主轴上,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。
4、嵌入式气缸:气缸缸筒直接制作在夹具体内。
气压传动是指以压缩空气为动力源来驱动和控制各种机械设备以实现生产过程机械化和自动化的一种技术。随着工业机械化自动化的发展,气动技术越来越广泛地应用于各个领域。
一、气压传动的简介:
气动是“气动技术”或“气压传动与控制”的简称。气动技术是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传递的工程技术.是实现各种生产控制、自动控制的重要手段。随着工业机械化和自动化的发展,气动技术越来越广泛地应用于各个领域。特别是成本低廉、结构简单的气动自动装置已得到了广泛的普及与应用。
二、系统组成:
气动传动系统组成:
在气压传动系统中,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组成部分。
1、气源装置。气源装置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。它主要由空气压缩机构成,还配有储气罐、气源净化装置等附属设备。
2、执行元件。执行元件起能量转换的作用,把压缩空气的压力能转换成工作装置的机械能。它的主要形式有气缸输出直线往复式机械能、摆动气缸和气马达分别输出回转摆动式和旋转式的机械能。对于以真空压力为动力源的系统,采用真空吸盘以完成各种吸吊作业。
3、控制元件。控制元件用来对压缩空气的压力、流量和流动方向凋节和控制,使系统执行机构按功能要求的程序和性能工作。根据完成功能不同,控制元件种类分为很多种,气压传动系统中一般包括压力、流量、方向和逻辑等四大类控制元件。
4、辅助元件。辅助元件是用于元件内部润滑、排气噪声、元件间的连接以及信号转换、显示、放大、检测等所需的各种气动元件,如油雾器、消声器、管件及管接头、转换器、显示器、传感器等。
三、气动传动的特点:
1.气压传动的优点
(1)空气来源方便,用后直接排出,无污染。
(2)空气黏度小,气体在传输中摩擦力较小,故可以集中供气和远距离输送。
(3)气动系统对工作环境适应性好。特别在易燃、易爆、多尘埃、强磁、辐射、振动等恶劣工作环境工作时,安全可靠性优于液压、电子和电气系统。
(4)气动动作迅速、反应快、调节方便,可利用气压信号实现自动控制。
(5)气动元件结构简单、成本低且寿命长,易于标准化、系列化和通用化。
四、气动传动的应用:
气动技术应用的*典型的代表是工业机器人。代替人类的手腕、手以及手指能正确并迅速的做抓取或放开等细微的动作。除了工业生产上的应用之外,在游乐场的过山车上的刹车装置,机械制作的动物表演以及人形报时钟的内部,均采用了气动技术,实现细小的动作。
气动技术适用姿态控制 生命维持系统、气垫床、人造心脏 、省力产业、机器人、真空搬运、空气门、气控喷涂、空气幕帘、空调计量设备、气动量仪、液面检测装置、纺织、气动精纺化学工业、过程控制、液化气体控制、可动元件、纯流体元件海洋开发、水中空气呼吸器、海底送气系统、潜水车辆、气动门、气动离合器、气动刹车、空气轮胎矿山业、风镐(凿岩机)造船、*控制、气垫船气动工具、气动研磨机、、空气锤农业、娱乐产业 空气垫、充气帐篷、充气船、运输、空气传送带工业机械、机床的自动控制、食品机械自控制、包装机械的自动控制、冲压机械的自动控制。
AIRTEC型材气缸XL-050-0160-050
德国爱尔泰克AIRTEC型材气缸订货型号:
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一、气动系统的组成
组成部分
气源装置:气泵、气站、三联件等;主要是把空气压缩到原来体积的1/7左右形成压缩空气,并对压缩空气进行处理,终可以向系统供应干净、干燥的压缩空气
执行元件:气缸、摆动缸、气动马达等;利用压缩空气实现不同的动作,来驱动不同 的机械装置,可以实现往复直线运动、旋转运动及摆动等
控制元件:换向阀、顺序阀、压力控制阀、调速;气动控制元件由末级主控元件及信号处理及控制元件组成,其中主控元件主要控制执行元件 的运动方向,信号处理及控制元件主要控制执行元件的运动速度、时间、顺序、行程及系统压力等。
辅助元件:气管、过滤器、油雾器、静音器等;连接元件之间所需的一些元器件,以及对系 统进行消声、冷却、测量等。
压缩空气:空气;向系统提供动力的工作介质。
二、气动系统控制结构特点;信号执行→信号输出→信号处理→信号输入→辅助元件→辅助元件→信号处理及控制元件→气动执行元件→信号处理及控制元件→未级主控元件
三、气源装置及气源调节装置
1、气源装置的组成:空气压缩机→后冷却器→油水分离器→储气罐→初过滤器→干燥器→精密过滤器→系统
2、气源调节装置的组成
从空气压缩机输出的压缩空气并不能完全满足气动元件对气源质量的要求。通常在气动系统前面安装气源调节装置。
气源调节装置的组成:
气源→过滤器→调压阀(减压阀)→压力表→油雾器(喷雾润滑器)→换向阀
四、气动技术的特点
1.气动技术的优点
(1)工作介质是压缩空气,空气到处都有,用量不受限制, 排气处理简单,不污染环境。
(2)压缩空气为快速流动的工作介质,故可获得较高的工 作速度。
(3)纯气动控制具有防火、防爆、耐潮等优点。
(4)气动装置结构简单、轻便、安装维护简单。
(5)输出力及工作速度调节方便,大小可无限变化。
(6)因为空气的可压缩性,黏度很小(约为液压油的万分之一),且流动阻力小,在管道中流动的压力损失较小,所以气动 系统可储存能量,实现集中供气和远距离输送。
2.气动技术的缺点
(1)空气具有可压缩性,不易实现准确定位和速度控
(2)气缸输出的力能满足许多应用场合,但其输出力较小,限制在20~30kN之间。
(3)气动装置中的信号传动速度比光、电控制速度慢 ,所以不宜用于信号传递速度要求十分高的复杂线路中, 且实现生产过程的遥控也比较困难,但对一般的机械设备 来说,气动信号的传递速度是能满足工作要求。
(4)排气噪声较大,现在这个问题已因吸声材料和静音的发展获得了解决。
空气压缩站(简称空压站)是气动自动化控制系统的重要组成部分,为气动设备提供满足要求的压缩空气动力源。空压站的主要组成装置有气压发生装置(空气压缩机,简称空压机)、贮气罐和后冷却器。
空压机是气压发生装置是将机械能转换为气体压力能的转换装置。常见的空压机有活塞式空压机、叶片式空压机和螺杆式空压机气种。
活塞式空压机的工作原理。在气缸内作往复运动的活塞向右移动时,气缸内活塞左腔的压力低于大气压力Pa,吸气阀开启,外界空气吸入缸内,这个过程称为压缩过程当缸内压力高于输出空气管道内压力P后,排气阀打开。压缩空气送至输气管内,这个过程称为排气过程。活塞的往复运动是由电动机带动的曲柄滑块机构形成的。曲柄的旋转运动转换为滑动——活塞的往复运动。这种结构的压缩机在排气过程结束时总有剩余容积存在。在下一次吸气时,剩余容积内的压缩空气会膨胀,从而减少了吸人的空气量,降低了效率,增加了压缩功。且由于剩余容积的存在,当压.缩比增大时,温度急剧升高:故当输出压力较高时,应采取分级压缩。分级压缩可降低排气温度,节省压缩功,提高容积效率,增加压缩气体排气量。
叶片式空压机的工作原理,把转子偏心安装在定子(机体)内,叶片插在转子的放射状槽内,叶片能在槽内滑动二叶片、转子和机体内壁沟成的容积空问在转子回转过程中逐渐变小,由此从进气口吸入的空气就逐渐被压缩排出。这样,在回转过程中不需要活塞式空压机中具有的吸气阀和排气阀:在转子的每一次回转中,将根据叶片的数目多次进行吸气、压缩和排气,所以输出压力的脉动小。通常情况下,叶片式空压机需采用润滑油对叶片、转子和机体内部进行润滑、冷却和密封,所以排出的压缩空气中含有大量的油份。因此在排气口需要安装油分离器和冷却器,以便把油份从压缩空气中分离出来进行冷却并循环使用。通常所说的无油空压机,是采用石墨或有机合成材料等自润滑材料作为叶片材料。运转时无需添加任何润滑油,压缩空气不被污染,满足了无油化的要求。此外,在进气口设置空气流量调节阀,根据排出气体压力的变化自动调节流量,使输出压力保持恒定。
叶片式空压机的优点是能连续排出脉动小的额定压力的版缩空气,所以一般无需设置贮气罐,并且结构简单,制造容易,操作维修方便,运转噪声小。缺点是叶片、转子和机体之间机械摩擦较大。产生较高的能量损失,因而效率也较低。
螺杆式空压机的工作原理。在壳体中装有一对互相啮合的螺旋转子,其中一根转子具有凸面齿形,另一根转子具有凹面齿形,两根转子之间及壳体围成的空间,在转子回转过程中沿轴向移动,其容积逐渐减小。这样,从进口吸人的空气逐渐被压缩,并从出口排出。螺杆式空压机与叶片式空压机一样,也需要加油进行冷却,润滑及密封,所以在出口处也要设置油分离器。螺杆式空压机的优点是排气压力脉动小,输出流量大,无需设置贮气罐,结构中无易损件,寿命长,效率高。缺点是制造精度要求高,运转噪声大。且由于结构刚度的限制,只适用于中低压范围使用。
贮气罐
贮气罐的作用是:
(1)用来贮存一定量的压缩空气,调节空压机输出气量与用户耗气量之间的不平衡状况,保证连续、稳定的气流输出。
(2)当出现空压机停机、突然停电等意外事故时,可用贮气罐中贮存的压缩空气实施紧急处理保证安全。
(3)减小空压机输出气流脉动,稳定空压站管道中的压力此外,还能降低压缩空气温度,分离压缩空气中的部分水份和油份。
后冷却器
后冷却器的作用是使温度高达120~180℃的空压机排出气体冷却到40~50℃,并使其中的水蒸气和油雾冷凝成水滴和油滴,以便对压缩空气实施进一步净化处理。
后冷却器有风冷式和水冷式两大类。风冷式是靠风扇产生的冷空气吹向带散热片的热空气管道,经风冷后的压缩空气的出口温度大约比环境温度高15℃左右。水冷式是通过强迫冷却水洽压缩空气流动方向的反方向流动来进行冷却,压缩空气出日温度大约比环境温度高10℃左右 。
德国爱尔泰克AIRTEC气缸订货型号:
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气缸是引导活塞在缸内进行直线往复运动的圆筒形金属机件。空气在发动机气缸中通过膨胀将热能转化为机械能;气体在压缩机气缸中接受活塞压缩而提高压力。涡轮机、旋转活塞式发动机等的壳体通常也称“气缸”。气缸的应用领域:印刷(张力控制)、半导体(点焊机、芯片研磨)、自动化控制、机器人等等。
气压传动中将压缩气体的压力能转换为机械能的气动执行元件。气缸有做往复直线运动的和做往复摆动的两类。做往复直线运动的气缸又可分为单作用、双作用、膜片式和冲击气缸4种。
①单作用气缸:仅一端有活塞杆,从活塞一侧供气聚能产生气压,气压推动活塞产生推力伸出,靠弹簧或自重返回。
②双作用气缸:从活塞两侧交替供气,在一个或两个方向输出力。
③膜片式气缸:用膜片代替活塞,只在一个方向输出力,用弹簧复位。它的密封性能好,但行程短。
④冲击气缸:这是一种新型元件。它把压缩气体的压力能转换为活塞高速(10~20米/秒)运动的动能,借以做功。
⑤无杆气缸:没有活塞杆的气缸的总称。有磁性气缸,缆索气缸两大类。
做往复摆动的气缸称摆动气缸,由叶片将内腔分隔为二,向两腔交替供气,输出轴做摆动运动,摆动角小于 280°。此外,还有回转气缸、气液阻尼缸和步进气缸等。