液压传动与气动技术(第二版)电子课件

第五章 气压传动基础知识
组成部份
图形符号
过滤器 粗
精
功能与作用
清除压缩空气中的油雾、水和粉尘，以 提高下游干燥器的工作效率，延长精过滤器 使用寿命
冷却器
二、空气压缩机
进一步去除压缩空气中的水、油和灰尘。
空气压缩机简称空压机，是将电动机传出的机械能转化成压缩空气的压力 能的装置。它将空气压缩成压缩空气。
选用空气压缩机的依据是气压传动系统所需的工作压力、流量和一些特殊 的工作要求。目前，气压传动系统常用的工作压力为0.1～0.8MPa，可直接选 用额定压力为1MPa的低压空气压缩机，如果有特殊需要也可选用中、高压的空 气压缩机。
第五章 气压传动基础知识
a)
b)
c)
常见的空气压缩机
a)活塞式 b)双螺杆式 c)单螺杆无油式
空气锻压机锻பைடு நூலகம்汽车 发动机曲轴
曲轴是汽车发 动机的一个重 要零件。在生 产中，它通常 是利用空气锻 压机对材料进 行反复锻打加 工，从而获得 所需的形状。
向气压传动系统的各个设备提供干净、干燥的压缩空气的装置被称为气源装置。
第五章 气压传动基础知识
一、气源装置的组成
1.组成部分
气源装置组成示意图
1―空气压缩机 2―冷却器 3―油水分离器 4―阀门 5―压力计 6、11―储气罐 7、8—干燥 器 9—加热器 10—空气过滤器
压缩空气必须保证一定的压力和充足的流量。
2.清洁度和干燥度要求
压缩空气中的含油量、灰尘杂质等都要控制在很低范围内。压 缩空气的杂质含量和含水量越低越好。
气源装置一般由四个部分组成：气压发生装置，净化、储存压缩空气的 装置和设备，传输压缩空气的管道系统，气源调节装置三联件。

4.溢流阀的应用
溢流阀
溢流阀的作用及分类
液压系统中常用溢流阀控制系统的压力，避免系统压力超过极限值。 溢流阀的分类有直动型和先导型两种。直动型一般用于低压系统，先导型用于中、 高压系统。
1.直动型溢流阀
直动式溢流阀结构图
图形符号
2.先导型溢流阀结构
2.先导型溢流阀结构
工作原理：
压力油从主阀进油口P1进 入，当进油口液压力小于先导 阀的弹簧力时，先导阀关闭， 主阀阀口关闭，进出油口不通， 没有油液流动；
当进油口压力升高 ，当先 导阀油液作用力大于先导阀弹 簧作用力时，先导阀打开，压 力油通过阻尼孔经先导阀流回 油箱。阻尼孔使主阀芯上端油 液压力小于下端油液压力，主 阀芯在这个压力差的作用下开 启，实现溢流。
3.溢流阀的性能
（1） 压力调节范围 调压弹簧在规定的范围内调节时，系统压力能平稳地上升或下降，且无突跳及
迟滞现象时的最大至最小调定压力。 （2） 压力稳定性
由压力振摆与压力偏移两个指标来衡量。即压力振摆与压力偏移。 （3） 启闭特性
指溢流阀在稳态情况下，从开启到闭合的过程中，被控压力与通过溢流阀的溢 流量之间的关系。 （4） 卸荷压力
当溢流阀的远程控制Байду номын сангаас与油箱相通时，额定流量下的压力损失称为卸荷压力。

3.柱塞式液压马达 柱塞式液压马达有轴向式和径向式两种，径向式由于结构尺 寸较大。 （1）径向柱塞式液压马达 图3-24所示为多作用内曲线径向柱塞式液压马达。当压力油 经固定的配流轴6的窗口进入缸体内柱塞的底部时，柱塞向外伸 出，紧紧顶住定子的内壁，由于定子的内壁为曲面，所以在柱塞 与定子接触处，定子对柱塞的反作用力为F。F力可分解为径向 力Fr 和切向力Ft 两个分力。其中Ft力对缸体产生一转矩，使缸体 旋转。缸体再通过端面连接的传动轴向外输出转矩和转速。
第三章 液压执行元件
第二节 液压马达
主要内容：
液压马达的类型和性能参数 液压马达的工作原理与结构 液压马达的选用 液压马达的常见故障及排除
液压马达是将液体的压力能转换成旋转运动机械能的转换元 件，它能起到与电动机相类似的作用，因而在液压设备中被广泛 应用。 一、液压马达的类型与性能参数
1. 液压马达的类型
所以，齿轮式液压马达一般用于低精度、低负载的工程机 械、农业机械以及对转矩均匀性要求不高的机械设备上。
2. 叶片式液压马达 如图3-22（a）所示为叶片式液压马达的实物图，图3-22（b） 所示为其工作原理图。当压力油进入压油腔后，在叶片1、3上 一面作用有压力油，另一面为低压回油。由于叶片3伸出的面 积大于叶片1伸出的面积，所以液体作用于叶片3上的作用力大 于作用于叶片1上的作用力，从而由于作用力不等而使叶片带 动转子作逆时针方向旋转。
液压马达的图形符号如图3-20所示。
2.液压马达的特点
（1）液压马达的排油口压力稍大于大气压力，进、出油口直径 相同。 （2）液压马达往往需要正、反转，所以在内部结构上应具有对 称性。 （3）在确定液压马达的轴承形式时，应保证在很宽的速度范围 内都能正常工作。 （4）液压马达在启动时必须保证较好的密封性。 （5）液压马达一般需要外泄油口。 （6）为改善液压马达的起动和工作性能，要求扭矩脉动小，内 部摩擦小。

二、齿轮泵的结构和工作原理
当齿轮按图示方向旋转时，右方吸油室由于相互啮合的轮齿逐渐脱开， 密封工作容积逐渐增大，形成部分真空，因此油箱中的油液在外界大气压 力的作用下，经吸油口进入吸油室，将齿间槽充满，并随着齿轮旋转，把 油液带到左方压油室内，随着齿轮的相互啮合，压油室密封工作腔容积不 断减小，油液便被挤出去，从压油口输送到压力管路中去。油泵在工作时， 吸油和压油是依靠吸油室和压油室的容积变化来实现的，因此这种泵也叫 做容积泵。
拆弯机
任务分析
拆弯机在压制薄板时，要使薄板在压头向 下运动的作用下产生变形从而得到所需要的 形状，就要求进入液压缸的压力油的压力和 流量能使液压缸推动压头向下运动并克服薄 板变形时产生的抗力。向液压缸提供压力油 的是动力元件（液压泵），那么液压泵是如 何为液压系统输出压力油的呢？怎样根据系 统要求来选择液压泵呢？
锁模工作状态：电磁线圈7通电时，阀芯向左移动（左位工作），这时阀口P和A相通、 阀口B和T相通，压力油经P口流入换向阀6，经A口流入液压缸8的左腔，活塞9在液压缸左 腔压力油的推动下向右移动并带动锁模机构的机械装置完成锁模动作，而液压缸右腔的油则 经B口和T口回到油箱1。
开模工作状态：电磁线圈10通电，阀芯向右移动（右位工作），这时阀口P和B相通， 阀口A和T相通，压力油通过换向阀6的B口流入液压缸的右腔，活塞9在液压缸右腔压力油的 推动下向左移动，并带动锁模机构的机械装置完成开模动作，而液压缸左腔的液压油则通过 阀口A和T流回油箱1。
（2）外啮合齿轮泵的应用场合 外啮合齿轮泵输出的流量较均匀、构造简单、工作可靠、维护方便，
一般具有输送流量小和输出压力高的特点。通常，齿轮泵多用于输送黏性较 大的液体，不宜输送黏性较小的液体及含有杂质的液体（影响寿命）。

护方便，通用性大。
第二节 液压阀上的共性问题
一、液 动 力
（一）稳态液动力 ➢ 稳态液动力是阀心移 动完毕，开口固定之 后，液流流过阀口时 因动量变化而作用在 阀心上的力。图6-1所 示为油液流过阀口的 两种情况。
（二）瞬态液动力
瞬态液动力是滑阀在移动过程中（即开口大小 发生变化时）阀腔中液流因加速或减速而作用 在阀心上的力。
二、插装阀
（一）盖板式二通插装阀 1.阀的组成 2.工作原理
3.应用举例
• 图6-63所示为二通插装阀组成方向控制阀的几个 例子。
（二）螺纹式插装阀
• 螺纹式插装阀通过螺纹与阀块上的标准插孔相 连接（见图6-67）。
第六章 结束!
• 另外，利用斜坡信号作用在比例方向阀上， 可以对机构的加速和减速实现有效的控制； 利用比例方向阀和压力补偿器实现负载补偿， 便可精确地控制机构的运动速度而不受负载 的影响。
第八节 电液数字阀
一、数字阀的结构
• 图6-55所示为由步进电动机直接驱动的数字流量 阀。
• 图6-56所示为用 力矩马达和球阀 组成的高速开关 型数字阀。
• 滑阀根据滑阀上控制边数（起控制作用的阀口数） 的不同，有单边、双边和四边滑阀控制式三种类 型（图6-40）。
• 射流管图6-41所示为射流管装置的工作原理。
• 喷嘴-挡板图6-42所示为喷嘴-挡板装置的工作原 理。
三、伺服阀的特性分析
（一）静态特性 1.伺服阀的流量-压 力特性 2.流量特性
• 比例阀是介于普通液压阀和电液伺服阀之 间的一种控制阀，比例阀结构简单，制造 精度要求和价格均比电液伺服阀低，抗污 染性好，维护保养方便，虽动态快速性比 电液伺服阀低，但在很多领域中已得到广 泛的应用。

二、空气压缩机
1.空气压缩机的工作原理
图1-2 空气压缩工作原理图
二、空气压缩机
2.空气压缩机的选择
气压传动系统所需要的工作压力和流量是选择空气压缩机的 两个主要参数。一般情况下: 低压空气压缩机的排气压力为０．２ＭＰａ＜P≤１ＭＰａ； 中压空气压缩机的排气压力１ＭＰａ＜P≤１０ＭＰａ； 高压空气压缩机的排气压力为１０ＭＰａ＜P≤１００ＭＰａ； 超高压空气压缩机的排气压力为P＞１００ＭＰａ。
气源装置
一、气源装置的工作流程
1.气源装置的工作流程
1空压机
6干燥器
7精过滤器
2后冷却器
5粗过滤器
3油水分离 器
4储气罐
8系统
二、空气压缩机
空气压缩机（简称空压机）是气压动力元件，它是将机械能转换 成气体压力能的装置，即输送和压缩各种压力下气体介质的机器。 1.空气压缩机的工作原理
图1-1 空气压缩机外形图
图1-11 高分子隔膜式空气干燥器
图1-7 卧式储气罐
图1-8 立式储气罐
图形符号
三、气源净化装置的分类和原理
2.气源净化装置的分类
（4）空气干燥器 干燥器的作用是进一步除去压缩空气中的水、油和灰尘，得到干燥空气。根据
除去水分的方法不同，工业上常用的干燥器有冷冻式、吸附式和高分子隔膜式。
图1-9 冷冻式空气干燥器
图形ห้องสมุดไป่ตู้号
图1-10 吸附式空气干燥器
三、气源净化装置的分类和原理
1.气源净化装置的组成
压缩空气净化设备可分为两类：一类为主管路净化设备，主要有后冷却器、 各种大流量过滤器、各种干燥器、储气罐等；另一类为支管路净化处理装置， 主要有各种小流量过滤器。压缩空气净化过程包括冷却、干燥和过滤三个部分。

（3）相对黏度
相对粘度又称条件粘度。它是采用特定的粘度计在规定的条件
下测出来的液体粘度。测量条件不同，采用的相对粘度单位也不
同。我国采用恩氏粘度（ºE）。
恩氏粘度用恩氏粘度计测定。温度为 t（℃）的200毫升被测
液体由恩氏粘度计容器底部
毫米的小孔中流尽所用的时间
t1，与温度为20℃的200毫升蒸馏水由恩氏粘度计的同一容器中流 尽所用的时间t2（通常t2 =51s）之比，称为该被测液体在 t（℃） 下的恩氏粘度，记为ºEt，即
式中 νp —压力为 时液体的运动粘度；ν —大气压下液体的运动粘度； p —液体所 受的压力。
对于中低压液压系统，压力变化对粘度的影响一般可忽略不计。
5．温度对黏度的影响关系 液压油黏度对温度的变化十分敏
感，温度升高，黏度显著下降。油液 黏度的变化直接影响液压系统的性能 和泄漏量，因此黏度随温度的变化越 小越好。不同的油液有不同的黏度温 度变化关系，这种油液黏度随温度变 化的关系称为黏温特性。图1-2所示 为国产常用液压油的黏温曲线。
1m2/ s = 104 cm2/ s = 106 mm2/ s
液压油的牌号，就是用这种油液在40℃温度下运动粘度 (mm2/s) 的平均值来标号的。 例如：L—HM32液压油的粘度等级为32，是指这种油在40℃时的运动粘 度平均值为32 mm2/ s。
L—HL46液压油的粘度等级为46，是指这种油在40℃时的运动粘 度平均值为46 mm2/ s。
图1-2 国产常用液压油的黏温曲线
（1-2）
液体的体积压缩系数 的倒数称为液体的体积弹性模量，用 表示，即 （1-3）
在实际中常用K值说明液体抵抗压缩能力的大小，它表示产生单位体积相 对变化量所需的压力增量。

二、液压Fra bibliotek动系统工作原理
ＺＬ５０型轮式装载机液压传动系统如图７-１２所示。该液压传动系统包括工作装置系 统和转向系统。工作装置系统又包括动臂升降液压缸工作回路和铲斗液压缸工作回路，两者 构成串并联回路（互锁回路）。根据装载机作业要求，液压传动系统应完成下述工作循环： 铲斗翻转收起（铲装）→动臂提升锁紧（转运）→铲斗前倾（卸载）→动臂下降。
装载机液压传动系统识读
一、系统概述
装载机是一种既可用来对散装物料进行铲运、搬运、卸载及平整场地等作业，也 可用来进行轻度的铲掘工作的工程机械。它具有生产率高、机动性能好等特点，所以 应用十分广泛。装载机按行走系统结构的不同，可分为轮式装载机和履带式装载机。 图７-１１所示为ＺＬ５０型轮式装载机，它是一种铰接车架式装载机，该装载机可 实现工作装置（铲斗）的铲装、提升、保持、倾卸和转向机构的转向等动作。
三、系统工艺流程
实现上述工艺工程的原理如下：
1.铲斗收起与前倾 2.动臂升降 3.自动限位装置 4.装载机铰接车架折腰转向

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2．典型回路 1)用二位五通单电控电磁换向阀控制单气缸运动 【例14－1】 设计用二位五通单电控电磁换向阀控制的单气 缸自动单往复回路。 利用手动按钮控制单电控二位五通电磁阀来操作单气缸实现单 个循环，动力回路如图1412(a)所示，动作流程如图14－12(b)所示， 依照设计步骤完成14－12(c)所示的电气回路图。
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(3)将行程开关a1的常闭触点接于1号线上，当活塞杆压下a1时， 切断自保电路，电磁阀线圈YA断电，电磁阀复位，活塞退回，完成 图14－12(b)中方框5的要求。图14－12(c)中的PB2为停止按钮。
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动作说明如下： (1)将启动按钮PB1按下，继电器线圈K通电，控制2号和3号线 上所控制的常开触点闭合，继电器K自保，同时3号线接通，电磁阀 线圈YA通电，活塞前进。 (2)活塞杆压下行程开关a1，切断自保电路，1号和2号线断路， 继电器线圈K断电，K所控制的触点恢复原位。同时，3号线断开， 电磁阀线圈YA断电，活塞后退。
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(1)延时闭合继电器(On delay timer)：当继电器线圈流过电 流时，经过预置时间延时，继电器触点闭合；当继电器线圈无电流 时，继电器触点断开。
(2)延时断开继电器(Off delay timer)：当继电器线圈流过 电流时，继电器触点闭合；当继电器线圈无电流时，经过预置时间 延时，继电器触点断开。
1
第14章 电气气动控制系统
➢14．1 电气控制的基本知识 ➢14．2 电气回路图绘图原则 ➢ 14．3 基本电气回路 ➢14.4 电气气动程序回路设计 ➢思考题与习题
2
电气气动控制系统(Electropneumatics)主要控制电磁阀的换 向。其特点是响应快，动作准确，在气动自动化中应用广泛。

项目难点：
典型回路的分析
项目内容
任务1 认识逻辑元件及逻辑控制回路 任务2 认识其它典型气动回路
任务1 认识逻辑元件及逻辑控制回路
知识要点 :
1．逻辑元件的种类及特点 2．逻辑控制回路 3．其他典型回路
技能要点 :
1．各控制元件的图形符号 2．典型回路的分析
任务引入
任务分析
相关知识
任务实施
图13-8所示为二进制计数回路。图示状态是S0输出状态。 当按下手动阀1后，阀2产生一个脉冲信号经阀3输入给 阀3和阀4右侧，阀3、阀4均换向至右工位，S1有输出。 脉冲信号消失，阀3、阀4两侧的压缩空气全部经阀2、 阀1排出。当放开阀1时，阀2左腔压缩空气经单向阀迅 速排出，阀2在弹簧作用下复位。当第二次按动阀1时， 阀2又出现一次脉冲，阀3、阀4都换向至左位，S0有输 出。阀1每按两次，S0（或S1）就有一次输出，故此回 路为二进制计数回路。
图13-9 延时回路
1-换向阀 2、6-储气罐 3-单向节流阀 4、7-气控换向阀 5-行程阀 8-手动换向阀
项目小结
在本项目中， 要掌握常见逻辑元件的种类及特点； 掌握各控制元件的图形符号； 了解各种逻辑控制回路以及其它典型回路的分
析方法。
对于图13-1所示门开关控制装置的气动系统控 制回路设计可采用图13-3所示的气动控制回路 来完成。
该任务中，门内外的两个开门按钮1S1和1S2， 都能让气缸伸出，它们是逻辑“或”的关系；门 内外的两个开门按钮1S2和1S4，都能让气缸缩 回，它们也是逻辑“或”的关系。
为了降低门的开关速度，回路应采用单向节流 -手动换向阀 2-主控阀 3-顺序阀 4-梭阀 5-手动换向阀
2.双手操作回路
用两个二位三通阀2和3串联的与门逻辑回路，就构成 了一个最常用的双手操作回路，如图13-6(a)所示， 二位三通阀可以是手动阀或者脚踏阀。

选料装置逻辑状态表
二、根据逻辑状态表写出逻辑表达式
变量确定方法
选料装置的逻辑表达式为：
三、根据逻辑代数运算法则简化表达式
四、根据逻辑表达式设计控制回路图
选料装置控制回路图
知 识
链 接
一、逻辑元件的种类
气动逻辑元件是指在控制回路中能实现一定的逻辑 功能的元器件，它一般属于开关元件。 气动逻辑元件的种类较多，按逻辑功能可以把气动 元件分为“是”门元件、“非”门元件、“或”门元 件、“与”门元件、“禁”门元件和“双稳”元件。

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折弯机的工作要求：当工件到达位置a1时，按下气动按 钮气缸伸出，将工件按设计要求折弯，然后快速退回， 完成一个工作循环；如果工件未到达指定位置，按下按 钮气缸也不能动作。另外，为了适应加工不同材料或直 径的工件需求，系统工作压力应可以调节。设计纯气动 控制及电－气综合控制回路。
折弯机工作示意图
模块八
单缸控制回路设计
任务1 送料装置控制回路设计 任务2 任务3 分料装置控制回路设计 压装装置控制回路设计
任务4
选料装置控制回路设计
任务4 选料装置控制回路设计
1.了解气动逻辑元件的种类
2.掌握基本逻辑元件的结构原理及逻辑表达式
教学目标
3.掌握逻辑回路的真值表达方式 4.能对逻辑式计算并进行简化 5.掌握逻辑回路的设计方法
知 识
链 接
二、常用逻辑元件
1.禁门元件
禁门元件原理图
“禁”门逻辑元件
知 识
链 接
二、常用逻辑元件
2.双稳元件
双稳元件原理图
双稳逻辑元件
1
2 3 4 5
方向控制阀的职能符号是如何 表示的？
阀门常用的控制方式有哪些？

分料装置的工作要求为：当按下启动按钮后， 气缸往复移动，把储料器中的工件分别分配到出口 A和出口B ，直至松开按钮，气缸回到初始位置。 本任务要求设计该分料装置的控制回路。
分料装置工作示意图
任务分析
要设计出分料装置的控制回路，必须掌握气动 控制回路的一般设计方法，及一些相关元件（如双 气控阀）的工作原理及使用方法，这样才能更好地 利用好各个元件，设计出合理的控制回路。 气动控制回路的控制方法除了有纯气动控制外， 还有电－气综合控制，所以要完成分料装置的控制 回路设计，还必须掌握一些低压电器的控制方法和 元器件（如电磁换向阀、按钮、行程开关等）的结 构原理，以及电－气综合控制的设计方法。
控制信号与执行元件的关系图
三、纯气动控制回路的设计
1.确定主控回路和信号控制回路
选择5/2双气控阀作为主控阀。当有控制信号SB及a0时，阀 1.1左位接通，活塞杆前伸，工件到达出口A；当有控制信号a1时， 阀1.1右位接通，活塞杆退回，工件到达出口B。
纯气动控制回路设计
三、纯气动控制回路的设计
2.元器件的编号方法
知识
链接
一、先导式电磁阀的工作原理
先导式3/2电磁换向阀 a）YA断电 B）YA得电 c）详细图形符号 d）简化图形符号
知识
链接
二、消声器
在气动系统中，气缸、气阀等元件工作时，排气速度较高，气体体积急剧 膨胀，会产生刺耳的噪声。噪声的强弱随排气的速度、排量和空气通道的形状 而变化。排气的速度和功率越大，噪声也越大，一般可达100～120dB，长期在 噪声环境下工作，会使人感到疲劳，工作效率低下，降低人的听力，影响人体 健康，因而必须采用在排气口装消声器等方式来降低噪声。
三、按钮
按钮是一种短时接通或分断小电流电路的控制电器。一般情 况下它不直接操纵用电设备的通断，而是控制电路中发出指令， 通过接触器、继电器等电器去控制用电设备。