項(xiàng)目九 任務(wù)三：氣動(dòng)執(zhí)行元件的使用

項(xiàng)目九：氣壓傳動(dòng)任務(wù)三：氣動(dòng)執(zhí)行元件的使用授課教師：02掌握氣缸的基本計(jì)算。01了解氣動(dòng)執(zhí)行元件的類型、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、工作原理和使用；任務(wù)概述用于實(shí)現(xiàn)往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)或擺動(dòng)。用于實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。知識(shí)與技能氣動(dòng)執(zhí)行元件：將壓縮空氣的壓力能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，驅(qū)動(dòng)機(jī)械作直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)、擺動(dòng)和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的元件，稱為氣動(dòng)執(zhí)行元件。氣缸氣馬達(dá)氣動(dòng)執(zhí)行元件氣缸01氣馬達(dá)02目錄CONTENT01氣缸氣缸的應(yīng)用十分廣泛，其結(jié)構(gòu)形式也是多種多樣，下面簡單介紹幾種典型氣缸的結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)。一、氣缸氣缸的分類、典型結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)1單作用氣缸雙作用氣缸氣缸的結(jié)構(gòu)形式特殊缸普通型單活寒桿雙作用氣缸01圖9.14普通型單活塞桿雙作用氣缸(a)外觀圖氣缸由缸筒11，前缸蓋13，后缸蓋1，活塞8，活塞桿10，密封件和緊固件等組成。缸筒在前、后缸蓋之間由四根拉桿和螺母將其連接鎖緊（圖中未畫出）?；钊c連桿相連，活塞上裝有密封圈4、導(dǎo)向環(huán)5和磁性環(huán)6。為防止漏氣和外部粉塵的侵入，前缸蓋上裝有活塞桿用防塵組合密封圈15。磁性環(huán)用來產(chǎn)生磁場，使活塞接近磁性開關(guān)時(shí)發(fā)出電信號(hào)，即在普通氣缸上安裝磁性開關(guān)就能成為可以檢測氣缸活塞位置的開關(guān)氣缸。普通型單活寒桿雙作用氣缸01圖9.14普通型單活塞桿雙作用氣缸(b)結(jié)構(gòu)原理圖1—后缸蓋；2—緩沖節(jié)流針閥；3、7—密封圈；4—活塞密封圈；5—導(dǎo)向環(huán)；6—磁性環(huán)；8—活塞；9—緩沖柱塞；10—活塞桿；11—缸筒；12—緩沖密封圈；13—前缸蓋；14—導(dǎo)向套；15—防塵密封圈圖9.15所示為串聯(lián)式氣液阻尼缸，左半部為氣缸，右半部為液壓缸。氣缸活塞與液壓缸活塞通過一根活塞桿連成一體。當(dāng)壓縮空氣進(jìn)入氣缸右腔時(shí)，推動(dòng)活塞左行，液壓缸左腔液壓油流出，經(jīng)節(jié)流閥進(jìn)入液壓缸右腔，節(jié)流閥對(duì)活塞的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生阻尼作用。調(diào)節(jié)節(jié)流閥即可改變阻尼缸的運(yùn)動(dòng)速度。當(dāng)壓縮空氣進(jìn)入氣缸左腔時(shí)，推動(dòng)活塞右行。液壓缸右腔排油，頂開單向閥3，油液快速流回液壓缸左腔，無阻尼作用，阻尼缸即可快速返回。氣液阻尼缸02普通氣缸工作時(shí)，由于氣體的可壓縮性使氣缸工作不穩(wěn)定。為了使活塞運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，普遍采用了氣液阻尼缸。氣液阻尼缸是由氣缸和液壓缸組合而成的,它以壓縮空氣為能源，利用油液的近似不可壓縮性控制流量以獲得活塞平穩(wěn)運(yùn)動(dòng)和調(diào)節(jié)活塞的運(yùn)動(dòng)速度。圖9.15氣液阻尼缸1—?dú)飧祝?—液壓缸；3—單向閥；4—油箱；5—節(jié)流閥圖9.16所示，當(dāng)壓縮空氣進(jìn)入蓄能腔3時(shí)，其壓力只能通過噴嘴口的小面積作用在活塞上，還不能克服活塞桿腔的排氣壓力所產(chǎn)生的向上的推力以及活塞與缸體間的摩擦力，噴嘴處于關(guān)閉狀態(tài)，從而使蓄能腔的充氣壓力逐漸升高。當(dāng)充氣壓力升高到能使活塞向下移動(dòng)時(shí)，活塞的下移使噴嘴口開啟，聚集在蓄能腔中的壓縮空氣通過噴嘴口突然作用于活塞的全面積上。高速氣流進(jìn)入活塞腔2進(jìn)一步膨脹并產(chǎn)生沖擊波，波的陣面壓力可高達(dá)氣源壓力的幾倍到幾十倍，給予活塞很大的向下的推力。此時(shí)活塞桿腔1內(nèi)的壓力很低，活塞在很大的壓差作用下迅速加速，在很短的時(shí)間內(nèi)以極高的速度向下沖擊，從而獲得很大的動(dòng)能。沖擊氣缸03圖9.16沖擊氣缸1—活塞桿腔；2—活塞腔；3—蓄能腔；4—噴嘴口；5—中蓋；6—活塞；7—缸體沖擊氣缸03沖擊氣缸可把壓縮空氣的壓力能轉(zhuǎn)化為活塞高速運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能，利用此動(dòng)能做功，可完成型材下料、打印、破碎、沖孔、鍛造等多種作業(yè)。利用這個(gè)能量實(shí)現(xiàn)沖擊做功，可產(chǎn)生很大的沖擊力。如：內(nèi)徑230mm，行程403mm的沖擊氣缸，可產(chǎn)生400~500kN的沖擊力。圖9.16沖擊氣缸1—活塞桿腔；2—活塞腔；3—蓄能腔；4—噴嘴口；5—中蓋；6—活塞；7—缸體沖擊氣缸廣泛用于：等各方面。鍛造沖壓下料壓坯活塞的位移較小，一般小于40mm。這類氣缸的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕，密封性能好，制造成本低，維修方便。它適用于氣動(dòng)夾具、自動(dòng)調(diào)節(jié)閥及短行程工作場合。特點(diǎn)應(yīng)用圖9.17所示為膜片式氣缸的工作原理圖，它主要由膜片和中間硬芯相連來代替普通氣缸中的活塞，依靠膜片在氣壓作用下的變形來使活塞桿運(yùn)動(dòng)。膜片式氣缸04圖9.17膜片式氣缸1—缸體；2—膜片；3—膜盤；4—活塞桿（a）單作用式（b）雙作用式這種氣缸在運(yùn)行時(shí)，不需要在壓縮空氣中加入起潤滑作用的油霧就能長時(shí)間工作。由于氣缸的排氣中不含油分，故這種氣缸特別適用于食品、醫(yī)藥工業(yè)。特點(diǎn)應(yīng)用無油潤滑氣缸的結(jié)構(gòu)與普通氣缸沒有什么兩樣，只是氣缸內(nèi)的一些相對(duì)運(yùn)動(dòng)零件，如活塞、密封圈、導(dǎo)向套等采用一種特殊的樹脂材料制成，有自潤滑作用，運(yùn)動(dòng)摩擦阻力小。無油潤滑氣缸05氣缸的使用要求2氣缸一般正常工作的條件是周圍介質(zhì)溫度為-30~800℃，工作壓力為0.1~1MPa。01安裝前應(yīng)在1.5倍工作壓力下進(jìn)行試驗(yàn)，不應(yīng)漏氣。02裝配時(shí)所有密封件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)工作表面應(yīng)涂以潤滑脂。03安裝的氣源進(jìn)口處必須設(shè)置油霧器，以利于工作中潤滑。氣缸的合理潤滑極為重要，常因潤滑不良，氣缸產(chǎn)生爬行，甚至不能正常工作。04安裝時(shí)要注意動(dòng)作方向，活塞桿不允許承受偏心負(fù)載或橫向負(fù)載。05負(fù)載在行程中有變化時(shí)，應(yīng)使用輸出力有足夠余量的氣缸，并要附加緩沖裝置。06不使用滿行程。特別是當(dāng)活塞桿伸出時(shí),不要使活塞與氣缸蓋相撞擊，否則容易引起活塞和缸蓋等零件破壞。0702氣馬達(dá)二、氣馬達(dá)氣馬達(dá)是利用壓縮空氣的能量實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的機(jī)械。氣馬達(dá)的分類與特點(diǎn)1葉片式氣馬達(dá)活塞式氣馬達(dá)氣馬達(dá)的結(jié)構(gòu)形式齒輪式氣馬達(dá)制造簡單，結(jié)構(gòu)緊湊，但低速啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩小，低速性能不好，適宜性能要求低或中功率的機(jī)械，目前在礦山機(jī)械及風(fēng)動(dòng)工具中應(yīng)用普遍。在低速情況下有較大的輸出功率，它的低速性能好，適宜載荷較大和要求低速、轉(zhuǎn)矩大的機(jī)械，如起重機(jī)、絞車絞盤、拉管機(jī)等。氣馬達(dá)的工作原理2如圖9.18所示葉片式氣馬達(dá)，壓縮空氣由孔A輸入時(shí)，分為兩路：一路經(jīng)定子兩端蓋內(nèi)的槽進(jìn)入葉片底部（圖中未畫出）將葉片推出，使其貼緊定子內(nèi)表面。另一路則進(jìn)入相應(yīng)的密封容腔，作用于懸伸的葉片上。由于轉(zhuǎn)子與定子偏心放置，相鄰兩葉片伸出的長度不一樣，就產(chǎn)生了轉(zhuǎn)矩差，從而推動(dòng)轉(zhuǎn)子按逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。做功后的氣體由孔C排出，剩余殘氣經(jīng)孔B排出。若使壓縮空氣改由孔B輸入，便可使轉(zhuǎn)子按順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。圖9.18葉片式氣馬達(dá)

1—定子；2—轉(zhuǎn)子；3—葉片（a）結(jié)構(gòu)原理圖（b）圖形符號(hào)氣馬達(dá)的潤滑是保證其正常工作必不可少的環(huán)節(jié)，氣馬達(dá)得到正確良好的潤滑后，可在兩次檢修期間至少實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)2500~3000h。一般應(yīng)在氣馬達(dá)操縱閥前配置油霧器，并經(jīng)常補(bǔ)油，以使霧狀油混入壓縮空氣后再進(jìn)入馬達(dá)中，從而得到不間斷的良好潤滑。氣馬達(dá)的應(yīng)用與潤滑3氣馬達(dá)工作適應(yīng)性強(qiáng)，可適用于無級(jí)調(diào)速、啟動(dòng)頻繁、經(jīng)常換向、高溫潮濕、易燃易爆、負(fù)載啟動(dòng)、不便于人工操縱及有過載可能的場合。氣馬達(dá)主要應(yīng)用于礦山機(jī)械、專業(yè)性的機(jī)械制造業(yè)、油田、化工、造紙、煉鋼、船舶、航空、工程機(jī)械等行業(yè)。許多風(fēng)動(dòng)工具如風(fēng)鉆、風(fēng)扳手、風(fēng)砂輪、風(fēng)動(dòng)鏟刮機(jī)等均裝有氣馬達(dá)。隨著氣壓傳動(dòng)的發(fā)展，氣馬達(dá)的應(yīng)用將日趨廣泛。訓(xùn)練4計(jì)算氣缸直徑。技能訓(xùn)練氣缸直徑的設(shè)計(jì)計(jì)算需根據(jù)其負(fù)載大小、運(yùn)行速度和系統(tǒng)工作壓力來決定。首先，根據(jù)氣缸安裝及驅(qū)動(dòng)負(fù)載的實(shí)際工況，分析計(jì)算出氣缸軸向?qū)嶋H負(fù)載F，再由氣缸平均運(yùn)行速度來選定氣缸的負(fù)載率，初步選定氣缸工作壓力（一般為0.4~0.6MPa），再計(jì)算出氣缸理論輸出力Ft，最后計(jì)算出缸徑，并按標(biāo)準(zhǔn)圓整得到實(shí)際所需的缸徑。問氣缸推動(dòng)工件在水平導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)。已知工件等運(yùn)動(dòng)件質(zhì)量為m=250kg，工件與導(dǎo)軌間的摩擦系數(shù)

μ=0.25，氣缸行程s為400mm，1.5s時(shí)間工件運(yùn)動(dòng)到位，系統(tǒng)工作壓力力p=0.4MPa，試選定氣缸直徑。解

表9.3雙作用氣缸缸徑-輸出力換算表

缸徑/mm

氣缸的理論輸出力（推力）/kg0.20.30.40.50.60.70.8101.572.363.143.934.715.506.28164.026.038.0410.112.114.116.1206.289.4212.615.718.822.025.0259.8114.719.624.529.434.439.23216.024.132.240.248.356.364.44025.137.750.362.875.488.0100.55039.258.978.598.21171371576362.393.51251561872182508010015120125130035240210015723631439347155062812524536849161573685998216040