1、机械工程系,气压传动技术,第3章 气动执行元件,气压传动技术,本章教学目的,本章主要讲述气缸和气动马达的工作原理，作为将气动系统的气压能转换成机械能的能量转化装置，它们的工作原理与液压缸和液压马达相类似。1. 了解气缸的分类及作用；2. 熟悉常用气缸的基本结构及工作原理;3. 掌握气缸的主要技术参数及选型要求;（重点）4. 了解气缸常见故障及维修。（难点）5. 了解气马达的结构原理。,第3章 气动执行元件,气压传动技术,气动执行元件是将压缩空气的压力能转化为机械能，驱动机构作往复运动、摆动或旋转运动的元件。气动执行元件分为气缸和气马达两大类。,气压传动技术,组成：缸体，活塞，密封圈，磁环（有s
2、ensor的气缸） 原理：压力空气使活塞移动，通过改变进气方向，改变活塞杆的移动方向。 失效形式：活塞卡死，不动作；气缸无力，密封圈磨损，漏气。,气压传动技术,按基本结构分类,气压传动技术,气缸是怎么动作的？,V=V0+atF=MaPS-f=F,m,f=umg,V,气压传动技术,1 缓冲密封圈2 磁环3 缓冲套4 缸筒5 导向套6 防尘圈7 前端盖8 前气口9 磁性开关 10 活塞杆 11 耐磨环 12 活塞密封圈 13 后端盖 14 缓冲调节螺栓,气压传动技术,气缸终端缓冲类型,为缓解气缸动作过程中活塞与前后端盖的碰撞，而设计的内部缓冲结构。分两种：弹性缓冲（P）和可调气缓冲（PPV）,弹性
3、缓冲,可调气缓冲,气压传动技术,普通型单杆双作用气缸 1-防尘圈；2-导向套；3-前缸盖；4-缓冲密封圈；5-缸筒；6-活塞杆；7-缓冲柱塞；8-活塞；9-磁环；10-导向环；11-密封圈；12-缓冲节流针阀；13-后缸盖,气压传动技术,普通型单杆单作用气缸 1-卡环；2-导向套；3-螺母；4-前缸盖；5-活塞杆；6、12-弹性垫；7-弹簧； 8-缸筒；9-活塞；10-导向环；11-密封圈；13-后缸盖,气压传动技术,薄膜式气缸 1-缸体；2-膜片；3-膜盘；4-活塞杆,气压传动技术,并联式气液阻尼缸 1-液压缸；2-气缸,串联式气液阻尼缸 1-节流阀；2-储油杯；3-单向阀； 4-液压缸；5
4、-气缸,气压传动技术,1-有杆腔； 2-活塞； 3-排气孔； 4-喷嘴； 5-蓄能腔； 6-中盖； 7-密封垫,气压传动技术,齿轮齿条式摆动气缸 1-齿条组件；2-弹簧柱销；3-滑块；4-端盖；5-缸体；6-轴承； 7-轴；8-活塞；9-齿轮,气压传动技术,1-套筒；2-外磁环；3-外磁导板；4-内磁环；5-内磁导板；6-压盖；7-卡环；8-活塞；9-活塞轴；10-缓冲柱塞；11-气缸筒；12-端盖；13-进、排气口,气压传动技术,P1,P0,P,t,(S),S,方向控制阀切换点,气缸开始动作点,活塞运动至气缓冲位置,p,a,a=0,气压传动技术,单作用式气缸的输出推力：,双作用式气缸输出的推
5、力：,一般在计算过程中，双作用缸活塞上输出的推力：,1. 气缸的输出力,气压传动技术,设气缸的活塞直径为D、活塞杆直径为d、活塞的行程为L以及单位时间往复次数为N，则活塞杆伸出和退回行程的耗气量分别为：,2. 气缸的速度,3. 气缸的耗气量,气压传动技术,所以，活塞往复一次所耗压缩空气量为：,若活塞每分钟往返N次，则每分钟活塞运动的耗气量为：,实际耗气量为：,当实际消耗的压缩空气量为Vs时，其自由空气的消耗量VSZ为：,气压传动技术,4.气缸的效率,由于活塞等运动部件的惯性力以及密封等部分的摩擦力，活塞杆的实际输出力小于理论推力，称这个推力为气缸的实际输出力。,气缸的效率是实际推力和理论推力的
6、比值，即,气缸的效率取决于密封的种类、气缸内表面和活塞杆加工的状态及润滑状态。此外，气缸的运动速度、排气腔压力、外载荷状况及管道状态等都会对效率产生一定的影响。,气压传动技术,5.负载率,从对气缸运行特性的研究可知，要精确确定气缸的实际输出力是困难的。,对于阻性负载，如不产生惯性力，一般取负载率为0.8；对于惯性负载，如气缸用来推送工件，负载将产生惯性力，负载率的取值如下0.65 当气缸低速运动，v 100 mm/s时；0.5 当气缸中速运动，v100500 mm/s时；0.35 当气缸高速运动，v 500 mm/s时。,气压传动技术,气缸标示举例说明,气压传动技术,气缸缸径,一般指气缸内壁直
7、径或是活塞的直径。,规格：8、10、12、16、20、25、32、40、50、63、80、100、125、160、200、250、320mm,不同类型的缸有不同的大小缸径范围。,气缸行程,活塞杆伸出的距离或活塞运动的距离。,标准行程：5、10、15、20、25、30、40、50、。100。2000mm,不同类型的缸，最长行程有限制。,可配置行程：根据用户的要求定制行程。,气压传动技术,气缸怎么调速？,调节流量q 加排气向节流阀调节压力 加精密减压阀 恒定的稳定的排气压力 同时要具备大流量的溢流口,气压传动技术,气缸的行程如何选择？,要求力的输出需要余量行程,在终端不设外缓冲装置时要注意行程不易
8、选取太长,PPV气缓冲轴套长度大约为3070mm(缸径不同有效气缓冲长度不同),气压传动技术,26,气缸为什么到位置后会缩回行程的现象？,排气背压过大时PPV是否锁死?节流阀是否关闭?气缸内泄,气压传动技术,例：气缸推动工件在水平导轨上运动。已知工件等运动件质量为 m250 kg，工件与导轨间的摩擦系数0.25，气缸行程s为400mm，经1.5s时间工件运动到位，系统工作压力p = 0.4 MPa，试选定气缸直径。,解：气缸实际轴向负载 Fmg0.252509.81613.13 N,气缸平均速度,选定负载率 0.5,则气缸理论输出力,双作用气缸理论推力,气缸直径,按标准选定气缸缸径为63 mm
9、。,气压传动技术,气缸在使用中的注意事项,应根据气缸的具体安装位置和运动方式合理的选择安装辅件。 在需要加装节流阀调速的情况下应选择排气节流阀，消除气缸的爬行现象。 气缸可以在没有油雾器的环境下正常工作。可是一旦使用了油雾器后就需要一直使用。 活塞杆与工件之间的连接宜采用柔性连接，来补偿轴向和径向的偏差。 应尽量避免活塞杆头部螺纹退刀槽的冲击力和扭力。 保证气源的清洁，定期要对气缸进行检查清洗，尤其要注意对活塞杆的保养，以延长气缸的使用寿命。,气压传动技术,*E=MV2,ADVU/ADN选型注意事项,气缸故障的实例,气压传动技术,气马达也是气动执行元件的一种。它的作用相当于电动机或液压马达。气马达按结构形式可分为：叶片式气马达、活塞式气马达和齿轮式气马达等。,a)叶片式,b)活塞式,气压传动技术,1简述双作用气缸的工作过程。 2气缸的选择的主要步骤有哪些？ 3. 何谓气缸的效率与负载率？ 4. 气缸在使用中要注意哪些事项？,课后作业,
