资源简介

(共47张PPT)
气压传动
项
目
七
气压传动（简称气动）是指以压缩空气为工作介质来进行能量传递的一种传动形式。气压传动与传统的液压传动相比，具有防火、防爆、节能、无污染等优点，因此该技术已广泛应用于多个行业，特别是在工业机器人、高速轨道交通、航空航天等自动化控制系统中的应用越来越多。
本项目主要介绍气压传动的相关知识。
项目导读
熟悉气压传动系统的工作介质，了解气压传动系统对工作介质的要求。
熟悉气压传动系统的组成、特点。
掌握气源装置、气动执行元件、气动控制元件和气动辅助元件的作用、特点。
掌握气压传动基本回路和典型气压传动系统的工作原理和特点。
项目目标
思政目标
培养脚踏实地、认真负责、求真务实、团结协作的工作作风。
培养执着专注、科学严谨、精益求精、追求卓越的工匠精神。
培养勇于探索、敢为人先、知难而进、乐于奉献的创新精神。
能够正确识别气压传动系统的基本元件。
能够正确连接气压传动基本回路。
能够识读并分析典型气压传动系统。
技能目标
发现身边的气动设备
01
02
03
使用空气压缩机
单缸连续往复控制回复试验
目录
项目导航
方向控制回路
压力控制回路
速度控制回路
单缸连续往复 控制回路实验
任务三
其他气压控制回路
典型气动系统分析
东方食品厂计划安装一套气动设备，用于食品外包装的封装，需要机械臂做连续往复运动。红星设备厂的实习生小谢跟着师傅老李来到食品厂，小谢听到要求后，一时没有了头绪。老李则很从容，告诉小谢可以用单缸连续往复控制回路实现。并且，在师傅老李的悉心指导下，小谢很快便了解了单缸连续往复控制回路的组成与工作原理。
任务描述
一、准备
任务实训
① 知识准备：单缸连续往复控制回路实验原理图如图所示。
② 工具准备：任务工单、气动实验台、单杆双作用缸、
单向节流阀、接近开关、三位五通电磁换向阀、气源处理装置、
连接软管。
任务三 单缸连续往复控制回路实验
单缸连续往复控制回路实验原理图
任务实训
二、实施
① 全班学生自由分组，并推选出小组长。
② 检查气动元件的性能是否完好，并以小组为单位，按照实验原理图将气动元件安装在适当的位置。
③ 将三位五通电磁换向阀和接近开关的电源输入口插入相应的控制板输出口。
④ 确认连接安装正确稳妥，将气源处理装置的调压旋钮放松。通电，开启空气压缩机。待空气压缩机工作正常，再次调节气源处理装置的调压旋钮，使回路中的压力在系统工作压力以内。
任务三 单缸连续往复控制回路实验
二、实施
⑤ 当三位五通电磁换向阀通电后，压缩空气经过电磁阀、单向节流阀进入气缸的左腔，活塞向右运动，当活塞杆靠近接近开关时三位五通电磁换向阀右位接入，压缩空气经三位五通电磁换向阀的右位和单向节流阀进入气缸的右腔，活塞在压缩空气的作用下向左运动。
⑥ 当活塞杆靠近左边接近开关时，三位五通电磁换向阀动作换位，压缩空气进入气缸的右腔，活塞又开始向右运动，从而实现连续往复运动。
⑦ 实验完毕后，关闭空气压缩机，切断电源，待回路压力为零时，拆卸回路，清理元件并放回规定的位置。
任务三 单缸连续往复控制回路实验
头脑风暴
如果采用行程阀进行控制，该怎样搭接实验回路？
三、评价
任务实训
请指导教师按照学生的实际表现情况进行评价，并将评价结果填入任务工单的考核评价表。学生结合自身表现和指导教师的评价，对本次任务进行总结。
任务三 单缸连续往复控制回路实验
一、液压缸的类型和图形符号
液压缸的结构简单，工作可靠，可与杠杆、连杆、齿轮齿条、棘轮棘爪、凸轮等配合使用，能实现多种机械运动。液压缸在各类机械的液压传动系统中得到了广泛的应用。
任务三 单缸连续往复控制回路实验
知识链接
一、方向控制回路
在气压传动系统中，用于控制执行元件的启动、停止（包括锁紧）及换向的回路称为方向控制回路。
换向回路是方向控制回路的一种主要形式，它的作用是通过方向控制元件改变气缸的进气回路和出气回路，其方向控制元件主要是方向控制阀。
任务三 单缸连续往复控制回路实验
知识链接
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单作用气缸换向回路
如图所示为单作用气缸换向回路。其中，如图（a）所示为由二位三通电磁换向阀控制的换向回路，通电时，活塞杆伸出；断电时，在弹簧弹力作用下活塞杆缩回。
如图（b）所示为由三位五通电磁换向阀控制的换向回路。
任务三 单缸连续往复控制回路实验
一、方向控制回路
（a） （b）
单作用气缸换向回路
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双作用气缸换向回路
如图所示为双作用气缸换向回路。其中，如图（a）所示为手动换向阀控制二位五通主阀来操纵气缸换向；如图（b）所示为二位五通气动换向阀控制气缸换向；如图（c）所示为两个手动换向阀控制二位五通主阀来操纵气缸换向，但两按钮不能同时操作，否则将出现误动作；如图（d）所示为三位五通电磁换向阀控制气缸换向，该回路有中停功能，但定位精度不高。
任务三 单缸连续往复控制回路实验
（a） （b） （c） （d）
双作用气缸换向回路
二、压力控制回路
在气压传动系统中，利用压力控制阀来控制和调节系统（或某一分支回路）压力的回路称为压力控制回路。压力控制回路的作用是控制和调节系统（或某一分支回路）的压力，保持系统（或某一分支回路）在某一规定的压力范围内工作。常用的压力控制回路有一次压力控制回路、二次压力控制回路和高低压转换回路。
任务三 单缸连续往复控制回路实验
1
一次压力控制回路
如图所示为一次压力控制回路。此回路用于控制储气罐的压力，使之不超过规定的压力值。常用外控溢流阀2或用电接点压力表1来控制空气压缩机的转、停，使储气罐内压力保持在规定范围内。
任务三 单缸连续往复控制回路实验
1—电接点压力表；
2—外控溢流阀
一次压力控制回路
2
二次压力控制回路
如图所示为二次压力控制回路。其中，如图（a）所示回路是由气动三联件组成的，主要由减压阀来实现压力控制；如图（b）所示回路是由减压阀和换向阀构成的，实现对同一系统输出高低压力和的控制；如图（c）所示回路是由减压阀来实现对不同系统输出不同压力和的控制。
任务三 单缸连续往复控制回路实验
（b） （c）
（a）
二次压力控制回路
三、速度控制回路
在气压传动系统中，用来控制和调节执行元件运动速度的回路称为速度控制回路。
气压传动的速度控制回路传递的功率不大，一般采用节流阀调速，但因气体的可压缩性和膨胀性远比液体大，故气压传动中气缸节流调速在平稳性上的控制比液压传动中困难。
任务三 单缸连续往复控制回路实验
如图所示为比较典型的双作用缸单向调速回路。其中，如图（a）所示为供气节流调速回路。在图（a）所示位置时，进入气缸A腔的气流流经节流阀，B腔排出的气体直接经换向阀快速排出。当节流阀开度较小时，进入A腔的流量较小，压力上升缓慢；当气压达到能克服负载时，活塞前进，此时A腔容积增大，压缩空气膨胀，压力下降，当作用在活塞上的力小于负载时，活塞就停止前进。待压力再次上升时，
活塞才再次前进。这种由于负载及供气的原因
使活塞忽走忽停的现象，便是气缸的爬行现象。
供气节流调速回路多用于垂直安装气缸的
供气回路中，而在水平安装气缸的供气回路中，
一般采用排气节流调速回路，如图（b）所示。
（a）供气节流调速回路 （b）排气节流调速回路
作用缸单向调速回路
1
单向调速回路
任务三 单缸连续往复控制回路实验
任务三 单缸连续往复控制回路实验
1
单向调速回路
排气节流调速回路具有以下几个特点。
① 气缸速度随负载变化较小，运动较平稳。
② 能承受与活塞运动方向相同的负载（反向负载）。
如图所示为比较典型的双向调速回路。其中，如图（a）所示为采用单向节流阀的双向调速回路，如图（b）所示为采用排气节流阀的双向节流调速回路。它们都是采用排气节流调速方式，当外负载变化不大时，进气阻力小，负载变化对速度影响小，比进气节流调速的效果好。
2
双向调速回路
任务三 单缸连续往复控制回路实验
（a）采用单向节流阀的双向节流调速回路 （b）采用排气节流阀的双向节流调速回路
双向调速回路
如图所示为气-液调速回路，它是利用气液转换器将气体的压力转变成液体的压力，再利用液压油驱动液压缸的速度控制回路。
调节节流阀的开度，可以实现活塞两个运动方向的无级调速。这要求气液转换器的储油量大于液压缸的容积，并有一定的余量。
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气-液调速回路
任务三 单缸连续往复控制回路实验
气-液调速回路
气-液调速回路运动平稳，充分发挥了气动供气的方便性和液压速度容易控制的特点；但气、液之间要求密封性好，以防止空气混入液压油中，从而影响液压缸运动的平稳性。
四、其他气压控制回路
任务三 单缸连续往复控制回路实验
气动机构负荷过载或气压的突然降低，以及气动执行机构的快速动作等都可能危及操作人员或设备的安全，因此在气动回路中，常常要加入安全保护回路。
下面介绍几种常用的安全保护回路。
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安全保护回路
任务三 单缸连续往复控制回路实验
1
安全保护回路
1）过载保护回路
如图所示为过载保护回路。按下手动换向阀1，在活塞杆伸出的过程中，若遇到障碍物6，则无杆腔压力升高，打开顺序阀3，使换向阀2换向，换向阀4随即复位，活塞立即退回，实现了过载保护；若无障碍物6，则气缸向前运动时压下行程阀5，活塞立即返回。
1—手动换向阀；
2、4—换向阀；
3—顺序阀；
5—行程阀；
6—障碍物
过载保护回路
任务三 单缸连续往复控制回路实验
1
安全保护回路
2）互锁回路
如图所示为互锁回路。在该回路中，二位四通换向阀的换向受三个串联的机动二位三通换向阀控制，只有三个二位三通换向阀都接通，二位四通换向阀才能换向。
1—二位四通换向阀；
2、3、4—二位三通换向阀
互锁回路
任务三 单缸连续往复控制回路实验
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安全保护回路
3）双手同时操作回路
双手同时操作回路是使用两个启动用的手动换向阀，且只有同时按动两个手动换向阀执行机构才动作的回路。如图所示为两种常见的双手同时操作回路。这种回路的安全性高，常应用于锻造、冲压机械上来避免误动作，以保护操作者的安全。
1—主控阀；
2、3—手动换向阀
（a） （b）
双手同时操作回路
任务三 单缸连续往复控制回路实验
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延时回路
延时回路包括延时输出回路和延时接通回路等。
如图（a）所示为延时输出回路，当控制信号切换二位三通换向阀4后，压缩空气经单向节流阀3向储气罐2充气；当充气压力经过延时升高致使二位三通换向阀1换位时，二位三通换向阀1就有输出。
1、4、5、8—二位三通换向阀；2、6—气罐；
3—单向节流阀；
7—二位四通换向阀
（a）延时输出回路
任务三 单缸连续往复控制回路实验
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延时回路
如图（b）所示为延时接通回路，按下二位三通换向阀8，则气缸活塞杆向外伸出，当气缸活塞杆在伸出行程中压下二位三通换向阀5后，压缩空气经节流阀到储气罐6，延时后才将二位四通换向阀7切换，气缸退回。
1、4、5、8—二位三通换向阀；2、6—气罐；
3—单向节流阀；
7—二位四通换向阀
（b）延时接通回路
任务三 单缸连续往复控制回路实验
3
顺序动作回路
顺序动作是指在气动回路中，各个气缸按一定顺序完成各自的动作。顺序动作回路可分为单往复动作回路和连续往复动作回路。
1—手动换向阀；2—行程阀；3—二位四通换向阀；4—顺序阀
1）单往复动作回路
如图所示为3种比较典型的单往复动作回路。
（a） （b）
（c）
单往复动作回路
任务三 单缸连续往复控制回路实验
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顺序动作回路
1—手动换向阀； 2—行程阀；
3—二位四通换向阀；4—顺序阀
1）单往复动作回路
如图（a）所示为采用行程阀控制的单往复回路。当按下手动换向阀1的手动按钮后，压缩空气使二位四通换向阀3换向，活塞杆前进；当挡块压下行程阀2时，二位四通换向阀3复位，活塞杆返回，完成一次循环。
（a） （b）
如图（b）所示为采用压力控制的单往复动作回路。当按下手动换向阀1的手动按钮后，压缩空气使二位四通换向阀3换向，活塞杆前进；当活塞行程到达终点时，气压升高，打开顺序阀4，使二位四通换向阀3换向，活塞杆返回，完成一次循环。
任务三 单缸连续往复控制回路实验
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顺序动作回路
1—手动换向阀； 2—行程阀；
3—二位四通换向阀；4—顺序阀
1）单往复动作回路
如图（c）所示为采用延时回路形成的时间控制单往复动作回路。当按下手动换向阀1的手动按钮后，压缩空气使二位四通换向阀3换向，活塞杆前进；当挡块压下行程阀2后，再经过一定的时间，二位四通换向阀3换向，活塞杆返回，完成一次循环。
由以上可知，在单往复动作回路中，每按下一次按钮，气缸就完成一次往复动作。
（c）
任务三 单缸连续往复控制回路实验
3
顺序动作回路
1—手动换向阀；2、3—行程阀；4—气动换向阀
2）连续往复动作回路
如图所示为连续往复动作回路，按下手动换向阀1，行程阀3处于按压状态，气动换向阀4换向，气缸活塞向右运动；当挡块压下行程阀2时，气动换向阀4的控制气路排气，在弹簧的作用下气动换向阀4复位，活塞返回；当活塞返回到终点时，挡块压下行程阀3，气动换向阀4换向，活塞再次向右运动。因此，气缸能够完成连续的动作循环。当断开手动换向阀1时，活塞返回到原位停止运动。
连续往复动作回路
五、典型气动系统分析
气动技术是实现工业生产机械化、自动化的方式之一，由于气压传动本身具有一些独特的优点，所以应用日益广泛。
下面列举两种典型气动系统，并对其工作原理进行分析。
任务三 单缸连续往复控制回路实验
任务三 单缸连续往复控制回路实验
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工件夹紧气压系统
1—脚踏式换向阀； 2—行程阀；
3、5—单向节流阀；4—主控阀；
6—换向阀； A、B、C—气缸
如图所示为组合机床中常用的工件夹紧气压传动系统。
工作原理：当工件运行到指定位置后，气缸A的活塞杆首先伸出（向下）将工件定位锁紧后，两侧的气缸B和C的活塞杆再同时伸出，对工件进行两侧夹紧，然后进行机械加工，加工完成后各夹紧缸退回，将工件松开，具体如下。
工件夹紧气压传动系统
任务三 单缸连续往复控制回路实验
1
工件夹紧气压系统
1—脚踏式换向阀； 2—行程阀；
3、5—单向节流阀；4—主控阀；
6—换向阀； A、B、C—气缸
当用脚踏下脚踏式换向阀l，压缩空气进入气缸A的上腔，使夹紧头下降夹紧工件。当压下行程阀2时，压缩空气经单向节流阀5进入换向阀6的右侧，使换向阀6换向（调节节流阀开口可以控制阀6的延时接通时间）。压缩空气通过主控阀4左位进入两侧气缸B和C的无杆腔，使活塞杆伸出而夹紧工件。
工件夹紧气压传动系统
任务三 单缸连续往复控制回路实验
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工件夹紧气压系统
1—脚踏式换向阀； 2—行程阀；
3、5—单向节流阀；4—主控阀；
6—换向阀； A、B、C—气缸
开始机械加工后，同时流过主控阀4的一部分压缩空气经过单向节流阀3进入主控阀4右侧。经过一段时间（由节流阀控制）后，机械加工完成，主控阀4右位接通，压缩空气通过主控阀4进入两侧气缸B和C的有杆腔，气缸B和C的活塞杆退回至原来位置。同时，一部分压缩空气作为信号进入脚踏式换向阀1的右端，使脚踏式换向阀l右位接通，压缩空气进入气缸A的下腔，使夹紧头退回原位。
工件夹紧气压传动系统
任务三 单缸连续往复控制回路实验
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工件夹紧气压系统
1—脚踏式换向阀； 2—行程阀；
3、5—单向节流阀；4—主控阀；
6—换向阀； A、B、C—气缸
夹紧头上升的同时使机动行程阀2复位，换向阀6也复位（此时主控阀4仍然为右位接通），由于气缸B和C的无杆腔通大气，主控阀4自动复位到左位，完成一个工作循环。该回路只有再踏下脚踏式换向阀1才能开始下一个工作循环。
工件夹紧气压传动系统
任务三 单缸连续往复控制回路实验
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加工中心的气压系统
如图所示为某数控加工中心的气动换刀系统。该系统主要实现加工中心的自动换刀功能，在换刀过程中实现主轴定位、主轴松刀、拔刀、向轴孔吹气、停止吹气、插刀、夹紧、主轴复位等动作，其具体工作原理如下。
某数控加工中心的气动换刀系统
1—气动三联件； 2、4、6、9—电磁换向阀；
3、5、10、11—单向节流阀； 7—消声器；
8—快速排气阀；A、C—气缸；B—气液增压缸。
任务三 单缸连续往复控制回路实验
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加工中心的气压系统
当数控系统发出换刀指令时，主轴停止旋转，同时４YA通电，压缩空气经气动三联件1、电磁换向阀4、单向节流阀5进入主轴定位气缸A的右腔，气缸A的活塞向左移动，实现主轴自动定位。
某数控加工中心的气动换刀系统
1—气动三联件； 2、4、6、9—电磁换向阀；
3、5、10、11—单向节流阀； 7—消声器；
8—快速排气阀；A、C—气缸；B—气液增压缸。
任务三 单缸连续往复控制回路实验
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加工中心的气压系统
1—气动三联件； 2、4、6、9—电磁换向阀；
3、5、10、11—单向节流阀； 7—消声器；
8—快速排气阀；A、C—气缸；B—气液增压缸。
定位后压下开关，使6YA通电，压缩空气经电磁换向阀6、快速排气阀8进入气液增压缸B的上腔，气液增压缸的高压油使活塞下移，实现松刀动作；同时使8YA通电，压缩空气经电磁换向阀9、单向节流阀11进入气缸C上腔，气缸C下腔排气，活塞下移实现拔刀动作。
某数控加工中心的气动换刀系统
任务三 单缸连续往复控制回路实验
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加工中心的气压系统
1—气动三联件； 2、4、6、9—电磁换向阀；
3、5、10、11—单向节流阀； 7—消声器；
8—快速排气阀；A、C—气缸；B—气液增压缸。
回转刀库交换刀具，同时1YA通电，压缩空气经电磁换向阀2、单向节流阀3向主轴锥孔吹气；一段时间过后，1YA断电、2YA通电，停止吹气。
某数控加工中心的气动换刀系统
任务三 单缸连续往复控制回路实验
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加工中心的气压系统
1—气动三联件； 2、4、6、9—电磁换向阀；
3、5、10、11—单向节流阀； 7—消声器；
8—快速排气阀；A、C—气缸；B—气液增压缸。
接着，8YA断电、7YA通电，压缩空气经电磁换向阀9、单向节流阀10进入气缸C的下腔，活塞上移，实现插刀动作；6YA断电、5YA通电，压缩空气经电磁换向阀6进入气液增压缸B的下腔，使活塞上移，主轴的机械机构使刀具夹紧；4YA断电、3YA通电，气缸A的活塞在弹簧弹力的作用下复位，回复到开始状态，换刀结束。
某数控加工中心的气动换刀系统
思政讲堂
2018年1月8日上午，在2017年度国家科技奖励大会上，“气动元件关键共性检测技术及标准体系”项目荣获国家科技进步二等奖。
……（详见教材）
任务三 单缸连续往复控制回路实验
任务三 单缸连续往复控制回路实验
课堂练习
简述一次压力控制回路和二次压力控制回路的主要作用与区别。
任务三 单缸连续往复控制回路实验
课堂小结
方向控制回路
压力控制回路
速度控制回路等
课后练习
完成项目七“思考与练习”中的判断题、选择题、填空题、分析题
任务三 单缸连续往复控制回路实验

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