气压与液压精选文档.ppt
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1、气压与液压气压与液压本讲稿第一页,共五十四页2.1 气缸气缸气缸是气压传动系统中使用最多的一种执行元件,根据使用条件、场合的不气缸是气压传动系统中使用最多的一种执行元件,根据使用条件、场合的不同,其结构、形状也有多种形式。要确切地对气缸进行分类是比较困难的,同,其结构、形状也有多种形式。要确切地对气缸进行分类是比较困难的,常见的分类方法有按结构分类、按缸径分类、按缓冲形式分类、按驱动方式常见的分类方法有按结构分类、按缸径分类、按缓冲形式分类、按驱动方式分类和按润滑方式分类。其中最常用的是普通气缸,即在缸筒内只有一个活分类和按润滑方式分类。其中最常用的是普通气缸,即在缸筒内只有一个活塞和一根活塞
2、杆的气缸,主要有单作用气缸和双作用气缸两种。塞和一根活塞杆的气缸,主要有单作用气缸和双作用气缸两种。2.1.1 单作用气缸单作用气缸 单作用气缸只在活塞一侧可以通入压缩空气使其伸出或缩回,另一侧是通过呼吸孔开单作用气缸只在活塞一侧可以通入压缩空气使其伸出或缩回,另一侧是通过呼吸孔开放在大气中的,其结构和实物图分别放在大气中的,其结构和实物图分别如图如图2-1、图图2-2所示所示。这种气缸只能在一个。这种气缸只能在一个方向上做功。方向上做功。下一页返回本讲稿第二页,共五十四页2.1 气缸气缸活塞的反向动作则靠一个复位弹簧或施加外力来实现。由于压缩空气只能在活塞的反向动作则靠一个复位弹簧或施加外力
3、来实现。由于压缩空气只能在一个方向上控制气缸活塞的运动,所以称为单作用气缸。一个方向上控制气缸活塞的运动,所以称为单作用气缸。单作用气缸的特点如下单作用气缸的特点如下:(1)由于单边进气,因此结构简单,耗气量小。由于单边进气,因此结构简单,耗气量小。(2)缸内安装了弹簧,增加了气缸长度,缩短了气缸的有效行程,且其行程还缸内安装了弹簧,增加了气缸长度,缩短了气缸的有效行程,且其行程还受弹簧长度限制。受弹簧长度限制。(3)借助弹簧力复位,使压缩空气的能量有一部分用来克服弹簧张力,减小了活塞借助弹簧力复位,使压缩空气的能量有一部分用来克服弹簧张力,减小了活塞杆的输出力杆的输出力;而且输出力的大小和活
4、塞杆的运动速度在整个行程中随弹簧的而且输出力的大小和活塞杆的运动速度在整个行程中随弹簧的变形而变化。变形而变化。因此单作用气缸多用于行程较短以及对活塞杆输出力和运动速度要求不高的场合。因此单作用气缸多用于行程较短以及对活塞杆输出力和运动速度要求不高的场合。上一页下一页返回本讲稿第三页,共五十四页2.1 气缸气缸2.1.2 双作用气缸双作用气缸双作用气缸活塞的往返运动是依靠压缩空气从缸内被活塞分隔开的两个双作用气缸活塞的往返运动是依靠压缩空气从缸内被活塞分隔开的两个腔室腔室(有杆腔、无杆腔有杆腔、无杆腔)交替进入和排出来实现的,压缩空气可以在两个方交替进入和排出来实现的,压缩空气可以在两个方向上
5、做功。由于气缸活塞的往返运动全部靠压缩空气来完成,所以称为向上做功。由于气缸活塞的往返运动全部靠压缩空气来完成,所以称为双作用气缸,其结构和实物图分别双作用气缸,其结构和实物图分别如图如图2-3和和图图2-4所示所示。由于没有复位弹簧,双作用气缸可以获得更长的有效行程和稳定的输出力。但双作用由于没有复位弹簧,双作用气缸可以获得更长的有效行程和稳定的输出力。但双作用气缸是利用压缩空气交替作用于活塞上实现伸缩运动的,由于回缩时压缩空气的有效气缸是利用压缩空气交替作用于活塞上实现伸缩运动的,由于回缩时压缩空气的有效作用面积较小,所以产生的力要小于伸出时产生的推力。作用面积较小,所以产生的力要小于伸出
6、时产生的推力。上一页下一页返回本讲稿第四页,共五十四页2.1 气缸气缸2.1.3 缓冲装置缓冲装置在利用气缸进行长行程或重负荷工作时,当气缸活塞接近行程末端仍具有较高的速度,在利用气缸进行长行程或重负荷工作时,当气缸活塞接近行程末端仍具有较高的速度,可能造成对端盖的损害性冲击。为了避免这种现象,应在气缸的两端设置缓冲装置。可能造成对端盖的损害性冲击。为了避免这种现象,应在气缸的两端设置缓冲装置。缓冲装置的作用是当气缸行程接近末端时,减缓气缸活塞的运动速度,防止活塞对端缓冲装置的作用是当气缸行程接近末端时,减缓气缸活塞的运动速度,防止活塞对端盖的高速撞击。盖的高速撞击。1.缓冲气缸缓冲气缸在端盖
7、上设置缓冲装置的气缸称为缓冲气缸,否则称为无缓冲气缸。缓冲装在端盖上设置缓冲装置的气缸称为缓冲气缸,否则称为无缓冲气缸。缓冲装置主要由节流阀、缓冲柱塞和缓冲密封圈组成,置主要由节流阀、缓冲柱塞和缓冲密封圈组成,见图见图2-5。缓冲气缸接近行程末端时,缓冲柱塞阻断了空气直接流向外部的通路,使空气只缓冲气缸接近行程末端时,缓冲柱塞阻断了空气直接流向外部的通路,使空气只能通过一个可调的节流阀排出。能通过一个可调的节流阀排出。上一页下一页返回本讲稿第五页,共五十四页2.1 气缸气缸由于空气排出受阻,使活塞运动速度下降,避免了活塞对端盖的高速撞由于空气排出受阻,使活塞运动速度下降,避免了活塞对端盖的高速
8、撞击。图中,节流阀的开度可调,即缓冲作用大小可调,这种缓冲气缸称击。图中,节流阀的开度可调,即缓冲作用大小可调,这种缓冲气缸称为可调缓冲气缸为可调缓冲气缸;如果节流阀开度不可调则称为不可调缓冲气缸。在以后的实验如果节流阀开度不可调则称为不可调缓冲气缸。在以后的实验中为降低噪音和延长元件使用寿命,将主要采用缓冲气缸。中为降低噪音和延长元件使用寿命,将主要采用缓冲气缸。2.缓冲器缓冲器对于运动件质量大、运动速度很高的气缸,如果气缸本身的缓冲能力不足,对于运动件质量大、运动速度很高的气缸,如果气缸本身的缓冲能力不足,仍会对气缸端盖和设备造成损害。为避免这种损害,应在气缸外部另外设置仍会对气缸端盖和设
9、备造成损害。为避免这种损害,应在气缸外部另外设置缓冲器来吸收冲击能。缓冲器来吸收冲击能。上一页下一页返回本讲稿第六页,共五十四页2.1 气缸气缸常用的缓冲器有弹簧缓冲器常用的缓冲器有弹簧缓冲器(图图2-6)、气压缓冲器和液压缓冲器、气压缓冲器和液压缓冲器(图图2-7)。弹簧缓。弹簧缓冲器是利用弹簧压缩产生的弹力来吸收冲击时的机械能冲器是利用弹簧压缩产生的弹力来吸收冲击时的机械能;气压和液压缓冲气压和液压缓冲器都是主要通过气流或液流的节流流动来将冲击能转化为热能,其中液压缓器都是主要通过气流或液流的节流流动来将冲击能转化为热能,其中液压缓冲器能承受高速冲击,缓冲性能好。冲器能承受高速冲击,缓冲性
10、能好。2.1.4 其他类型的气缸其他类型的气缸 气缸的种类非常繁多。除上面所述最常用的单作用、双作用气缸外,还气缸的种类非常繁多。除上面所述最常用的单作用、双作用气缸外,还有无杆气缸、导向气缸、双出杆气缸、多位气缸、气囊气缸和气动手指有无杆气缸、导向气缸、双出杆气缸、多位气缸、气囊气缸和气动手指等。等。1.无杆气缸无杆气缸上一页下一页返回本讲稿第七页,共五十四页2.1 气缸气缸无杆气缸就是没有活塞杆的气缸,它利用活塞直接或间接带动负载实现无杆气缸就是没有活塞杆的气缸,它利用活塞直接或间接带动负载实现往复运动。由于没有活塞杆,气缸可以在较小的空间中实现更长的行程往复运动。由于没有活塞杆,气缸可以
11、在较小的空间中实现更长的行程运动。无杆气缸主要有机械耦合、磁性耦合等结构形式。运动。无杆气缸主要有机械耦合、磁性耦合等结构形式。机械耦合式无杆气缸在压缩空气的作用下,气缸活塞一滑块机械组合装置可以做往复机械耦合式无杆气缸在压缩空气的作用下,气缸活塞一滑块机械组合装置可以做往复运动。这种无杆气缸通过活塞一滑块机械组合装置传递气缸输出力,缸体上有管状沟运动。这种无杆气缸通过活塞一滑块机械组合装置传递气缸输出力,缸体上有管状沟槽可以防止其扭转。为了防止泄漏及防尘要求,在开口部采用密封和防尘不锈钢带,槽可以防止其扭转。为了防止泄漏及防尘要求,在开口部采用密封和防尘不锈钢带,并固定在两个端盖上,其剖面结
12、构及实物图并固定在两个端盖上,其剖面结构及实物图如图如图2-8所示所示。磁性耦合式无杆气缸在活塞上安装了一组高磁性稀土永久磁环,其输出力的传递靠磁磁性耦合式无杆气缸在活塞上安装了一组高磁性稀土永久磁环,其输出力的传递靠磁性耦合,由内磁环带动缸筒外边的外磁环与负载一起移动。性耦合,由内磁环带动缸筒外边的外磁环与负载一起移动。上一页下一页返回本讲稿第八页,共五十四页2.1 气缸气缸其特点是无外部空气泄漏,节省轴向空间其特点是无外部空气泄漏,节省轴向空间;但当速度过快或负载太大时,可能造但当速度过快或负载太大时,可能造成内外磁环脱离。其剖面结构及实物图成内外磁环脱离。其剖面结构及实物图如图如图2-9
13、所示所示。2.双活塞杆气缸双活塞杆气缸双活塞杆气缸具有两个活塞杆,双活塞杆气缸具有两个活塞杆,如图如图2-10所示所示。在双活塞杆气缸中,通过连。在双活塞杆气缸中,通过连接板将两个并列的活塞杆连接起来,在定位和移动工具或工件时,这种结构可以接板将两个并列的活塞杆连接起来,在定位和移动工具或工件时,这种结构可以抗扭转。与相同缸径的标准气缸相比,双活塞杆气缸可以获得两倍的输出力。抗扭转。与相同缸径的标准气缸相比,双活塞杆气缸可以获得两倍的输出力。3.双端单活塞杆气缸双端单活塞杆气缸这种气缸的活塞两端都有活塞杆,活塞两侧受力面积相等,即气缸的推力和拉力这种气缸的活塞两端都有活塞杆,活塞两侧受力面积相
14、等,即气缸的推力和拉力是相等的,是相等的,如图如图2-11 (a)所示所示。上一页下一页返回本讲稿第九页,共五十四页2.1 气缸气缸双端单活塞杆气缸也称为双出杆气缸。双端单活塞杆气缸也称为双出杆气缸。4.双端双活塞杆气缸双端双活塞杆气缸这种气缸活塞两端都有两个活塞杆,这种气缸活塞两端都有两个活塞杆,如图如图2-11 (b)所示所示。在这种气缸中,通过。在这种气缸中,通过两个连接板将两个并列的双端活塞杆连接起来,以获得良好的抗扭转性。两个连接板将两个并列的双端活塞杆连接起来,以获得良好的抗扭转性。和双活塞杆气缸一样,与相同缸径的标准气缸相比,这种气缸可以获得和双活塞杆气缸一样,与相同缸径的标准气
15、缸相比,这种气缸可以获得两倍的输出力两倍的输出力5.导向气缸导向气缸导向气缸一般由一个标准双作用气缸和一个导向装置组成。其特点是结构紧导向气缸一般由一个标准双作用气缸和一个导向装置组成。其特点是结构紧凑、坚固,导向精度高,并能抗扭矩,承载能力强。凑、坚固,导向精度高,并能抗扭矩,承载能力强。上一页下一页返回本讲稿第十页,共五十四页2.1 气缸气缸导向气缸的驱动单元和导向单元被封闭在同一外壳内,并可根据具体要导向气缸的驱动单元和导向单元被封闭在同一外壳内,并可根据具体要求选择安装滑动轴承或滚动轴承支承,其结构求选择安装滑动轴承或滚动轴承支承,其结构如图如图2-12所示所示,实物,实物如图如图2-
16、13所示所示。6.多位气缸多位气缸由于压缩空气具有很强的可压缩性,所以气缸本身不能实现精确定位。将缸由于压缩空气具有很强的可压缩性,所以气缸本身不能实现精确定位。将缸径相同但行程不同的两个或多个气缸连接起来,组合后的气缸就能具有径相同但行程不同的两个或多个气缸连接起来,组合后的气缸就能具有3个个或或3个以上的精确停止位置,这种类型气缸称为多位气缸,其实物图个以上的精确停止位置,这种类型气缸称为多位气缸,其实物图如图如图2-14所所示示。7.气囊气缸气囊气缸上一页下一页返回本讲稿第十一页,共五十四页2.1 气缸气缸气囊气缸是通过对一节或多节具有良好伸缩性的气囊进行充气加压和排气来实现气囊气缸是通
17、过对一节或多节具有良好伸缩性的气囊进行充气加压和排气来实现对负载的驱动的。气囊气缸既可以作为驱动器也可以作为气弹簧来使用。通过给对负载的驱动的。气囊气缸既可以作为驱动器也可以作为气弹簧来使用。通过给气缸加压或排气,该气缸可作为驱动器来使用气缸加压或排气,该气缸可作为驱动器来使用;如果保持气囊气缸的充气状态,就如果保持气囊气缸的充气状态,就成了一个气弹簧。成了一个气弹簧。这种气缸的结构简单,由两块金属板扣住橡胶气囊而成,这种气缸的结构简单,由两块金属板扣住橡胶气囊而成,如图如图2-15所所示。气囊示。气囊气缸为单作用动作方式,无需复位弹簧。气缸为单作用动作方式,无需复位弹簧。8.气动肌键气动肌键
18、气动肌键是一种新型的气动执行机构,它由一个柔性软管构成的收缩系统和连接气动肌键是一种新型的气动执行机构,它由一个柔性软管构成的收缩系统和连接器组成,器组成,如图如图2-16所示所示。当压缩气体进入柔性管时,气动肌键就在径向上扩张,。当压缩气体进入柔性管时,气动肌键就在径向上扩张,长度变短,产生拉伸力,并在径向有收缩运动。长度变短,产生拉伸力,并在径向有收缩运动。上一页下一页返回本讲稿第十二页,共五十四页2.1 气缸气缸气动肌键的最大行程可达其额定长度的气动肌键的最大行程可达其额定长度的25,可产生比传统气动驱动器驱动力大,可产生比传统气动驱动器驱动力大10倍的力。由于其具有良好的密封性,可以不
19、受污垢、沙子和灰尘的影响。倍的力。由于其具有良好的密封性,可以不受污垢、沙子和灰尘的影响。9.气动手指气动手指气动手指气动手指(气爪气爪)可以实现各种抓取功能,是现代气动机械手中一个重要部件。气可以实现各种抓取功能,是现代气动机械手中一个重要部件。气动手指的主要类型有平行手指气缸、摆动手指气缸、旋转手指气缸和三点手指气动手指的主要类型有平行手指气缸、摆动手指气缸、旋转手指气缸和三点手指气缸等。气动手指能实现双向抓取、动对中,并可安装无接触式位置检测元件,有缸等。气动手指能实现双向抓取、动对中,并可安装无接触式位置检测元件,有较高的重复精度。较高的重复精度。1)平行气爪平行气爪平行气爪通过两个活
20、塞工作。平行气爪通过两个活塞工作。上一页下一页返回本讲稿第十三页,共五十四页2.1 气缸气缸通常让一个活塞受压,另一活塞排气实现手指移动。平行气爪的手指只通常让一个活塞受压,另一活塞排气实现手指移动。平行气爪的手指只能轴向对心移动,不能单独移动一个手指,其剖面结构与实物图能轴向对心移动,不能单独移动一个手指,其剖面结构与实物图如图如图2-17所示所示。2)摆动气爪摆动气爪摆动气爪通过一个带环形槽的活塞杆带动手指运动。由于气爪手指耳环始终与环形槽摆动气爪通过一个带环形槽的活塞杆带动手指运动。由于气爪手指耳环始终与环形槽相连,所以手指移动能实现自对中,并保证抓取力矩的恒定,其剖面结构与实物图相连,
21、所以手指移动能实现自对中,并保证抓取力矩的恒定,其剖面结构与实物图如如图图2-18所示所示。3)旋转气爪旋转气爪旋转气爪是通过齿轮齿条来进行手指运动的。齿轮齿条可使气爪手指同时移动并自动旋转气爪是通过齿轮齿条来进行手指运动的。齿轮齿条可使气爪手指同时移动并自动对中,并确保抓取力的恒定,其剖面结构与实物图如对中,并确保抓取力的恒定,其剖面结构与实物图如图图2-19所示所示。上一页下一页返回本讲稿第十四页,共五十四页2.1 气缸气缸4)三点气爪三点气爪三点气爪通过一个带环形槽的活塞带动三点气爪通过一个带环形槽的活塞带动3个曲柄工作。每个曲柄与一个手指相连,因个曲柄工作。每个曲柄与一个手指相连,因而
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