工信版(中职)机械基础(多学时)单元九教学课件.ppt
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1、YCF(中职)机械基础(多学时)单元九教学课件单元九单元九 气压传动与液压传动气压传动与液压传动周静周静20162016年年3 3月月2020号号课题一 气压传动与液压传动的工作原理【学习目标】1.了解气压传动与液压传动的工作原理、基本参数和传动特点;2.理解气压传动与液压传动系统的组成及元件符号 气压传动与液压传动和同带传动、链传动、齿轮动等一样,是常用的传动形式。一、气压传动与液压传动的工作原理、特点及组成 传动类型项 目液 压 传 动气 压 传 动工作原理利用液压泵将原动机输出的机械能转变为液体的压力能,然后在控制元件的控制及辅助元件的配合下,利用执行元件将液体的压力能转变为机械能,从而
2、完成直线或回转运动并对外做功。液压传动常以液压油为工作介质,依靠液体密封容积的变化来传递运动,依靠液体内部的压力传递动力的能量转换装置。利用空气压缩机将原动机输出的机械能转变为空气的压力能,然后在控制元件的控制及辅助元件的配合下,利用执行元件将空气的压力能转变为机械能,从而完成直线或回转运动并对外做功。气压传动以空气为工作介质,依靠气体密封容积的变化来传递运动,依靠气体内部的压力传递动力的能量转换装置。组成部分 动力部分:将原动机提供的机械能转换为液体压力能的装置,为系统提供压力油。如液压泵。气源装置:将原动机提供的机械能转换为气体压力能的装置,为系统提供压缩空气。如气泵、气站、三联件等。执行
3、部分:将液压能转换为机械能,输出直线运动或旋转运动,并对外做功的装置。如液压缸、液压马达。执行元件:将气压能转换为机械能,输出直线运动或旋转运动,并对外做功的装置。如气缸、气动马达。控制部分:控制和调节液体的压力、流量、流动方向,以保证执行元件完成预期的工作运动。如各类阀、信号检测元件。控制元件:由主控元件、信号处理及控制元件组成,其中主控元件主要控制执行元件的运动方向;信号处理及控制元件主要控制执行元件的运动速度、时间、顺序、行程及系统压力等。如换向阀、顺序阀、压力控制阀、调速阀等辅助部分:将前三个部分连接在一起,组成一个系统,起输送、存贮、过滤、测量、密封等作用。如管件、管接头、油箱、滤油
4、器、蓄能器、密封件、控制仪表等。辅助元件:将前三个部分连接在一起,组成一个系统,起输送、过滤净化、润滑、消音等、冷却、测量等作用。如气管、管接头、过滤器、油雾器、消音器。一、气压传动与液压传动的工作原理、特点及组成 传动类型项 目液 压 传 动气 压 传 动 工作特点 优点:无级调速。(1)能实现速度、扭矩、功率的无级调节,调速范围宽。(2)传动平稳,便于实现频繁换向和过载保护。(3)易于获得很大的力或力矩,承载能力大。(4)在传递相同功率的情况下,液压传动装置的体积小,重量轻,结构紧凑。(5)液压元件已系列化、标准化,便于设计、制造。(6)易于控制和调节,便于构成“机一电一液一光”一体化,且
5、易实现过载保护。(7)元件自润滑性好,使用寿命长。优点:(1)以空气为工作介质,用量不受限制,排气处理简单,不污染环境。(2)气动装置结构简单、轻便,安装维护简单。(3)安全可靠。可应用于易燃、易爆、多尘埃、辐射、强磁、振动、冲击等恶劣环境中。若系统过载,执行元件会停止或打滑。(4)空气流动损失小,压缩空气可集中供气,便于远距离输送。(5)与液压传动相比,具有动作迅速、反应快、维护简单,管路不易堵塞的特点,且不存在介质变质、补充和更换等问题。缺点:(1)存在泄漏,传动比不准确,传动效率低。(2)易污染环境。(3)对油液质量及元件精度、安装调整、维护要求高,维修保养较困难。(4)不宜在温度很高或
6、很低的条件下工作。缺点:(1)速度稳定性差,气缸的动作速度受负载变化的影响较大。(2)工作压力较低,一般低于1.5MPa。不适用于重载系统。(3)噪声大,排放空气的声音很大,需要加装消音器。工程实例分析:1.图9-1-3所示为气动剪切机的气压传动系统,其工作过程具体分析如下:(a)气动剪切机的气压传动系统 图9-1-3 气动剪切机的气压传动系统1-空气压缩机,2-后冷却器,3-油水分离器,4-贮气罐,5-分水滤气器,6-减压阀,7-油雾器,8-行程阀,9-换向阀,10-气缸,11-工料 剪切前:图a中,空气压缩机1产生的压缩空气经后冷却器2、油水分离器3、贮气罐4、分水滤气器5、减压阀6、油雾
7、器7到达换向阀9,小部分气体经节流通路a进入换向阀9的下腔A,使上腔弹簧压缩,换向阀9的阀芯位于上端;大部分压缩空气经换向阀9由b路进入气缸10的上腔,而气缸的下腔经 c路、换向阀9与大气相通,使气缸活塞处于最下端位置。剪切:当上料装置把工料11送入剪切机并到达规定位置时,工料压下行程阀8,换向阀9的阀芯下腔压缩空气经d路、行程阀8排入大气,在弹簧的推动下,换向阀9阀芯向下运动至下端;压缩空气则经换向阀9后由c路进入气缸10的下腔,上腔经b路、换向阀9与大气相通,气缸活塞向上运动,带动剪刀上行剪断工料。剪切后:工料剪下后,与行程阀8脱开,8的阀芯在弹簧作用下复位,d路堵死,换向阀9的阀芯上移,
8、气缸活塞向下运动,又恢复到剪切前的状态。2.图9-1-4为机床工作台液压传动系统,其工作过程具体分析如下:(a)气动剪切机的气压传动系统 (b)图形符号表示的工作原理图 图9-1-4 机床工作台液压传动系统 1-油箱,2-过滤器,3-液压泵,4-压力计,5-机床工作台,6-液压缸,7-换向阀,8-节流阀,9-溢流阀 电动机带动液压泵3工作,液压泵从油箱1吸油,经过滤器2输入到压力油管中,再经节流阀8、手动换向阀7流入液压缸6。(1)当换向阀7的阀芯处于中间位置时,换向阀的进、回油口P、A、B、O均被堵死,使液压缸两油腔既不进油也不回油,活塞停止运动,工作台停止。此时,液压泵3输出的压力油液全部
9、经过溢流阀9流回油箱1,即在液压泵继续工作的情况下,也可以使工作台在任意位置停止。(2)当手动换向阀阀芯向左拉时,则油口P与B、A与O分别相通。压力油经油口P、B流入液压缸右腔,液压缸左腔油液经油口A、O流回油箱,液压缸活塞左移,带动工作台5左移。(3)当手动换向阀阀芯向右拉时,则油口A与P相通、B与O相通,压力油经油口P、A流入液压缸左腔,液压缸右腔油液经油口B、O流回油箱,液压缸活塞右移,带动工作台5右移。二、气(液)压元件的图形符号 图形符号只表示元件的功能、操作(控制)方法及外部连接口,不表示元件的具体结构及参数、连接口的实际位置和元件的安装位置。三、气(液)压传动的基本参数1.压力:
10、垂直压在单位面积气(液)体上的力称为压力,用字母p表示,P=F/A。其国际单位制的单位为帕斯卡,即N/m2(牛/米2),符号为Pa。1Mpa=103kPa=106Pa2.流量:单位时间内流过某一通道截面的气(液)体体积称为流量,用字母 q表示。q=V/t 其国际单位为m3/s,工程单位为L/min,1 m3/s=6104 L/min课题二 气压传动【学习目标】1.了解气源装置及辅助元件的结构;2.了解气动控制元件与基本回路的组成、特点和应用3.能识读一般气压传动系统图。一、气压传动元件(一)气源装置及气动辅助元件1.气源装置的工作流程参图9-2-1。图9-2-1 气源装置的工作流程图气源装置的
11、组成见表9-2-1。表9-2-1 气源装置的组成组成部分结构示意图图形符号作用空气压缩机产生压缩空气的装置,它将机械能转化为气体的压力能。使用最广泛的是活塞式压缩机。工业中使用的活塞式压缩机通常是两级的。组成部分结构示意图图形符号作用后冷却器将空气压缩机出口的压缩空气冷却至40以下,使压缩空气中的油雾和水汽达到饱和,析出并凝结成油滴和水滴分离出来,以便将其清除,达到初步净化压缩空气的目的。后冷却器有风冷式和水冷式两大类,油水分离器 手动 自动将经后冷却器降温析出的水滴和油滴等杂质从压缩空气中分离出来储气罐消除气源输出气体的压力脉动,储存一定数量的压缩空气,解决短时间内用气量大于空气压缩机输出气
12、量的矛盾,保证供气的连续性和平稳性,并进一步分离压缩空气中的水分和油分。干燥器进一步除去压缩空气中含有的水分、油分和颗粒杂质等,使压缩空气干燥。2.气动辅助元件气动系统中主要的辅助元件参表9-2-2。表9-2-2 气动系统的主要辅助元件元件名称结构示意图图形符号 相关说明空气过滤器分离压缩空气中含有的水分、油分以及灰尘等杂质,使压缩空气得到净化。油雾器1-输入口;2-小孔;3-喷油小孔;4-输出口;5-储油杯;6-单向阀;7-可调节流阀;8-视油器;9-油塞;10-特殊单向阀;11-吸油管;把润滑油雾化后注入压缩空气中,随着压缩空气进入需要润滑的部件,达到润滑气动元件的目的。元件名称结构示意图
13、图形符号 相关说明气动三联件空气过滤器、油雾器和减压阀装在一起称为气源处理三联件。空气过滤器安装在减压阀之前,油雾器安装在减压阀之后,即压缩空气经空气过滤器至减压阀,再经油雾器输出。消声器吸收型消声器消除和减弱当压缩空气直接从气缸或换向阀排向大气时所产生的噪声。消声器应安装在气动装置的排气口。(二)气动执行元件气动执行元件的功能是将压缩空气的压力能转换成机械能。常用的气动执行元件参表9-2-3。表9-2-3 气动执行元件元件名称结构示意图图形符号 相关说明气缸 单作用气缸压缩空气只能使活塞向一个方向运动,另一个方向的运动需要借助外力,如重力、弹簧力等。常用于行程短,对输出力和运动速度均要求不高
14、的场合 双作用气缸压缩空气交替地从气缸两端进入并排出,推动活塞往复运动。常用于机械及包装机械设备。元件名称结构示意图图形符号 相关说明摆动气缸 叶片式摆动气缸一种在一定角度范围内往复摆动的气动执行元件,多用于物体的转位、工作的翻转、阀门的开闭等场合。气动马达 叶片式气动马达1-定子;2-转子;3-叶片将压缩空气的压力能转换成机械能,驱动机构作旋转运动,输出转矩。最常用的是叶片式和活塞式。叶片式主要用于风动工具、高速旋转机械及矿山机械等。(三)气动控制元件 气动控制元件是控制压缩空气的流动方向、压力和流量或发送信号的元件,分为方向控制阀、压力控制阀和流量控制阀三大类。此外,还有通过控制气流方向和
15、通断以实现各种逻辑功能的气动逻辑元件等。表9-2-4 常用气动控制元件 名称 图形符号 相关说明方向阀单向阀用来控制气流只能单向通过的方向控制阀。气体只能从p1流向p2,反向时单向阀内的通路则会被阀芯封闭。换向阀主要功能是改变气体流动方向,从而改变气动执行元件的运动方向。阀芯相对于阀体所具有的不同工作位置称为“位”,图形符号中一个方框代表一个工作位置;换向阀与系统相连的接口数目称为“通”。图形符号中“、”表示油口连通关系;“、丅”表示油口堵塞。换向阀的常用控制方法 名称 图形符号 相关说明压力控制阀减压阀(调压阀)将较高的输入压力调整符合设备使用要求的压力,并保持输出压力的稳定。溢流阀(安全阀
16、)当贮气罐或气动回路压力超过某气压安全阀定值时,安全阀打开向外排气,起过载保护作用。顺序阀依靠回路中压力的变化来控制执行机构按顺序动作。流量控制阀节流阀通过改变阀的通流面积来调节流量,以达到改变执行机构运动速度的目的排气节流阀由节流阀和消声器组合而成。安装在排气口上,通过控制排入大气中的气体流量来改变执行机构的速度,并通过消声器减少排气声音。二、气动基本回路 气动系统与液压系统一样,无论多复杂,也都是由一些基本回路组成的。这些回路按其控制目的和功能不同,可分为换向控制回路、压力控制回路、位置控制回路和速度控制回路等,见表9-2-5。表9-2-5气动基本回路回路类型回路图相关说明压力控制回路利用
17、减压阀控制执行元件的输出压力回路类型回路图相关说明换向控制回路 单作用气缸换向回路a图用二位三通电磁阀控制气缸上、下运动。当电磁铁通电时,气缸向上运动,失电时气缸在弹簧作用下返回。b图用三位五通先导式电磁阀控制气缸上、下和停止的回路。气缸可停于任何位置,但定位精度不高。双作用气缸换向回路图a为用小通径的手动阀控制二位五通主阀来操纵气缸换向的回路;图b为用二位五通双电控阀控制双作用缸的换向回路;图c为用两小通径的手动阀与二位四通主阀来控制气缸换向的回路;图d为用三位四通电磁换向阀控制气缸换向并有中停的回路。回路类型回路图相关说明速度控制回路 单作用气缸速度控制回路图a用两个反向安装的单向节流阀分
18、别控制活塞杆的伸出及缩回的速度。图b中,气缸上升时可调速,下降时则通过快速排气阀排气,使气缸快速返回。双作用气缸速度控制回路图a所示为双作用气缸的进气节流调速回路。图b所示为双作用气缸的排气节流调速回路。排气节流的运动比较平稳。回路类型回路图相关说明 缓冲回路图为由速度控制阀和行程阀配合使用的缓冲回路。当活塞向右运动时,缸右腔的气体经行程阀再由三位五通阀排掉,当活塞运动到末端,活塞杆上的挡块碰到行程阀时,行程阀切换,气体就只能经节流阀排出,这样活塞运动速度就得到了缓冲。延时控制回路 延时断开回路当操作手动阀时,储气罐被充气,压力很快上升,换向阀立刻被切换并有气体输出。松开手动阀后,由于储气罐储
19、存的压缩空气经节流阀排空需一段时间,故换向阀的控制信号延时撤除,使换向阀延时换向。延时接通回路当按下手动阀时,其输出分为两路,一路至换向阀的左侧,使该阀换向(处于左位),气缸无杆腔进气,有杆腔排气,活塞杆伸出。另一路经单向节流阀的节流阀向储气罐充气,待储气罐中的压力升高至差动型换向阀的切换压力时,该阀换向(处于右位),使有杆腔进气,无杆腔排气,活塞杆缩回。延时时间的长短可根据需要选择不同大小的储气罐或调节单向节流阀来实现。三、气动系统图的识读 本气动灌装机的动作要求为:当把需灌装的瓶子放在工作台上后,脚踩下启动按钮,气缸前伸开始灌装;在灌装完毕后气缸快速自动退回,准备第二次灌装。1图形符号的解
20、读气压传动系统图中图形符号所对应的元件如下:1-气源;2-气动三联件;3-脚动式二位三通换向阀,4、5-机动式二位三通换向阀;6-双气控二位五通换向阀;7-快速排气阀;8-双作用气缸。2.动作回路分析(1)初始状态:压缩空气经主控阀6的右位进入气缸8的右腔,活塞杆收回至左端,并压下行程阀4。(2)灌装:脚踏下阀3:气源1-气动三联件2-换向阀3左位-换向阀4左位-换向阀6左位工作 进气路:气源1-气动三联件2-换向阀6左位-快速排气阀7-缸8左腔(活塞右移,活塞杆伸出)排气路:缸8右腔-换向阀6左位-大气 活塞杆伸出超过位置4时,阀4在弹簧力的作用下复位,右位接入系统工作,阀6 左边的控制压缩
21、空气断开。(3)快速退回:活塞杆运行到位置5时,将行程阀5压下,使其左位接入系统工作,使主控阀6右位接入系统工作。进气路:气源1-气动三联件2-换向阀6右位-缸8右腔 排气路:缸8左腔-快速排气阀7-大气(活塞左移,活塞杆快速收回)活塞杆收回时,行程阀5在弹簧力的作用下复位;退回至4位置时,又将行程阀4压下等待下一轮动作。课题三课题三 液压传动液压传动【学习目标】1.了解液压动力元件、执行元件、控制元件和辅助元件的结构,理解其工作原理;2.了解液压传动基本回路的组成、特点和应用;3.能识读一般液压传动系统图一、常用液压元件(一)液压动力元件1液压泵的工作原理 液压系统的动力元件通常为液压泵,其
22、功能是将原动机的机械能转换成液压油的压力能,为液压系统提供具有一定压力和流量的液压油 图9-3-1 单柱塞液压泵的工作原理图 图9-3-1所示为单柱塞液压泵的工作原理图。柱塞向右移动时,密封腔a的容积变大形成局部真空,油箱中油液在大气压作用下,顶开单向阀1、关闭单向阀2,流入密封腔a,液压泵吸油;当柱塞向左移动时,密封腔a的容积变小,油液受挤压,顶开单向阀2、关闭单向阀1,压入系统,液压泵压油。原动机驱动偏心轮不断旋转,柱塞往复运动,液压泵就不断地吸油和压油,这样液压泵就将原动机输入的机械能转换成液体的压力能输出。由此可见,液压泵是靠密封容积的交替变化实现吸油和压油的,故常称为容积式泵。2.液
23、压泵的分类 液压泵的常用分类方法及类型参表9-3-1.表9-3-1 液压泵的分类分类方法分类方法 泵的类型泵的类型按泵的结构型式旋转式液压泵齿轮泵外啮合式内啮合式叶片泵单作用式双作用式柱塞泵轴向式径向式螺杆泵往复式液压泵按泵输出的流量能否调节定量液压泵变量液压泵按泵输油方向能否改变单向泵双向泵按泵的额定压力低压泵(压力02.5Mpa)中压泵(压力2.58Mpa)中高压泵(压力816Mpa)高压泵(压力1632Mpa)超高压泵(压力大于32Mpa)3.常用液压泵常用液压泵参表9-3-2.表9-3-2 常用液压泵类别结构示意图相关说明外啮合齿轮泵依靠泵体、泵盖、齿轮的齿槽形成多个密封腔,轮齿啮合线
24、将左右密封腔隔开形成吸、压油腔。齿轮按图示方向旋转时,吸油腔(左侧)内的轮齿不断脱开啮合,密封容积不断增大而形成真空,吸油;压油腔(右侧)内的轮齿不断进入啮合,密封容积不断减小,压油。外啮合齿轮泵结构简单,制造方便,成本低;自吸性能好;对油液污染不敏感;但输油量不均,噪声大,只能作定量泵。主要应用于低压液压传动系统中。内啮合齿轮利用齿间密封容积的变化实现吸、压油。内啮合齿轮泵结构紧凑,工作容积大,转速高,噪声小,流量脉动小,但齿形复杂,加工困难。可以用于中低压场合。类别结构示意图相关说明叶片泵 单作用叶片泵 双作用叶片泵利用定子、转子、叶片间密封容积的变化实现吸、压油。叶片泵流量均匀,运转平稳
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