典型自动控制设备应用与维护宁秋平等第四章节气动自动化设备

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1、第四章　气动自动化设备第一节　气动自动化设备的概况第二节　气动执行元件第三节　常用气动控制元件第四节　常用气动检测元件第五节　电气控制系统第六节　可编程序控制系统第七节　常用气动自动化设备及生产线实例第一节　气动自动化设备的概况一、气动设备的应用现状随着工业机械化和自动化的发展，气动设备越来越广泛地应用于各个领域里，例如汽车制造业、气动机器人、医用研磨机、电子焊接自动化、家用充气筒、喷漆气泵等，特别是成本低廉、结构简单的气动自动化装置已得到了广泛的应用，在工业企业自动化中处于重要的地位。1)汽车制造业：其中

2、包括汽车自动化生产线，车体部件的自动搬运与固定，自动焊接等。2)半导体电子及家电行业：例如用于硅片的搬运，元器件的插入及锡焊，家用电器等的组装。3)加工制造业：其中包括机械加工生产线上工件的装夹及搬运，冷却、润滑液的控制，铸造生产线上的造型、捣固、合箱等。第一节　气动自动化设备的概况4)介质管道输送业：可以说，用管道输送介质的自动化流程绝大多数采用气动设备，例如石油加工、气体加工、化工等。5)包装业：其中包括各种半自动或全自动包装生产线，例如聚乙烯、化肥、酒类、油类、煤气罐装、各类食品等的包装。6)机器人：

3、例如装配机器人、喷漆机器人、搬运机器人以及焊接机器人等。7)其他。二、气动设备的组成一个完整的气动设备由气压发生器、控制元件、执行元件、控制器、检测装置和辅助元件组成，其组成框图如图４⁃1所示。第一节　气动自动化设备的概况图４-1　气动设备组成框图(1)气压发生器　气压发生器即能源元件，它是获得压缩空气的装置，其主体部分是空气压缩机或真空泵，它将原动机供给的机械能转换成气体的压力能。(2)控制元件　控制元件是用来调节和控制压缩空气的压力、流量和流动方向，以便使执行机构按要求的程序和性能工作。第一节　气动自动

4、化设备的概况(3)执行元件　气动执行元件是以压缩空气为工作介质，将气体能量转换成机械能的能量转换装置。(4)辅助元件　辅助元件是用于辅助保证气动系统正常工作，主要由净化压缩空气的净化器、过滤器、干燥器、分水滤器等，有供给系统润滑的油雾器，有消除噪声的消声器，有提供系统冷却的冷却器，还有连接元件的管件和所必需的仪器、仪表等。(5)检测装置　检测装置是用来检测气缸的运动位置、判断工件有无、工件的性质等的检测，它提供给控制器输入信号，以实现对系统的控制。(6)控制器　控制器是用来对检测装置提供的信号进行逻辑运算，

5、提供给执行元件(如电磁阀等)输出信号，使控制系统按照预定的要求有序工作。第一节　气动自动化设备的概况三、气动设备的优缺点气动设备能够得到迅速发展和广泛应用的原因，是由于它具有如下优点：1)用空气作为传动介质，来源方便，取之不尽，用之不竭，只要有压缩机即可比较简单地得到压缩空气。2)与液压传动相比，气压传动反应快，动作迅速，一般只需0.02～0.03s就可以建立起需要的压力和速度。3)空气的粘度较小(约为油粘度的万分之一)，在管道中流动时的沿程压力损失小，所以节能、高效。第一节　气动自动化设备的概况4)空气的

6、性质受温度的影响小，高温下不会发生燃烧和爆炸，使用安全，所以对工作环境的适应性好，特别是在易燃、易爆、高尘埃、强磁、辐射及振动等恶劣环境中，比液压、电气及电子控制都优越。5)由于工作压力较低(一般为0.4～0.8MPa)，降低了气动元件对材质和精度的要求，使气动元件结构简单、成本低、寿命长。6)由于气体的可压缩性，便于实现系统的过载保护。7)介质清洁，管道不易堵塞，不存在介质变质及介质的补充和更换问题。1)由于空气的可压缩性大，所以气动系统的动作稳定性差，负载变化对工作速度的影响较大，给位置控制和速度控制精

7、度带来很大的影响。第一节　气动自动化设备的概况2)由于工作压力低，且结构尺寸不易过大，所以气压系统不易获得较大的输出力和力矩。3)气动装置中的信号传递速度比光、电信号慢，故不宜用于信号传递速度要求十分高的复杂线路中。4)气动系统有较大的排气噪声，尤其在超音速排气时，需要加装消声器。5)因工作介质空气本身无润滑性能，如不是采用无给油气动元件，需在气路中设置给油润滑装置。6)气压系统有泄漏，这是能量的损失。第二节　气动执行元件一、气缸(一)普通气缸1.动作原理(1)双作用气缸　气缸一般由缸筒、前后缸盖、活塞、活

8、塞杆、密封件和紧固件等零件组成，图４-2所示为普通型单活塞杆双作用气缸。图４-2　普通型单活塞杆双作用气缸1—后缸盖　2—密封圈　3—缓冲密封圈　4—活塞密封圈　5—活塞6—缓冲柱塞　7—活塞杆　8—缸筒　9—缓冲节流阀　10—导向套11—前缸盖　12—防尘密封圈　13—磁铁　14—导向环第二节　气动执行元件(2)单作用气缸　所谓单作用气缸，是指压缩空气仅在气缸的一端进气，推动活塞运动。图４-3　普通型单活塞杆单