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气缸的基本构造

所谓，气动执行元件，就是采用压缩空气作为动力，驱动机构作直线、摆动和旋转运动的元件。

拿常用的基本型气缸作为例子：

单作用气缸：

活塞仅一侧供气，气压推动活塞产生推力伸出，靠弹簧或自重返回。

双作用气缸：

气缸活塞两侧都有气压力，来实现前进或后退动作。

气缸的缓冲

但是，气缸也有一个问题，如果不使用缓冲装置，当活塞运动到终端时，特别是行程长、速度快的气缸，活塞撞击端盖的动能就会很大，很容易损坏零件，缩短气缸的寿命。

气缸缓冲设计：

一种液压缓冲，也是简单气缸缓冲的方法：在气缸前端安装液压缓冲器。通过*的阻尼孔设计，使用矿物油作为介质，来平稳实现从高速轻载到低速重载的转变。特点：从小能量到大能力量的范围都无需调节，可以实现佳的能量吸收。

第二种橡胶缓冲，为了在工厂更紧凑的安装，第二种方法：橡胶缓冲：活塞杆的两端设置了缓冲垫

注意事项：

1）缓冲能力固定不可变，缓冲能力小，多用于小型气缸，防止作动噪音。

2）需要注意橡胶老化而导致变形、剥落等现象。

第叁种气缓冲，通过活塞运动时，缓冲套及密封圈共同作用在一侧形成一个封闭的气室/缓冲腔，来实现缓冲。缓冲腔内的气体只能通过缓冲阀排出。当缓冲阀的开度很小时，腔内压力快速上升，该压力对于活塞产生反作用力，从而使活塞减速，直至停止。

注意事项：

1）通过调节缓冲阀的开度，缓冲能力可调。开度越小，缓冲力越大。

2）利用气缸动作时的背压而实现缓冲。气缸背压小。缓冲能力也将变小。在使用时，须注意负载率和气缸速度的控制方法。

磁性开关

它是判断气缸是否运行到位的反馈信号，控制相应的电磁阀完成切换动作。

原理：随活塞移动的磁环靠近或离开开关，开关中的被磁化相互吸引或断开，发出电信号。

特点是不需要在气缸行程两端设置机控阀及其安装架，不需要在活塞杆端设置撞块，所以使用方便，结构紧凑，可靠性高，寿命长，成本低，开关反应时间快，获得了的应用。

气压传动是指以压缩空气为动力源来驱动和控制各种机械设备以实现生产过程机械化和自动化的一种技术。随着工业机械化自动化的发展，气动技术越来越广泛地应用于各个领域。

一、气压传动的介绍：

气动是“气动技术"或“气压传动与控制"的简称。气动技术是以空气压缩机为动力源，以压缩空气为工作介质，进行能量传递或信号传递的工程技术．是实现各种生产控制、自动控制的重要手段。随着工业机械化和自动化的发展，气动技术越来越广泛地应用于各个领域。特别是成本低廉、结构简单的气动自动装置已得到了广泛的普及与应用。

二、系统组成：

气动传动系统组成：

在气压传动系统中，根据气动元件和装置的不同功能，可将气压传动系统分成以下四个组成部分。

1、气源装置。气源装置将原动机提供的机械能转变为气体的压力能，为系统提供压缩空气。它主要由空气压缩机构成，还配有储气罐、气源净化装置等附属设备。

2、执行元件。执行元件起能量转换的作用，把压缩空气的压力能转换成工作装置的机械能。它的主要形式有气缸输出直线往复式机械能、摆动气缸和气马达分别输出回转摆动式和旋转式的机械能。对于以真空压力为动力源的系统，采用真空吸盘以完成各种吸吊作业。

3、控制元件。控制元件用来对压缩空气的压力、流量和流动方向凋节和控制，使系统执行机构按功能要求的程序和性能工作。根据完成功能不同，控制元件种类分为很多种，气压传动系统中一般包括压力、流量、方向和逻辑等四大类控制元件。

4、辅助元件。辅助元件是用于元件内部润滑、排气噪声、元件间的连接以及信号转换、显示、放大、检测等所需的各种气动元件，如油雾器、消声器、管件及管接头、转换器、显示器、传感器等。

叁、气动传动的特点：

1．气压传动的优点

(1)空气来源方便，用后直接排出，无污染。

(2)空气黏度小，气体在传输中摩擦力较小，故可以集中供气和远距离输送。

(3)气动系统对工作环境适应性好。特别在易燃、易爆、多尘埃、强磁、辐射、振动等恶劣工作环境工作时，安全可靠性优于液压、电子和电气系统。

(4)气动动作迅速、反应快、调节方便，可利用气压信号实现自动控制。

(5)气动元件结构简单、成本低且寿命长，易于标准化、系列化和通用化。

四、气动传动的应用：

气动技术应用的最典型的代表是工业机器人。代替人类的手腕、手以及手指能正确并迅速的做抓取或放开等细微的动作。除了工业生产上的应用之外，在游乐场的过山车上的刹车装置，机械制作的动物表演以及人形报时钟的内部，均采用了气动技术，实现细小的动作。

气动技术适用姿态控制　生命维持系统、气垫床、人造心脏 、省力产业、机器人、真空搬运、空气门、气控喷涂、空气幕帘、空调计量设备、气动量仪、液面检测装置、纺织、气动精纺化学工业、过程控制、液化气体控制、可动元件、纯流体元件海洋开发、水中空气呼吸器、海底送气系统、潜水车辆、气动门、气动离合器、气动刹车、空气轮胎矿山业、风镐(凿岩机)造船、防暴控制、气垫船气动工具、气动研磨机、、空气锤农业、娱乐产业　空气垫、充气帐篷、充气船、运输、空气传送带工业机械、机床的自动控制、食品机械自控制、包装机械的自动控制、冲压机械的自动控制。

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方向控制回路

单作用气缸换向回路利用电磁换向阀通断电，将压缩空气间歇送人气缸的无杆腔，与弹簧一起推动活塞往复运动。双作用气缸换向回路分别将控制信号到气控换向阀的 K1、K2 的控制腔，使换向阀的换向，从而控制压缩空气实现使气 缸的活塞往复运动。

1、差动控制回路是用二位叁通手拉阀控制差动联接气缸，实现气缸的差动控制。&苍产蝉辫;

2、多位运动控制回路给各三位换向阀分别加入开关量信号时，各气缸可分别完成向左、 向右、停止三种运动状态。当信号解除后，缸可以停止在原位；若更换不同中为机能的三位换向阀，缸可以得到不同的停留状态。

速度控制回路&苍产蝉辫;

1、单作用气缸速度控制回路

双向调速回路：采用二只单向节流阀串联分别实现进气节流和排气节流，控制气缸活塞的运动速度。&苍产蝉辫;

慢进快退调速回路：在图示回路中当有控制信号K时，换向阀换向，其输出经 节流阀、快排阀入单作用缸的无杆 腔，使活塞杆慢速伸出，伸出速度的大小取 决于节流阀的开口量；当无控制信号K时，换向阀复位，缸无杆腔余气经快排阀排入大气，活塞在弹 簧作用下缩回。

2、双作用气缸速度控制回路&苍产蝉辫;

双向调速回路：在换向阀的排气口上安装排气节流阀，两种调速回路的调速效果基本相同。&苍产蝉辫;

慢进快退回路：控制活塞杆伸出时采用排气节流控制，活塞杆慢速伸出；活塞杆缩回时，无杆腔余气经快排阀排空，活塞杆快速退回。

3、缓冲回路是对于气缸行程较长速度较快的应用场合，可以通过回路来实现缓冲；

气—液联动速度控制回路

在气—液联动速度控制回路中，采用气—液联动目的，使气缸得到平稳的运动速度。常用两种方式：气—液阻尼缸的回路；用气—液转换器的回路。 慢进快退回路：在气—液阻尼缸中，气缸是动力缸，油缸是阻尼缸，气缸与阻尼缸串联联接。

变速回路&苍产蝉辫;

气液缸串联调速回路：通过单向节流阀，利用液压油不可压缩的特点，实现气缸单方向的无级调速，油杯用于补充油缸漏油。 气液缸串联变速回路：当活塞杆右行到撞块碰到机动换向阀后开始作慢速运动。改变撞块的安装位置，即可改变开始变速的位置。

气-液转换器的调速回路&苍产蝉辫;

气-液转换器是一种气液共存又可以相互转换的气词液转换元件。其作用是在一段输入压缩空气时，另一端输出液体。

安全保护回路

往复运动回路

气源装置与辅助元件

气源系统的组成

气源系统的辅助装置&苍产蝉辫;

一、气动系统的基本组成示例 空压机分类 

1.往复式压缩机 b.两级活塞式压缩机 

2.旋转式压缩机 空气干燥，冷冻干燥法 进入干燥器的空气首先进入热交换器冷却，经初步冷却的空气中析出的水份和油份经分离器排出。然后，空气再进入致冷器，这使空气进一步冷却到2~5℃，使空气中含有的气态水份、油份等由于温度的降低而大量进一步地析出，经分离器排出。冷却后的空气再进入热交换器加热输出 空气干燥，吸收干燥法 吸收干燥法是一个纯化学过程。在干燥罐中，压缩空气中水分与干燥剂发生反应，使干燥剂溶解。液态干燥剂可从干燥罐底部排出。根据压缩空气温度、含湿量和流速，必须及时填满干燥剂。

压缩空气的过滤装置

标准过滤器

压缩空气的调压装置 所有的气动系统均有一个适合的工作压力，而在各种气动系统中，皆可出现或多或少的压力波动。气动与液压传动不同，一个气源系统输出的压缩空气通常可供多台气动装置使用。气源系统输出的空气压力都高于每台装置所需的压力，且压力波动较大。如果压力过高，将造成能量的损失并增加损耗；过低的压力则出力不足，造成不良效率。 例如空压机的开启与关闭所产生的压力波动对系统的功能会产生不良影响。因此每台气动装置的供气压力都需要用减压阀减压，并保持稳定。 溢流减压阀 不论进气压力是否波动，减压阀都可以保持工作压力恒定不变。当耗气量增加时，工作压力降低，在调压弹簧作用下，减压阀阀口开大 若工作压力增大，则中间膜片打开，压缩空气就经阀体上的溢流孔排出。

压缩空气的润滑装置

1.使压缩空气产生油雾主要由油雾器来完成。油雾器是以压缩空气为动力，将润滑油喷射成雾状并混合于压缩空气中，使该压缩空气具有润滑气动元件的能力。目前，气动控制系统中的控制阀、气缸和气马达主要是靠带有油雾的压缩空气来实现润滑的，其优点是方便、干净、润滑质量高。

2.普通型油雾器也称为全量式油雾器，把雾化后的油雾全部随压缩空气输出，油雾粒径约为20um。普通型油雾器又分为固定节流式和自动节流式两种，前者输出的油雾浓度随空气的流量变化而变化，后者输出的油雾浓度基本保持恒定。不随空气流量的变化而变化。 压缩空气的润滑装置 通常压缩空气是干燥和无油的。对于某个气动系统来说，有些地方需要润滑的压缩空气，有些地方则不需要，因此，应对压缩空气的润滑进行限制。 当压缩空气通过油雾器时，其在油室与视油器之间产生一个压降，该压降使油液经吸油管上升，并经喷嘴引射到压缩空气中，油滴被雾化，随压缩空气流出。

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空气压缩站(简称空压站)是气动自动化控制系统的重要组成部分，为气动设备提供满足要求的压缩空气动力源。空压站的主要组成装置有气压发生装置(空气压缩机，简称空压机)、贮气罐和后冷却器。

空压机是气压发生装置是将机械能转换为气体压力能的转换装置。常见的空压机有活塞式空压机、叶片式空压机和螺杆式空压机气种。

活塞式空压机的工作原理。在气缸内作往复运动的活塞向右移动时，气缸内活塞左腔的压力低于大气压力笔补，吸气阀开启，外界空气吸入缸内，这个过程称为压缩过程当缸内压力高于输出空气管道内压力笔后，排气阀打开。压缩空气送至输气管内，这个过程称为排气过程。活塞的往复运动是由电动机带动的曲柄滑块机构形成的。曲柄的旋转运动转换为滑动——活塞的往复运动。这种结构的压缩机在排气过程结束时总有剩余容积存在。在下一次吸气时，剩余容积内的压缩空气会膨胀，从而减少了吸人的空气量，降低了效率，增加了压缩功。且由于剩余容积的存在，当压.缩比增大时，温度急剧升高：故当输出压力较高时，应采取分级压缩。分级压缩可降低排气温度，节省压缩功，提高容积效率，增加压缩气体排气量。

叶片式空压机的工作原理，把转子偏心安装在定子(机体)内，叶片插在转子的放射状槽内，叶片能在槽内滑动二叶片、转子和机体内壁沟成的容积空问在转子回转过程中逐渐变小，由此从进气口吸入的空气就逐渐被压缩排出。这样，在回转过程中不需要活塞式空压机中具有的吸气阀和排气阀：在转子的每一次回转中，将根据叶片的数目多次进行吸气、压缩和排气，所以输出压力的脉动小。通常情况下，叶片式空压机需采用润滑油对叶片、转子和机体内部进行润滑、冷却和密封，所以排出的压缩空气中含有大量的油份。因此在排气口需要安装油分离器和冷却器，以便把油份从压缩空气中分离出来进行冷却并循环使用。通常所说的无油空压机，是采用石墨或有机合成材料等自润滑材料作为叶片材料。运转时无需添加任何润滑油，压缩空气不被污染，满足了无油化的要求。此外，在进气口设置空气流量调节阀，根据排出气体压力的变化自动调节流量，使输出压力保持恒定。

叶片式空压机的优点是能连续排出脉动小的额定压力的版缩空气，所以一般无需设置贮气罐，并且结构简单，制造容易，操作维修方便，运转噪声小。缺点是叶片、转子和机体之间机械摩擦较大。产生较高的能量损失，因而效率也较低。

螺杆式空压机的工作原理。在壳体中装有一对互相啮合的螺旋转子，其中一根转子具有凸面齿形，另一根转子具有凹面齿形，两根转子之间及壳体围成的空间，在转子回转过程中沿轴向移动，其容积逐渐减小。这样，从进口吸人的空气逐渐被压缩，并从出口排出。螺杆式空压机与叶片式空压机一样，也需要加油进行冷却，润滑及密封，所以在出口处也要设置油分离器。螺杆式空压机的优点是排气压力脉动小，输出流量大，无需设置贮气罐，结构中无易损件，寿命长，效率高。缺点是制造精度要求高，运转噪声大。且由于结构刚度的限制，只适用于中低压范围使用。

贮气罐

贮气罐的作用是：

（1）用来贮存一定量的压缩空气，调节空压机输出气量与用户耗气量之间的不平衡状况，保证连续、稳定的气流输出。

（2）当出现空压机停机、突然停电等意外事故时，可用贮气罐中贮存的压缩空气实施紧急处理保证安全。

（3）减小空压机输出气流脉动，稳定空压站管道中的压力此外，还能降低压缩空气温度，分离压缩空气中的部分水份和油份。

后冷却器

后冷却器的作用是使温度高达120词180℃的空压机排出气体冷却到40词50℃，并使其中的水蒸气和油雾冷凝成水滴和油滴，以便对压缩空气实施进一步净化处理。

后冷却器有风冷式和水冷式两大类。风冷式是靠风扇产生的冷空气吹向带散热片的热空气管道，经风冷后的压缩空气的出口温度大约比环境温度高15℃左右。水冷式是通过强迫冷却水洽压缩空气流动方向的反方向流动来进行冷却，压缩空气出日温度大约比环境温度高10℃左右 。