十三　气压传动

1、学习目的：通过本章的学习具备汽车机械所涉及的气压传动的基本知识。学习要求：掌握气压传动的主要元件、基本回路与基本知识。能识读气压传动的基本回路和系统。了解气压传动在汽车中的应用。第十三章气压传动1第一节气压传动基础知识一、气压传动的工作原理图13-1所示为气动剪切机的工作原理图。图13-1b为用职能符号表示的气动剪切机的工作原理图。2二、气压传动系统的组成气压传动系统由以下四个部分组成：（1）气源装置（2）执行元件（3）控制元件（4）辅助元件三、气压传动的特点气压传动与机械、电气、液压传动相比，有以下优点：1）以空气为工作介质，不仅易于取得，而且用后可直接排入大气，处理方便，也不污染环境。2）

2、因空气的粘度很小（约为油的万分之一），在管道中流动时的能量损失很小，因而便于集中供气和远距离输送，气动动作迅速，调节方便，维护简单，不存在介质变质及补充等问题。33）工作环境适应性好，无论在易燃、易爆、多尘埃、强磁、辐射、振动等恶劣环境中，还是在食品加工、轻工、纺织、印刷、精密检测等高净化、无污染场合，都具有良好的适应性，且工作安全可靠，过载时能自动保护。4）气动元件结构简单，成本低，寿命长，易于实现标准化、系列化和通用化。气压传动与机械、电气、液压传动相比，有以下缺点： 由于空气具有较大的可压缩性，因而运动平稳性较差。 因工作压力低（一般为0.31MPa），不易获得较大的输出力或力矩。 有较

3、大的排气噪声。 由于湿空气在一定的温度和压力条件下能在气动系统的局部管道和气动元件中凝结成水滴，促使气动管道和气动元件腐蚀和生锈，导致气动系统工作失灵。4第二节气动元件一、气源装置气源装置由两部分组成，一是空气压缩机把大气压状态下的空气升压提供给气压传动系统，二是气源净化装置将空气压缩机所提供的含有大量杂质的压缩空气进行净化。1空气压缩机空气压缩机按其压力大小分为低压（0.21.OMPa）、中压（1.010 gPa）、高压（10MPa）三类；按工作原理为容积型（通过缩小单位质量气体体积的方法获得压力）和速度型（通过提高单位质量气体的速度并使动能转化为压力能来获得压力）。常见的低压、容积式空气压

4、缩机按其结构分有：活塞式、叶片式和螺杆式，其中最常用的是活塞式。常见的普通型空气压缩机都基本上采用活塞式（绝大部分汽车上采用的空气压缩机也是这种形式）。如图13-2所示。562气源净化装置（1）冷却器 其结构如图13-3所示。7（2）除油器 其结构如图13-4所示。（3）储气罐 其结构如图13-5所示。8二、气动辅助元件1空气过滤器如图13-6所示。2消声器如图13-7所示为吸收型消声器。9三、气动执行元件气动执行元件在气动系统中，是将压缩空气的压力能转变成机械能的元件。包括气缸和气马达，气缸用于实现直线往复或摆动，马达用于实现连续的回转运动。1气缸气缸的种类很多，按活塞端面的受压状态分为单作

5、用与双作用气缸；按其结构特征可分为：活塞式气缸、柱塞式气缸、薄膜式气缸、叶片式摆动气缸、齿轮齿条摆动气缸等；按功能分为：普通气缸和特殊气缸。气缸的工作原理与液压缸的工作原理相同。如图13-9所示为汽车中常用的活塞式气缸（又称为活塞式制动气室），如图13-10。10112气动马达气动马达是把压缩空气的压力能转换成回转运动形式的机械能的装置。其作用与液压马达相当，即输出转矩驱动机构作旋转运动。最常见的气动马达有：叶片式、活塞式和薄膜式三种。如图13-11所示。12四、气动控制元件1压力控制阀在气压传动系统中，控制压缩空气的压力，来控制执行元件的输出推力或转矩和依靠空气压力控制执行元件动作顺序的阀，

6、称为压力控制阀，包含减压阀、顺序阀和安全阀。图13-12所示为直动式减压阀，减压阀与液压传动中的减压阀一样能起减压作用，但它更主要的作用是调压和稳压。13图13-13所示为单向顺序阀的工作原理图，顺序阀是依靠气路中压力的作用而控制执行元件按顺序动作的压力控制阀，其作用和工作原理与液压顺序阀基本相同。顺序阀常与单向阀并联组成单向顺序阀。图13-14所示为安全阀（溢流阀）的工作原理图，当回路中的压力达到某给定值时，使部分或全部气体从排气口溢出，以保证回路压力的稳定。142流量控制阀在气动系统中，气缸的运动速度都需要通过控制调节压缩空气的流量来实现。流量控制阀是通过改变阀的流通面积来实现流量（或流速

7、）控制的元件。包括节流阀、单向节流阀、排气节流阀等。其工作原理与液压阀中同类型阀相似。如图13-15所示为节流阀，通过调节通流截面积来调节阀的流量。15图13-16所示为单向节流阀，是由单向阀与节流阀组合而成，图13-17所示为排气节流阀，排气节流阀是安装在执行元件的排气口处，用来调节排入大气中气体的流量的一种流量控制阀。它不仅能调节执行元件的运动速度，如带消声器，还可起到减小排气噪声的作用。163方向控制阀方向控制阀是气动系统中通过改变压缩空气的流向和气流的通、断，来控制执行元件的起、停及运动方向的气动元件。它是气动系统中应用最广泛、种类最多的一种气动控制元件。方向控制阀的分类较多，通常按气

8、流在阀内的流动方向，方向阀可分为：换向型和单向型两种。（1）单向型控制阀 单向型控制阀通常包括止回阀、或门型梭阀、与门型梭阀和快速排气阀。其中止回阀与液压传动中的止回阀基本相同，这里不再介绍，而只介绍其他三种阀。1）或门型梭阀：其工作原理图和符号如图13-18所示。或门型梭阀是由两个单向阀反向串联的组合阀，p1与p2两个进气口，其中一个进气时，则另一个被关闭，如果两个进气口同时进气时，则气压低的进气口则被关闭，气压高的进气口则接通。172）与门型梭阀：与门型梭阀又称双压阀，其工作原理和符号如图13-19所示，与门型梭阀也相当于两个单向阀的组合阀，只有当两个进气口pl、p2同时进入相同气压的压缩

9、空气时，A口才有输出；当两进气压力不等时，低压气通过A口输出。3）快速排气阀：快速排气阀是为了加快气缸运动速度作快速排气用的，常装在换向阀与气缸之间，其结构如图13-20所示。18（2）换向型控制阀 换向型方向控制阀的作用是改变气流通道，使气体流动方向发生改变，从而改变气动执行元件的运动方向。1）气控换向阀：气控换向阀是用压缩空气驱动阀芯移动，控制气流的接通、断开或换向的方向控制阀。在气动系统中，常作为气缸或气动马达的主控阀，控制他们的运动方向。按其作用原理，气控换向阀有：加压控制、泄压控制和差压控制三种类型。如图13-21所示为二位三通单气控截止式换向阀。192）电磁换向阀：气动电磁换向阀是

10、利用电磁力的作用来实现阀的换向的。由电磁部分和主阀两部分组成。按控制方式的不同可分为直动式和先导式两种，它们的工作原理与液压控制阀中的电磁换向阀相同，仅是二者的工作介质不同而已，其结构如图13-22所示。20第三节气动基本回路一、压力控制回路压力控制回路是使回路中的压力保持在一定范围以内，或使回路得到高、低不同的两种压力。1一次压力控制回路一次压力控制回路主要用于控制储气罐送出的气体压力不超过规定压力。如图13-23所示，在储气罐上安装一个安全阀和电接点压力表，一旦罐内压力超过规定压力时，一是安全阀向大气放气，二是控制压缩机停止供气。212二次压力控制回路二次压力控制回路主要是为保证气动控制系

11、统的气源压力的稳定，通过溢流式减压阀实现定压控制，如图13-24所示。3高低压转换回路利用两个调压阀和一个换向阀来实现或输出低压或高压气源，如图13-25所示。22二、速度控制回路速度控制回路用来调节气缸的运动速度或实现气缸的缓冲等。由于目前使用的气动系统的功率小，故调速方法主要是节流调速。1单作用缸速度控制回路如图13-26a所示，采用节流阀的调速回路；图13-26b所示是采用止回节流的调速回路，前者不稳定。232双作用缸速度控制回路图13-27a是进口节流调速回路，图13-27b是出口节流调速回路。3双向调速回路在气缸的两端即进、排气口装设节流阀，便组成了双向调速回路，如图13-28所示。

12、图13-28a是采用止回节流阀组成的双向调速回路，图13-28b是采用排气节流阀组成的双向调速回路。244气一液联动速度控制回路气一液联动速度控制回路是利用气动控制实现液压传动，具有运动平稳、停止准确、泄漏途径少、制造维修方便、能耗小等特点。如图13-29所示，压缩空气由气源经换向阀进入气液转换器1或2的气腔，并将气压力转换为液压力，再通过改变两个单向节流阀的开度，来实现液压缸往复运动的无级调速。这种回路要求气液转换器的储油量大于液压缸的容积，并要注意油气间的密封，以免气体窜入油中，保证运动速度的稳定。图13-30所示为气一液阻尼缸和两个单向节流阀组成的速度控制回路。调节两个节流阀的开度，可使

13、气缸获得两个方向的无级调速。高位油箱是为补充液压缸的泄漏而设置的。2526三、换向控制回路在气动系统中，执行元件的起动、停止或改变运动方向，是利用控制进入执行元件的压缩空气的通、断或变向来实现的，这类控制回路就是换向控制回路。1单作用气缸换向回路图13-31a是二位三通电磁阀控制的换向回路。电磁阀通电活塞上升，断电时靠弹簧力使活塞下降。图13-31b用两个二位二通电磁阀代替图13-31a中的二位三通电磁阀控制单作用缸的回路。图13-31c是三位三通电磁阀控制单作用气缸的回路。气缸活塞可在任意位置停留，但由于存在泄漏，其定位精度不高。272双作用气缸换向回路图13-32是双作用气缸的换向回路。图

14、13-32a是二位五通电磁阀控制的换向回路。图13-32b是二位五通单气控换向阀控制的换向回路，气控换向阀由二位三通手动换向控制阀切换。图13-32c是双电控换向阀控制的换向回路。图13-32d是双气控换向阀控制的换向回路，主阀由两侧的两个二位三通手动阀控制，可远距离控制，但两阀必须不能同时按下。图13-32e是三位五通电磁换向阀控制的换向回路。28图13-33所示为解放CAl091型汽车的双回路气压制动示意图。第四节气压传动应用举例29一、选择题1、压缩空气脉动主要是由引起而由 减小。A、空气压缩机B、储气罐C、减压阀D、空气过滤器2、分离清除压缩空气中的水分和油分等杂质，使压缩空气得到净化

15、，主要由 来实现。A、冷却器B、除油器C、储气罐D、空气过滤器3、空气压缩机的润滑是通过 来进行润滑的。A、润滑油B、润滑脂C、润滑油雾4、或门型梭阀是由两个单向阀 串联的组合阀。A、串联B、并联5、通过安装的气动一次压力控制回路主要用于控制储气罐送出的气体压力不超过规定压力。A、减压阀B、顺序阀C、安全阀复习试题30二、填空题1、典型的气压传动系统，它主要由 、 、 和 四个部分组成。2、常见的低压、容积式空气压缩机按其结构分有： 、 和 ，其中最常用的是 。 3、气源净化装置有 、 和 等组成。 4、气动马达有叶片式、 、 等多种类型。 5、冷却器的作用是将高温空气冷却，使其中气态水分和变

16、质油雾冷凝成液滴。根据冷却介质不同分为 与 两种。6、气动元件上使用的消声器的类型一般有 消声器、 消声器和膨胀干涉吸收型消声器三种。7、压力控制阀按其功能可分为 、 和安全阀。8、按其作用原理分，气控换向阀有加压控制、 和 三种类型。319、气控换向阀是利用 的作用来实现阀的换向的。10、二次压力控制回路主要是为保证气动控制系统的 的稳定，通过 实现定压控制。三、判断题1、油水分离器主要利用回转离心、撞击、水浴等方法使水滴、油滴及其他杂质颗粒从压缩空气中分离出来。（ ）2、气源净化装置的作用是清除来自空气中的水分、尘埃和来自空气压缩机并由油雾器雾化的润滑油，确保提供给气压传动系统干净的压缩空气。（ ）3、油雾器是一种特殊的注油装置，其作用是使润滑油经气流引射出来并雾化后注入空气流中，达到与压缩空气充分混合的作用。（ ）4、排气节流阀是安装在执行元件的排气口处，用来调节排入大气中气体的流量的一种流量控制阀，能调节执行元件的运动速度。（ ）5、或门型梭阀是由两个单向阀反向串联的组合阀，当两个入口同时进压缩空气时，输出口有输出。（ ）326、与门型梭阀也是由两个单向阀组成的，当两个入口同