氣壓傳動系統的設計一氣壓傳動的工作原理氣壓系統以壓縮氣體為工作介質，靠氣體的壓力傳遞動力或信息的流體傳動。傳遞動力的系統是將壓縮氣體經由管道和控制閥輸送給氣動執行元件，把壓縮氣體的壓力能轉換為機械能而作功傳遞信息的系統是利用氣動邏輯元件或射流元件以實現邏輯運算等功能，亦稱氣動控制系統。氣壓傳動由氣源氣動執行元件氣動控制閥和氣動輔件組成。氣源一般由壓縮機提供；氣動執行元件把壓縮氣體的壓力能轉換為機械能，用來驅動工作部件，包括氣缸和氣動馬達；氣動控制閥用來調節氣流的方向壓力和流量，相應地分為方向控制閥壓力控制閥和流量控制閥；氣動輔件包括：凈化空氣用的分水濾氣器，改善空氣潤滑性能的油霧器，消除噪聲的消聲器，管子聯接件等；在氣壓傳動中還有用來感受和傳遞各種信息的氣動傳感器。二氣壓系統的組成1.能源裝置及輔件氣源裝置由空壓機、壓縮空氣的凈化儲存設備（后冷卻器、油水分離器、儲氣罐、干燥器及輸送管道）、氣動三聯件（分水過濾器、油霧器及減壓閥）組成，還有一些必要的輔件，如自動排水器、消聲器、緩沖器等，該些輔件是向系統輸送潔凈的壓縮空氣所必不可少的。對能源裝置的基本要求是：1）能源裝置外觀應美觀，色澤應與主機協調；2）能源裝置上所裝元件的排列布置應勻稱，維護方便簡易3）能源裝置應節能；4）能源裝置應工作平穩，產生振動小，噪聲小；5）和電氣、電子控制結合使用時，能遠程控制動源裝置以符合主機對所需的工作參數變化的要求。2.執行元件 執行元件是將壓縮空氣的壓力能轉化為機械能的元件，該系統的執行元件是氣缸，它驅動機構作直線往復運動，輸入為壓力和流量，輸出為力和速度。3.控制元件本系統采用的均為電磁閥雙向換接，它的特點是換向簡單，進氣和回氣回路簡單，安裝時統一，并且本系統的氣缸是垂直安裝升舉載荷，因此使用進氣節流。氣缸內的緩沖結構提高換向平穩性，所以此種換接方法可以被采用。三氣壓傳動的優缺點1.氣壓傳動的優點：（1）以空氣為工作介質，工作介質獲得比較容易，用后的空氣排到大氣中，處理方便，與液壓傳動相比不必設置回收的油箱和管道；（2）空氣的粘度很小（約為液壓油動力粘度的萬分之一），在管道中的壓力損失也很小，所以便于集中供氣、遠距離輸送，外泄漏不會像液壓傳動那樣嚴重污染環境；（3）動作迅速、反應快；（4）工作環境適應性好，氣動元件采用相應的材料后，能夠在在易燃、易爆、多塵埃、強磁、強輻射、強振動、強腐蝕等惡劣工作環境中正常工作；（5）成本低，使用安全，無爆炸和電擊危險，過載能自動保護；（6）壓縮空氣的工作壓力較低，因此，對氣動元件的材質要求較低；（7）氣動系統維護簡單，管道不易堵塞，也不存在介質變質、補充、更換等問題。2.氣壓傳動的缺點：（1）由于空氣具有可壓縮性，因此工作速度穩定性稍差。但采用氣液聯動裝置會得到較滿意的效果。（2）因工作壓力低（一般為0.31.0MPa），又因結構尺寸不宜過大，氣壓傳動裝置的總輸出力不宜大于1040kN。（3）噪聲較大，在高速排氣時要加消聲器。（4）氣動裝置中的氣信號傳遞速度在聲速以內比電子及光速慢，因此，氣動控制系統不宜用于元件級數過多的復雜回路；（5）目前氣壓傳動的效率較低。四氣動系統元件的選擇1.氣缸的選擇 該課題中，執行元件組的總任務是：控制上漿機構和吹掃機構的罩子進行垂直往返運動。氣缸的最大工作量是推動不銹鋼罩子和導軌滑塊進行垂直往返運動。1）氣缸所受阻力不銹鋼的密度：罩子體積為： 罩子質量為：罩子重量為：考慮到滑塊及吹抽氣，為安全考慮設定氣缸總受力為100N2）氣缸缸徑及行程的選擇查表的氣缸的效率一般在0.70.95之間，這里去取氣缸的工作壓力一般為，這里取氣缸理論推力由F和P查圖得：缸徑為18mm，為了安全取缸徑為25mm查機械設計手冊（單行本）氣壓傳動與控制得：上漿機構中選型號氣缸，因此缸徑為25mm，行程為250mm，腳架式安裝吹掃機構中選型號氣缸，因此缸徑為25mm，行程為200mm，腳架式安裝載體托盤機構中選型號氣缸，因此缸徑為25mm，行程為150mm，腳架式安裝2.空壓機的選擇氣源裝置是向氣動系統提供所需壓縮空氣的動力源，空壓機是氣壓發生裝置，是將機械能轉換為氣體壓力能的轉換裝置。 1）耗氣量的計算：缸徑,行程,全程需要的時間伸出耗氣量： 縮回耗氣量： 2）自由空氣量的計算（一個標準大氣壓狀態下的流量）： 3）氣缸的理論用氣量的計算： 其中： n：氣缸的個數，本設計中有2氣缸，所以n=2A：在一個周期內單程作用次數，所以a=2：一氣缸在一個周期內的平均用氣量 （,）t:氣缸一個單行程的時間,t=4sT:設備的一次工作循環的時間, s所以 取設備利用系數；漏損系數；備用系數則該設備氣缸的理論用氣量：查有關手冊選用的空壓機的型號及技術規范為:3. 控制元件的選擇電磁閥在選型時應遵循的原則：適用性，管路中的流體必須和選用的電磁閥系列型號中標定的介質一致，包括溫度、粘度和工作壓差等因素；可靠性，電磁閥分為常閉和常開兩種，一般選用常閉型，但在開啟時間很長而關閉時很短時要選用常開型，動作時間很短頻率較高時一般選取直動式，大口徑選用快速系列；安全性，一般電磁閥不防水，在條件不允許時請選用防水型，電磁閥的最高標定公稱壓力一定要超過管路內的最高壓力，否則使用壽命會縮短或產生其它意外情況，有腐蝕性液體的應選用全不銹鋼型，強腐蝕性流體宜選用塑料王（SLF）電磁閥，爆炸性環境必須選用相應的防爆產品；經濟性，有很多電磁閥可以通用，但在能滿足以上三點的基礎上應選用最經濟的產品。1）選擇換向閥對上漿機構中的氣缸的換向閥選擇本設計中選用二位二通和三位五通電磁換向閥，因氣缸在中間位置需停止，所以三位五通能滿足要求。因氣缸要求壓力，流量，由機械設計手冊，查表24.7-14得，選換向閥的通徑為表24.7-14查表得：二位二通電磁換向閥選 SLP1DF02N3A03三位五通電磁換向閥選對吹掃機構中的氣缸的換向閥選擇本設計中選用二位二通和二位五通電磁換向閥，因氣缸在中間位置無需停止，所以二位五通能滿足要求。因氣缸要求壓力，流量，由機械設計手冊，查表24.7-14得，選換向閥的通徑為同理：二位二通電磁換向閥選SLP1DF02N3A03二位五通電磁換向閥選對載體支撐架機構中的氣缸的換向閥選擇本設計中選用二位二通和二位五通電磁換向閥，因氣缸在中間位置無需停止，所以二位五通能滿足要求。因氣缸要求壓力，流量，由機械設計手冊，查表24.7-14得，選換向閥的通徑為同理：二位二通電磁換向閥選SLP1DF02N3A03二位五通電磁換向閥選對氣囊機構中換向閥選擇本設計中選用二位二通電磁換向閥因氣缸要求壓力，流量，由機械設計手冊，查表24.7-14得，選換向閥的通徑為同理：二位二通電磁換向閥選 SLP1DF02N3A032）選擇快速排氣閥對氣囊機構中快速排氣閥選擇：本設計中的快速排氣閥選用KP-L3 3）選擇消聲器 氣缸，氣閥等工作時排氣速度快，氣體體積急劇膨脹，會產生刺耳的噪聲，這種噪聲損害人體的健康，惡化環境，為減小噪音通常在排氣口安裝消聲器。消聲器配于主控閥排氣口，氣缸排氣口處，起消聲濾塵作用。所以本設計采用KXY-3消聲器。 4）選擇三聯件（分水濾氣器，減壓閥，油霧器的組合件）分水濾氣器又名空氣過濾器，其作用是濾除壓縮空氣中的水分，油滴及雜質。油霧器的作用是當壓縮空氣流過時，將潤滑油噴射成霧狀，隨壓縮空氣流進需要的潤滑的部件，達到潤滑的目的。由供氣壓力為，額定流量為，選擇型號為398.2134.確定管道直徑本設計按各管徑和氣動元件通徑相一致的原則，初定各段管徑。考慮到上漿機構氣缸和吹掃機構氣缸不同時工作的特點，由，可導出，取標準管徑為3mm。5.驗算壓力損失：本例中驗算吹掃機構中氣缸進氣口x處的損失（因上漿機構氣缸和吹掃機構氣缸的管路通徑一樣，但吹掃機構氣缸得管路較長）是否在允許范圍內。1）沿程壓力損失y-o段的沿程壓力損失由式式中：沿程壓力損失 d:管內徑，d=0.003m l:管長，l=0.4m v:管中流速，v=:沿程阻力系數，由雷諾數和管壁相對粗糙度確定根據溫度，查表得運動粘度由雷諾數和管壁相對粗糙度，查有關手冊得=0.0165溫度，壓力0.5Mp時值為： o-e段的沿程壓力損失=由雷諾數和管壁相對粗糙度，查有關手冊得=0.0165 e-x段的沿程壓力損失 =由雷諾數和管壁相對粗糙度，查有關手冊得=0.0165由y-x的所有沿程損失2）局部壓力損失流經管路中的局部壓力損失 各局部阻力系數： ：入口局部阻力系數，=0.5 ：三通管局部阻力系數，=2 ：流經截止閥處局部阻力系數，=3.1：彎頭局部阻力系數，=0.29 ：出口局部阻力系數，=1 流經元，輔件的壓力損失流經減壓閥的壓力損失較小可忽略不計，其余損失： 式中： ：流經分水濾氣器的壓力損失 ：流經油霧器的壓力損失：流經換向閥的壓力損失 查表得=0.01Mpa，=0.015 Mpa，=0.025 Mpa =0.05 Mpa總局部壓力損失 = +0.05=0.0503 Mpa3）總壓力損失 考慮到排氣口消聲器等未計入的壓力損失： =，取=1.1則從的計算可知，壓力損失主要在氣動元，輔件上，所以在不要求精確計算的場合，可不細算，只要在安全系數中取較大值就可以了。執行元件需工作壓力p=0.5Mpa，壓力損失。供氣壓力為，說明供氣壓力滿足了執行元件需要的工作壓力，顧以上選擇的通徑和管徑是可以的。五氣動原理圖上漿機構設計氣囊的設計由于在上漿的過