气压换向阀的工作原理图
气压换向阀的工作原理图
09-09-16 &匿名提问
：(1)液压传动的工作原理 如图所示的磨床工作台液压传动原理图，液压泵3由电动机带动，从油箱1中吸油，然后将具有压力能的油液输送到管路，油液通过节流阀4和管路流 至换向阀6，换向阀6的阀芯有不同的工作位置(图中有三个工作位置)，因此通路情况不同，当阀芯处于中间位置时，阀口P．A、B．T互不相通．通向液压缸的油路被堵死，液压缸不通压力油，所以工作台停止不动；若将阀芯向右推（右端工作位置），这时阀口P和A，B和T相通，压力油经P口流人换向阀6，经A口流入液压缸8的左腔，活塞9在液压缸左腔压力油的推动下带动工作台10向右移动；液压缸右腔的油液通过换向阀6的b口流入到换向阀6，又经回油口T流回油箱1；若将换向阀6的阀芯向左推(左端工作位置)，活塞带动工作台向左移动；因此换向阀6的工作位置不同的，就能不断改变压力油的通路，使液 压缸不断换向，以实现工作台所需要的往复运动。根据加工要求的不同，工作台的移动速度可通过节流阀4来调节，利用改变节流阀开口的大小来调节通过节流阀的流量，以控制工作台的运动速度。工作台运动时，由于工作情况不同，要克服的阻力也不同，不同的阻力都是由液压泵输出油液的压力能来克服的，系统的压力可通过溢流阀5调节。当系统中的油压升高到梢高于溢流阀的调定压力时，溢流阀上的钢球被顶开，油液经溢流阀排回油箱。这时油压不再升高，维持定值。为保持油液的浦洁，设置有过滤器，将油液中的污物杂质去掉，使系统工作正常。总之，液压传动的工作原理是利用液体的压力能来传递动力的；利用执行元件将液体的压力能转换为机械能，驱动工作部件运动。液正系统工作，必须对油液压力、流量、方向进行控制与调节，以满足工作部件在力、速度和方向上的要求。（2）液压系统的组成 一个完整的液压系统主要由以下五部分组成；1）动力装置 它供给液压系统压力，并将电动机输出的机械能转换为油液的压力能，从而推动整个液压系统工作．如图中液压泵3就是动力装置，将油液从油箱1中吸人，再输送给系统．2）执行元件；它包括液压缸和液压马达，用以将液体的压力能转换为机械能，以驱动工作部件运动；图中8是液压缸，在压力油的推动下，带动磨床工作台做直线运动；3)控制调节装置 包括各种阀类，如压力阀、流量阀和方向阀等．用来控制液压系统的液体压力、流量(流速)，和液流的方向，以保证执行元件完成预期的工作运动．图中5是溢流阀，用来控制系统的压力；4是节流阀，用来凋节进入液压缸的流量，从而控制工作台的运动速度；6是换向阀，用来改变压力油的通路，使液压缸换向，实现工作台的往复运动。4）辅助装置 指各种管接头、油管．油箱、过摅器和压力计等．它们起着连接、储油、过滤、储存压力能和测量油压等辅助作用，以保证液压系统可靠．稳定、持久地工作。图中2为网式过滤器．起过滤油液的作用；1)为油箱，用来储油和将油散热。5）工作介质 指在液压系统中，承受压力并传递压力的油液  
 最基本的原理就是液体各部分在传递压强时可以保持压强不变但方向改变！再加上压力与压强的关系F=PS,承压面积越大则压力越大。你没有给出图，我也没法从你的图上解答，只能给你一个基本原理，你就可以自己根据基本原理自己分析了
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第一章 绪论第一节 液压传动发展概况自18世纪末英国制成世界上第一台水压机算起，液压传动技术已有二三百年的历史。直到20世纪30年代它才较普遍地用于起重机、机床及工程机械。在第二次世界大战期间，由于战争需要，出现了由响应迅速、精度高的液压控制机构所装备的各种军事武器。第二次世界大战结束后，战后液压技术迅速转向民用工业，液压技术不断应用于各种自动机及自动生产线。    本世纪60年代以后，液压技术随着原子能、空间技术、计算机技术的发展而迅速发展。因此，液压传动真正的发展也只是近三四十年的事。当前液压技术正向迅速、高压、大功率、高效、低噪声、经久耐用、高度集成化的方向发展。同时，新型液压元件和液压系统的计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助测试(CAT)、计算机直接控制(CDC)、机电一体化技术、可靠性技术等方面也是当前液压传动及控制技术发展和研究的方向。我国的液压技术最初应用于机床和锻压设备上，后来又用于拖拉机和工程机械。现在，我国的液压元件随着从国外引进一些液压元件、生产技术以及进行自行设计，现已形成了系列，并在各种机械设备上得到了广泛的使用。机械的传动方式一切机械都有其相应的传动机构借助于它达到对动力的传递和控制的目的。    机械传动——通过齿轮、齿条、蜗轮、蜗杆等机件直接把动力传送到执行机构的传递方式。            电气传动——利用电力设备，通过调节电参数来传递或控制动力的传动方式                                    液压传动——利用液体静压力传递动力                        液体传动液力传动——利用液体静流动动能传递动力流体传动                       气压传动          气体传动                       气力传动
第二节  液压传动的工作原理及其组成一、液压传动的工作原理液压传动的工作原理，可以用一个液压千斤顶的工作原理来说明。? 图1-1液压千斤顶工作原理图1—杠杆手柄2—小油缸3—小活塞4，7—单向阀5—吸油管6，10—管道?8—大活塞9—大油缸11—截止阀12—油箱图1-1是液压千斤顶的工作原理图。大油缸9和大活塞8组成举升液压缸。杠杆手柄1、小油缸2、小活塞3、单向阀4和7组成手动液压泵。如提起手柄使小活塞向上移动，小活塞下端油腔容积增大，形成局部真空，这时单向阀4打开，通过吸油管5从油箱12中吸油；用力压下手柄，小活塞下移，小活塞下腔压力升高，单向阀4关闭，单向阀7打开，下腔的油液经管道6输入举升油缸9的下腔，迫使大活塞8向上移动，顶起重物。再次提起手柄吸油时，单向阀7自动关闭，使油液不能倒流，从而保证了重物不会自行下落。不断地往复扳动手柄，就能不断地把油液压入举升缸下腔，使重物逐渐地升起。如果打开截止阀11，举升缸下腔的油液通过管道10、截止阀11流回油箱，重物就向下移动。这就是液压千斤顶的工作原理。通过对上面液压千斤顶工作过程的分析，可以初步了解到液压传动的基本工作原理。液压传动是利用有压力的油液作为传递动力的工作介质。压下杠杆时，小油缸2输出压力油，是将机械能转换成油液的压力能，压力油经过管道6及单向阀7，推动大活塞8举起重物，是将油液的压力能又转换成机械能。大活塞8举升的速度取决于单位时间内流入大油缸9中油容积的多少。由此可见，液压传动是一个不同能量的转换过程。二、液压传动系统的组成液压千斤顶是一种简单的液压传动装置。下面分析一种驱动工作台的液压传动系统。如图1-2所示，它由油箱、滤油器、液压泵、溢流阀、开停阀、节流阀、图1-2机床工作台液压系统工作原理图1—工作台2—液压缸3—活塞4—换向手柄5—换向阀6，8，16—回油管7—节流阀9—开停手柄10—开停阀?11—压力管12—压力支管13—溢流阀14—钢球15—弹簧17—液压泵18—滤油器19—油箱 换向阀、液压缸以及连接这些元件的油管、接头组成。其工作原理如下：液压泵由电动机驱动后，从油箱中吸油。油液经滤油器进入液压泵，油液在泵腔中从入口低压到泵出口高压，在图1-2(a)所示状态下，通过开停阀、节流阀、换向阀进入液压缸左腔，推动活塞使工作台向右移动。这时，液压缸右腔的油经换向阀和回油管6排回油箱。如果将换向阀手柄转换成图1-2(b)所示状态，则压力管中的油将经过开停阀、节流阀和换向阀进入液压缸右腔、推动活塞使工作台向左移动，并使液压缸左腔的油经换向阀和回油管6排回油箱。工作台的移动速度是通过节流阀来调节的。当节流阀开大时，进入液压缸的油量增多，工作台的移动速度增大；当节流阀关小时，进入液压缸的油量减小，工作台的移动速度减小。为了克服移动工作台时所受到的各种阻力，液压缸必须产生一个足够大的推力，这个推力是由液压缸中的油液压力所产生的。要克服的阻力越大，缸中的油液压力越高；反之压力就越低。这种现象正说明了液压传动的一个基本原理——压力决定于负载。从机床工作台液压系统的工作过程可以看出，一个完整的、能够正常工作的液压系统，应该由以下五个主要部分来组成：1.能源装置它是供给液压系统压力油，把机械能转换成液压能的装置。最常见的形式是液压泵。2.执行装置它是把液压能转换成机械能的装置。其形式有作直线运动的液压缸，有作回转运动的液压马达，它们又称为液压系统的执行元件。3.控制调节装置它是对系统中的压力、流量或流动方向进行控制或调节的装置。如溢流阀、节流阀、换向阀、开停阀等。4.辅助装置上述三部分之外的其他装置，例如油箱，滤油器，油管等。它们对保证系统正常工作是必不可少的。5.工作介质传递能量的流体，即液压油等。三、液压传动系统图的图形符号图1-3机床工作台液压系统的图形符号图1—工作台2—液压缸3—油塞4—换向阀5—节流阀6—开停阀7—溢流阀8—液压泵9—滤油器10—油箱 图1-2所示的液压系统是一种半结构式的工作原理图它有直观性强、容易理解的优点，当液压系统发生故障时，根据原理图检查十分方便，但图形比较复杂，绘制比较麻烦。我国已经制定了一种用规定的图形符号来表示液压原理图中的各元件和连接管路的国家标准，即“液压系统图图形符号(GB786—76)”。我国制订的液压系统图图形符号(GB786—76)中，对于这些图形符号有以下几条基本规定。(1)符号只表示元件的职能，连接系统的通路，不表示元件的具体结构和参数，也不表示元件在机器中的实际安装位置。(2)元件符号内的油液流动方向用箭头表示，线段两端都有箭头的，表示流动方向可逆。(3)符号均以元件的静止位置或中间零位置表示，当系统的动作另有说明时，可作例外。图1-3所示为图1-2(a)系统用国标《GB786—76液压系统图图形符号》绘制的工作原理图。使用这些图形符号可使液压系统图简单明了，且便于绘图。第三节   液压传动的优缺点液压传动之所以能得到广泛的应用，是由于它具有以下的主要优点：(1)由于液压传动是油管连接，所以借助油管的连接可以方便灵活地布置传动机构，这是比机械传动优越的地方。例如，在井下抽取石油的泵可采用液压传动来驱动，以克服长驱动轴效率低的缺点。由于液压缸的推力很大，又加之极易布置，在挖掘机等重型工程机械上，已基本取代了老式的机械传动，不仅操作方便，而且外形美观大方。(2)液压传动装置的重量轻、结构紧凑、惯性小。例如，相同功率液压马达的体积为电动机的12%～13%。液压泵和液压马达单位功率的重量指标，目前是发电机和电动机的十分之一，液压泵和液压马达可小至0.0025N/W(牛/瓦),发电机和电动机则约为0.03N/W。(3)可在大范围内实现无级调速。借助阀或变量泵、变量马达，可以实现无级调速，调速范围可达1∶2000，并可在液压装置运行的过程中进行调速。(4)传递运动均匀平稳，负载变化时速度较稳定。正因为此特点，金属切削机床中的磨床传动现在几乎都采用液压传动。(5)液压装置易于实现过载保护——借助于设置溢流阀等，同时液压件能自行润滑，因此使用寿命长。(6)液压传动容易实现自动化——借助于各种控制阀，特别是采用液压控制和电气控制结合使用时，能很容易地实现复杂的自动工作循环，而且可以实现遥控。(7)液压元件已实现了标准化、系列化和通用化，便于设计、制造和推广使用。液压传动的缺点是：(1)液压系统中的漏油等因素，影响运动的平稳性和正确性，使得液压传动不能保证严格的传动比。(2)液压传动对油温的变化比较敏感，温度变化时，液体粘性变化，引起运动特性的变化，使得工作的稳定性受到影响，所以它不宜在温度变化很大的环境条件下工作。(3)为了减少泄漏，以及为了满足某些性能上的要求，液压元件的配合件制造精度要求较高，加工工艺较复杂。(4)液压传动要求有单独的能源，不像电源那样使用方便。(5)液压系统发生故障不易检查和排除。总之，液压传动的优点是主要的，随着设计制造和使用水平的不断提高，有些缺点正在逐步加以克服。液压传动有着广泛的发展前景。第四节  液压传动在机械中的应用驱动机械运动的机构以及各种传动和操纵装置有多种形式。根据所用的部件和零件，可分为机械的、电气的、气动的、液压的传动装置。经常还将不同的形式组合起来运用——四位一体。由于液压传动具有很多优点，使这种新技术发展得很快。液压传动应用于金属切削机床也不过四五十年的历史。航空工业在1930年以后才开始采用。特别是最近二三十年以来液压技术在各种工业中的应用越来越广泛。在机床上，液压传动常应用在以下的一些装置中：1.进给运动传动装置磨床砂轮架和工作台的进给运动大部分采用液压传动；车床、六角车床、自动车床的刀架或转塔刀架；铣床、刨床、组合机床的工作台等的进给运动也都采用液压传动。这些部件有的要求快速移动，有的要求慢速移动。有的则既要求快速移动，也要求慢速移动。这些运动多半要求有较大的调速范围，要求在工作中无级调速；有的要求持续进给，有的要求间歇进给；有的要求在负载变化下速度恒定，有的要求有良好的换向性能等等。所有这些要求都是可以用液压传动来实现的。2.往复主体运动传动装置龙门刨床的工作台、牛头刨床或插床的滑枕，由于要求作高速往复直线运动，并且要求换向冲击小、换向时间短、能耗低，因此都可以采用液压传动。                                           3.仿形装置车床、铣床、刨床上的仿形加工可以采用液压伺服系统来完成。  其精度可达0.01～0.02mm。此外，磨床上的成形砂轮修正装置亦可采用这种系统。4.辅助装置机床上的夹紧装置、齿轮箱变速操纵装置、丝杆螺母间隙消除装置、垂直移动部件平衡装置、分度装置、工件和刀具装卸装置、工件输送装置等，采用液压传动后，有利于简化机床结构，提高机床自动化程度。5.静压支承重型机床、高速机床、高精度机床上的轴承、导轨、丝杠螺母机构等处采用液体静压支承后，可以提高工作平稳性和运动精度。液压传动在其他机械工业部门的应用情况见表1-1所示。表1-1  液压传动在各类机械行业中的应用实例行业名称 应用场所举例 工程机械 挖掘机、装载机、推土机、压路机、铲运机等 起重运输机械 汽车吊、港口龙门吊、叉车、装卸机械、皮带运输机等 矿山机械 凿岩机、开掘机、开采机、破碎机、提升机、液压支架等 建筑机械 打桩机、液压千斤顶、平地机等 农业机械 联合收割机、拖拉机、农具悬挂系统等 冶金机械 电炉炉顶及电极升降机、轧钢机、压力机等 轻工机械 打包机、注塑机、校直机、橡胶硫化机、造纸机等 汽车工业 自卸式汽车、平板车、高空作业车、汽车中的转向器、减振器等 智能机械 折臂式小汽车装卸器、数字式体育锻炼机、模拟驾驶舱、机器人等
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换向型方向控制阀(简称换向阀)，是通过改变气流通道而使气体流动方向发生变化，从而达到改变气动执行元件运动方向目的。它包括气压控制换向阀、电磁控制换向阀、机械控制换向阀、人力控制换向阀和时间控制换向阀等。
   １、气压控制换向阀
   气压控制换向阀，是利用气体压力来使主阀芯运动而使气体改变流向的。按控制方式不同分为加压控制、卸压控制和差压控制三种。加压控制是指所加的控制信号压力是逐渐上升的．当气压增加到阀芯的动作压力时，主阀便换向；卸压控制是指所加的气控信号压力是减小的，当减小到某一压力值时，主阀换向；差压控制是使主阀芯在两端压力差的作用下换向。
   气控换向阀按主阀结构不同，又可分为截止式和滑阀式两种主要形式。滑阀式气控换向阀的结构和工作原理与液动换向阀基本相同。在此主要介绍截止式换向阀。
   截止式换向阀的工作原理
   图1所示为二位三通单气控截止式换向阀的工作原理图。图14—20a为及口没有控制信号时的状态。阀芯在弹簧与P腔气压作用下，使P与A断开，A与T通，阀处于排气状态。当K口有控制信号时(见图14—20b)，P与A通，A与2、断开，A口进气。 图一、截止式换向阀的工作原理    图2所示为二位三通单气控截止式换向阀的结构图。当K口无信号时。A与T通、阀处于排气状态；当K口有信号输入后，压缩空气进入活塞9的有端，使阀杆5左移、P与A通。图中所示的为常断型阀，如果P与T换接则成为常通型。 图二、截止式换向阀的结构图    ２、先导式电磁换向阀 图三、直动式单电控电磁阀的工作原理    先导式电磁换向阀是由电磁铁首先控制气路，产生先导压力，再由先导压力去推动主阀阀芯，使其换向。适用于通径较大的场合。
   图4所示为先导式双电控二位四通电磁换向阀。它由先导阀(Dl、D2)和主阀组成。而主阀又包括阀体1和活塞组件2两部分。图示的是Dl、D2均处于断电的状态。电磁阀的动铁芯5、6处于关闭状态。当Dl通电、D2断电时，动铁芯5被吸起，由P口来的压缩空气经孔a(虚线)进入阀的f腔。并从密封塞4(单向阀)的四周唇边进入孔‘，并进入。广腔，推动活塞组件2下移，使P与A通，B经阀芯中心孔h与T通(排气)。A口有压缩空气输出的同时，有一部分压缩空气流入孔g，其中一路经节流孔d进入c腔使密封塞4下移封住排气孔b，另一路压缩空气进入f腔，作用在活塞组件2的上端。此时，即使Dl断电，活塞组件2也不会位即该阀具有记忆功能。  图四、先导式双电控二位四通电磁换向阀    当先导阀D2通电、Dl断电时，动铁芯6被吸起，c腔内的压缩空气经T1口排出。此时从P到A的压缩空气作用在大、小活塞上，因大、小活塞的面积差而产生向上的作用力，使活塞组件2上移。与此同时，密封塞4也上移，并打开阀口3，使活塞组件2上端的压缩空气经孔6排掉。活塞组件2上移后，P与B通，A与T通(排气)。此时即使D2断电，因大小活塞面积差而产生向上的作用力依然存在，所以输出状态也不会改变，即具有记忆功能。气动电磁换向阀与液压电磁换向阀一样，有很多类型，其工作原理也相似，不再赘述。
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气缸的工作原理1.2.1单作用气缸单作用气缸只有一腔可输入压缩空气，实现一个方向运动。其活塞杆只能借助外力将其推回；通常借助于弹簧力，膜片张力，重力等。     其原理及结构见图42.2-2。图42.2-2单作用气缸1—缸体；2—活塞；3—弹簧；4—活塞杆；单作用气缸的特点是：1）仅一端进（排）气，结构简单，耗气量小。2）用弹簧力或膜片力等复位，压缩空气能量的一部分用于克服弹簧力或膜片张力，因而减小了活塞杆的输出力。3）缸内安装弹簧、膜片等，一般行程较短；与相同体积的双作用气缸相比，有效行程小一些。4）气缸复位弹簧、膜片的张力均随变形大小变化，因而活塞杆的输出力在行进过程中是变化的。由于以上特点，单作用活塞气缸多用于短行程。其推力及运动速度均要求不高场合，如气吊、定位和夹紧等装置上。单作用柱塞缸则不然，可用在长行程、高载荷的场合。1.2.2双作用气缸双作用气缸指两腔可以分别输入压缩空气，实现双向运动的气缸。其结构可分为双活塞杆式、单活塞杆式、双活塞式、缓冲式和非缓冲式等。此类气缸使用最为广泛。1）双活塞杆双作用气缸双活塞杆气缸有缸体固定和活塞杆固定两种。其工作原理见图42.2-3。缸体固定时，其所带载荷（如工作台）与气缸两活塞杆连成一体，压缩空气依次进入气缸两腔（一腔进气另一腔排气），活塞杆带动工作台左右运动，工作台运动范围等于其有效行程s的3倍。安装所占空间大，一般用于小型设备上。活塞杆固定时，为管路连接方便，活塞杆制成空心，缸体与载荷（工作台）连成一体，压缩空气从空心活塞杆的左端或右端进入气缸两腔，使缸体带动工作台向左或向左运动，工作台的运动范围为其有效行程s的2倍。适用于中、大型设备。图42.2-3  双活塞杆双作用气缸a）缸体固定；b）活塞杆固定1—缸体；2—工作台；3—活塞；4—活塞杆；5—机架双活塞杆气缸因两端活塞杆直径相等，故活塞两侧受力面积相等。当输入压力、流量相同时，其往返运动输出力及速度均相等。2）缓冲气缸对于接近行程末端时速度较高的气缸，不采取必要措施，活塞就会以很大的力（能量）撞击端盖，引起振动和损坏机件。为了使活塞在行程末端运动平稳，不产生冲击现象。在气缸两端加设缓冲装置，一般称为缓冲气缸。缓冲气缸见图42.2-4，主要由活塞杆1、活塞2、缓冲柱塞3、单向阀5、节流阀6、端盖7等组成。其工作原理是：当活塞在压缩空气推动下向右运动时，缸右腔的气体经柱塞孔4及缸盖上的气孔8排出。在活塞运动接近行程末端时，活塞右侧的缓冲柱塞3将柱塞孔4堵死、活塞继续向右运动时，封在气缸右腔内的剩余气体被压缩，缓慢地通过节流阀6及气孔8排出，被压缩的气体所产生的压力能如果与活塞运动所具有的全部能量相平衡，即会取得缓冲效果，使活塞在行程末端运动平稳，不产生冲击。调节节流阀6阀口开度的大小，即可控制排气量的多少，从而决定了被压缩容积（称缓冲室）内压力的大小，以调节缓冲效果。若令活塞反向运动时，从气孔8输入压缩空气，可直接顶开单向阀5，推动活塞向左运动。如节流阀6阀口开度固定，不可调节，即称为不可调缓冲气缸。图42.2-4缓冲气缸1—活塞杆；2—活塞；3—缓冲柱塞；4—柱塞孔；5—单向阀6—节流阀；7—端盖；8—气孔气缸所设缓冲装置种类很多，上述只是其中之一，当然也可以在气动回路上采取措施，达到缓冲目的。1.2.3、组合气缸组合气缸一般指气缸与液压缸相组合形成的气-液阻尼缸、气-液增压缸等。众所周知，通常气缸采用的工作介质是压缩空气，其特点是动作快，但速度不易控制，当载荷变化较大时，容易产生“爬行”或“自走”现象；而液压缸采用的工作介质是通常认为不可压缩的液压油，其特点是动作不如气缸快，但速度易于控制，当载荷变化较大时，采用措施得当，一般不会产生“爬行”和“自走”现象。把气缸与液压缸巧妙组合起来，取长补短，即成为气动系统中普遍采用的气-液阻尼缸。气-液阻尼缸工作原理见图42.2-5。实际是气缸与液压缸串联而成，两活塞固定在同一活塞杆上。液压缸不用泵供油，只要充满油即可，其进出口间装有液压单向阀、节流阀及补油杯。当气缸右端供气时，气缸克服载荷带动液压缸活塞向左运动（气缸左端排气），此时液压缸左端排油，单向阀关闭，油只能通过节流阀流入液压缸右腔及油杯内，这时若将节流阀阀口开大，则液压缸左腔排油通畅，两活塞运动速度就快，反之，若将节流阀阀口关小，液压缸左腔排油受阻，两活塞运动速度会减慢。这样，调节节流阀开口大小，就能控制活塞的运动速度。可以看出，气液阻尼缸的输出力应是气缸中压缩空气产生的力（推力或拉力）与液压缸中油的阻尼力之差。图42.2-5 气-液阻尼缸1—节流阀；2—油杯；3—单向阀；4—液压缸；5—气缸；6—外载荷气-液阻尼缸的类型有多种。按气缸与液压缸的连接形式，可分为串联型与并联型两种。前面所述为串联型，图42.2-6为并联型气-液阻尼缸。串联型缸体较长；加工与安装时对同轴度要求较高；有时两缸间会产生窜气窜油现象。并联型缸体较短、结构紧凑；气、液缸分置，不会产生窜气窜油现象；因液压缸工作压力可以相当高，液压缸可制成相当小的直径（不必与气缸等直径）；但因气、液两缸安装在不同轴线上，会产生附加力矩，会增加导轨装置磨损，也可能产生“爬行”现象。串联型气-液阻尼缸还有液压缸在前或在后之分，液压缸在后参见图42.2-5，液压缸活塞两端作用面积不等，工作过程中需要储油或补油，油杯较大。如将液压缸放在前面（气缸在后面），则液压缸两端都有活塞杆，两端作用面积相等，除补充泄漏之外就不存在储油、补油问题，油杯可以很小。图42.2-6 并联型气-液阻尼缸1—液压缸；2—气缸按调速特性可分为：1）慢进慢退式；2）慢进快退式；3）快进慢进快退式。其调速特性及应用见表42.2-3。就气-液阻尼缸的结构而言，尚可分为多种形式：节流阀、单向阀单独设置或装于缸盖上；单向阀装在活塞上（如挡板式单向阀）；缸壁上开孔、开沟槽、缸内滑柱式、机械浮动联结式、行程阀控制快速趋近式等。活塞上有挡板式单向阀的气-液阻尼缸见图42.2-7。活塞上带有挡板式单向阀，活塞向右运动时，挡板离开活塞，单向阀打开，液压缸右腔的油通过活塞上的孔（即挡板单向阀孔）流至左腔，实现快退，用活塞上孔的多少和大小来控制快退时的速度。活塞向左运动时，挡板挡住活塞上的孔，单向阀关闭，液压缸左腔的油经节流阀流至右腔（经缸外管路）。调节节流阀的开度即可调节活塞慢进的速度。其结构较为简单，制造加工较方便。图42.2-8为采用机械浮动联接的快速趋近式气-液阻尼缸原理图。靠液压缸活塞杆端部的T形顶块与气缸活塞杆端部的拉钩间有一空行程s1，实现空程快速趋近，然后再带动液压缸活塞，通过节流阻尼，实现慢进。返程时也是先走空行程s1，再与液压活塞一起运动，通过单向阀，实现快退。表42.2-3气-液阻尼缸调速特性及应用调速方式 结构示意图 特性曲线 作用原理 应用 双向节流调速在气-液阻尼缸的回油管路装设可调式节流阀，使活塞往复运动的速度可调并相同适用于空行程及工作行程都较短的场合（s＜20mm）单向节流调速将一单向阀和一节流阀并联在调速油路中。活塞向右运动时，单向阀关闭，节流慢进；活塞向左运动时，单向阀打开，不经节流快退。适用于空行程较短而工作行程较长的场合快速趋近单向节流调速将液压缸的ƒ点与α点用管路相通，活塞开始向右运动时，右腔油经由fgea回路直接流入α端实现快速趋近，当活塞移过ƒ点，油只能经节流阀流入α端，实现慢进，活塞向左运动时，单向阀打开，实现快退。由于快速趋近，节省了空程时间，提高了劳动生产率。是各种机床、设备最常用的方式图42.2-7活塞上有挡板式单向阀的气-液阻尼缸图42.2-8浮动联接气-液阻尼缸原理图1-气缸；2—顶丝；3—T形顶块；4—拉钩；5—液压缸1— 图42.2-9是又一种浮动联接气-液阻尼缸。与前者的区别在于：T形顶块和拉钩装设位置不同，前者设置在缸外部。后者设置在气缸活塞杆内，结构紧凑但不易调整空行程s1（前者调节顶丝即可方便调节s1的大小）。1.2.4 特殊气缸（1）冲击气缸图42.2-9 浮动联接气-液阻尼缸冲击气缸是把压缩空气的能量转化为活塞、活塞杆高速运动的能量，利用此动能去做功。冲击气缸分普通型和快排型两种。1）普通型冲击气缸普通型冲击气缸的结构见图42.2-10。与普通气缸相比，此种冲击气缸增设了蓄气缸1和带流线型喷气口4及具有排气孔3的中盖2。其工作原理及工作过程可简述为如下五个阶段（见图42.2-11）：第一阶段：复位段。见图42.2-10和图42.2-11a，接通气源，换向阀处复位状态，孔A进气，孔B排气，活塞5在压差的作用下，克服密封阻力及运动部件重量而上移，借助活塞上的密封胶垫封住中盖上的喷气口4。中盖和活塞之间的环形空间C经过排气小孔3与大气相通。最后，活塞有杆腔压力升高至气源压力，蓄气缸内压力降至大气压力。第二阶段：储能段。见图42.2-10和图42.2-11b，换向阀换向，B孔进气充入蓄气缸腔内，A孔排气。由于蓄气缸腔内压力作用在活塞上的面积只是喷气口4的面积，它比有杆腔压力作用在活塞上的面积要小得多，故只有待蓄气缸内压力上升，有杆腔压力下降，直到下列力平衡方程成立时，活塞才开始移动。 式中 d——中盖喷气口直径（m）；p30——活塞开始移动瞬时蓄气缸腔内压力（绝对压力）（Pa）；p20——活塞开始移动瞬时有杆腔内压力（绝对压力）（Pa）；G——运动部件（活塞、活塞杆及锤头号模具等）所受的重力（N）；D——活塞直径（m）；d1——活塞杆直径（m）；Fƒ0——活塞开始移动瞬时的密封摩擦力（N）。若不计式（42.2-1）中G和Fƒ0项，且令d=d1，，则当
时，活塞才开始移动。这里的p20、p30均为绝对压力。可见活塞开始移动瞬时，蓄气缸腔与有杆腔的压力差很大。这一点很明显地与普通气缸不同。 图42.2-10 普通型冲击气缸    第三阶段：冲击段。活塞开始移动瞬时，蓄气缸腔内压力p30可认为已达气源压力ps，同时，容积很小的无杆腔（包括环形空间C）通过排气孔3与大气相通，故无杆腔压力p10等于大气压力pa。由于pa/ps大于临界压力比0.528，所以活塞开始移动后，在最小流通截面处（喷气口与活塞之间的环形面）为声速流动，使无杆腔压力急剧增加，直至与蓄气缸腔内压力平衡。该平衡压力略低于气源压力。以上可以称为冲击段的第I区段。第I区段的作用时间极短（只有几毫秒）。在第I区段，有杆腔压力变化很小，故第I区段末，无杆腔压力p1（作用在活塞全面积上）比有杆腔压力p2（作用在活塞杆侧的环状面积上）大得多，活塞在这样大的压差力作用下，获得很高的运动加速度，使活塞高速运动，即进行冲击。在此过程B口仍在进气，蓄气缸腔至无杆腔已连通且压力相等，可认为蓄气-无杆腔内为略带充气的绝热膨胀过程。同时有杆腔排气孔A通流面积有限，活塞高速冲击势必造成有杆腔内气体迅速压缩（排气不畅），有杆腔压力会迅速升高（可能高于气源压力）这必将引起活塞减速，直至下降到速度为0。以上可称为冲击段的第Ⅱ区段。可认为第Ⅱ区段的有杆腔内为边排气的绝热压缩过程。整个冲击段时间很短，约几十毫秒。见图42.2-11c。 图42.2-11 普通型冲击气缸的工作原理1—  蓄气缸；2—中盖；3—排气孔；4—喷气口；5—活塞    第四阶段：弹跳段。在冲击段之后，从能量观点来说，蓄气缸腔内压力能转化成活塞动能，而活塞的部分动能又转化成有杆腔的压力能，结果造成有杆腔压力比蓄气-无杆腔压力还高，即形成“气垫”，使活塞产生反向运动，结果又会使蓄气-无杆腔压力增加，且又大于有杆腔压力。如此便出现活塞在缸体内来回往复运动—即弹跳。直至活塞两侧压力差克服不了活塞阻力不能再发生弹跳为止。待有杆腔气体由A排空后，活塞便下行至终点。    第五阶段：耗能段。活塞下行至终点后，如换向阀不及时复位，则蓄气-无杆腔内会继续充气直至达到气源压力。再复位时，充入的这部分气体又需全部排掉。可见这种充气不能作用有功，故称之为耗能段。实际使用时应避免此段（令换向阀及时换向返回复位段）。    对内径D=90mm的气缸，在气源压力0.65MPa下进行实验，所得冲击气缸特性曲线见图42.2-12。上述分析基本与特性曲线相符。    对冲击段的分析可以看出，很大的运动加速使活塞产生很大的运动速度，但由于必须克服有杆腔不断增加的背压力及摩擦力，则活塞速度又要减慢，因此，在某个冲程处，运动速度必达最大值，此时的冲击能也达最大值。各种冲击作业应在这个冲程附近进行。    冲击气缸在实际工作时，锤头模具撞击工件作完功，一般就借助行程开关发出信号使换向阀复位换向，缸即从冲击段直接转为复位段。这种状态可认为不存在弹跳段和耗能段。    2）快排型冲击气缸由上述普通型冲击气缸原理可见，其一部分能量（有时是较大部分能量）被消耗于克服背压（即p2）做功，因而冲击能没有充分利用。假如冲击一开始，就让有杆腔气体全排空，即使有杆腔压力降至大气压力，则冲击过程中，可节省大量的能量，而使冲击气缸发挥更大的作用，输出更大的冲击能。这种在冲击过程中，有杆腔压力接近于大气压力的冲击气缸，称为快排型冲击气缸。其结构见图42.2-13a。    快排型冲击气缸是在普通型冲击气缸的下部增加了“快排机构”构成。快排机构是由快排导向盖1、快排缸体4、快排活塞3、密封胶垫2等零件组成。    快排型冲击气缸的气控回路见图42.2-13b。接通气源，通过阀F1同时向K1、K3充气，K2通大气。阀F1输出口A用直管与K1孔连通，而用弯管与K3孔连通，弯管气阻大于直管气阻。这样，压缩空气先经K1使快排活塞3推到上边，由快排活塞3与密封胶垫2一起切断有杆腔与排气口T的通道。然后经K3孔向有杆腔进气，蓄气一无杆腔气体经K4孔通过阀F2排气，则活塞上移。当活塞封住中盖喷气口时，装在锤头上的压块触动推杆6，切换阀F3，发出信号控制阀F2使之切换，这样气源便经阀F2和K4孔向蓄气腔内充气，一直充至气源压力。
   冲击工作开始时，使阀F1切换，则K2进气，K1和K3排气，快排活塞下移，有杆腔的压缩空气便通过快排导向盖1上的多个圆孔（8个），再经过快排缸体4上的多个方孔T（10余个）及K3直接排至大气中。因为上述多个圆孔和方孔的通流面积远远大于K3的通流面积，所以有杆腔的压力可以在极短的时间内降低到接近于大气压力。当降到一定压力时，活塞便开始下移。锤头上压块便离开行程阀F3的推杆6，阀3在弹簧的作用下复位。由于接有气阻7和气容8，阀3虽然复位，但F2却延时复位，这就保证了蓄气缸腔内的压缩空气用来完成使活塞迅速向下冲击的工作。否则，若F3复位，F2同时复位的话，蓄气缸腔内压缩空气就会在锤头没有运动到行程终点之前已经通过K4孔和阀F2排气了，所以当锤头开始冲击后，F2的复位动作需延时几十毫秒。因所需延时时间不长，冲击缸冲击时间又很短，往往不用气阻、气容也可以，只要阀F2的换向时间比冲击时间长就可以了。    在活塞向下冲击的过程中，由于有杆腔气体能充分地被排空，故不存在普通型冲击气缸有杆腔出现的较大背压，因而快排型冲击气缸的冲击能是同尺寸的普通型冲击气缸冲击能的3～4倍。   （2）数字气缸    它由活塞1、缸体2、活塞杆3等件组成。活塞的右端有T字头，活塞的左端有凹形孔，后面活塞的T字头装入前面活塞的凹形孔内，由于缸体的限制，T字头只能在凹形孔内沿缸轴向运动，而两者不能脱开，若干活塞如此顺序串联置于缸体内，T字头在凹形孔中左右可移动的范围就是此活塞的行程量。不同的进气孔A1～Ai（可能是A1，或是A1和A2，或A1、A2和A3，还可能是A1和A3，或A2和A3等等）输入压缩空气（0.4～0.8MPa）时，相应的活塞就会向右移动，每个活塞的向右移动都可推动活塞杆3向右移动，因此，活塞杆3每次向右移动的总距离等于各个活塞行程量的总和。这里B孔始终与低压气源相通（0.05～0.1MPa），当A1～Ai孔排气时，在低压气的作用下，活塞会自动退回原位。各活塞的行程大小，可根据需要的总行程s按几何级数由小到大排列选取。设s=35mm，采用3个活塞，则各活塞的行程分别取α1=5mm；α2=10mm；α3=20mm。如s=31.5mm，可用6个活塞，则α1、α2、α3……α6分别设计为0.5、1、2、4、8、16mm，由这些数值组合起来，就可在0.5～31.5mm范围内得到0.5mm整数倍的任意输出位移量。而这里的α1、α2、α3……αi可以根据需要设计成各种不同数列，就可以得到各种所需数值的行程量。   （3）回转气缸    主要由导气头、缸体、活塞、活塞杆组成。这种气缸的缸体3连同缸盖6及导气头芯10被其他动力（如车床主轴）携带回转，活塞4及活塞杆1只能作往复直线运动，导气头体9外接管路，固定不动。    固转气缸的结构如图42.2-15b所示。为增大其输出力采用两个活塞串联在一根活塞杆上，这样其输出力比单活塞也增大约一倍，且可减小气缸尺寸，导气头体与导气头芯因需相对转动，装有滚动轴承，并以研配间隙密封，应设油杯润滑以减少摩擦，避免烧损或卡死。    回转气缸主要用于机床夹具和线材卷曲等装置上。   （4）挠性气缸    挠性气缸是以挠性软管作为缸筒的气缸。常用挠性气缸有两种。一种是普通挠性气缸见图42.2-16，由活塞、活塞杆及挠性软管缸筒组成。一般都是单作用活塞气缸，活塞的回程靠其他外力。其特点是安装空间小，行程可较长。
   第二种挠性气缸是滚子挠性气缸见图42.2-17。由夹持滚子代替活塞及活塞杆，夹持滚子设在挠性缸筒外表面，A端进气时，左端挠性筒膨胀，B端排气，缸左端收缩，夹持在缸筒外部的滚子在膨胀端的作用下，向右移动，滚子夹带动载荷运动。可称为挠性筒滚子气缸。这种气缸的特点是所占空间小，输出力较小，载荷率较低，可实现双作用。
  （5）钢索式气缸    钢索式气缸见图42.2-18，是以柔软的、弯曲性大的钢丝绳代替刚性活塞杆的一种气缸。活塞与钢丝绳连在一起，活塞在压缩空气推动下往复运动，钢丝绳带动载荷运动，安装两个滑轮，可使活塞与载荷的运动方向相反。    这种气缸的特点是可制成行程很长的气缸，如制成直径为25mm ，行程为6m左右的气缸也不困难。钢索与导向套间易产生泄漏。
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