氣壓傳動系統(tǒng)的設(shè)計

1、111111111第二篇氣壓傳動系統(tǒng)的設(shè)計第一章氣壓傳動的特原理、組成及特點(一)原理氣壓傳動以壓縮氣體為工作介質(zhì)，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(tǒng)是將壓縮氣體經(jīng)由管道和控制閥輸送給氣動執(zhí)行元件，把壓縮氣體的壓力能轉(zhuǎn)換為機械能而作功；傳遞信息的系統(tǒng)是利用氣動邏輯元件或射流元件 以實現(xiàn)邏輯運算等功能，亦稱氣動控制系統(tǒng)。但氣壓傳動速度低，需要氣源。氣壓傳動的特點是：工作壓力低，一般為0.3 0.8兆帕，氣體粘度小，管道阻力損失小，便于集中供氣和中距離輸送，使用安 全，無爆炸和電擊危險，有過載保護(二)組成氣壓傳動由氣源、氣動執(zhí)行元件、氣動控制閥和氣動輔件組成。氣源一般由 L

2、ink Mle壓縮機提供。氣動執(zhí)行元件把壓縮氣體的壓力能轉(zhuǎn)換為機械能，用來驅(qū) 動工作部件，包括氣缸和啟動馬達。氣動控制閥用來調(diào)節(jié)氣流的方向、壓力和流 量，相應(yīng)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(lián)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。(三)特點.氣壓傳動的優(yōu)點(1)由于氣壓傳動的工作介質(zhì)是空氣，它取之不盡用之不竭，用后的空氣 可以排到大氣中去，不會污染環(huán)境。(2)氣壓傳動的工作介質(zhì) 粘度很低，所以 流動阻力很小，壓力損失小，便于集中供氣和遠距離輸送。(3)動作迅速、反 應(yīng)快；

3、(4)工作環(huán)境適應(yīng)性好，氣動元件采用相應(yīng)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(huán)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(zhì)要求較低；(7)氣動系統(tǒng)維護簡單，管道不易堵塞，也不存在介質(zhì)變質(zhì)、補充、更換等問題。.氣壓傳動的缺點(1)由于空氣的可壓縮性大，氣壓 傳動系統(tǒng)的速度穩(wěn)定性差，給系統(tǒng)的速度和位置控制精度帶來很大的影響。(2)氣壓傳動系統(tǒng)的噪聲大，尤其是排氣時，需要加消音器。(3)由于空氣具有可壓縮性，因此工作速度 穩(wěn)定性稍差。但采用氣液聯(lián)動裝置會得到較滿意的效果。(4)因工

4、作壓力低(一般為0.31.0MPO),又因結(jié)構(gòu)尺寸不宜過大，氣壓傳動 裝置的總輸出力不宜大于1040kN,且傳動效率較低。(5)氣動裝置中的氣信號傳遞速度在聲速以內(nèi)比電子及光速慢，因此，氣動控制系統(tǒng)不宜用于元件級數(shù)過多的復(fù)雜回路；111111111第二章氣壓傳動系統(tǒng)元件的選擇（一）氣缸的選擇由于本設(shè)計是關(guān)于BH330C無菌紙盒灌裝機氣動系統(tǒng)的設(shè)計，且該設(shè)備的工藝路線及操作步驟為：供紙一紙的輸送一貼塑一消毒滅菌（擠水）一成筒一切刀一下橫封整型一焊角成型一上橫封一灌 裝其中要用到氣壓傳動的部位有貼塑、擠水輾擠水、擠壓成筒、切刀、下橫封、上橫封、擠壓焊接成型、噴霧系統(tǒng)，而要用到氣壓傳動的部位就要用到

5、氣 缸，在這里我以上下橫封的氣缸選擇為例，其相關(guān)的技術(shù)參數(shù)如表2所示，并由此參數(shù)而得出氣缸的其余參數(shù)，從而確定缸的型號類型。通過查相關(guān)文獻得：氣缸的效率一般在 0.70.9必問，這里去取”=0.90氣缸的工作壓力一般為 0.4Mpa 0.6Mpa ,這里取p = 0.6Mpa1.缸筒內(nèi)徑的確定2222 又 1kgf/cm =0.098Mpa,1Mpa =10.197kgf/cm ,1 kgf/cm =9.8N.（注：1kgf/cm 是 指工程大氣壓：大氣壓的兩種量度單位之一，用 at 表 示,1at=1Kgf/cm 2 =98.07KPa,相當(dāng)于海拔200m處正常大氣壓）從而得p = 0.6M

6、pa =6.12kgf/cm 2 ,又由表2的該氣缸的工作負(fù)載為 G=120N,則F =G=120N=12.2kgf因此氣缸的理論推力F=12.2kgf由設(shè)計任務(wù)可以知道，要驅(qū)動的負(fù)載大小E=120N,考慮到氣缸未加載時實際所能輸出的力，受氣缸活塞和缸筒之間的摩擦、活塞桿與前氣缸之負(fù)載間的摩擦力的影響。所以在確定氣缸性能和確定氣缸缸徑時，常用到負(fù)載率 B :經(jīng)過查相關(guān)文獻得其活塞桿的運動狀態(tài)和負(fù)載率如表5所示:阻性負(fù)裁負(fù)裁的運動速度v500mm/s三 0.65三0.5三0.3又由表2得其運動的最大速度為 1m/s=1000mm/s,因此在此取0 =0.2 ,所以 實際液壓缸的負(fù)載大小為：F=F

7、0/ B =120N/0.2=600N又有缸徑的計算公式得=0.08m=80mm4F _4x600=0.08m=80mmP - 3.14 0.6 106 0.22.氣缸筒壁厚的確定通過查相關(guān)文獻得氣缸筒的壁厚的計算公式為 s=E2：錯誤！未找到引用2二源。式中錯誤！未找到引用源。一缸筒壁厚（m ； D1缸筒內(nèi)徑（m ；p一缸筒承受的最大工作壓力（MPa ；錯誤！未找到引用源。一缸筒材料的許用應(yīng)力（MPa ；s實際缸筒壁厚的取值：對于一般用途氣缸約取計算值的7倍；重型氣缸約取計算值的20倍，再圓整到標(biāo)準(zhǔn)管材尺碼。而本設(shè)計是飲料灌裝機的氣壓系統(tǒng)的設(shè)計，固所用氣缸為一般氣缸，所以取計算值的 7倍即可

8、參考液壓與氣壓傳動缸筒壁厚強度計算及校核為錯誤！未找到引用源。，在這里缸筒的材料選擇45號鋼，錯誤！未找到引用源。=600 MPa,。=變0=120 （n為安全系數(shù) 一般取n=5 ;錯誤！未找到引用源。5缸筒材料的抗拉強度（Pa）一缸筒承受的最大工作壓力(Mpa 。當(dāng)工作壓力p016Mpa時，P=1.5p； 當(dāng)工作壓力 p 16Mpa時，P=1.25p由此可知工作壓力 0.6Mpa小于16Mpa , P=1.5p=1.5 X0.6=0.9Mpa則 s = P.D = 0.9黑80mm =0.3 mm取7倍得2.1mm,經(jīng)過圓整后取4mm 2二2 1203活塞桿直徑的確定通過查相關(guān)文獻可知在確定

9、氣缸活塞桿直徑時，一般按d/D=0.20.3進行計算。WJd K 0.20.3 ) D( 0.20.3)8 0 m m(16-24)mm但根據(jù)相關(guān)的技術(shù)要求要把所得的值進行圓整，固圓整后取20mm.4.確定氣缸型號根據(jù)以上參數(shù)以及相關(guān)的技術(shù)要求可選擇引進德國技術(shù)制造的LCZM型雙作用無油潤滑氣缸如圖所示：引進靖國審。技術(shù)制造機電解笫一批基礎(chǔ)怦名優(yōu)產(chǎn)品該缸自帶緩沖裝置，工作溫度在-25-80 ,安裝位置任意，其行程范圍及工作壓力如表所示：111111111SI 餞 2 D25325063100125160200工作席力為 0附It-惻)196322502765124720103U14900421

10、2冊6校力例）164276422660M2110142M 54626?S40120M工揮伍力為1 OMPfl，H揖剃N力的804125619633117so州LI705312271201063U16粒力的412漸10551649|加345357363111564isaso初teo/ 400 70 704 7g BD BQQ 1400 100( 14DO 100 120 140 HO在這里因選擇缸徑為80mm彳亍程為1008中1口cb2O83中4口中5 口q1Os/O 19440.69441 38891 .94442 77785 S5558 333313 88919.44427 778q/m3

11、* h-1C.72 5571 0203050701 OOq/L *min11 1 6641 6783 34I 16 7166 6S91S SG500833 A1 166 71666 8.選擇流量控制閥由于本設(shè)備的每個工作點的氣缸的活塞桿的運動速度均不相同，且均需要 完成快進 工進和快退的動作循環(huán)，這就需要對每一個缸的進出口氣流流速進行 控制，固在此選用型號為的排氣節(jié)流調(diào)速閥。.選擇氣動三大件氣動三大件是指調(diào)壓閥、分水過濾器和油霧器的組合件。（1）本設(shè)計為了 調(diào)整或控制氣壓的變化，保持壓縮空氣減壓后穩(wěn)定在需要值可選擇YK43氣體減壓閥（該閥屬于先導(dǎo)活塞式減壓閥。由主閥和導(dǎo)閥兩部分組成。YK43型

12、氣體減壓閥主閥主要由閥座、主閥盤、活塞、彈簧等零件組成 ，導(dǎo)閥主要由閥座、閥瓣、 膜片、彈簧、調(diào)節(jié)彈簧等零件組成。通過調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)彈簧壓力設(shè)定出口壓力、利用 膜片傳感出口壓力變化，通過導(dǎo)閥啟閉驅(qū)動活塞調(diào)節(jié)主閥節(jié)流部位過流面積的大 小，實現(xiàn)減壓穩(wěn)壓功能。）。（2）由于空氣中存在灰塵 、水分等雜質(zhì)，這就需要 在減壓閥的進口處接一個分水過濾器對空氣進行過濾， 而分水濾氣器指將壓縮氣 體中的水汽、油滴及其他一些雜質(zhì)從氣體中分離出來， 達到凈化的作用從而很好 的保護了氣動執(zhí)行元件，分水濾氣器又稱為空氣過濾器或氣水分離器。（3）在氣動流體傳動系統(tǒng)中，動力是通過閉合回路中的壓縮空氣來傳遞和控制的。在空 氣介質(zhì)需要潤滑的場合，油霧器就是設(shè)計用以把需要的潤滑劑加入到空氣流中的 元器件。油霧器是一種特殊的注油裝置，它將潤滑油進行霧化并注入空氣流中， 隨壓縮空氣流入需要潤滑的部位， 達到潤滑的目的。其通常安裝在減壓閥的出口 處組成氣動三大件之一。.消聲器由于氣缸、氣閥等工作時排氣速度較高，氣體體積急劇膨脹，會產(chǎn)生刺耳 的聲音。噪聲的強弱隨排氣的速度、排氣量和空氣通道的形狀而