气动系统各部分介绍与选型——气源装置装置

一、气动系统的组成及工作原理

气动传动是一种以压缩空气为工作介质进行能量传输和信号传输的技术。

典型的气动驱动系统包括：

气源装置：

•1 电动机，2 空气压缩机，3 储气罐

控制元件：

•4个压力控制阀，5个逻辑元件，6个方向控制阀，

•7个流量控制阀，8冲程阀

经营单位：

• 9缸气动夹爪真空吸盘

辅助组件：

•10 个消音器、11 个润滑器、12 个水过滤器、真空发生器、空气管、快插接头

二、气动系统各部分的介绍与选型——气源装置

气源装置：其主要部分是空气压缩机，它将原动机提供的机械能转化为气体的压力能。

供气要求：

1、压力和流量：气源需要足够的压力和流量来满足气动装置的正常功能；

2、清洁度：气源中油和杂质的质量和粒度，以及压缩空气中的水分含量，将直接影响设备的安全、气动元件的功能和寿命。

三联件：水分离空气滤清器、减压阀、润滑器统称为气动三件，三件无管道依次连接而成的部件称为三联件。三联件安装在气源装置后或供气设备进气管前，用于对供气气体进行精细过滤，使过滤后的气体满足气动系统的用气要求。设备。

•水分离器：主要用于去除压缩空气中的冷凝水、固体杂质和油滴；

• 润滑器：是一种特殊的注油装置，它以空气为动力，将润滑油雾化并注入气流中，进入需要用空气润滑的部位，达到润滑的目的；

• 减压阀：实现气路的压力控制，以满足各种压力要求或节能。

三、气动系统各部分的介绍与选型——气动执行器

气动执行器：将压缩空气的压力转化为机械能，以实现直线往复、摆动、旋转或输出力或扭矩的部件。气动执行器主要分为气缸和气动马达。

气缸分类：气动顶针、气动滑轨、摆动气缸、气动夹爪

下面以这种针型气缸和气动滑块为例，介绍各个型号参数的含义以及如何选择正确的型号

1.气缸类型

是模型参数中第一个滑台系列的名称，应根据气缸的要求选择气缸的品种来承担任务。

您可以参考以下组织的部分SMC气缸分类和特征表，以供选择参考

2.安装形式

油缸安装方式很多，主要分为固定式和摆动式

面板安装式和针式气缸的嵌入式都是固定安装形式。面板安装型采用筒体外螺纹，用螺母固定在面板上，嵌入式采用筒体外螺纹，旋入体内。固定的

3.缸径

气缸直径主要用于计算气缸的理论输出力

一般来说，Φ10mm以下为微型缸，Φ10-Φ25mm为小缸，Φ32-Φ100mm为中缸中外合资阀门厂家，大于Φ100mm为大缸

如上页所示，CJP4针型气缸江苏阀门厂家，气缸直径为4mm，为微型气缸。工作压力为0.3MPa时，其理论输出力F=P*S=π*4*0.3=3.77N，

减去弹簧阻力就是实际的输出力，从图上看是0.97N，反算得出的阻力约为2.8N。

工作压力为0.5MPa时，理论输出力F=P*S=π*4*0.5=6.28N，减去阻力3.48N即可得到实际输出力，与规范一致

缸径过大不仅设备体积大、成本高，而且耗气量增加，造成能源浪费。因此，在夹具设计中，在气缸的输出力有一点余量的情况下，应尽量选用缸径较小的气缸。

4.行程

油缸的行程根据油缸的工作距离和传动机构的行程比来预选，首选标准行程油缸。

另外，如果气缸需要长时间全行程工作，很可能在行程结束时发生气缸冲击，影响气缸寿命。因此，需要在气缸全行程时设置缓冲装置，或者选择行程大于实际工作距离的气缸（此时气缸尺寸会增大）。

5. 软管接头

指板装式后接风管规格，可根据实际需要选用。

6.杆端螺纹/杆端盖

指活塞杆头端有无螺纹，有无杆端盖。杆端盖的主要作用是增加受力面积，避免活塞杆端面小而对工件造成损伤。建议在空间允许的情况下使用它。

7.对称

对称型的两个操作口和真空口在标准型的对面。原来的操作口和真空口都是塞子，要根据实际情况来选择。

8.调节器

在滑台原有行程的基础上，增加金属限位器对滑台进行限位，使总行程可根据实际使用场景进行调整和选择。

9、轴向配管型

与标准滑台相比，轴向管道式滑台将操作口由横向改为轴向，可根据使用场景进行选择。

10、磁环、开关导轨

磁环和开关导轨都需要与磁开关配合使用。当磁性开关靠近磁环时，产生电信号，离开磁环时，电信号消失。

开关导轨是安装磁性开关的导轨

11.磁性开关

磁控开关是一种由磁场信号控制的线路开关器件，也称磁控开关。

它的外壳一般是一个密封的玻璃管，里面装有两个铁弹性簧片电板，里面也充有惰性气体。通常，玻璃管中的两个特殊材料制成的簧片是分开的。当有磁性材料靠近玻璃管时，在磁力线的作用下，管内的两个簧片被磁化并相互吸引接触，簧片会被吸到一起，使电路与玻璃管相连。节点连接。外磁力消失后，两根簧片因自身弹性而分开，线路断开。

磁力开关的作用是在感应到活塞杆后向PLC发送信号，然后PLC会判断是否进行下一步动作气动阀门控制，比如换气源或者进行更复杂的下一步等。也可与执行机构（气缸）配合进行定位、限位控制、计数和保护。

12.动作模式

气缸的动作方式分为单作用和双作用两种。单作用气缸活塞仅一侧供气，另一侧靠弹簧、自重或其他外力复位，而双作用气缸则两侧供气，活塞往复运动气缸通过两侧供/排气实现。

选型时，应根据实际工艺要求选择气缸的动作方式。同时气缸的动作方式也影响电磁阀的选择和设备的耗气量。

13.气缸速度

气缸活塞的速度在整个运动过程中不断变化，标准气缸速度范围多为50~500mm/s。通常在确定油缸最大速度时，可以假设油缸最大速度为500mm/s，或者根据所选油缸型号和实际工艺要求，可以估算出最大速度=1.4*平均速度(L/T)

14. 油

活塞在气缸内往复运动中存在机械摩擦，摩擦过大会影响气缸的寿命。选型时应注意所用气缸是否需要供气（注油器），以减少活塞密封圈与气缸体之间的摩擦阻力。对于不需要油的气缸，气缸通常有自己的润滑脂。

四、气动系统各部分的介绍与选型——气动控制元件

气动控制元件，用于控制和调节压缩空气的压力、流量和方向。

1、方向控制阀：通过改变压缩空气的流动方向和气流的通断来控制执行器启动、停止和运动方向的气动元件。

• 电磁控制阀、气动控制阀、机械控制阀、人控阀、时间控制阀、梭阀

2、压力控制阀：

• 减压阀：将压力调节到各装置所需的压力，起到调节压力的作用；

•顺序阀：实现根据回路中压力变化控制两个执行机构的顺序动作，常与单向阀组合构成单向顺序阀；

• 安全阀（安全阀）：过压保护。当压力超过允许压力值时，会自动向外排气，起到超压保护的作用。

3、流量控制阀：用于控制气缸的运动速度、换向阀的切换时间或气动信号的传输速度

• 节流阀、单向节流阀、排气节流阀、快速排气阀

4.气动逻辑元件：是门/与门、或门、非门/禁止门、或非门、双稳态元件

电磁控制阀：当电磁线圈通电时，静铁芯对动铁芯产生电磁吸引力，利用电磁力切换阀芯，改变气流方向。

下面以先导式5/2通电磁阀为例，说明电磁阀的基本规格和参数

1人”

阀芯的工作位置称为“位置”，阀芯的工作位置只是几个阀位。

其中，三位阀具有三个工作位置。当阀芯处于中间位置（也称为零位）时，各端口处于关闭状态，称为中间位置关闭阀。如果出口与排气口相连，则称为中位闭阀。位置溢流阀，如果出口与入口相连，则称为中位压力阀，如果在中位溢流阀的两个出口处安装止回阀，则称为中位止回阀。

2.“通过”

阀芯的进、出口统称为“通”，包括供气口、输出口、排气口，又称“口”

二通阀有一个入口（用 P、IN 或 SUP 表示）和一个出口（用 A 或 OUT 表示）

三通阀有一个入口、一个出口、一个排气口（用O、R或EXH表示），也可以是一个入口和两个出口阀门公司，作为分配阀，或两个入口（用P1和P2表示）和一个出口，作为选择阀

四通阀有一个入口，两个出口（用A和B或OUT1和OUT2表示）和一个排气口R，路径为P→A、B→R或P→B、A→R

五通阀有一个进口、两个出口、两个排气口（分别表示为O1和O2、EXH1和EXH2、R1和R2），通道为P→A、B→O2或P→B、A→ O1

3.常开常关

无控制信号时，P/A相常开，P/A断路常关。

4. 直动式/先导式

直动式：电磁线圈通电时，磁芯直接打开常闭阀的孔或关闭常闭阀的孔，直接利用电磁力推动电磁阀芯实现接通-在气路之间关闭。

先导式：先导式是指电磁阀的主阀由气压切换的动作方式。先导压力由电磁先导阀输出，该先导压力推动（气控）主阀芯的阀门改变方向，称为先导式电磁换向阀。

两者的区别：

1、先导式比直通式承受压力大；

2.与先导电磁阀相比，直动式电磁阀启动更快；

3、与直动式电磁阀相比，先导式电磁阀的通流量更大。一般CV值（阀门流量系数，为无量纲量，等于温度为15℃时控制阀两端的压差）。在PSI下，1分钟内流过阀门的加仑体积）可以达到3以上阀门公司，而直动式电磁阀一般CV值小于1；

4、直动式比先导式功率大；

简单来说，2位5通选择先导式、2位3通选择直动式、需要低功耗时使用先导式。

5、单电控/双电控

单电控：电磁阀一端为电磁线圈，另一端为弹簧或先导腔。线圈通电时控制换向，断电后复位。

双电控：电磁阀两端为电磁线圈，电磁阀切换均由电磁线圈完成。

两者的区别：

1、二位三通通常为单电控，三位五通必须为双电控，二位五通可选择单电控/双电控；

2、二位三通常用于单作用气缸，二位五通常用于双作用气缸。如需保持断电，需使用双作用气缸的双电控电磁阀；

3、先导式双电控电磁阀具有记忆功能，即通电时方向反转，断电时保持原状态。为保证主阀正常工作，两个电磁阀不能同时通电，电路中应考虑联锁。

电磁阀示意图：

电磁阀Cv计算：根据从动缸计算选型，要求电磁阀Cv值大于被驱动回路最大Cv值

计算如下

例如，当 CJPB4-15 需要在 0.6mMpa 气压下在 1s 内推出时，则

Q=0.0462*0.4*0.4*500*(0.6+0.102)=2.59L/min

CV=Q/984=0.0026

选择 Cv 值大于 0.0026 的圆柱体

电磁阀选型注意事项：

1、工作压力：根据气缸的工作压力选择相应的电磁阀，真空吸附时注意电磁阀的选择；

2、功能：根据气路的功能设计选择相应的功能，如单/双电控、电控/手动、先导/直动、二位/三位、三通/五位方式、动作频率；

3、Cv：根据钢瓶的耗气量选择Cv足够的电磁阀；

4、电气特性：根据外围电路特性选择AC/DC、工作电压、引出方式及长度、省电等

5、气动性能：根据气动回路选择喷嘴直径；

6、其他：根据用量选择单体/整体，或其他特殊功能要求；

7、尽量选择常用的电磁阀型号；

特殊环境——真空吸附：

过吹现象：当吸盘真空空气破裂时，高速空气会迅速使真空回路膨胀，可能会吹/移位工件。小心工件 - 使用真空截止阀

气动调压阀（减压阀）

原则：

1、减压：调节手柄1压下弹簧2，输入压力p1下降到输出压力p2，部分气流通过孔7进入膜片室，平衡弹簧力；

2、增压平衡：当p1升高时，膜片腔内的气压升高，使压力大于弹簧力，阀芯上移减小阀口8的开度，节流效果增强，输出压力 p2 降低；

3、降压平衡：与2相反

调压阀性能关键参数：

• 电压调节精度（灵敏度）

•流量特性、压力特性

止回阀（常与其他阀体组合使用）

空气单向流动：当空气从P1流入时，克服弹簧力使通道连通，从P2流出

可采用单向阀防止供气压力下降，或因耗气量增加而造成逆流；或用于气动夹紧装置以保持相同的夹紧力

节流阀

通过改变节流段或节流长度进行简单的流量控制

节流阀常与单向阀并联组成单向节流阀，可以控制气缸的转速

安全阀/安全阀：过载保护

• 当系统在设定压力范围内时，活塞3关闭；

• 当超过设定压力时，活塞3上升，空气从O口流出，释放压力

真空组件 - 真空发生器

压缩空气通过收缩喷嘴产生射流。射流夹带周围的静态流体并与它一起向前流动，因此在射流周围形成低压区，接收腔内的流体被吸入并与主射流混合，然后从另一端流出的接收室。选型时要考虑真空压力（与实际表面平整度有关）、耗气量和管道直径。

消音器

当管道中的气体被排出时，它会迅速膨胀，产生刺耳的噪音。排气速度和功率越大，噪音越大。因此，消音器常安装在真空发生器、电磁阀、气缸等排气口处。常用的消声器是电阻式消声器，消声器罩一般由泡沫塑料或铜珠制成。选型时要注意消声器的安装直径。

• 气管和配件

选择气管时，应注意所使用的流体、最高工作压力（与温度有关）、气管的最小弯曲半径，并根据气动元件的口径选择相应外径的气管. 特殊使用环境或特殊流体需要特殊气管。通常可以使用普通的聚氨酯管材；

接头的选择与气管类似，应注意选用缩径气管，实现不同管径的连接。

风管端面要求：平整光滑气动阀门控制，压扁和毛刺会造成快拆处漏气——端面要用管剪修整

供气系统

•单枝状管网供气系统：供气简单、经济，适用于间歇性供汽的车间和工厂。

•环形管网供汽系统：比单支管可靠性高中外合资阀门厂家，压力稳定，但成本高。

•双枝状管网供气系统：相当于两套单枝状管网供气系统，另一套作为备用系统，适用于不间断供汽的工厂。

气道设计工具

•SMC提供一整套气路设计工具，涵盖气源处理、气动设计、气路图、耗气量、节能计算等方面，基本可以完成气路系统的基本设计。

•气缸选择和设计软件：模型

• 气动电路绘图软件：

江苏泰科流体控制阀门有限公司

电磁阀 气缸 直动式电磁阀