現代氣動元件與系統

現代氣動元件與系統

所屬類別

科技 >> 機械 >> 液壓

作者：吳曉明 等編著

叢書名：先進液壓氣動技術叢書

出版日期：2014年7月 書號：978-7-122-19867-9

開本：16K　787×1092　1/16 裝幀：平 版次：1版1次 頁數：385頁

《現代氣動元件與系統》是“先進液壓氣動技術叢書”之一。本書側重從工程套用出發，系統地講述了氣壓傳動與控制技術中各類元件的工作原理、結構特徵、性能特點、使用注意事項和故障排除方法,討論了邏輯控制系統、行程程式控制系統、氣動伺服系統的分析、研究和設計方法。為了便於學習和選用，本書還給出了氣壓控制的一些基本迴路、常用迴路和電氣控制電路。

目錄

第1章氣動基礎知識1

1.1氣動技術歷史發展與套用1

1.1.1氣動技術的發展歷史1

1.1.2氣動技術的套用1

1.2氣動技術的新發展3

1.2.1精確化3

1.2.2高速化4

1.2.3小型化4

1.2.4複合化5

1.2.5集成化5

1.2.6網路化6

1.2.7氣動機器人和氣動機械手6

1.2.8真空技術6

1.2.9節能、環保與綠色化發展6

1.3氣動技術的特點7

1.3.1氣動傳動的優點8

1.3.2氣動傳動的缺點9

1.4氣動技術的一些基本概念9

1.4.1常用壓力單位9

1.4.2氣阻及有效斷面積9

1.4.3標準狀態和標準體積13

1.5氣動系統的基本組成13

1.6空氣的物理性質15

1.7空氣的熱力學性質16

1.7.1理想氣體的狀態方程16

1.7.2熱量、功18

1.7.3熱力學過程18

1.8濕空氣20

1.8.1濕空氣對氣動系統的影響20

1.8.2絕對濕度、相對濕度、露點20

1.8.3濕空氣的密度22

1.8.4壓縮空氣22

1.9氣體在管道中的流動特性24

1.9.1不可壓縮流動24

1.9.2可壓縮流動27

1.9.3變截面管道中的亞音速和超音速流動30

第2章氣動執行元件34

2.1氣缸的分類和特點34

2.2氣缸的工作原理35

2.2.1普通氣缸35

2.2.2組合氣缸38

2.2.3特殊氣缸40

2.2.4氣爪（手指氣缸）52

2.2.5擺動氣缸53

2.3氣缸的結構和常用計算方法56

2.3.1氣缸的主要結構56

2.3.2缸筒與端蓋的連線方法59

2.4常用氣缸的計算60

2.4.1理論輸出力60

2.4.2實際輸出力60

2.4.3負載率α61

2.4.4缸徑D61

2.4.5氣缸行程的選擇及活塞桿的長度限制和撓度63

2.4.6耗氣量64

2.5氣缸的性能65

2.5.1氣缸的技術指標65

2.5.2壓力位移特性66

2.5.3氣缸的緩衝計算67

2.6氣缸的選用、使用注意事項68

2.6.1氣缸的選擇要點68

2.6.2氣缸使用注意事項68

2.7氣馬達69

2.7.1氣馬達的分類和特點69

2.7.2氣馬達的工作原理70

2.7.3氣馬達的特性73

2.8氣動肌肉76

第3章氣動控制閥78

3.1氣動控制閥的分類78

3.2壓力控制閥78

3.2.1減壓閥79

3.2.2順序閥85

3.2.3溢流閥(安全閥)85

3.3流量控制閥88

3.3.1流量控制原理88

3.3.2普通節流閥88

3.3.3單向節流閥90

3.3.4排氣節流閥90

3.3.5節流閥的選擇與使用90

3.4方向控制閥91

3.4.1方向控制閥的分類91

3.4.2氣動控制閥的結構特性94

3.4.3方向控制閥的通口數和換向機能98

3.4.4電磁換向閥100

3.4.5氣控換向閥105

3.4.6機械控制或人力控制方向換向閥110

3.4.7單向型方向閥113

3.5閥島115

3.5.1帶多針接口的閥島116

3.5.2帶現場匯流排的閥島116

3.5.3可程式閥島117

3.5.4模組式閥島117

第4章氣動能源及氣動輔助元件119

4.1氣源裝置概述119

4.1.1氣源系統的組成119

4.1.2氣動系統對壓縮空氣品質的要求120

4.1.3空氣壓縮機120

4.1.4氣動裝置的耗氣量及壓氣機站機組容量的選擇124

4.2空氣淨化設備125

4.2.1後冷卻器125

4.2.2主路過濾器、油水分離器及空氣過濾器126

4.2.3乾燥器129

4.2.4自動排水器132

4.3油霧器132

4.3.1油霧器的工作原理133

4.3.2油霧器的性能指標134

4.3.3油霧器的選擇和使用注意事項134

4.4儲氣罐135

4.5消聲器136

4.6壓縮空氣的輸送管道分類和配管方式137

4.6.1氣動系統的管路分類137

4.6.2主管路配管方式138

4.6.3配管注意事項139

4.7管路、管路連線件和附屬檔案140

4.7.1氣動管路140

4.7.2管路的連線方式141

4.7.3管路接頭141

4.7.4軟管接頭142

4.7.5使用注意事項144

4.7.6壓縮空氣主管道尺寸的計算144

4.7.7螺紋連線及管路連線的選擇和評定標準144

第5章氣動轉換元件及比例閥146

5.1氣動位置感測器146

5.1.1背壓式感測器（氣障式）146

5.1.2反射式感測器147

5.1.3遮斷式感測器（氣柵式感測器）148

5.1.4對沖式感測器149

5.1.5負壓式感測器150

5.1.6渦流式探頭151

5.1.7超音波探頭151

5.2氣動放大器152

5.2.1膜片式氣動放大器152

5.2.2滑柱式氣動放大器153

5.2.3膜片滑塊式放大器154

5.2.4泄氣型氣動放大器154

5.2.5膜片滑閥式氣動放大器154

5.2.6膜片式比例放大器154

5.2.7對沖式放大器155

5.3氣動測量的套用157

5.3.1流速式氣動測量原理157

5.3.2流量式氣動測量原理157

5.3.3壓力式氣動測量原理158

5.3.4滑閥疊合量（搭接量）測量原理159

5.3.5氣橋法測量線徑161

5.3.6位置伺服系統測量工件尺寸161

5.3.7工件尺寸分選裝置162

5.4氣液轉換器162

5.4.1氣液轉換器的結構162

5.4.2氣液轉換器的選擇使用162

5.5電氣轉換器164

5.6氣電轉換器164

5.6.1乾簧管式氣電轉換器165

5.6.2膜片式氣電轉換器165

5.7壓力開關166

5.7.1高低壓控制器166

5.7.2可調壓力開關167

5.7.3多用途壓力開關168

5.8氣動變送器169

5.8.1差壓變送器169

5.8.2比值器171

5.8.3壓力變送器172

5.9氣動顯示器172

5.10氣動比例閥173

5.10.1氣動比例閥的分類173

5.10.2比例壓力閥174

5.10.3比例流量閥179

5.10.4電/氣比例閥的選擇181

第6章真空元件182

6.1概述182

6.1.1真空度182

6.1.2真空發生系統的特點及其套用182

6.2真空泵184

6.3真空發生器185

6.3.1普通真空發生器工作原理185

6.3.2真空發生器的結構187

6.3.3帶噴射開關的真空發生器187

6.3.4組合真空發生器187

6.3.5真空發生器的性能188

6.4真空吸盤189

6.4.1真空吸盤的結構189

6.4.2真空吸盤的吸力計算190

6.5真空用氣閥191

6.5.1真空電磁閥191

6.5.2減壓閥191

6.5.3換向閥193

6.5.4節流閥194

6.5.5單向閥194

6.5.6真空安全閥194

6.5.7真空順序閥194

6.6真空開關196

6.7真空過濾器197

6.8真空元件的選定197

6.8.1吸盤的選定197

6.8.2真空發生器及真空切換閥的選定198

6.9使用注意事項200

第7章邏輯代數與邏輯控制系統202

7.1概述202

7.2邏輯代數202

7.2.1基本邏輯運算及其恆等式202

7.2.2基本定律203

7.2.3形式定律203

7.2.4邏輯運算規則和對偶定理204

7.3邏輯函式、真值表和基本邏輯門204

7.3.1邏輯函式204

7.3.2真值表204

7.3.3基本邏輯門205

7.4邏輯圖206

7.5邏輯代數法設計邏輯線路206

7.5.1邏輯函式的標準形式（與或式和或與式）207

7.5.2邏輯函式的公式法化簡208

7.5.3用真值表求邏輯函式的最簡式209

7.6卡諾圖法設計邏輯線路211

7.6.1用卡諾圖化簡邏輯函式211

7.6.2卡諾圖法在邏輯線路設計中的套用213

第8章行程程式控制系統217

8.1概述217

8.2電氣氣動控制系統218

8.2.1是門電路（YES）218

8.2.2或門電路（OR）218

8.2.3與門電路（AND）219

8.2.4自保持電路219

8.2.5互鎖電路219

8.2.6延時電路219

8.2.7直接控制和間接控制電路220

8.2.8計數電路220

8.3行程程式迴路設計的最主要矛盾——障礙信號221

8.4XD狀態線圖223

8.4.1XD狀態線圖圖框的畫法223

8.4.2動作狀態線（D線）的畫法224

8.4.3信號線（X線）的畫法224

8.5障礙信號的判別及其消除225

8.5.1障礙信號的判別225

8.5.2障礙信號的消除225

8.6串級法消除障礙229

8.7單往復迴路的設計231

8.7.1 XD狀態線圖232

8.7.2電氣控制線路圖235

8.7.3單控主控閥控制迴路的設計方法236

8.7.4程式控制線圖法240

8.8多往復迴路的設計244

8.8.1多往復運動的特點和處理方法244

8.8.2多往復程式的信號動作狀態線圖的畫法244

8.9選擇行程控制迴路的設計247

8.9.1自動選擇程式247

8.9.2人工預選程式249

第9章氣動伺服閥的一般分析252

9.1氣動伺服閥的分類252

9.1.1氣動滑閥252

9.1.2噴嘴擋板閥254

9.1.3射流管閥254

9.1.4開關閥255

9.2氣動伺服閥壓力流量特性的一般分析256

9.2.1基本假設256

9.2.2串聯節流器的無量綱流量特性256

9.2.3兩串聯節流器流動狀態的可能組合259

9.2.4氣動伺服閥壓力流量特性的一般方程260

9.3閥的壓力特性、起始壓力和壓力靈敏度263

9.3.1壓力特性263

9.3.2起始壓力265

9.3.3壓力靈敏度267

9.4閥的流量特性和流量放大係數269

9.5壓力流量特性的線性化、閥係數270

9.6閥的耗氣量、輸出功率及效率272

9.7氣缸腔內工作過程的動態分析273

9.8三通閥的分析275

9.8.1壓力流量特性276

9.8.2閥係數278

9.8.3無量綱功率特性279

9.8.4氣缸工作腔內動態過程的分析282

9.8.5三通閥控缸負載裝置分析282

9.9電/氣伺服閥284

9.9.1電/氣伺服閥的分類284

9.9.2噴嘴擋板型伺服閥284

9.9.3直動式電反饋氣動伺服閥285

第10章氣動伺服系統288

10.1射流管式舵機的性能分析288

10.1.1系統介紹288

10.1.2系統的數學模型289

10.2脈寬調製差動缸氣動伺服系統299

10.2.1脈寬調製系統簡介299

10.2.2PWM線性化舵機系統301

10.2.3PWM線性化氣動舵機的數學模型303

10.2.4系統載波頻率的選擇307

10.3雙作用氣缸PWM線性化系統分析309

10.3.1控制器及開關閥的數學模型310

10.3.2閥缸部分數學模型311

10.3.3起始壓力的求法312

10.3.4線性化模型313

10.3.5PWM線性化的閥係數的求解315

第11章氣動迴路317

11.1概述317

11.2基本迴路317

11.2.1供給迴路317

11.2.2排出迴路318

11.2.3氣動換向迴路319

11.2.4差動迴路320

11.2.5氣馬達迴路321

11.3功能迴路321

11.3.1力控制迴路321

11.3.2轉矩控制迴路322

11.3.3速度控制迴路325

11.3.4間接控制328

11.3.5氣液聯動速度控制迴路328

11.3.6變速迴路329

11.3.7緩衝迴路329

11.3.8位置（角度）控制迴路331

11.4氣動邏輯迴路336

11.5套用迴路337

11.5.1增壓迴路337

11.5.2衝壓迴路338

11.5.3往復迴路339

11.5.4氣缸同步動作迴路341

11.5.5張力控制迴路342

11.5.6平衡迴路343

11.5.7節能迴路344

11.5.8往復(振盪)迴路345

11.5.9安全保護迴路345

11.5.10真空迴路351

11.5.11特殊迴路353

11.6其他迴路353

11.6.1氣動放大器套用迴路353

11.6.2自保持控制迴路353

11.6.3中途停止迴路353

第12章氣動系統的設計355

12.1設計概述355

12.2氣動斷續控制系統的設計358

12.2.1氣動斷續控制系統的設計步驟358

12.2.2設計舉例362

12.3電氣氣動程式迴路設計371

12.3.1用直覺法（經驗法）設計電氣迴路圖371

12.3.2用串級法設計電氣迴路圖376

參考文獻385