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图解SMC气动控制常用的元件

SMC气动技术与其他的传动和控制方式(如机械方式、电气方式、电子方式、液压方式)相比,优点如下:

1、SMC气动装置结构简单、轻便、安装维护简单。压力等级低、故使用安全。

2、工作介质是取之不尽的空气、空气本身不花钱,排气处理简单,不污染环境,成本低。

3、输出力以及工作速度的调节非常容易。

4、可靠性高,使用寿命长。

5、利用空气的压缩性,可贮存能量,实现集中供气。

6、全气动控制具有防火、防爆、防潮的能力。

7、由于空气流动损失小,压缩空气可集中供应,远距离输送。

SMC液压系统及液压元件介绍

一、SMC液压系统的组成

动力部分

控制部分

执行部分

辅助装置

液压泵

用以将机械能转化为液体的压力能,有时也将蓄能器作为紧急或辅助动力源

各类压力、流量、方向等控制阀

用以实现对执行元件的运动速度、方向、作用力等的控制、也用于实现过载保护、程序控制等

液压缸、液压马达等

用以将液体压力转化为机械能

管路、蓄能器、过滤器、油箱、冷却器、加热器、压力表、流量计等

 

 

二、SMC液压传动的优点

  1. 质量轻体积小
  2. 容易实现无级调速
  3. 易于实现过载保护
  4. 液压元件能够自动润滑
  5. 简化机构
  6. 便于实现自动化

三、SMC液压传动的缺点

  1. 液压元件制造精度要求高
  2. 实现定比传动困难
  3. 油液受温度的影响
  4. 不适宜远距离输送动力
  5. 油液中混入空气易影响工作性能
  6. 油液容易污染
  7. 发生故障不易检查和排除。

四、液压部件及图形符号

4.1 SMC油箱单元

油箱通常用钢板焊接而成。采用不锈钢板为最好,但成本高,大多数情况下采用镀锌钢板或普通钢板内涂防锈的耐油涂料。图所示为独立式油箱的结构。 

油箱主要应具有以下结构特点:

  1. 油箱应有足够的容量。液压系统工作时,油箱油面应保持一定的高度,以防液压泵吸空。为了防止系统中的油液全部流回油箱时,油液溢出油箱,所以油箱中的油面不能太高,一般不应超过油箱高度的80%。我们将油面高度为油箱高度80%时的容积称为油箱的有效容积。
  2. 为防止油液被污染,油箱上各盖板、管口处都要妥善密封。注油孔上要加装滤油器,通气孔上装空气滤清器。空气过滤器的通流量应大于液压泵的流量,以便空气及时补充液位的下降。
  3.  

4.2 SMC加热器

加热器通常用来确保工作油液快速达到最佳工作温度。加热器或预加热器用于加热或预加热工作油液。

如果工作油液粘度太高,则会导致摩擦增加和气穴现象产生,从而造成更大磨损。

4.3  SMC冷却器

对于这种冷却器,其冷却方式为在管路中循环冷却水,从而使工作油液冷却。
液压设备工作温度不应超过50 ~ 60 oC,因为温度过高会使油液粘度降低,从而易导致油液老化。与空气冷却方式比较,在水冷却方式中,由于其需要冷却剂,因此,水冷却方式成本较高,且易于腐蚀。水冷却方式适应于最大温差为35 oC的场合。

加热器                               冷却器

4.4 空气滤清器

4.5 SMC过滤器

液压系统中75%以上的故障是和液压油的污染有关,所以保持油液的清洁是液压系统可靠工作的关键。过滤器的功用在于过滤混在液压油中的杂质,使进入到液压系统中去的油液的污染度降低,保证系统正常地工作。

4.5.1 SMC过滤器工作原理

油液从进油口进入SMC过滤器,沿滤芯的径向由外向内通过滤芯,油液中颗粒被滤芯中的过滤层滤除,进入滤芯内部的油液即为洁净的油液。过滤后的油液从过滤器的出油口排出。

随着过滤器使用工作时间增加,滤芯上积累的杂质颗粒越来越多,过滤器进、出油口压差也会越来越大。进、出油口压差高低通过压差指示器指示,它是用户了解滤芯堵塞情况的重要依据。若滤芯在达到极限压差还未及时更换,旁通阀会开启,防止滤芯破裂。

滤芯是过滤器的关键部件,滤芯的结构形式有线隙式、片式、烧结式和圆筒折叠式等多种。滤芯的材料主要有玻璃纤维纸、合成纤维纸、植物纤维纸、金属纤维毡和金属网等。 

4.5.2 SMC过滤器的基本要求

  1. 足够的过滤精度

过滤精度可分为粗(d≥100μm)、普通(d≥10~100μm)、精(d≥5~10μm)和特精(d≥1~5μm)四个等级。

  1. 足够的过滤能力

过滤器的过滤能力还应根据过滤器在液压系统中的安装位置来考虑,如过滤器安装在吸油管路上时,其过滤能力应为泵流量的两倍以上。 

  1. 滤芯要利于清洗和更换,便于拆装和维护。

4.5.3 SMC过滤器的安装实例

4.6 蓄能器

蓄能器是液压系统中的储能元件,它储存多余的压力油液,并在需要时释放出来供给系统。

4.6.1蓄能器的类型与结构

蓄能器的类型较多,按其结构可分为重锤式、弹簧式和充气式三类。其中充气式蓄能器又分为气液直接接触式、活塞式、气囊式和隔膜式等四种,活塞式、气囊式蓄能器应用最为广泛。 

4.6.2蓄能器工作原理

这里以气囊式蓄能器为例介绍充气式蓄能器的工作原理,其原理如图所示。使用前先通过充气阀向皮囊内充入一定压力的气体(常用氮气),充气完毕后,将充气阀关闭,使气体被封闭在皮囊内。当外部油液压力高于蓄能器内气体压力时,油液从蓄能器下部的进油口进入蓄能器,使皮囊受压缩储存液压能。当系统压力下降,低于蓄能器内压力油压力时,蓄能器内的压力油就流出蓄能器。

4.7 动力单元

4.7.1外啮合式齿轮泵

轮齿脱开啮合时,可使吸油侧容积增大,从而产生真空,齿轮泵吸油;当轮齿啮合时,可使排油侧容积减小,从而使齿轮泵排油,并将输送到进油管路中。

4.7.2 内啮合式齿轮泵

内啮合齿轮由电动机驱动,从而使内齿轮带动外齿轮转动。该转动在齿隙之间产生真空,形成吸油区,齿轮泵吸油。而在排油区,齿轮泵排油。

4.8 调节单元-SMC溢流阀

该溢流阀采用开关阀式结构。当溢流阀处于静止位置时,在调压弹簧作用下,其溢流口关闭。

    在这种情况中,对于未带负载液压缸,当活塞杆伸出时,液压泵输出流量全部流入液压缸。

溢流阀工作原理

该图示说明了基本液压回路中的溢流阀(用于控制双作用液压缸)。

溢流阀中调压弹簧力应包括出口处流阻(油箱管路和回油过滤器)。

4.9 SMC节流阀

可调单向节流阀由可调节流阀和单向阀组成。在图示单向阀关闭方向(从油口A到油口B),工作油液通过可调节流阀流出,这可产生较大压力损失。

可调单向节流阀与溢流阀或变量泵一起使用,可以改变速度。随着可调节流阀进口压力升高,导致溢流阀开启,此时多余流量流回油箱。

沿相反方向(从油口B到油口A),无节流作用,即工作油液可自由流过(单向阀功能)。单向节流阀分固定式和可调式两种。

 

4.10 SMC调速阀

SMC调速阀可提供恒定流量,而与其进出口压力变化无关。首先,通过调节螺杆调节节流口开度,以获得期望流量,其次,定差减压阀可以保证其节流口前后之间压差恒定。图示为调速阀处于静止位置。

调速阀总是与溢流阀一起使用,即多余流量可通过溢流阀流回油箱。

当工作油液流过调速阀时,定差减压阀可保证其节流口前后之间压差恒定。

对于调速阀,定差减压阀可保证其节流口前后之间压差(压力p_1与p_2之间)恒定。如果由于负载影响,压力p_3升高,则可以通过打开定差减压阀而使调速阀的整个流阻减小,从而使节流口前后之间压差(压力p_1与p_2之间)恒定。

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