模塊十 氣動基礎知識與氣源裝置

1、盡管液壓傳動有許多優(yōu)點，但在高凈化、無污染的場合，如食品、印刷、木材、紡織等工業(yè)環(huán)境就不能使用，而氣壓傳動設備就較為合適，因為壓縮空氣排出后基本不污染環(huán)境。,氣源裝置及氣動元件,氣動系統(tǒng)由下面幾種元件及裝置組成 氣源裝置 壓縮空氣的發(fā)生裝置以及壓縮空氣的存貯、凈化的輔助裝置。它為系統(tǒng)提供合乎質量要求的壓縮空氣。 執(zhí)行元件 將氣體壓力能轉換成機械能并完成做功動作的元件，如氣缸、氣馬達。 控制元件 控制氣體壓力、流量及運動方向的元件，如各種閥類；能完成一定邏輯功能的元件，即氣動邏輯元件；感測、轉換、處理氣動信號的元器件，如氣動傳感器及信號處理裝置。 氣動輔件 氣動系統(tǒng)中的輔助元件，如消聲器、管道、

2、接頭等。,氣動技術的特點,（1）氣動的優(yōu)點 1）工作介質是壓縮空氣，空氣到處都是，用量不受限制，排氣處理簡單，可少設置或不設置回氣管道。 2）壓縮空氣為快速流動的工作介質，所以可以獲得較高的工作進度。 3）全氣動控制具有防火，防爆、耐潮的特點。 4）氣動裝置結構簡單、輕便，安裝維護方便。 5）壓縮空氣存儲方便。氣壓具有較高的自保持能力，壓縮空氣可存儲在氣罐內，隨時取用，即使壓縮機停轉，總氣閥關閉，氣壓系統(tǒng)仍可維持一個穩(wěn)定的壓力，不需要壓縮機連續(xù)運轉。 6）可遠距離傳輸。由于空氣黏度小。流動阻力小有利于介質集中供應，遠距離傳輸。 7）清潔，基本無污染，對于要求高凈化，無污染的場合，如食品、印刷、

3、木材與紡織工業(yè)。由于壓縮空氣排出后基本無污染環(huán)境，應用氣壓傳動就較合適。,氣壓傳動的缺點 1）空氣具有可壓縮性，不易實現(xiàn)準確定位和速度控制。 2）氣缸輸出的力較小，推力限制在2030KN之間。 3）排氣噪聲較大，現(xiàn)在這個問題已因吸音材料和消音器的發(fā)展大部分獲得解決。 4）需要凈化和潤滑。壓縮空氣來源于大氣，使用前必須除去水分和灰塵，空氣沒有自我潤滑性，必須對氣壓元件采取專門的潤滑措施，如油霧器等裝置對系統(tǒng)進行給油潤滑。,任務2 認識氣源裝置,氣源裝置為氣動系統(tǒng)提供滿足一定質量要求的壓縮空氣，是氣動系統(tǒng)的重要組成部分。 氣動系統(tǒng)對壓縮空氣的主要要求：具有一定壓力和流量，并具有一定的凈化程度。 氣

4、源裝置由以下四部分組成 氣壓發(fā)生裝置空氣壓縮機； 凈化、貯存壓縮空氣的裝置和設備； 管道系統(tǒng)； 氣動三大件。,空氣的物理性質,空氣的組成 主要成分有氮氣、氧氣和一定量的水蒸氣。 含水蒸氣的空氣稱為濕空氣，不含水蒸氣的空氣稱為干空氣。 空氣的密度 對于干空氣=o273 /（273+t）p / 0.1013 空氣的粘度 較液體的粘度小很多，且隨溫度的升高而升高。 空氣的壓縮性和膨脹性 體積隨壓力和溫度而變化的性質分別表征為壓縮性和膨脹性。 空氣的壓縮性和膨脹性遠大于固體和液體的壓縮性和膨脹性。 濕空氣 所含水份的程度用濕度和含濕量來表示。濕度的表示方法有 絕對濕度和相對濕度之分。 壓縮空氣的析水量

5、 壓縮空氣一旦冷卻下來，相對濕度將大大增加，到溫度降到露點以后，水蒸氣就要凝析出來。,氣壓發(fā)生裝置,空氣壓縮機將機械能轉化為氣體的壓力能，供氣動機械使用。 空氣壓縮機的分類 分容積型和速度型。 常用往復式容積型壓縮機，一般空壓機為中壓，額定排氣壓力1MPa； 低壓空壓機排氣壓力0.2MPa； 高壓空壓機排氣壓力10MPa。 空氣壓縮機的選用原則 依據是氣動系統(tǒng)所需要的工作壓力和流量兩個參數(shù)。 空壓機輸出流量 qVn(qVn0+qVn1)/(0.70.8) qVn0 配管等處的泄漏量 qVn1 工作元件的總流量,壓縮空氣的凈化裝置和設備,氣動系統(tǒng)對壓縮空氣質量的要求：壓縮空氣要具有一定壓力和足夠

6、的流量，具有一定的凈化程度。不同的氣動元件對雜質顆粒的大小有具體的要求。 混入壓縮空氣中的油分、水分、灰塵等雜質會產生不良影響： 混入壓縮空氣的油蒸汽可能聚集在貯氣罐、管道等處形成易燃物，有引起爆炸的危險，另一方面潤滑油被汽化后會形成一種有機酸，對金屬設備有腐蝕生銹的作用，影響設備受命。 混在壓縮空氣中的雜質沉積在元件的通道內，減小了通道面積，增加了管道阻力。嚴重時會產生阻塞，使氣體壓力信號不能正常傳遞，使系統(tǒng)工作不穩(wěn)定甚至失靈。 壓縮空氣中含有的飽和水分，在一定條件下會凝結成水并聚集在個別管段內。在北方的冬天，凝結的水分會使管道及附件結冰而損壞，影響氣動裝置正常工作。 壓縮空氣中的灰塵等雜質

7、對運動部件會產生研磨作用，使這些元件因漏氣增加而效率降低，影響它們的使用壽命。 因此必須要設置除油、除水、除塵，并使壓縮空氣干燥的提高壓縮空氣質量、進行氣源凈化處理的輔助設備。,壓縮空氣凈化設備 一般包括后冷卻器、油水分離器、貯氣罐、干燥器。,后冷卻器 將空氣壓縮機排出具有140170的壓縮空氣降至4050，壓縮空氣中的油霧和水氣亦凝析出來。冷卻方式有水冷和氣冷式兩種。,油水分離器 主要利用回轉離心、撞擊、水浴等方法使水滴、油滴及其他雜質顆粒從壓縮空氣中分離出來。,貯氣罐的主要作用是貯存一定數(shù)量的壓縮空氣，減少氣流脈動，減弱氣流脈動引起的管道振動，進一步分離壓縮空氣的水分和油分。,干燥器的作用

8、是進一步除去壓縮空氣中含有的水分、油分、顆粒雜質等，使壓縮空氣干燥，用于對氣源質量要求較高的氣動裝置、氣動儀表等。主要采用吸附、離心、機械降水及冷凍等方法。,管道系統(tǒng)和氣動三大件,氣動三大件：分水過濾器，減壓閥，油霧器,管道系統(tǒng)布置原則,氣動三大件,氣動三大件是壓縮空氣質量的最后保證。 分水過濾器 作用是除去空氣中的灰塵、雜質，并將空氣中的水分分離出來。 原理：回轉離心、撞擊， 性能指標：過濾度、水分離率、濾灰效率、流量特性 油霧器 特殊的注油裝置。 原理 當壓縮空氣流過時，它將潤滑油噴射成霧狀，隨壓縮空氣流入需要的潤滑部件，達到潤滑的目的。 性能指標：流量特性、起霧油量 減壓閥 起減壓和穩(wěn)壓

9、作用。 氣動三大件的安裝連接次序：分水過濾器、減壓閥、油霧器。多數(shù)情況下，三件組合使用，也可以少于三件，只用一件或兩件。,注意改正圖中錯誤,氣動輔件,消聲器 氣缸、氣閥等工作時排氣速度較高，氣體體積急劇膨脹，會產生刺耳的噪聲。噪聲的強弱隨排氣的速度、排氣量和空氣通道的形狀而變化。排氣的速度和功率越大，噪聲也越大，一般可達100120dB，為了降低噪聲在排氣口要裝設消聲器。 消聲器是通過阻尼或增加排氣面積來降低排氣的速度和功率，從而降低噪聲的。 消聲器的類型：吸收型；膨脹干涉型；膨脹干涉吸收性。,管道連接件 包括管子和各種管接頭。 管子可分為硬管和軟管。 一些固定不動的、不需要經常裝拆的地方使用

10、硬管；連接運動部件、希望裝拆方便的管路用軟管。常用的是紫銅管和尼龍管。 管接頭分為卡套式、擴口螺紋式、卡箍式、插入快換式等。,氣動執(zhí)行元件,普通氣缸,膜片氣缸是一種用壓縮空氣推動非金屬膜片作往復運動的氣缸，可以是單作用式，也可以是雙作用式。適用于氣動夾具、自動調節(jié)閥及短行程工作場合。,氣動執(zhí)行元件是將壓縮空氣的壓力能轉換為機械能的裝置。包括氣缸和氣馬達。實現(xiàn)直線運動和做功的是氣缸；實現(xiàn)旋轉運動和做功的是氣馬達。 氣缸的分類及典型結構,無桿氣缸,原理 鋁制缸筒2 沿軸向方向開槽，為防止內部壓縮空氣泄漏和外部雜物侵入，槽被內部抗壓密封件4 和外部防塵密封件7 密封，塑料的內外密封件互相夾持固定著。

11、無桿活塞3 兩端帶有唇型密封圈，活塞兩端分別進、排氣，活塞將在缸筒內往復移動。通過缸筒槽的傳動舌片5，該運動被傳遞到承受負載的導架6 上。此時，傳動舌片將密封件4、7擠開，但它們在缸筒的兩端仍然是互相夾持的。因此傳動舌片與導架組件在氣缸上移動時無壓縮空氣泄漏。,特點 由于獨特的設計，該氣缸只需要較小的安裝空間。,組成 由缸筒2，防塵和抗壓密封件7、4，無桿活塞3，左右端蓋1， 傳動舌片5，導架6等組成。,沖擊氣缸 由缸筒、活塞和固定在缸筒上的中蓋組成，中蓋上有一噴嘴。它能產生相當大的沖力，可以充當沖床使用。整個工作過程分為三個階段： 復位段 氣源由孔A 供氣，孔B 排氣，活塞上升至密封墊封住噴

12、嘴，氣缸上腔成為密封的儲氣腔。 儲能段 氣源改由孔B 進氣，孔A 排氣。由于上腔氣壓作用在噴嘴上面積較小，而下腔氣壓作用面積大，故使上腔貯存很高的能量。 沖擊段 上腔壓力繼續(xù)升高，下腔壓力繼續(xù)降低，當上下腔壓力比大于活塞與噴嘴面積比時，活塞離開噴嘴，上腔氣體迅速充入活塞與中蓋間的空間?；钊麑⒁詷O大的加速度向下運動。氣體的壓力能轉換為活塞的動能，產生很大的沖擊力。,氣缸的工作特性,氣缸的速度 在運動過程中氣缸活塞的速度是變化的，通常說氣缸速度是指活塞平均速度。 氣缸的理論輸出力 其計算公式與液壓缸相同。 氣缸的效率和負載率 氣缸實際所能輸出的力受摩擦力的影響，其影響程度用氣缸效率表示，與缸徑D和

13、工作壓力p有關，D增大、p提高，增大，一般在0.70.95之間。 在研究氣缸性能和確定缸徑時，常用到負載率的概念，定義（氣缸實際負載F/氣缸理論輸出力F0） 。的選取與氣缸的負載性質及運動速度有關 氣缸的耗氣量 指氣缸在往復運動時所消耗的壓縮空氣量，其大小與氣缸性能無關，是選擇空壓機排量的重要依據。,氣馬達,氣動馬達的特點和應用 可無級調速； 可雙向旋轉； 有過載保護作用，過載時轉速降低或停轉； 具有較高的啟動轉矩，可直接帶負載啟動； 輸出功率相對較小，轉速范圍較寬； 耗氣量大，效率低，噪聲大； 工作可靠，操作方便。 氣動馬達在使用中必須得到良好的潤滑,葉片式氣馬達的工作原理及特性 葉片式氣馬達的工作原理與葉片式液壓馬達相似。特性曲線最大特點是具有軟特性：當氣壓不變時，它的轉矩、轉速、功率均隨著外負載的變化而變化。,氣動控制閥,壓力控制閥