模塊十 氣動(dòng)基礎(chǔ)知識(shí)與氣源裝置

1、盡管液壓傳動(dòng)有許多優(yōu)點(diǎn)，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(dòng)設(shè)備就較為合適，因?yàn)閴嚎s空氣排出后基本不污染環(huán)境。,氣源裝置及氣動(dòng)元件,氣動(dòng)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(zhì)量要求的壓縮空氣。 執(zhí)行元件 將氣體壓力能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能并完成做功動(dòng)作的元件，如氣缸、氣馬達(dá)。 控制元件 控制氣體壓力、流量及運(yùn)動(dòng)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(dòng)邏輯元件；感測(cè)、轉(zhuǎn)換、處理氣動(dòng)信號(hào)的元器件，如氣動(dòng)傳感器及信號(hào)處理裝置。 氣動(dòng)輔件 氣動(dòng)系統(tǒng)中的輔助元件，如消聲器、管道、

2、接頭等。,氣動(dòng)技術(shù)的特點(diǎn),（1）氣動(dòng)的優(yōu)點(diǎn) 1）工作介質(zhì)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(shè)置或不設(shè)置回氣管道。 2）壓縮空氣為快速流動(dòng)的工作介質(zhì)，所以可以獲得較高的工作進(jìn)度。 3）全氣動(dòng)控制具有防火，防爆、耐潮的特點(diǎn)。 4）氣動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)簡單、輕便，安裝維護(hù)方便。 5）壓縮空氣存儲(chǔ)方便。氣壓具有較高的自保持能力，壓縮空氣可存儲(chǔ)在氣罐內(nèi)，隨時(shí)取用，即使壓縮機(jī)停轉(zhuǎn)，總氣閥關(guān)閉，氣壓系統(tǒng)仍可維持一個(gè)穩(wěn)定的壓力，不需要壓縮機(jī)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。 6）可遠(yuǎn)距離傳輸。由于空氣黏度小。流動(dòng)阻力小有利于介質(zhì)集中供應(yīng)，遠(yuǎn)距離傳輸。 7）清潔，基本無污染，對(duì)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(yīng)用氣壓傳動(dòng)就較合適。,氣壓傳動(dòng)的缺點(diǎn) 1）空氣具有可壓縮性，不易實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)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(gè)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(duì)氣壓元件采取專門的潤滑措施，如油霧器等裝置對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行給油潤滑。,任務(wù)2 認(rèn)識(shí)氣源裝置,氣源裝置為氣動(dòng)系統(tǒng)提供滿足一定質(zhì)量要求的壓縮空氣，是氣動(dòng)系統(tǒng)的重要組成部分。 氣動(dòng)系統(tǒng)對(duì)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(jī)； 凈化、貯存壓縮空氣的裝置和設(shè)備； 管道系統(tǒng)； 氣動(dòng)三大件。,空氣的物理性質(zhì),空氣的組成 主要成分有氮?dú)狻⒀鯕夂鸵欢康乃魵狻?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(duì)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(zhì)分別表征為壓縮性和膨脹性。 空氣的壓縮性和膨脹性遠(yuǎn)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(duì)濕度和相對(duì)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(duì)濕度將大大增加，到溫度降到露點(diǎn)以后，水蒸氣就要凝析出來。,氣壓發(fā)生裝置,空氣壓縮機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為氣體的壓力能，供氣動(dòng)機(jī)械使用。 空氣壓縮機(jī)的分類 分容積型和速度型。 常用往復(fù)式容積型壓縮機(jī)，一般空壓機(jī)為中壓，額定排氣壓力1MPa； 低壓空壓機(jī)排氣壓力0.2MPa； 高壓空壓機(jī)排氣壓力10MPa。 空氣壓縮機(jī)的選用原則 依據(jù)是氣動(dòng)系統(tǒng)所需要的工作壓力和流量兩個(gè)參數(shù)。 空壓機(jī)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(shè)備,氣動(dòng)系統(tǒng)對(duì)壓縮空氣質(zhì)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(dòng)元件對(duì)雜質(zhì)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(zhì)會(huì)產(chǎn)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(xiǎn)，另一方面潤滑油被汽化后會(huì)形成一種有機(jī)酸，對(duì)金屬設(shè)備有腐蝕生銹的作用，影響設(shè)備受命。 混在壓縮空氣中的雜質(zhì)沉積在元件的通道內(nèi)，減小了通道面積，增加了管道阻力。嚴(yán)重時(shí)會(huì)產(chǎn)生阻塞，使氣體壓力信號(hào)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(huì)凝結(jié)成水并聚集在個(gè)別管段內(nèi)。在北方的冬天，凝結(jié)的水分會(huì)使管道及附件結(jié)冰而損壞，影響氣動(dòng)裝置正常工作。 壓縮空氣中的灰塵等雜質(zhì)

7、對(duì)運(yùn)動(dòng)部件會(huì)產(chǎn)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(shè)置除油、除水、除塵，并使壓縮空氣干燥的提高壓縮空氣質(zhì)量、進(jìn)行氣源凈化處理的輔助設(shè)備。,壓縮空氣凈化設(shè)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(jī)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(zhuǎn)離心、撞擊、水浴等方法使水滴、油滴及其他雜質(zhì)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(dòng)，減弱氣流脈動(dòng)引起的管道振動(dòng)，進(jìn)一步分離壓縮空氣的水分和油分。,干燥器的作用

8、是進(jìn)一步除去壓縮空氣中含有的水分、油分、顆粒雜質(zhì)等，使壓縮空氣干燥，用于對(duì)氣源質(zhì)量要求較高的氣動(dòng)裝置、氣動(dòng)儀表等。主要采用吸附、離心、機(jī)械降水及冷凍等方法。,管道系統(tǒng)和氣動(dòng)三大件,氣動(dòng)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(dòng)三大件,氣動(dòng)三大件是壓縮空氣質(zhì)量的最后保證。 分水過濾器 作用是除去空氣中的灰塵、雜質(zhì)，并將空氣中的水分分離出來。 原理：回轉(zhuǎn)離心、撞擊， 性能指標(biāo)：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(dāng)壓縮空氣流過時(shí)，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(dá)到潤滑的目的。 性能指標(biāo)：流量特性、起霧油量 減壓閥 起減壓和穩(wěn)壓

9、作用。 氣動(dòng)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(cuò)誤,氣動(dòng)輔件,消聲器 氣缸、氣閥等工作時(shí)排氣速度較高，氣體體積急劇膨脹，會(huì)產(chǎn)生刺耳的噪聲。噪聲的強(qiáng)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(dá)100120dB，為了降低噪聲在排氣口要裝設(shè)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(dòng)的、不需要經(jīng)常裝拆的地方使用

10、硬管；連接運(yùn)動(dòng)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(kuò)口螺紋式、卡箍式、插入快換式等。,氣動(dòng)執(zhí)行元件,普通氣缸,膜片氣缸是一種用壓縮空氣推動(dòng)非金屬膜片作往復(fù)運(yùn)動(dòng)的氣缸，可以是單作用式，也可以是雙作用式。適用于氣動(dòng)夾具、自動(dòng)調(diào)節(jié)閥及短行程工作場合。,氣動(dòng)執(zhí)行元件是將壓縮空氣的壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的裝置。包括氣缸和氣馬達(dá)。實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)和做功的是氣缸；實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和做功的是氣馬達(dá)。 氣缸的分類及典型結(jié)構(gòu),無桿氣缸,原理 鋁制缸筒2 沿軸向方向開槽，為防止內(nèi)部壓縮空氣泄漏和外部雜物侵入，槽被內(nèi)部抗壓密封件4 和外部防塵密封件7 密封，塑料的內(nèi)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(jìn)、排氣，活塞將在缸筒內(nèi)往復(fù)移動(dòng)。通過缸筒槽的傳動(dòng)舌片5，該運(yùn)動(dòng)被傳遞到承受負(fù)載的導(dǎo)架6 上。此時(shí)，傳動(dòng)舌片將密封件4、7擠開，但它們?cè)诟淄驳膬啥巳匀皇腔ハ鄪A持的。因此傳動(dòng)舌片與導(dǎo)架組件在氣缸上移動(dòng)時(shí)無壓縮空氣泄漏。,特點(diǎn) 由于獨(dú)特的設(shè)計(jì)，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(dòng)舌片5，導(dǎo)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(chǎn)生相當(dāng)大的沖力，可以充當(dāng)沖床使用。整個(gè)工作過程分為三個(gè)階段： 復(fù)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(chǔ)氣腔。 儲(chǔ)能段 氣源改由孔B 進(jìn)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(dāng)上下腔壓力比大于活塞與噴嘴面積比時(shí)，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(yùn)動(dòng)。氣體的壓力能轉(zhuǎn)換為活塞的動(dòng)能，產(chǎn)生很大的沖擊力。,氣缸的工作特性,氣缸的速度 在運(yùn)動(dòng)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(jì)算公式與液壓缸相同。 氣缸的效率和負(fù)載率 氣缸實(shí)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(guān)，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(shí)，常用到負(fù)載率的概念，定義（氣缸實(shí)際負(fù)載F/氣缸理論輸出力F0） 。的選取與氣缸的負(fù)載性質(zhì)及運(yùn)動(dòng)速度有關(guān) 氣缸的耗氣量 指氣缸在往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)所消耗的壓縮空氣量，其大小與氣缸性能無關(guān)，是選擇空壓機(jī)排量的重要依據(jù)。,氣馬達(dá),氣動(dòng)馬達(dá)的特點(diǎn)和應(yīng)用 可無級(jí)調(diào)速； 可雙向旋轉(zhuǎn)； 有過載保護(hù)作用，過載時(shí)轉(zhuǎn)速降低或停轉(zhuǎn)； 具有較高的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，可直接帶負(fù)載啟動(dòng)； 輸出功率相對(duì)較小，轉(zhuǎn)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(dòng)馬達(dá)在使用中必須得到良好的潤滑,葉片式氣馬達(dá)的工作原理及特性 葉片式氣馬達(dá)的工作原理與葉片式液壓馬達(dá)相似。特性曲線最大特點(diǎn)是具有軟特性：當(dāng)氣壓不變時(shí)，它的轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速、功率均隨著外負(fù)載的變化而變化。,氣動(dòng)控制閥,壓力控制閥