第2章 液壓與氣壓動(dòng)力元件

1、第第2章章 液壓與氣壓傳動(dòng)動(dòng)力元件液壓與氣壓傳動(dòng)動(dòng)力元件 2.1 液壓泵的工作原理液壓泵的工作原理 2.2 液壓泵的主要性能和參數(shù)液壓泵的主要性能和參數(shù) 2.3 液壓泵的結(jié)構(gòu)液壓泵的結(jié)構(gòu)2.4 液壓泵與電動(dòng)機(jī)參數(shù)的選用液壓泵與電動(dòng)機(jī)參數(shù)的選用2.5 氣壓傳動(dòng)動(dòng)力元件氣壓傳動(dòng)動(dòng)力元件思考題與習(xí)題思考題與習(xí)題 2.1 液壓泵的工作原理液壓泵的工作原理 圖2-1所示為液壓泵的工作原理圖。柱塞2裝在缸體3內(nèi)， 并可作左右移動(dòng)， 在彈簧4的作用下， 柱塞緊壓在偏心輪1的外表面上。當(dāng)電機(jī)帶動(dòng)偏心輪旋轉(zhuǎn)時(shí)， 偏心輪推動(dòng)柱塞左右運(yùn)動(dòng)，使密封容積a的大小發(fā)生周期性的變化。當(dāng)a由小變大時(shí)就形成部分真空，使油箱中的

2、油液在大氣壓的作用下，經(jīng)吸油管道頂開單向閥6進(jìn)入油腔a實(shí)現(xiàn)吸油；反之，當(dāng)a由大變小時(shí)，a腔中吸滿的油液將頂開單向閥5流入系統(tǒng)而實(shí)現(xiàn)壓油。電機(jī)帶動(dòng)偏心輪不斷旋轉(zhuǎn)，液壓泵就不斷的吸油和壓油。 圖2-1 液壓泵工作原理圖654321a1偏心輪；2柱塞；3缸體；4彈簧；5單向閥；6單向閥由于這種泵是依靠泵的密封工作腔的容積變化來實(shí)現(xiàn)吸油和壓油的， 因而稱之為容積式泵。 容積式泵的流量大小取決于密封工作腔容積變化的大小和次數(shù)。若不計(jì)泄漏，則流量與壓力無關(guān)。 液壓泵的分類方式很多，它可按壓力的大小分為低壓泵、中壓泵和高壓泵；也可按流量是否可調(diào)節(jié)分為定量泵和變量泵；還可按泵的結(jié)構(gòu)分為齒輪泵、葉片泵和柱塞泵，

3、其中，齒輪泵和葉片泵多用于中、低壓系統(tǒng)， 柱塞泵多用于高壓系統(tǒng)。 2.2 液壓泵的主要性能和參數(shù)液壓泵的主要性能和參數(shù) 1. 壓力1) 工作壓力液壓泵實(shí)際工作時(shí)的輸出壓力稱為液壓泵的工作壓力。 工作壓力取決于外負(fù)載的大小和排油管路上的壓力損失， 而與液壓泵的流量無關(guān)。 2) 額定壓力液壓泵在正常工作條件下， 按試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的最高壓力稱為液壓泵的額定壓力。 3) 最高允許壓力 在超過額定壓力的條件下， 根據(jù)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定， 允許液壓泵短暫運(yùn)行的最高壓力值稱為液壓泵的最高允許壓力， 超過此壓力， 泵的泄漏會(huì)迅速增加。 2. 排量 排量是泵主軸每轉(zhuǎn)一周所排出液體體積的理論值， 如泵排量固定，

4、則為定量泵； 排量可變， 則為變量泵。 一般定量泵因密封性較好， 泄漏小， 故在高壓時(shí)效率較高。 3. 流量流量為泵單位時(shí)間內(nèi)排出的液體體積（L/min）， 有理論流量Qth和實(shí)際流量Qac兩種。Qth=qn (2-1)式中，q表示泵的排量(L/r)；n表示泵的轉(zhuǎn)速(r/min)。 Qac=Qth-Q (2-2) 式中，Q表示泵運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，油會(huì)從高壓區(qū)泄漏到低壓區(qū)的泄漏損失。 4. 容積效率和機(jī)械效率液壓泵的容積效率V的計(jì)算公式為 (2-3) 液壓泵的機(jī)械效率m的計(jì)算公式為 (2-4) 式中，Tth表示泵的理論輸入扭矩；Tac表示泵的實(shí)際輸入扭矩。 shacvQQacthvTT5. 泵的總效率和功

5、率泵的總效率的計(jì)算公式為 =mV= (2-5) 式中， Pac表示泵實(shí)際輸出功率；Pm表示電動(dòng)機(jī)輸出功率。泵的功率Pac的計(jì)算公式為 Pac = (2-6)式中， p表示泵輸出的工作壓力（MPa）；Qac表示泵的實(shí)際輸出流量（L/min）， 1 L =103 cm3。 MacPP60acpQ【例2-1】 某液壓系統(tǒng)， 泵的排量Q10 mL/r， 電機(jī)轉(zhuǎn)速n1200 r/min， 泵的輸出壓力p=5 MPa， 泵容積效率V0.92， 總效率0.84， 求： (1） 泵的理論流量； (2） 泵的實(shí)際流量； (3） 泵的輸出功率； (4） 驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率。 解 (1） 泵的理論流量為Qth=Qn10-

6、3=10120010-312 (L/min) (2) 泵的實(shí)際流量為 QacQthV120.9211.04 (L/min) (3) 泵的輸出功率為 (4） 驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率為)(9 . 06004.11560kWpQPac)(07. 184. 09 . 0kWPPmac 2.3 液壓泵的結(jié)構(gòu)液壓泵的結(jié)構(gòu)2. 3. 1 齒輪泵齒輪泵是液壓泵中結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單的一種，且價(jià)格便宜，故在一般機(jī)械上被廣泛使用； 齒輪泵是定量泵，可分為外嚙合齒輪泵和內(nèi)嚙合齒輪泵兩種。 1. 外嚙合齒輪泵外嚙合齒輪泵的構(gòu)造和工作原理如圖2-2所示。它由裝在殼體內(nèi)的一對(duì)齒輪所組成，齒輪兩側(cè)由端蓋罩住，殼體、端蓋和齒輪的各個(gè)齒間槽組成了

7、許多密封工作腔。當(dāng)齒輪按圖2-2所示方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，右側(cè)吸油腔由于相互嚙合的齒輪逐漸脫開，密封工作容積逐漸增大，形成部分真空， 因此油箱中的油液在外界大氣壓的作用下，經(jīng)吸油管進(jìn)入吸油腔，將齒間槽充滿，并隨著齒輪旋轉(zhuǎn)， 把油液帶到左側(cè)的壓油腔內(nèi)。在壓油區(qū)的一側(cè)，由于齒輪在這里逐漸進(jìn)入嚙合，密封工作腔容積不斷減小，油液便被擠出去，從壓油腔輸送到壓油管路中去。這里的嚙合點(diǎn)處的齒面接觸線一直起著隔離高、低壓腔的作用。 圖2-2 外嚙合齒輪泵工作原理壓油吸油外嚙合齒輪運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)泄漏途徑有二：一為齒頂與齒輪殼內(nèi)壁的間隙，二為齒端面與側(cè)板之間的間隙， 當(dāng)壓力增加時(shí)， 前者不會(huì)改變，但后者撓度大增，此為外嚙合齒輪泵泄

8、漏最主要的原因，故不適合用作高壓泵。 為解決外嚙合齒輪泵的內(nèi)泄漏問題，提高其壓力， 逐步開發(fā)出固定側(cè)板式齒輪泵，其最高壓力長(zhǎng)期均為710 MPa， 可動(dòng)側(cè)板式齒輪泵在高壓時(shí)側(cè)板被往內(nèi)推， 以減少高壓時(shí)的內(nèi)漏， 其最高壓力可達(dá)1417 MPa。 液壓油在漸開線齒輪泵運(yùn)轉(zhuǎn)過程中， 因齒輪相交處的封閉體積隨時(shí)間而改變， 常有一部分液壓油被封閉在齒間， 如圖2-3所示， 我們稱之為困油現(xiàn)象。 因?yàn)橐簤河筒豢蓧嚎s而使外接齒輪泵在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生極大的震動(dòng)和噪音， 所以必須在側(cè)板上開設(shè)卸荷槽， 以防止震動(dòng)和噪音的發(fā)生。 圖2-3 困油現(xiàn)象出口入口封閉卸荷槽旋轉(zhuǎn)方向2. 內(nèi)嚙合齒輪泵圖2-4(a)所示為有隔板

9、的內(nèi)嚙合齒輪泵， 圖2-4(b)所示為擺動(dòng)式內(nèi)嚙合齒輪泵， 它們共同的特點(diǎn)是： 內(nèi)外齒輪轉(zhuǎn)向相同， 齒面間相對(duì)速度小， 運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)噪音??；齒數(shù)相異， 絕對(duì)不會(huì)發(fā)生困油現(xiàn)象。 因?yàn)橥恺X輪的齒端必須始終與內(nèi)齒輪的齒面緊貼， 以防內(nèi)漏， 所以內(nèi)嚙合齒輪泵不適用于較高的壓力的場(chǎng)合。 圖2-4 內(nèi)嚙合齒輪泵(a) 有隔板的內(nèi)嚙合齒輪泵； (b)擺動(dòng)式內(nèi)嚙合齒輪泵吸油腔壓油腔吸油腔壓油腔(a)(b)2.3.2 螺桿泵 如圖2-5所示為螺桿泵。 它的液壓油沿螺旋方向前進(jìn)， 轉(zhuǎn)軸徑向負(fù)載各處均相等， 脈動(dòng)少， 運(yùn)動(dòng)時(shí)噪音低； 可高速運(yùn)轉(zhuǎn)， 適合作大容量泵； 但壓縮量小， 不適合高壓的場(chǎng)合。 一般用作燃油、 潤(rùn)滑油

10、泵， 而不用作液壓泵。 圖2-5 螺桿泵密封面螺桿2. 3. 3 葉片泵葉片泵的優(yōu)點(diǎn)是：運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、壓力脈動(dòng)小，噪音??；結(jié)構(gòu)緊湊、尺寸小、流量大。其缺點(diǎn)是：對(duì)油液要求高，如油液中有雜質(zhì)，則葉片容易卡死；與齒輪泵相比結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。 它廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造中的專用機(jī)床，自動(dòng)線等中、 低壓液壓系統(tǒng)中。 該泵有兩種結(jié)構(gòu)形式：一種是單作用葉片泵， 另一種是雙作用葉片泵。 1. 單作用葉片泵 單作用葉片泵的工作原理如圖2-6所示，單作用葉片泵由轉(zhuǎn)子1、定子2、葉片3和端蓋等組成。 定子具有圓柱形內(nèi)表面，定子和轉(zhuǎn)子間有偏心距e， 葉片裝在轉(zhuǎn)子槽中，并可在槽內(nèi)滑動(dòng)， 當(dāng)轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)時(shí)，由于離心力的作用， 使葉片緊靠在定

11、子內(nèi)壁， 這樣，在定子、 轉(zhuǎn)子、葉片和兩側(cè)配油盤間就形成了若干個(gè)密封的工作空間，當(dāng)轉(zhuǎn)子按逆時(shí)針方向回轉(zhuǎn)時(shí)， 在圖2-6的右部，葉片逐漸伸出，葉片間的空間逐漸增大，從吸油口吸油，這是吸油腔。 在圖2-6的左部， 葉片被定子內(nèi)壁逐漸壓進(jìn)槽內(nèi)， 工作空間逐漸縮小， 將油液從壓油口壓出， 這就是壓油腔。 在吸油腔和壓油腔之間有一段封油區(qū)，把吸油腔和壓油腔隔開，這種葉片泵每轉(zhuǎn)一周，每個(gè)工作腔就完成一次吸油和壓油，因此稱之為單作用葉片泵。轉(zhuǎn)子不停地旋轉(zhuǎn)， 泵就不斷地吸油和排油。 改變轉(zhuǎn)子與定子的偏心量，即可改變泵的流量，偏心量越大，流量越大， 若調(diào)成幾乎是同心的，則流量接近于零。 因此單作用葉片泵大多為變

12、量泵。另外還有一種限壓式變量泵，當(dāng)負(fù)荷小時(shí)，泵輸出流量大，負(fù)載可快速移動(dòng)；當(dāng)負(fù)荷增加時(shí)，泵輸出流量變少， 輸出壓力增加， 負(fù)載速度降低。 如此可減少能量消耗， 避免油溫上升。 圖2-6 單作用葉片泵工作原理e123壓油吸油1轉(zhuǎn)子；2定子；3葉片2. 雙作用葉片泵雙作用葉片泵的工作原理如圖2-7所示， 定子內(nèi)表面近似橢圓， 轉(zhuǎn)子和定子同心安裝， 有兩個(gè)吸油區(qū)和兩個(gè)壓油區(qū)對(duì)稱布置。 轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一周， 完成兩次吸油和壓油。 雙作用葉片泵大多是定量泵。 圖2-7 雙作用葉片泵工作原理3215CDAB41轉(zhuǎn)子；2定子；3葉片；4油液2. 3. 4 柱塞泵柱塞泵工作原理是通過柱塞在液壓缸內(nèi)做往復(fù)運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)吸

13、油和壓油。齒輪泵和葉片泵相比，該泵能以最小的尺寸和最小的重量供給最大的動(dòng)力，為一種高效率的泵， 但制造成本相對(duì)較高， 該泵用于高壓、 大流量、 大功率的場(chǎng)合。 它可分為軸向式和徑向式兩種。 1. 軸向柱塞泵軸向柱塞泵的工作原理如圖2-8所示。軸向柱塞泵可分為直軸式（圖2-8(a）所示）和斜軸式（圖2-8(b)所示）兩種。這兩種泵都是變量泵， 通過調(diào)節(jié)斜盤傾角， 即可改變泵的輸出流量。 圖2-8 軸向柱塞泵工作原理 (a) 直軸式； (b)斜軸式 2. 徑向柱塞泵 徑向柱塞泵（柱塞運(yùn)動(dòng)方向與液壓缸體的中心線垂直）可分為固定液壓缸式和回轉(zhuǎn)液壓缸式兩種。 如圖2-9所示為固定液壓缸式， 利用偏心輪的

14、旋轉(zhuǎn)， 可使活塞產(chǎn)生往復(fù)行程， 以進(jìn)行泵的吸、 壓作用。 偏心輪的偏心量固定， 所以固定液壓缸式徑向柱塞泵一般為定量泵， 最高輸出壓力可達(dá)21 MPa以上。 圖2-9 固定液壓缸式徑向柱塞泵吸入行程柱塞排出口吸入口排出行程偏心凸輪如圖2-10所示為回轉(zhuǎn)液壓缸式柱塞泵，其活塞安裝在壓缸體上，壓缸體的中心和轉(zhuǎn)子的中心有一偏心量e， 壓缸體和軸一同旋轉(zhuǎn)。分配軸固定，上有四條油路， 其中兩條油路成一組，分別充當(dāng)壓油的進(jìn)出通道，并和蓋板的進(jìn)出油口相通。改變偏心量即可改變流量， 因此， 回轉(zhuǎn)液壓缸式柱塞泵為一種變量泵。 圖2-10 回轉(zhuǎn)液壓缸式徑向柱塞泵軸凸緣(回轉(zhuǎn))壓缸體進(jìn)出口轉(zhuǎn)子活塞壓缸體轉(zhuǎn)子分配軸(

15、固定)進(jìn)出口本體e2. 3. 5 液壓泵的職能符號(hào)液壓泵的職能符號(hào)如圖2-11所示。圖2-11 液壓泵的職能符號(hào)(a) 單向定量液壓泵； (b) 單向變量液壓泵； (c) 雙向定量液壓泵； (d) 雙向變量液壓泵 (a)(b)(c)(d)2. 3. 6 常用泵的性能 了解各種常用泵的性能有助于我們正確的選用泵， 表2-1列舉了最常用泵的各種性能值，供大家在選用時(shí)參考。 表2-1 幾種常用泵的各種性能值 2.4 液壓泵與電動(dòng)機(jī)參數(shù)的選用液壓泵與電動(dòng)機(jī)參數(shù)的選用 2. 4. 1 液壓泵大小的選用液壓泵的選擇通常先根據(jù)液壓泵的性能要求來選定液壓泵的型式，再根據(jù)液壓泵所應(yīng)保證的壓力和流量來確定它的具體

16、規(guī)格。 液壓泵的工作壓力是根據(jù)執(zhí)行元件的最大工作壓力來決定的，考慮到各種壓力損失，泵的最大工作壓力p泵可按下式確定： p泵k壓p缸式中，p泵表示液壓泵所需要提供的壓力(Pa)；k壓表示系統(tǒng)中壓力損失系數(shù)，一般取1.31.5；p缸表示液壓缸中所需的最大工作壓力(Pa)。 液壓泵的輸出流量取決于系統(tǒng)所需最大流量及泄漏量， 即 Q泵k流Q缸式中，Q泵表示液壓泵所需輸出的流量(m3/min)；k流表示系統(tǒng)的泄漏系數(shù)，一般取1.11.3；Q缸表示液壓缸所需提供的最大流量(m3/min)。 若為多液壓缸同時(shí)動(dòng)作，Q缸應(yīng)為同時(shí)動(dòng)作的幾個(gè)液壓缸所需的最大流量之和。 在p泵、 Q泵求出以后， 就可具體選擇液壓泵

17、的規(guī)格， 選擇時(shí)應(yīng)使實(shí)際選用泵的額定壓力大于所求出的p泵值， 通?？煞糯?5%。泵的額定流量一般選擇略大于或等于所求出的Q缸值即可。2. 4. 2 電動(dòng)機(jī)參數(shù)的選擇液壓泵是由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的，可根據(jù)液壓泵的功率計(jì)算出電動(dòng)機(jī)所需要的功率， 再考慮液壓泵的轉(zhuǎn)速， 然后從樣本中合理地選定標(biāo)準(zhǔn)的電動(dòng)機(jī)。 驅(qū)動(dòng)液壓泵所需的電動(dòng)機(jī)功率可按下式確定： 式中，PM表示電動(dòng)機(jī)所需的功率(kW)；p泵表示泵所需的最大工作壓力(Pa)；Q泵表示泵所需輸出的最大流量(m3/min)；表示泵的總效率。 各種泵的總效率大致為齒輪泵： 0.60.7；葉片泵： 0.60.75； 柱塞泵： 0.80.85。 )(60kWQpPM泵

18、泵2.4.3 計(jì)算舉例 【例2-2】 已知某液壓系統(tǒng)如圖2-12所示，工作時(shí)， 活塞上所受的外載荷為F=9720N，活塞有效工作面積A0.008m2， 活塞運(yùn)動(dòng)速度v=0.04m/s，問應(yīng)選擇額定壓力和額定流量為多少的液壓泵？驅(qū)動(dòng)它的電機(jī)功率應(yīng)為多少? 解 首先確定液壓缸中最大工作壓力p缸為 選擇k壓1.3，計(jì)算液壓泵所需最大壓力為 p泵1.31.215 1.58 (MPa) )(215. 1)(1015.125MPaPaAFp缸再根據(jù)運(yùn)動(dòng)速度計(jì)算液壓缸中所需的最大流量為 Q缸=vA=0.040.008=3.210-4 (m3/s)選取k流1.1，計(jì)算泵所需的最大流量為 Q泵k流1.13.21

19、0-4=3.5210-4 (m3/s)21.12 (L/min) 查液壓泵的樣本資料，選擇CB-B25型齒輪泵。 該泵的額定流量為25 L/min，略大于Q泵； 該泵的額定壓力為25 kgf/cm（略為2.5 MPa），大于泵所需要提供的最大壓力。 選取泵的總效率0.7，驅(qū)動(dòng)泵的電動(dòng)機(jī)功率為)(94. 07 . 0602558. 160kWQpPM泵泵 由上式可見，在計(jì)算電機(jī)功率時(shí)用的是泵的額定流量，而沒有用計(jì)算出來的泵的流量，這是因?yàn)樗x擇的齒輪泵是定量泵的緣故，定量泵的流量是不能調(diào)節(jié)的。【例2-3】 如圖2-12所示的液壓系統(tǒng)，已知負(fù)載F=30 000N，活塞的有效面積A=0.01 m2，

20、空載時(shí)的快速前進(jìn)的速度為0.05 m/s，負(fù)載工作時(shí)的前進(jìn)速度為0.025 m/s， 選取k壓1.5，k流1.3，0.75 ，試從下列已知泵中選擇一臺(tái)合適的泵， 并計(jì)算其相應(yīng)的電動(dòng)機(jī)功率。 圖2-12 液壓系統(tǒng) AFv 解 p缸= p泵k壓p缸1.53010545105 (Pa) 因?yàn)榭焖偾斑M(jìn)的速度大，所需流量也大，所以泵必須保證的流量應(yīng)滿足快進(jìn)的要求，此時(shí)流量按快進(jìn)計(jì)算， 即 Q缸v快進(jìn)A0.050.01510-4 (m3/s) Q泵k流Q缸1.3510-46.510-4 (m3/s)=39 (L/min) )(103001. 0300005PaAF 在p泵、Q泵求出后，就可從下列已知泵中選

21、擇一臺(tái)。已知泵如下： YB-32型葉片泵，Q額32 L/min，p額63 kgf/cm2; YB-40型葉片泵，Q額40 L/min， p額63kgf/cm2; YB-50型葉片泵， Q額50 L/min， p額63 kgf/cm2。 因?yàn)榍蟪龅膒泵4510+5 Pa45 kgf/cm2，而求出的Q泵39 L/min， 所以應(yīng)選擇YB-40型葉片泵。電動(dòng)機(jī)功率為 75. 0601067. 610456045泵泵QpPM2.5 氣壓傳動(dòng)動(dòng)力元件氣壓傳動(dòng)動(dòng)力元件在氣動(dòng)控制系統(tǒng)中， 壓縮空氣是工作介質(zhì)。 壓縮空氣在氣動(dòng)系統(tǒng)中的主要作用如下： （1） 決定傳感器的狀態(tài)；（2） 處理信號(hào)；（3） 通過控

22、制元件控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)；（4） 實(shí)現(xiàn)動(dòng)作（執(zhí)行元件）。氣源系統(tǒng)是為氣動(dòng)設(shè)備提供滿足要求的壓縮空氣動(dòng)力源。 氣源系統(tǒng)一般由氣壓發(fā)生裝置、 壓縮空氣的凈化處理裝置和傳輸管路系統(tǒng)組成。 典型的氣源及空氣凈化處理系統(tǒng)如圖2-13所示。 圖2-13 氣源及空氣凈化處理系統(tǒng)123456普通氣源凈化氣源1 空壓機(jī)；2 儲(chǔ)氣罐；3 閥門；4 主管過濾器（）；5 干燥機(jī)；6 主管過濾器（）2.5.1空氣壓縮機(jī)（Air compressor)空氣壓縮機(jī)簡(jiǎn)稱空壓機(jī)，是氣壓發(fā)生裝置。 空壓機(jī)將電機(jī)或內(nèi)燃機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為壓縮空氣的壓力能。 1. 分類空壓機(jī)的種類很多，可按工作原理、 結(jié)構(gòu)形式及性能參數(shù)分類。 1） 按工作原

23、理分類 空壓機(jī)可分為容積式空壓機(jī)和速度式空壓機(jī)。容積式空壓機(jī)的工作原理是使單位體積內(nèi)空氣分子的密度增加以提高壓縮空氣的壓力。速度式空壓機(jī)的工作原理是提高氣體分子的運(yùn)動(dòng)速度以此增加氣體的動(dòng)能，然后將氣體分子的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為壓力能以提高壓縮空氣的壓力。 2）按空壓機(jī)輸出壓力大小分類按空壓機(jī)輸出壓力大小,可將其分為如下幾類：低壓空壓機(jī),輸出壓力在0.21.0 MPa范圍內(nèi)；中壓空壓機(jī),輸出壓力在1.010 MPa范圍內(nèi)；高壓空壓機(jī),輸出壓力在10100 MPa范圍內(nèi)；超高壓空壓機(jī),輸出壓力大于100 MPa。3） 按空壓機(jī)輸出流量(排量)分類按空壓機(jī)輸出流量(排量)可分為如下幾類：微型空壓機(jī),其輸出流量

24、小于1 m3/min； 小型空壓機(jī),其輸出流量在110 m3/min范圍內(nèi)； 中型空壓機(jī),其輸出流量在10100 m3/min范圍內(nèi);大型空壓機(jī),其輸出流量大于100 m3/min。 2. 工作原理 常見的空壓機(jī)有活塞式空壓機(jī)、葉片式空壓機(jī)和螺桿式空壓機(jī)三種。 以下介紹它們的工作原理。1） 活塞式空壓機(jī) 活塞式空壓機(jī)的工作原理如圖2-14所示。當(dāng)活塞下移時(shí),氣體體積增加,氣缸內(nèi)壓力小于大氣壓，空氣便從進(jìn)氣閥門進(jìn)入缸內(nèi)。在沖程末端，活塞向上運(yùn)動(dòng),排氣閥門被打開,輸出空氣進(jìn)入儲(chǔ)氣罐?；钊耐鶑?fù)運(yùn)動(dòng)是由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)形成的。這種類型的空壓機(jī)只由一個(gè)過程就將吸入的大氣壓空氣壓縮到所需要的壓力

25、, 因此稱之為單級(jí)活塞式空壓機(jī)。 圖2-14 活塞式空壓機(jī)的工作原理1 連桿；2 活塞；3 排氣閥；4 進(jìn)氣閥；5 氣缸21345單級(jí)活塞式空壓機(jī)通常用于需要0.30.7MPa壓力范圍的系統(tǒng)。在單級(jí)壓縮機(jī)中，若空氣壓力超過0.6 MPa，產(chǎn)生的過熱將大大地降低壓縮機(jī)的效率。因此當(dāng)輸出壓力較高時(shí)，應(yīng)采取多級(jí)壓縮。多級(jí)壓縮可降低排氣溫度，節(jié)省壓縮功，提高容積效率，增加壓縮氣體排量。 工業(yè)中使用的活塞式空壓機(jī)通常是兩級(jí)的。圖2-15所示為兩級(jí)活塞式空壓機(jī)。由兩級(jí)三個(gè)階段將吸入的大氣壓空氣壓縮到最終的壓力。如果最終壓力為0.7Mpa, 第一級(jí)通常將它壓縮到0.3 MPa，然后經(jīng)過中間冷卻器被冷卻，壓縮

26、空氣通過中間冷卻器后溫度大大下降，再輸送到第二級(jí)氣缸，壓縮到0.7MPa。因此,相對(duì)于單級(jí)壓縮機(jī)它提高了效率。圖2-16為活塞式空壓機(jī)的外觀。 圖2-15 兩級(jí)活塞式空壓機(jī)23冷卻器輸出輸入11級(jí)活塞；2中間冷卻器；32級(jí)活塞 圖2-16 活塞式空壓機(jī)的外觀 (a) 單級(jí)活塞式空壓機(jī)； (b) 兩級(jí)活塞式空壓機(jī) 2） 葉片式空壓機(jī) 葉片式空壓機(jī)的工作原理如圖2-17所示。把轉(zhuǎn)子偏心安裝在定子內(nèi)， 葉片插在轉(zhuǎn)子的放射狀槽內(nèi)，且葉片能在槽內(nèi)滑動(dòng)。葉片、轉(zhuǎn)子和定子內(nèi)表面構(gòu)成的容積空間在轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)（圖中轉(zhuǎn)子順時(shí)針回轉(zhuǎn)）過程中逐漸變小， 由此從進(jìn)氣口吸入的空氣就逐漸被壓縮排出。這樣，在回轉(zhuǎn)過程中不需要活塞

27、式空壓機(jī)中有吸氣閥和排氣閥。在轉(zhuǎn)子的每一次回轉(zhuǎn)中， 將根據(jù)葉片的數(shù)目多次進(jìn)行吸氣、壓縮和排氣， 所以輸出壓力的脈動(dòng)較小。 圖2-17 葉片式空壓機(jī)的工作原理通常情況下,葉片式空壓機(jī)需使用潤(rùn)滑油對(duì)葉片、轉(zhuǎn)子和機(jī)體內(nèi)部進(jìn)行潤(rùn)滑、冷卻和密封,所以排出的壓縮空氣中含有大量的油分,因此在排氣口需要安裝油氣分離器和冷卻器，以便把油分從壓縮空氣中分離出來，進(jìn)行冷卻,并循環(huán)使用。 通常所說的無油空壓機(jī)是指用石墨或有機(jī)合成材料等自潤(rùn)滑材料作為葉片材料的空壓機(jī),運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)無需添加任何潤(rùn)滑油,壓縮空氣不被污染，滿足了無油化的要求。 此外,在進(jìn)氣口設(shè)置空氣流量調(diào)節(jié)閥，根據(jù)排出氣體壓力的變化自動(dòng)調(diào)節(jié)流量，使輸出壓力保持恒定

28、。葉片式空壓機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是能連續(xù)排出脈動(dòng)小的額定壓力的壓縮空氣,所以，一般無需設(shè)置儲(chǔ)氣罐,并且其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單, 制造容易, 操作維修方便, 運(yùn)轉(zhuǎn)噪聲小。其缺點(diǎn)是葉片、 轉(zhuǎn)子和機(jī)體之間機(jī)械摩擦較大， 產(chǎn)生較高的能量損失, 因而效率也較低。 3） 螺桿式空壓機(jī)螺桿式空壓機(jī)的工作原理如圖2-18所示。 兩個(gè)嚙合的凸凹面螺旋轉(zhuǎn)子以相反的方向運(yùn)動(dòng)。 兩根轉(zhuǎn)子及殼體三者圍成的空間， 在轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)過程中沿軸向移動(dòng)， 其容積逐漸減小。 這樣,從進(jìn)口吸入的空氣逐漸被壓縮,并從出口排出。轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí),兩轉(zhuǎn)子之間及轉(zhuǎn)子與機(jī)體之間均有間隙存在。由于其進(jìn)氣、壓縮和排氣等各行程均由轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生, 因此輸出壓力脈動(dòng)小，可不設(shè)置儲(chǔ)氣罐。

29、 圖2-18 螺桿式空壓機(jī)的工作原理(a) 吸氣； (b) 壓縮； (c) 排氣螺桿式空壓機(jī)與葉片式空壓機(jī)一樣,也需要加油進(jìn)行冷卻、 潤(rùn)滑及密封, 所以在出口處也要設(shè)置油氣分離器。 螺桿式空壓機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是排氣壓力脈動(dòng)小,輸出流量大,無需設(shè)置儲(chǔ)氣罐,結(jié)構(gòu)中無易損件,壽命長(zhǎng),效率高。 其缺點(diǎn)是制造精度要求高,且由于結(jié)構(gòu)剛度的限制,只適用于中低壓范圍使用。 3. 空壓機(jī)的選用首先根據(jù)氣動(dòng)系統(tǒng)所需要的工作壓力和流量確定空壓機(jī)的輸出壓力pc和供氣量Qc。 空壓機(jī)的供氣壓力pc為 pc=p+p (2-8)式中, p為氣動(dòng)系統(tǒng)的工作壓力,單位為MPa；p為氣動(dòng)系統(tǒng)總的壓力損失。 氣動(dòng)系統(tǒng)的工作壓力應(yīng)為系統(tǒng)中各

30、個(gè)氣動(dòng)執(zhí)行元件工作的最高工作壓力。氣動(dòng)系統(tǒng)的總壓力損失除了考慮管路的沿程阻力損失和局部阻力損失外,還應(yīng)考慮為了保證減壓閥的穩(wěn)壓性能所必需的最低輸入壓力, 以及氣動(dòng)元件工作時(shí)的壓降損失。 空壓機(jī)供氣量Qc的大小應(yīng)包括目前氣動(dòng)系統(tǒng)中各設(shè)備所需的耗氣量，未來擴(kuò)充設(shè)備所需耗氣量及修正系數(shù)k（如避免空壓機(jī)在全負(fù)荷下不停地運(yùn)轉(zhuǎn)，氣動(dòng)元件和管接頭的漏損及各種氣動(dòng)設(shè)備是否同時(shí)連續(xù)使用等），其數(shù)學(xué)表達(dá)式為 Qc=kQ (m3/min)(2-9) 式中，Q為氣動(dòng)系統(tǒng)的最大耗氣量，單位為m3/min；k為修正系數(shù)，一般可取k=1.31.5。 有了供氣壓力pc與供氣量Qc，按空壓機(jī)的特性要求， 選擇空壓機(jī)的類型和型號(hào)。 4. 使用時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng)1） 空壓機(jī)的安裝位置空壓機(jī)的安裝地點(diǎn)必須清潔,應(yīng)無粉塵、通風(fēng)好、 濕度小、溫度低,且要留有維護(hù)保養(yǎng)的空間,所以一般