5.1任務(wù)5.1氣源裝置故障診斷及排除

任務(wù)5.1氣源裝置故障診斷及排除一、學(xué)習(xí)要求1.弄清空氣壓縮機(jī)、空氣過(guò)濾器等動(dòng)力元件的工作原理和結(jié)構(gòu)。2.學(xué)會(huì)拆卸及裝配空氣壓縮機(jī)、空氣過(guò)濾器等元件。3.弄懂氣源裝置故障診斷及排除。4.養(yǎng)成恪守工程倫理的習(xí)慣。二、知識(shí)準(zhǔn)備1．氣動(dòng)系統(tǒng)的組成和工作原理如圖所示為氣動(dòng)剪切機(jī)的工作原理圖，這種氣動(dòng)剪切機(jī)由空氣壓縮機(jī)1、冷卻器2、分水排水器3、儲(chǔ)氣罐4、空氣過(guò)濾器5、減壓閥6、油霧器7、行程閥8、換向閥9、氣缸10等組成。

當(dāng)空氣壓縮機(jī)1產(chǎn)生的壓縮空氣經(jīng)冷卻器2、分水排水器3、儲(chǔ)氣罐4、空氣過(guò)濾器5、減壓閥6、油霧器7到達(dá)換向閥9，部分氣體經(jīng)節(jié)流通路a進(jìn)入換向閥9的下腔，使上腔彈簧壓縮，換向閥閥芯位于上端；大部分壓縮空氣經(jīng)換向閥9后由b路進(jìn)入氣缸10上腔，而氣缸的下腔的氣體經(jīng)c路、換向閥與大氣相通，因此氣缸活塞處于下端位置。

當(dāng)上料裝置把工料11送入剪切機(jī)并到達(dá)規(guī)定位置時(shí)，工料壓下行程閥8，此時(shí)換向閥閥芯下腔的壓縮空氣經(jīng)d路、行程閥排入大氣，在彈簧的推動(dòng)下?lián)Q向閥閥芯向下運(yùn)動(dòng)至下端；壓縮空氣則經(jīng)換向閥后由c路進(jìn)入氣缸的下腔，上腔經(jīng)b路、換向閥與大氣相通，氣缸活塞向上運(yùn)動(dòng)，剪刀刃隨之上行剪斷工料。工料剪下后，即與行程閥脫開(kāi)，行程閥閥芯在彈簧作用下復(fù)位，d路堵死，換向閥閥芯上移，氣缸活塞向下運(yùn)動(dòng)，又恢復(fù)到剪斷前的狀態(tài)。由此可見(jiàn)，氣壓傳動(dòng)與液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的工作原理相似，它們都是先將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成壓力能，再將壓力能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的轉(zhuǎn)換過(guò)程。一個(gè)完整的氣動(dòng)系統(tǒng)與液壓傳動(dòng)系統(tǒng)也相似，它由以下幾部分組成：①工作介質(zhì)——壓縮空氣，其作用是實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的傳遞。②動(dòng)力元件——?dú)庠囱b置，其作用是將原動(dòng)機(jī)所輸出的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成氣體的壓力能，向氣動(dòng)系統(tǒng)提供壓縮空氣，是氣動(dòng)系統(tǒng)的心臟部分。③執(zhí)行元件——?dú)飧缀蜌鈮厚R達(dá)，其作用是將氣體的壓力能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能以驅(qū)動(dòng)工作機(jī)構(gòu)進(jìn)行工作。④控制元件——壓力、方向、流量控制閥，其作用是對(duì)系統(tǒng)中工作介質(zhì)的壓力、流量、方向進(jìn)行控制和調(diào)節(jié)，以保證執(zhí)行元件達(dá)到所要求的輸出力、運(yùn)動(dòng)速度和運(yùn)動(dòng)方向。⑤輔助元件——管道、管接頭、油箱或儲(chǔ)氣罐、過(guò)濾器等輔助元件，其作用是提供必要的條件使系統(tǒng)得以正常工作，是系統(tǒng)不可缺少的組成部分。2．氣壓傳動(dòng)的應(yīng)用行業(yè)應(yīng)用舉例交通運(yùn)輸業(yè)汽車的制動(dòng)系統(tǒng)、汽車的自動(dòng)門系統(tǒng)、列車的制動(dòng)系統(tǒng)等輕工、紡織、食品業(yè)氣動(dòng)上下料裝置、食品包裝生產(chǎn)線等電子工業(yè)印刷電路板自動(dòng)生產(chǎn)線、家電生產(chǎn)線石油化學(xué)業(yè)化工原料輸送裝置、石油鉆采裝置等機(jī)械工業(yè)各類機(jī)械制造的生產(chǎn)線、工業(yè)機(jī)械人3．氣壓傳動(dòng)的發(fā)展氣壓傳動(dòng)早在公元前，埃及人就開(kāi)始采用風(fēng)箱產(chǎn)生壓縮空氣助燃，從18世紀(jì)的產(chǎn)業(yè)革命開(kāi)始逐漸應(yīng)用于各類行業(yè)中。1829年出現(xiàn)了多級(jí)空氣壓縮機(jī)，為氣壓傳動(dòng)的發(fā)展創(chuàng)造了條件，1871年開(kāi)始在采礦業(yè)使用風(fēng)鎬，1868年美國(guó)人G·威斯汀豪斯發(fā)明了氣動(dòng)制動(dòng)裝置，并于1872年用于鐵路車輛的制動(dòng)上，顯示了氣壓傳動(dòng)簡(jiǎn)單、快速、安全和可靠的優(yōu)點(diǎn)，開(kāi)創(chuàng)了氣壓傳動(dòng)早期的應(yīng)用局面。第二次世界大戰(zhàn)后，隨著各國(guó)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，氣壓傳動(dòng)以它的低成本優(yōu)勢(shì)，廣泛用于工業(yè)自動(dòng)化產(chǎn)品和生產(chǎn)流水線上。目前氣動(dòng)技術(shù)正向小型化、模塊化、高集成化、低能耗、無(wú)油化、智能化及機(jī)電液氣相結(jié)合的綜合控制技術(shù)等方面發(fā)展。4．氣壓傳動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn)（1）優(yōu)點(diǎn)①工作介質(zhì)是空氣，來(lái)源方便，成本低，無(wú)污染。與液壓傳動(dòng)相比，不必設(shè)置回收的油箱和管道。②與液壓傳動(dòng)相比，氣壓傳動(dòng)動(dòng)作迅速、反應(yīng)快、可在較短的時(shí)間內(nèi)達(dá)到所需的壓力和速度。③安全可靠，在易燃、易爆場(chǎng)所不需要昴貴的防爆設(shè)施。壓縮空氣不會(huì)爆炸或著火，特別是在易燃、易爆、多塵埃、強(qiáng)磁、輻射、振動(dòng)、沖擊等惡劣工作環(huán)境中，比液壓、電子、電氣控制優(yōu)越。④因空氣的黏度很小，其損失也很小，所以便于集中供氣、遠(yuǎn)距離輸送，并且不易發(fā)生過(guò)熱現(xiàn)象。課程思政案例恪守工程倫理：氣壓傳動(dòng)對(duì)環(huán)境無(wú)污染解析：氣壓傳動(dòng)的工作介質(zhì)是空氣，來(lái)源方便，成本低，無(wú)污染，對(duì)環(huán)境無(wú)害。啟示：工程倫理問(wèn)題是一個(gè)關(guān)乎工程本身、社會(huì)、人類和自然的復(fù)雜問(wèn)題。我們?cè)诠ぷ髦?，恪守工程倫理，不僅要考慮工程本身、社會(huì)、人類，也要考慮自然環(huán)境。氣壓傳動(dòng)的工作介質(zhì)是空氣，對(duì)環(huán)境無(wú)害，這正是我們追求的。（2）缺點(diǎn)①有可壓縮性，不易準(zhǔn)確的速度控制和很高的定位精度，穩(wěn)定性不夠。但采用氣液聯(lián)動(dòng)裝置會(huì)得到較滿意的效果。②空氣的壓力較低（一般為0.3～1MPa），只適用于壓力較小（一般不宜大于10～40kN）的場(chǎng)合。③排氣噪聲大，在高速排氣時(shí)要加消聲器。④氣動(dòng)裝置中的氣信號(hào)傳遞速度在聲速以內(nèi)比電子及光速慢，因此氣動(dòng)控制系統(tǒng)不宜用于元件級(jí)數(shù)過(guò)多的復(fù)雜回路。5．氣源裝置的結(jié)構(gòu)和工作原理（1）空氣壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)中最常用的空氣壓縮機(jī)是往復(fù)活塞式空氣壓縮機(jī)，其結(jié)構(gòu)和工作原理如動(dòng)畫(huà)所示。它由排氣閥、氣缸、活塞、活塞桿、十字頭、滑道、連桿、曲柄、吸氣閥、彈簧10等組成。（2）壓縮空氣的凈化裝置的結(jié)構(gòu)和工作原理常見(jiàn)的壓縮空氣的凈化裝置有后冷卻器、油水分離器、儲(chǔ)氣罐、空氣干燥器和空氣過(guò)濾器。①后冷卻器的結(jié)構(gòu)和工作原理后冷卻器安裝在空氣壓縮機(jī)出口處的管道上。它的作用是將空氣壓縮機(jī)排出的壓縮空氣溫度由140～170℃降至40～50℃。這樣就可使壓縮空氣中的油霧和水汽迅速達(dá)到飽和，使其大部分析出并凝結(jié)成油滴和水滴分離出來(lái)。后冷卻器的結(jié)構(gòu)形式有：蛇形管式、列管式、散熱片式、管套式。冷卻方式有水冷和氣冷兩種方式。如圖所示為蛇形管水冷式后冷卻器的結(jié)構(gòu)、工作原理和圖形符號(hào)圖，壓縮空氣在蛇形管內(nèi)流動(dòng)，冷卻水在蛇形管外水套中流動(dòng)，在管道壁面進(jìn)行熱交換。水冷式后冷卻器散熱面積比風(fēng)冷式的大很多倍，熱交換均勻，分水效率高。②油水分離器的結(jié)構(gòu)和工作原理油水分離器安裝在后冷卻器出口管道上，它的作用是分離并排出壓縮空氣中凝聚的油分、水分和灰塵雜質(zhì)等，使壓縮空氣得到初步凈化。油水分離器的結(jié)構(gòu)形式有環(huán)形回轉(zhuǎn)式、撞擊折回式、離心旋轉(zhuǎn)式、水浴式以及以上形式的組合使用等。如圖7-4所示為撞擊折回并回轉(zhuǎn)式油水分離器的撞擊折回并回轉(zhuǎn)式油水分離器的結(jié)構(gòu)、工作原理和圖形符號(hào)圖。

當(dāng)壓縮空氣由入口進(jìn)入分離器殼體后，氣流先受到隔板阻擋而被撞擊折回向下(見(jiàn)圖中箭頭所示流向)；之后又上升產(chǎn)生環(huán)形回轉(zhuǎn)，這樣凝聚在壓縮空氣中的油滴、水滴等雜質(zhì)受慣性力作用而分離析出，沉降于殼體底部，由放水閥定期排出。為提高油水分離效果，應(yīng)控制氣流在回轉(zhuǎn)后上升的速度不超過(guò)0.3～0.5m／s。③儲(chǔ)氣罐的結(jié)構(gòu)和工作原理儲(chǔ)氣罐的主要作用是消除由于空氣壓縮機(jī)斷續(xù)排氣而對(duì)系統(tǒng)引起的壓力脈動(dòng)，保證輸出氣流的連續(xù)性和平穩(wěn)性；儲(chǔ)存一定數(shù)量的壓縮空氣，調(diào)節(jié)用氣量或以備發(fā)生故障和臨時(shí)需要應(yīng)急使用；進(jìn)一步分離壓縮空氣中的油、水等雜質(zhì)。儲(chǔ)氣罐一般采用圓筒狀焊接結(jié)構(gòu)，以立式居多，其結(jié)構(gòu)如圖7-5所示。立式儲(chǔ)氣罐的高度為其直徑的2～3倍，同時(shí)應(yīng)使進(jìn)氣管在下，出氣管在上，并盡可能加大兩管之間的距離，以利于進(jìn)一步分離空氣中的油質(zhì)和水分。④空氣干燥器的結(jié)構(gòu)和工作原理空氣干燥器有作用是吸收和排除壓縮空氣中的油質(zhì)、水分和雜質(zhì)。經(jīng)過(guò)后冷卻器、油水分離器和儲(chǔ)氣罐后得到初步凈化的壓縮空氣，已滿足一般氣壓傳動(dòng)的需要，但如果用于精密的氣動(dòng)裝置、氣動(dòng)儀表等，上述壓縮空氣還必須進(jìn)行干燥處理。壓縮空氣干燥方法主要采用吸附法和冷卻法。吸附法是利用具有吸附性能的吸附劑(如硅膠、鋁膠或分午篩等)來(lái)吸附壓縮空氣中含有的水分，而使其干燥；冷卻法是利用制冷設(shè)備使空氣冷卻到一定的露點(diǎn)溫度，析出空氣中超過(guò)飽和水蒸氣部分的多余水分，從而達(dá)到所需的干燥度。吸附法是干燥處理方法中應(yīng)用最為普遍的一種方法。如圖所示為不加熱再生吸附式干燥器的結(jié)構(gòu)和工作原理圖。這種干燥器有兩個(gè)填滿吸附劑的容器1、2，當(dāng)空氣從容器1的下部流到上部時(shí)，把吸附劑中的水分帶走并放入大氣。兩容器定期的交換工作（5～10min）使吸附劑產(chǎn)生吸附和再生，這樣可得到連續(xù)輸出的干燥壓縮空氣。⑤空氣過(guò)濾器的結(jié)構(gòu)和工作原理空氣過(guò)濾器，也稱分水濾氣器，它的主要作用是除去壓縮空氣中的固態(tài)雜質(zhì)、水滴和油污等污染物。如圖所示為空氣過(guò)濾器的結(jié)構(gòu)、工作原理和圖形符號(hào)圖。這種空氣過(guò)濾器由旋風(fēng)葉子1、濾芯2、存水杯3、擋水板4、手動(dòng)排水閥5等組成。

壓縮空氣從輸入口進(jìn)入后，被引入旋風(fēng)葉子l，旋風(fēng)葉子上有很多成一定角度的小缺口，使空氣沿切線反向產(chǎn)生強(qiáng)烈的旋轉(zhuǎn)，這樣夾雜在氣體中的較大水滴、油滴和灰塵便獲得較大的離心力，與水杯3內(nèi)壁碰撞，而從氣體中分離出來(lái)，沉淀于存水杯3中，然后氣體通過(guò)中間的濾芯2，進(jìn)一步過(guò)濾掉更加細(xì)微的雜質(zhì)微粒，潔凈的空氣便從輸出口輸出。擋水板4是防止氣體漩渦將杯中積存的污水卷起而破壞過(guò)濾作用。為保證分水濾氣器正常工作，必須及時(shí)將存水杯中的污水通過(guò)排水閥5放掉。在某些人工排水不方便的場(chǎng)合，可采用自動(dòng)排水式分水濾氣器。

6．活塞式空氣壓縮機(jī)的拆卸及裝配步驟和方法（1）準(zhǔn)備好內(nèi)六角扳手一套、耐油橡膠板一塊、油盤一個(gè)及鉗工工具一套等器具。（2）按先外后內(nèi)的順序拆下壓縮各零件，并將零件標(biāo)號(hào)按順序擺好。（3）觀察主要零件的作用和結(jié)構(gòu)。（4）按拆卸的反向順序裝配壓縮機(jī)。裝配前清洗各零部件，將活塞與氣缸筒內(nèi)壁之間、氣閥與氣閥導(dǎo)向套之間等配合表面涂潤(rùn)滑液，并注意各處密封的裝配。（5）將壓縮機(jī)外表面擦拭干凈，整理工作臺(tái)。7．空氣過(guò)濾器的拆卸及裝配步驟和方法（1）準(zhǔn)備好內(nèi)六角扳手一套、耐油橡膠板一塊、油盤一個(gè)及鉗工工具一套等器具。（2）卸下手動(dòng)排水閥5。（3）卸下存水杯3。（4）卸下?lián)跛濉＃?）卸下濾芯2。（6）觀察主要零件的作用和結(jié)構(gòu)（7）按拆卸的反向順序裝配空氣過(guò)濾器。裝配前清洗各零部件，并注意各處密封的裝配。（8）將空氣過(guò)濾器外表面擦拭干凈，整理工作臺(tái)。8．往復(fù)式空氣壓縮機(jī)常見(jiàn)故障診斷與維修序號(hào)故障現(xiàn)象故障原因維修方法1啟動(dòng)不良（1）電壓低（2）熔絲熔斷（3）電動(dòng)機(jī)單相運(yùn)轉(zhuǎn)（4）排氣單向閥泄漏（5）卸流動(dòng)作失靈（6）壓力開(kāi)關(guān)失靈（7）電磁繼電器故障（8）排氣閥損壞（1）與供電部門聯(lián)系解決（2）測(cè)量電阻，更換熔絲（3）檢修或更換電動(dòng)機(jī)（4）檢修或更換排氣單向閥（5）拆修（6）檢修或更換壓力開(kāi)關(guān)（7）檢修或更換電磁繼電器（8）檢修或更換排氣閥序號(hào)故障現(xiàn)象故障原因維修方法2壓縮不足（1）吸氣過(guò)濾器阻塞（2）閥的動(dòng)作失靈（3）活塞環(huán)咬緊缸筒（4）氣缸磨損（5）夾緊部分泄漏（1）清洗或更換過(guò)濾器（2）檢修或更換閥（3）更換活塞環(huán)（4）檢修或更換氣缸（5）固緊或更換密封3運(yùn)轉(zhuǎn)聲音異常（1）閥損壞（2）軸承磨損（3）皮帶打滑（1）檢修或更換閥（2）更換軸承（3）調(diào)整張力4壓縮機(jī)過(guò)熱（1）冷卻水不足、斷水（2）壓縮機(jī)工作場(chǎng)地溫度過(guò)高（1）保證冷卻水量（2）注意通風(fēng)換氣5潤(rùn)滑油消耗過(guò)量（1）曲柄室漏油（2）氣缸磨損（3）壓縮機(jī)傾斜（1）更換密封件（2）檢修或更換氣缸（3）修正壓縮機(jī)位置9．空氣干燥器常見(jiàn)故障診斷與維修序號(hào)故障現(xiàn)象故障原因維修方法1干燥器不啟動(dòng)（1）電源斷電或熔絲斷開(kāi)（2）控制開(kāi)關(guān)失效（3）電源電壓過(guò)低（4）風(fēng)扇電機(jī)故障（5）壓縮機(jī)卡住或電動(dòng)機(jī)燒毀（1）檢查電源有無(wú)短路，更換熔絲（2）檢修或更換開(kāi)關(guān)（3）檢查排除電源故障（4）更換電扇電機(jī)（5）檢修壓縮機(jī)或更換電動(dòng)機(jī)序號(hào)故障現(xiàn)象故障原因維修方法2干燥器運(yùn)轉(zhuǎn)，但不制冷（1）制冷劑嚴(yán)重不足或過(guò)量（2）蒸發(fā)器凍結(jié)（3）蒸發(fā)器、冷凝器積灰太多（4）風(fēng)扇軸或傳動(dòng)帶打滑（5）風(fēng)冷卻器積灰太多（1）檢查制冷劑有無(wú)泄漏，測(cè)高、低壓力，按規(guī)定充灌制冷劑，如果制冷劑過(guò)多則放出（2）檢查低壓壓力，若低于0.2MPa會(huì)結(jié)凍（3）清除積灰（4）更換軸或傳動(dòng)帶（5）清除積灰3干燥器運(yùn)轉(zhuǎn)，但制冷不足，干燥效果不好（1）電源電壓過(guò)不足（2）制冷劑不足、泄漏（3）蒸發(fā)器凍結(jié)、制冷系統(tǒng)內(nèi)混入其他氣體（4）干燥器空氣流量不匹配，進(jìn)氣溫度過(guò)高，放置位置不當(dāng)（1）檢查電源（2）補(bǔ)足制冷劑（3）檢查低壓壓力，重充制冷劑（4）正確選擇干燥實(shí)際流量，降低進(jìn)氣溫度，合理選址4噪聲大機(jī)件安裝不緊或風(fēng)扇松脫堅(jiān)固機(jī)件或風(fēng)扇10．空氣過(guò)濾器常見(jiàn)故障診斷與維修序號(hào)故障現(xiàn)象故障原因維修方法1壓力過(guò)大（1）使用過(guò)細(xì)的