氣動技術(shù)基礎(chǔ)

氣源裝置與氣動執(zhí)行元件氣壓傳動的組成及工作原理

氣壓傳動，是以壓縮空氣為工作介質(zhì)進(jìn)行能量傳遞和信號傳遞的一門技術(shù)。氣壓傳動的工作原理是利用空壓機把電動機或其它原動機輸出的機械能轉(zhuǎn)換為空氣的壓力能，然后在控制元件的作用下，通過執(zhí)行元件把壓力能轉(zhuǎn)換為直線運動或回轉(zhuǎn)運動形式的機械能，從而完成各種動作，并對外做功。

湖南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院——液壓與氣動技術(shù)液壓與氣動技術(shù)氣動技術(shù)廣泛應(yīng)用于機械、電子、輕工、紡織、食品、醫(yī)藥、包裝、冶金、石化、航空、交通運輸?shù)雀鱾€工業(yè)部門。氣動機械手、組合機床、加工中心、生產(chǎn)自動線、自動檢測和實驗裝置等已大量涌現(xiàn)。在提高生產(chǎn)效率、自動化程度、產(chǎn)品質(zhì)量、工作可靠性和實現(xiàn)特殊工藝等方面顯示出極大的優(yōu)越性。這主要是因為氣壓傳動與機械、電氣、液壓傳動相比有以下特點：氣壓傳動的優(yōu)缺點湖南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院——液壓與氣動技術(shù)液壓與氣動技術(shù)氣壓傳動的優(yōu)點

(1)工作介質(zhì)是空氣，取之不盡、用之不竭。氣體不易堵塞流動通道，用過后可將其隨時排入大氣中，不污染環(huán)境。(2)空氣的特性受溫度影響小。在高溫下能可靠地工作，不會發(fā)生燃燒或爆炸。且溫度變化時，對空氣的粘度影響極小，故不會影響傳動性能。(3)空氣的粘度很?。s為液壓油的萬分之一），所以流動阻力小，在管道中流動的壓力損失較小，所以便于集中供應(yīng)和遠(yuǎn)距離輸送。(4)相對液壓傳動而言，氣動動作迅速、反應(yīng)快，一般只需0.02~0.3秒就可達(dá)到工作壓力和速度。液壓油在管路中流動速度一般為1~5m/s，而氣體的流速最小也大于10m/s，有時甚至達(dá)到音速，排氣時還達(dá)到超音速。湖南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院——液壓與氣動技術(shù)液壓與氣動技術(shù)

(5)氣體壓力具有較強的自保持能力，即使壓縮機停機，關(guān)閉氣閥，但裝置中仍然可以維持一個穩(wěn)定的壓力。液壓系統(tǒng)要保持壓力，一般需要能源泵繼續(xù)工作或另加蓄能器，而氣體通過自身的膨脹性來維持承載缸的壓力不變。(6)氣動元件可靠性高、壽命長。電氣元件可運行百萬次，而氣動元件可運行2000~4000萬次。(7)工作環(huán)境適應(yīng)性好，特別在易燃、易爆、多塵埃、強磁、輻射、振動等惡劣環(huán)境中，比液壓、電子、電氣傳動和控制優(yōu)越。(8)

氣動裝置結(jié)構(gòu)簡單、成本低、維護(hù)方便、過載能自動保護(hù)。湖南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院——液壓與氣動技術(shù)液壓與氣動技術(shù)氣壓傳動的缺點

(1)因空氣的可壓縮性較大，氣動裝置的動作穩(wěn)定性較差。(2)氣動裝置工作壓力低，輸出力或力矩受到限制。在結(jié)構(gòu)尺寸相同的情況下，氣壓傳動裝置比液壓傳動裝置輸出的力要小得多。(3)氣動裝置中的信號傳動速度比光、電控制速度慢，所以不宜于信號傳遞速度要求十分高的復(fù)雜線路中。同時實現(xiàn)生產(chǎn)過程的遙控也比較困難，但對一般的機械設(shè)備，氣動信號的傳遞速度是能滿足工作要求的。(4)

噪聲較大，尤其是在超音速排氣時要加消聲器。湖南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院——液壓與氣動技術(shù)液壓與氣動技術(shù)章節(jié)目錄

1氣源裝置2氣動輔件3氣動執(zhí)行元件4氣動控制閥湖南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院——液壓與氣動技術(shù)液壓與氣動技術(shù)1氣源裝置

氣動系統(tǒng)由以下元件及裝置組成：(1)氣源裝置

獲得壓縮空氣的裝置。其主體部分是空氣壓縮機，它將原動機供給的機械能轉(zhuǎn)變?yōu)闅怏w的壓力能；

(2)控制元件用來控制壓縮空氣的壓力、流量和流動方向的，以便使執(zhí)行機構(gòu)完成預(yù)定的工作循環(huán)。它包括各種壓力控制閥、流量控制閥和方向控制閥等；

(3)執(zhí)行元件

是將氣體的壓力能轉(zhuǎn)換成機械能的一種能量轉(zhuǎn)換裝置。包括氣缸、氣馬達(dá)、擺動馬達(dá)；

(4)輔助元件是保證壓縮空氣的凈化、元件的潤滑、元件間的連接及消聲等所必須的，它包括過濾器、油霧氣、管接頭及消聲器等。湖南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院——液壓與氣動技術(shù)液壓與氣動技術(shù)1氣源裝置向氣壓傳動系統(tǒng)提供壓縮空氣(具有—定壓力和流量，并具有一定的凈化程度)的裝置稱為氣源裝置。氣源裝置一般由四個部分組成：1)氣壓發(fā)生裝置。2)凈化、貯存壓縮空氣的裝置和設(shè)備。3)傳輸壓縮空氣的管道系統(tǒng)。4)氣動三大件。往往將1）、2）部分設(shè)備布置在壓縮空氣站內(nèi)，作為工廠或車間統(tǒng)一的氣源，如圖10-1所示。湖南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院——液壓與氣動技術(shù)液壓與氣動技術(shù)圖10-1氣源系統(tǒng)組成示意圖

1用以產(chǎn)生壓縮空氣。2用以降溫冷卻壓縮空氣。3用以分離并排出降溫冷卻凝結(jié)的水滴、油滴、雜質(zhì)等。4和7用以貯存壓縮空氣，穩(wěn)定壓縮空氣的壓力，并除去部分油分和水分。5用以進(jìn)一步吸收或排除壓縮空氣中的水分及油分。6用以進(jìn)一步過濾壓縮空氣中的灰塵、雜質(zhì)顆粒。1-空氣壓縮機2-后冷卻器3-油水分離器4、7-貯氣罐5-干燥劑6-過濾器湖南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院——液壓與氣動技術(shù)液壓與氣動技術(shù)1.1氣壓發(fā)生裝置1.空壓機的類型按工作原理：分為容積型空壓機和速度型空壓機。按結(jié)構(gòu)形式分類，見圖10－2所示。按輸出壓力大小可分為：低壓空壓機（0.2～1.0MPa）；中壓空壓機（1.0～10MPa）；高壓空壓機（10～100MPa）；超高壓空壓機（>100MPa）。按輸出流量（排量）可分為：微型（<1m3/min）；小型（1～10m3/min）；中型（10～100m3/min）；大型（>100m3/min）。湖南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院——液壓與氣動技術(shù)液壓與氣動技術(shù)圖10-2空氣壓縮機基本類型

湖南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院——液壓與氣動技術(shù)液壓與氣動技術(shù)2.空壓機的工作原理以活塞式壓縮機為例介紹空壓機的工作原理。

圖10-3活塞式空壓機的工作原理圖1-排氣閥2-氣缸3-活塞4-活塞桿5-滑塊6-連桿7-曲柄8-吸氣閥9-彈簧湖南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院——液壓與氣動技術(shù)液壓與氣動技術(shù)當(dāng)活塞3向右運動時，左腔壓力低于大氣壓力，吸氣閥8被打開，空氣在大氣壓力作用下進(jìn)入氣缸2內(nèi)，這個過程稱為“吸氣過程”。當(dāng)活塞向左移動時，吸氣閥8在缸內(nèi)壓縮氣體的作用下關(guān)閉，缸內(nèi)氣體被壓縮，這個過程稱為“壓縮過程”。當(dāng)氣缸內(nèi)空氣壓力增高到略高于輸氣管內(nèi)壓力后，排氣閥1被打開，壓縮空氣進(jìn)入輸氣管道，這個過程稱為“排氣過程”。湖南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院——液壓與氣動技術(shù)液壓與氣動技術(shù)10.1.2壓縮空氣的凈化裝置和設(shè)備1.氣動系統(tǒng)對壓縮空氣質(zhì)量的要求

（1）要求壓縮空氣具有一定的壓力和足夠的流量。（2）要求壓縮空氣有一定的清潔度和干燥度。清潔度是指氣源中含油量，含灰塵雜質(zhì)的質(zhì)量及顆粒大小都要控制在很低范圍內(nèi)。干燥度是指壓縮空氣中含水量的多少，氣動裝置要求壓縮空氣的含水量越低越好?；煸趬嚎s空氣中的油蒸氣可能聚集在貯氣罐、管道、氣動系統(tǒng)的容器中，有引起爆炸的危險或影響設(shè)備的壽命。湖南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院——液壓與氣動技術(shù)液壓與氣動技術(shù)

因此氣源裝置必須設(shè)置一些除油、除水、除塵，并使壓縮空氣干燥，提高壓縮空氣質(zhì)量，進(jìn)行氣源凈化處理的輔助設(shè)備。(3)壓縮空氣中含有的飽和水分，在一定的條件下會凝結(jié)成水，并聚集在個別管道中。在寒冷的冬季，凝結(jié)的水會使管道及附件結(jié)冰而損壞，影響氣動裝置的正常工作。(4)壓縮空氣中的灰塵等雜質(zhì)，對氣動系統(tǒng)中作往復(fù)運動或轉(zhuǎn)動的氣動元件的運動副會產(chǎn)生研磨作用，使這些元件因漏氣而降低效率，影響它的使用壽命。湖南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院——液壓與氣動技術(shù)液壓與氣動技術(shù)10.1.2壓縮空氣的凈化裝置和設(shè)備2.壓縮空氣凈化貯存設(shè)備（1）冷卻器冷卻器的結(jié)構(gòu)形式有：蛇形管式（見圖10-4a）、列管式（見圖10-4b）、散熱片式、套管式等。冷卻方式有水冷和風(fēng)冷式兩種；湖南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院——液壓與氣動技術(shù)液壓與氣動技術(shù)a)蛇管式b)列管式

圖10-4冷卻器湖南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院——液壓與氣動技術(shù)液壓與氣動技術(shù)圖10-5撞擊折回式油水分離器（2）油水分離器

湖南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院——液壓與氣動技術(shù)液壓與氣動技術(shù)圖10-6貯氣罐

（3）貯氣罐湖南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院——液壓與氣動技術(shù)液壓與氣動技術(shù)圖10-7不加熱再生式干燥器

（4）空氣干燥器

湖南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院——液壓與氣動技術(shù)液壓與氣動技術(shù)10.1.3氣動三大件

空氣過濾器、減壓閥、油霧器一起稱為氣動三大件，其安裝次序根據(jù)進(jìn)氣方向為空氣過濾器（二次過濾器）、減壓閥和油霧器，如圖10-8所示。

圖10-8氣動三聯(lián)件1-空氣濾氣器2-減壓閥3-壓力表4-油霧器湖南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院——液壓與氣動技術(shù)液壓與氣動技術(shù)2氣動輔件2.1消聲器

氣動元件上使用的消聲器的類型一般有三種：吸收型消聲器，膨脹干涉型消聲器，膨脹干涉吸收型消聲器。

圖10-14吸收型消聲器1-連接螺紋2-消聲套湖南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院——液壓與氣動技術(shù)液壓與氣動技術(shù)10.2氣動輔件2.2管道連接件

管道連接件包括管子和各種管接頭。管子可分為硬管及軟管兩種。氣動系統(tǒng)中使用的管接頭分為卡套式、擴口螺紋式、卡箍式、插入快換式等。湖南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院——液壓與氣動技術(shù)液壓與氣動技術(shù)3氣動執(zhí)行元件3.1氣缸1.氣缸工作原理及功用（1）薄膜式氣缸薄膜式氣缸是以膜片取代活塞帶動活塞桿運動。其結(jié)構(gòu)常為盤狀。有單作用與雙作用式之分。如圖10-15a）、圖10-15b）所示。（2）氣—液阻尼缸氣—液阻尼缸是由氣缸和液壓缸組合而成，它以壓縮空氣為動力源，利用油液的可壓縮性小和流量容易控制的特點，可獲得運動平穩(wěn)和速度可調(diào)的目的。如圖10-16示。湖南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院——液壓與氣動技術(shù)液壓與氣動技術(shù)

a)單作用b)雙作用

圖10-15薄膜式氣缸1-膜盤2-膜片3-活塞桿4-缸體a,b-進(jìn)／