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气压传动气压传动定义以空气为传动介质，通过空气的压力能来传递动力。传递过程中有2次能量转化，第一次是空气压缩机将机械能转变为气体的压力能，第二次是气缸或气马达将压力能转换为机械能。一.空气概述1.空气的成分在0℃，101.325Kpa下的干空气体积比例：氮气：78.03％.氧气：20.93％.其它气体：（氩0.932％，二氧化氮0.07％，其余0.078％）2.空气的主要性能1）密度ρ=m／v（单位体积气体的质量）单位：kg／m3基准状态下（温度为0℃、压力为101.325Kpa时）ρ=1.293kg／m3标准状态时（温度为20℃，压力为0.1Mpa,相对湿度65％）ρ=1.185kg／m3空气的密度与温度、压力、含水（蒸气）量的关系干空气密度；oogppT16.273ρg——在绝对温度T和绝对压力p下的干空气密度（kg／m3）ρ0—一标准状态下干空气密度，ρ0=1.293kg／m3；T——绝对温度（K）T＝273.16＋t；t——温度（℃）；p——绝对压力（MPa）；p0——标准状态下干空气的压力，p0=0.1013MPa。2）空气粘度气体流动过程中，由于质点之间的相对运动产生阻力的性质称为气体的粘性。粘性的大小用粘度表示。粘度：动力粘度、运动粘度。粘度与温度的关系：（见表1-2）。3）湿空气①绝对湿度x1立方米湿空中含水蒸气的质量x=m／v（kg／m3）②饱和绝对湿度xb一定温度下，空气中含水蒸气的量达到饱和，此时的绝度湿度称为饱和绝对湿度③相对湿度φ=x／xb4）露点空气冷却降温，使湿度达到饱和并开始凝结形成水珠的温度，称为该湿度的露点。（压力降低露点降低。压力不变，温度降低，露点降低）3.气体状态方程1）理想气体状态方程气体温度、压力、体积三个参数表征气体所处的状态PV／T=常数Pν=RTP=ρRTP-气体绝对压力（Pa）、V--气体体积（m3）、T--气体绝对温度（K）、ρ-气体密度（kg／m3）ν--气体的比体积（单位质量气体的体积m3／kg）=1／ρR--气体常数［N·m／（kg·K）］干空气R=287.1湿空气R=462.052）气体状态变化过程①等容过程P／T=常数或P1／T1=P2／T2②等压过程V／T=常数或V1／T1=V2／T2③等温过程PV=常数或P1V1=P2V2④绝热过程PVk=常数或P1V1k=P2V2kPV／T=常数③等温过程4.气体的流动规律（方程）1）连续性方程（质量守恒）Qm=ρνA=常数ρ1ν1A1=ρ2ν2A22）伯努利方程（能量守恒）P／ρg+ν2／2g+z=常数P1／ρg+ν12／2g+z1=P2／ρg+ν22／2g+z25.声速与马赫数1）声速声波在空气中的传播速度a=（kRT)0.5≈20T0.5a--声速（m／s）R--气体常数［N·m／（kg·K）］干空气R=287.1湿空气R=462.05T--空气绝对温度（K）k--绝热指数（对于空气k=1.4）介质温度越高，声速越快。15℃时，声速约为340（m／s）2）马赫数气流在某处的速度ν与当地声速a之比称为马赫数，用符号Ma表示。Ma=ν／aMa＜1，气流为亚声速流动Ma＝1，气流为声速流动Ma＞1，气流超声速流动6.气体在管道中的流动特性1）亚声速（Ma＜1）流动时与不可压缩流体特性相同，通道变小速度加大，压力变小。2）处于超声速（Ma＞1）流动时与不可压缩流体特性相反，通道变小速度减小，压力变大。3）处于声速（Ma=1）流动时•气体在管道中处于声•速流动时，其流动特•性处于临界状态。声•速流动时的截面是一•个临界截面，且是最•小截面。声速流动状•态下的截面面积、流•速和压力都不变。要•使亚声速气流加速到•超声速，管道必须做•成先收缩后扩张，这•种管称为拉瓦尔喷管。二.气压传动系统组成1）气源装置：压缩空气的发生装置以及压缩空气的存贮、净化的辅助装置。它为系统提供合乎质量要求的压缩空气。2）执行元件：将气体压力能转换成机械能并完成做功动作的元件，如气缸、气马达、真空吸盘等。3）控制元件：控制气体压力、流量及运动方向的元件，如各种阀类；能完成一定逻辑功能的元件，即气动逻辑元件；感测、转换、处理气动信号的元器件，如气动传感器及信号处理装置。4）气动辅件：气动系统中的辅助元件，如消声器、管道、接头等。气动系统组成气源装置（压缩机、冷却器、脱水、干燥器、过滤器、气动三大件）气动控制元件（方向阀、压力阀、流量阀、逻辑阀）气动执行元件（气缸、气马达、真空吸盘）气动辅助元件（消声器、管路元件、密封件、仪表类等）三.气源装置及气动辅件气源装置由以下四部分组成气压发生装置——空气压缩机；净化、贮存压缩空气的装置和设备；气动三大件1.气源装置1.1空气压缩机空气压缩机是气动系统的动力源，是气压传动的心脏部分，它是把电动机输出的机械能转换成气体压力能的能量转换装置。容积型速度型活塞式往复式旋转式离心式轴流式膜片式滑片式螺杆式空气压缩机的分类空气压缩机工作原理1一排气阀；2一气缸；3一活塞；4一活塞杆；5一滑块；6一连杆；7一曲柄；8一吸气阀；9一阀门弹簧。空气压缩机的分类及选用原则按输出压力大小可分为：低压空压机(0.2-MPa)中压空压机(1.0-10Mpa)高压空压机(10-100Mpa)超高压空压机(100Mpa)按输出流量（排量）可分为：微型(1m3/min)小型(1-10m3/min)中型(10-100m3/min)大型空气压缩(100m3/min)1.2气源净化装置①后冷却器功能：降低压缩空气温度，析出液态水。1－热空气进口2－冷却水入口3－冷空气出口4－冷却水出口②油水分离器油水分离器安装在后冷却器出口管道上，的作用是分离并排出压缩空气中凝聚的油分、水分和灰尘杂质等，使压缩空气得到初步净化。。③贮气罐功能：贮存一定数量的压缩空气，减少气流脉动，减弱气流脉动引起的管道振动，进一步分离压缩空气的水分和油分。④干燥器作用：进一步除去压缩空气中含有的水分、油分、颗粒杂质等，使压缩空气干燥，用于对气源质量要求较高的气动装置、气动仪表等。主要采用吸附、离心、机械降水及冷冻等方法。吸附式干燥器结构示意图1－空气源2－油水分离器3、6－电磁阀4、8－干燥剂筒5、9－固定节流过滤器7－消声器10－湿度显示器⑤过滤器一次过滤器结构图1-密孔网2-目细钢丝网3-焦炭4-硅胶等工作原理：气流由A口进入筒内，在离心力的作用下分离出液滴，由C口排出，然后气体由下而上通过多片钢板/毛毡、硅胶、焦炭、滤网等过滤吸附材料，干燥清洁的空气从筒顶B口输出。1.3气动三大（联）件分水滤气器、减压阀、油雾器①分水过滤器作用：除去空气中的灰尘、杂质，并将空气中的水分分离出来。原理：回转离心、撞击，性能指标：过滤度、水分离率、滤灰效率、流量特性普通分水滤气器结构图1-复位弹簧2-保护罩3-水杯4-挡水板5-滤芯6-导流片7-卡圈8-锥形弹簧9-阀芯10-手动放水按钮②直动式减压阀溢流式减压阀③油雾器特殊的注油装置。原理：当压缩空气流过时，它将润滑油喷射成雾状，随压缩空气流入需要的润滑部件，达到润滑的目的。普通油雾器的结构简图1-立杆2-截止阀3-储油杯4-吸油管5-单向阀6-节流针阀7-视油器8-油塞9-螺母气动三联件气动三联件符号1.4.气动辅助元件①消声器气缸、气阀等工作时排气速度较高，气体体积急剧膨胀，会产生刺耳的噪声。噪声的强弱随排气的速度、排气量和空气通道的形状而变化。排气的速度和功率越大，噪声也越大，一般可达100～120dB，为了降低噪声在排气口要装设消声器。气动元件使用的消声器一般有三种类型：1）吸收型消声器2）膨胀干涉型消声器3）膨胀干涉吸收型消声器吸收型消声器结构简图1-连接螺丝；2-消声罩②管道连接件管道（压缩气体通道）硬管：钢管、铜管、铝管、PVC管等。软管：塑料、尼龙、橡胶、金属编织塑料等。管接头作用：连接输气管道。要求：连接可靠，快捷，使用寿命长。种类：焊接式、卡套式、卡箍式、扩口式、插入快换式焊接式管接头焊接式管接头是把相连管于的一端与管接头的接管2焊接在一起，通过螺母3将接管2与接头体1压紧。焊接管接头制造工艺简单，工作可靠，安装方便，对被联接的管道尺寸及表面精度要求不高。工作压力可达32MPa以上，是目前应用最广泛的一种形式。1.接头体；2.接管；3.螺母；4.O形圈；5.组合垫圈；A.焊接处扩口式管接头扩口式管接头适用于铜、铝管或薄壁钢管。接管2穿入导套4后扩成喇叭口(约74o～90o)。1.接头体；2.接管；3.螺母；4.导套卡套式管接头卡套式管接头由接头体1、卡套4和螺母3这三个基本零件组成。这种管接头轴向尺寸要求不严、拆装方便，不需焊接或扩口；但对管道的径向尺寸精度要求较高。采用冷拔无缝钢管。1.接头体；2.接管；3.螺母；4.卡套；5.组合垫圈③密封元件作用：防止传动介质泄漏（外泄和内泄）。要求：1.在工作压力和一定的温度范围内，应具有良好的密封性能，并随着压力的增加能自动提高密封性能。2.密封装置和运动件之间的摩擦力要小，摩擦系数要稳定。3.抗腐蚀能力强，不易老化，工作寿命长，耐磨性好，磨损后在一定程度上能自动补偿。4.结构简单，使用、维护方便，价格低廉密封材料常用的液压系统密封材料有以下几种：(1)丁腈橡胶。这是一种最常用的耐油橡胶,具有良好的弹性与耐磨性,工作温度一般为-20～100℃，有一定的强度，摩擦系数较大。(2)聚氨酯。它的耐油性能比丁腈橡胶好，既具有高强度又具有高弹性。拉断强度比一般橡胶高。它有很好的耐磨性，目前被广泛用作动密封的密封材料，适应温度范围为-30～90℃。密封元件种类“O”型密封圈O形密封圈一般用丁腈橡胶制成，其横截面呈圆形，它具有良好的密封性能。唇形密封圈唇形密封圈根据截面的形状可分为Y形、V形、U形、L形等。组合式密封装置上述各种形状的密封圈和各种不同的密封材料均有其各自的优点。新近出现的组合密封结构就是基于利用其各自优点而制成的。例如，聚四氟乙烯是一种新型塑料材料，它的摩擦系数极低，耐磨性好，但是弹性差;而丁腈橡胶弹性很好。将两者结合起来，互相取长补短、构成新式的组合式密封.其它辅助元件温度计流量计压力表和真空表1.弹簧弯管;2.放大机构;3.指针;4.基座压力表开关常设的压力表应设压力表开关或限压器加以保护。最常见的压力表开关为KF型。旋转手轮3可打开或关闭压力表管路，也可适当调节手轮由针阀2调节管路开口，起到阻尼缓冲作用，使压力表指针动作平稳。1.压力表开关体;2.针阀;3.手轮;A.接压力表;B.接管路四.气动执行元件气动执行元件是将压缩空气的压力能转换为机械能的装置。包括气缸和气马达。实现直线运动和做功的是气缸；实现旋转运动和做功的是气马达（又称旋转气缸）。1.普通气缸单作用气缸和双作用气缸单活塞气缸和双活塞气缸原理、输出速度及输出力、职能符号。双作用气缸原理（符号）双作用-----往复运动都由压力空气驱动双作用（单杆缸）结构图双作用（单杆）气缸实物单作用气缸一个方向运动由气压驱动，反方向运动由其它动力（弹簧、重力等）驱动。双作用气缸活塞的双向运动均由气压驱动2.无活塞杆气缸气缸只有活塞杆，缸径范围25～63mm，行程最大10m。3.膜片式气缸4.摆动气缸摆动气缸动作5.叶片式气马达的工作原理及特性叶片式气马达的工作原理与叶片式液压马达相似。特性曲线最大特点是具有软特性：当气压不变时，它的转矩、转速、功率均随着外负载的变化而变化。叶片气马达三.真空元件1.真空及真空度压力比大气压低的环境称之为真空。真空的量化指标称之为真空度。2.真空发生器1）原理：利用气体的高速流动来产生真空（负压）2）.真空发生器（元件1）组合真空发生器（元件2）1一进气口2一真空口（输出口）3一排气口典型真空回路1.过滤器2.精密过滤器3.减压阀4.压力表5.电磁阀6.真空发生器7.消声器8.真空过滤器9.真空压力开关10.真空表11.吸盘12.工件3.真空发生器的主要性能指标1）耗气量2）真空度4.真空吸盘真空吸盘是吸附、抓取物件的执行元件，通常由橡胶材料和金属骨架压制而成。1）真空