气动元件应用技术版权声明●本文刊载的所有内容,包括文字、图片、软件、程序、以及网页版式设计等均在网上搜集。●访问者可将本文提供的内容或服务用于个人学习、研究或欣赏,以及其他非商业性或非盈利性用途,但同时应遵守著作权法及其他相关法律的规定,不得侵犯本文及相关权利人的合法权利。●对不遵守本声明或其他违法、恶意使用本网内容者,将保留追究其法律责任的权利。●任何媒体、网站或个人未经授权不得转载、链接、转贴或以其他方式复制发布/发表。已经授权的媒体、网站,在下载使用时必须注明稿件来源,违者将依法追究责任。●凡侵犯本公司版权等知识产权的,本公司必依法追究其法律责任。●本公司法律事务部受本公司指示,特此郑重法律声明!目录第一章---气动技术基础知识1-1气动技术概况1-2气动系统的组成1-3空气的基本性质1-4流体力学的基础知识1-5空气的湿度第二章---气源系统2-1空气压缩机2-2后冷却器2-3储气罐第三章---空气处理单元3-1空气处理单元概述3-2自动排水器3-3空气过滤器3-4干燥器3-5空气组合元件第四章---执行元件4-1标准气缸4-2摆动气缸4-3其他类型气缸第五章---气动控制元件5-1压力控制阀5-2流量控制阀5-3方向控制阀5-4电气比例阀5-5阀的选择第六章---真空系统6-1真空产生设备6-2真空用阀6-3真空压力开关6-4真空过滤器6-5真空发生器大型真空组件6-6真空元件选型6-7应用实例第七章---气动辅助元件7-1油雾器7-2消声器7-3磁性开关7-4压力开关7-5流量开关7-6管子接头第八章---其它元器件8-1流体阀8-2工业过滤器8-3电动执行器8-4气动隔膜泵第九章---回路篇9-1换向回路9-2压力回路9-3速度回路9-4其它类型回路第十章---管路维护及故障处理10-1管理10-2保养维护10-3故障处理10-4维修第十一章---附录第一章气动技术基础知识1-1气动技术概述气动(PNEUMATIC)是“气动技术”或“气压传动与控制”的称。气动技术是以空气压缩机为动力源,以压缩空气为工作介质,进行能量传递或信号传递的工程技术,是实现各种生产控制、自动控制的重要手段。气动技术应用方面汽车制造业生产自动化机械设备电子半导体家电制造行业包装自动化气动元件的发展趋势高质量电磁阀的寿命可达1亿次,气缸的寿命可达5000-8000Km高精度定位精度可达0.5~0.1mm,过滤精度可达0.01um,除油率可达1m3标准大气中的油雾在0.1mg以下高速度小型电磁阀的换向频率可达数十赫兹,气缸的最大速度可达3m/s低功耗电磁阀的功率可降至0.1W。环保、节能小型化元件制成超薄、超短、超小型轻量化元件采用铝合金及塑料等新型材料制造,零件进行等强度设计无给油化不供油润滑元件组成的系统不污染环境,系统简单,维护也简单,节省润滑油复合集成化减少配线(如串行传送技术)、配管和元件,节省空间,简化拆装,提高工作效率机电一体化典型的是“计算机远程控制+可编程控制器+传感器+气动元件”组成的控制系统1-2气动系统的组成组成简图组成详图動力源側裝置側冷凍乾燥機儲氣桶後置冷却器空壓機主管路過濾器壓力開關磁簧開關氣缸調速閥電磁閥消音器殘壓排放閥三點組合過濾器調壓閥給油器气动系统的组成详图1-3空气的物理性质气体状态的参数[密度ρ]单位体积内所含气体的质量称为密度。单位为kg/m³。[压力p]压力可用绝对压力、表压力和真空度来衡量。[绝对压力]以绝对真空作为起点的压力值。一般在表示绝对压力的符号的右下标注“ABS”,即PABS[表压力]高出当地大气压的压力值。由压力表测得的压力值即为表压力。在工程计算中,常将当地大气压力用标准大气压力代替,即令Pa=101325Pa。[真空度]低于当地大气压的压力值。[真空压力]绝对压力与大气压之差。真空压力在数值上与真空度相同,但应在其数值前加负号。[温度T]在工程计算中常用热力学温度T,其单位名称为开[尔文],单位符号为K,和我们生活中的摄氏温度(℃)换算关系为:T=t-T0,T0=273.15K。气体状态的参数[标准状态]指温度为20℃、相对湿度为65%、压力为0.1Mpa时的空气的状态。在标准状态下,空气的密度ρ=1.185kg/m³。按国际标准ISO8778,标准状态下的单位后面可标注“(ANR)”。[基准状态]指温度为0℃、压力为101.3Kpa的干空气的状态。在基准状态下,空气的密度ρ=1.293kg/m³。[理想气体]没有粘性的气体称为理想气体(idealgas)。目的是简化解题。[完全气体]是一种假想的气体,它的分子是一些弹性的、不占有体积的质点,分子间除相互碰撞外,没有相互作用力。它与没有粘性的理想气体是完全不同的两个概念。实际气体只要不处于很高的压力或很低的温度,都可当作完全气体。按完全气体状态方程计算,带来的误差不会太大。气体状态方程式波义尔法则(等温)一定质量的气体,若其状态变化是在温度不变的条件下进行的,则称为等温过程。P1V1=P2V2例如,大气罐中的气体长时间的经小孔向外放气,气罐中气体的状态变过程可看作是等温过程。查理法则一定质量的气体,若其状态变化是在体积不变的条件下进行的,则称为等容过程。P1/T1=P2/T2密闭气罐中的气体,由于外界环境温度的变化,罐内气体状态发生变化的过程也可看作等容过程。盖-吕萨克法则(等压)一定质量的气体,若其状态变化是在压力不变的条件下进行的,则称为等压过程。V1/V2=T1/T2负载一定的密闭气罐,被加热或放热时,缸内气体便在等压过程中改变气缸的容积。伯努力方程式1-4流体力学基础有效截面积S值理想气体流过最小截面积为S的收缩喷管,当流动处于壅塞流态(指压缩空气通过收缩管或拉瓦尔管,在最小截面处达到声速时,若上游总压力和总温度保持一定,无论怎样降低管道下游的压力,通过管道的质量流量都不会增大的现象,只是在声速流和超声速流状态才存在),元件的有效截面积S值大小几乎不受元件上游总压和总温的影响。据此,我们采用声速放气法测定S值。Cv值Bc值1-5空气的湿度[露点]在一定的空气压力下,逐渐降低空气的温度,当空气中所含水蒸气达到饱和状态,开始凝结形成水滴时的温度叫做该空气在空气压力下的露点温度。即当温度降至露点温度以下,湿空气中便有水滴析出。降温法清除湿空气中的水分,就是利用此原理。[压力露点]即湿空气被压缩后开始析出水滴时的温度。压力越高,开始析出水滴的温度也越高。湿度[绝对湿度]每立方米湿空气中含有的水蒸气的质量,称为绝对湿度。也就是湿空气的水蒸气密度。[全压力]湿空气是干空气和水蒸气的混合气体。干空气和水蒸气的混合气体的压力称为全压力,故全压力是干空气的分压力和水蒸气的分压力之和。[绝对湿度]绝对湿度只能说明湿空气中所含水蒸气的多少,但不能说明湿空气所具有的吸收水蒸气的能力,为了了解湿空气继续吸收水分的能力和离饱和状态的远近,人们引入相对湿度的概念清楚地说明了这个问题。[相对湿度]每立方米湿空气中,水蒸气的实际含量(即未饱和空气的水蒸气密度ρvb)与同温度下最大可能的水蒸气含量(即饱和水蒸气密度ρb)之比称为相对湿度。记为φ。气动系统中使用的空气,希望相对湿度越低越好。通常当空气的相对湿度在60%-70%时,人感觉舒适。相对湿度既反映了湿空气的饱和程度,也反映了湿空气离饱和程度的远近。[计算公式]φ=ρvb/ρb又由湿空气中水蒸气的完全气体的状态方程Pvb=ρvb·RbT式中Pvb------水蒸汽的分压力,Pa;ρvb-------水蒸气的密度,kg/m³Rb---------水蒸气的气体常数,Rb=461N·m/(Kg·K);T----------水蒸气的温度,K;饱和水蒸气分压力Pb=ρbRbT可得φ=Pvb/Pb[绝对湿度]每立方米湿空气中含有的水蒸气的质量,称为绝对湿度。也就是湿空气的水蒸气密度。[全压力]湿空气是干空气和水蒸气的混合气体。干空气和水蒸气的混合气体的压力称为全压力,故全压力是干空气的分压力和水蒸气的分压力之和。计算冷凝水图第二章气源系统2-1空气压缩机产生、处理和贮存压缩空气的设备称为气源设备。由气源设备组成的系统称为气源系统。典型的气源系统如图所示:空压机按压力高低可分为:低压型(0.2~1.0Mpa)、中压型(1.0~10Mpa)和高压型(10Mpa);按工作原理可分成:容积型:通过缩小气体体积来提高气体的压力的方法称为容积型。速度型:提高气体的速度、让动能转化为压力能,来提高气体压力的法称为速度型,也叫透平型或涡轮型。活塞式空压机有单级活塞式空压机和两级活塞式空压机,单级常用于需要0.3~0.7Mpa压力范围的系统。单级空压机压力超过0.6Mpa,产生的热量太大,空压机工作效率太低,故常使用两级活塞式空压机。若最终压力为1.0Mpa,则第一级通常压缩至0.3Mpa。设置中间冷却器是为了降低第2级活塞的进口空气温度,以提高空压机的工作效率。活塞式空压机需设置气罐。滑片时压缩机当转子旋转时,各滑片主要靠离心作用紧贴定子内壁。转子回转过程中,左半部(输入口)及气。在右半部,滑片逐渐被定子内表面压进转子沟槽内,滑片、转子和定子内壁围成的容积逐渐减小,吸入的空气就逐渐地被压缩,最后从输出口排出压缩空气。一般需在输出口设置油雾分离器和冷却器。螺杆式空压机两个咬合的螺旋转子以相反方向转动,它们当中的自由空间的容积沿轴向逐渐减小,从而两转子间的空气逐渐被压缩。若转子和机壳之间相互不接触,则不需润滑,这样的空压机便可输出不含油的压缩空气。它可连续输出无脉动的流量大的压缩空气,出口空气温度为60度左右。2-2后冷却器风冷式空压机输出的压缩空气温度可达180℃,在此温度下空气中的水分完全呈气态。后冷却器的作用就是将空压机出口的高温空气冷却至40℃以下,将大量水蒸气和变质油雾冷凝成液态水滴和油滴,以便将它们清除掉。风冷式是靠风扇产生的冷空气吹向带散热片的热气管道来降低压缩空气的温度的。SMC公司有HAA(风冷)和HAW(水冷)系列的后冷却器,额定流量从150~30000L/min(ANR)。水冷式它把冷却水与热空气隔开,强迫冷却水沿热空气的反方向流动,以降低压缩空气的温度。水冷式后冷却器出口空气温度约比冷却水的温度高10℃。后冷却器最低处应设置自动或手动排水器,以排除冷凝水。适用于进口空气温度低于200℃,且处理空气量较大、湿度大、粉尘多的场合。2-3储气罐[作用]消除压力脉动。依靠绝热膨胀及自然冷却降温,进一步分离掉压缩空气中的水分和油份。贮存一定量压缩空气。可解决短时间内用气量大于空压机输出量的矛盾。在空压机出现故障或停电时,维持短时间的供气,以便采取措施保证气动设备安全。[注意事项]气罐属于压力容器,应遵循压力容器的有关规定。必须有产品耐压合格证明书。气罐上必须装有安全阀、压力表,且安全阀与气罐之间不得再装其他的阀等。最低处应设有排水阀,每天排水1次。绝对压力低于0.1MPa、真空度小于0.02Mpa、容积内径小于150mm和公称容积小于25L的容器,可不按压力容器处理。绝对压力低于0.1MPa、真空度小于0.02Mpa、容积内径小于150mm和公称容积小25L的容器,可不按压力容器处理。储气罐的选用按空压机功率(对应空压机吸入流量)选定气罐容积。最终气罐容积应按下面两公式的最大值选定。当空压机或外部管网突然停止供气(如停电),紧靠气罐维持,计算如下:第三章空气处理单元3-1气源处理的必要性:[从空压机输出的压缩空气,含有大量的水分、油和粉尘等污染物][变质油分形成焦油状物质,导致橡胶及塑料材质变质和老化][水分对气动元件影响较大:管道金属生锈,水结成冰,使润滑油变质及冲洗掉润滑脂][锈屑及粉尘会使相对运动件磨损,加速密封件损伤,导致漏气][液态油水及粉尘从排气口排出,会污染环境、影响产品质量]空气质量不良是气动系统出现故障的主要因素,会使气动系统的可靠性和使用寿命大大降低,由此造成的损失会大大超过起源处理装置的成本和维护费用。压缩空气中,绝对不许含有化学药品、有机溶剂的合成油、盐分和腐蚀