气压传动基础知识

主要内容①气压传动的基础知识、组成及特点。②气动元件，含气源装置、气马达、气缸、气压控制方向阀、气压控制压力阀、气压控制流量阀和附件，要掌握这些元件的工作原理、图形符号、结构形式等。③气动回路实例分析（安装、使用、维护）。《气动技术技术》/《气压传动》第一章气压传动基础知识一、空气的性质空气的组成空气的密度和黏度二、湿空气绝对湿度相对湿度三、气体体积的易变特性第一节空气的物理性质第一章气压传动基础知识一、空气的性质1、空气的组成第一章气压传动基础知识相对分子量：化学式子当中，是拿一个分子质量和一个碳原子的1/12的比值。与原子的质量计量一样，分子的质量计量也先后存在3个量名称：相对分子质量、分子质量和分子量。众所周知，分子的质量为组成分子的各原子的质量之和。一、空气的性质第一章气压传动基础知识一、空气的性质2、空气的密度与粘度第一章气压传动基础知识二、湿空气第一章气压传动基础知识二、湿空气第一章气压传动基础知识二、湿空气第一章气压传动基础知识三、气体体积的易变特性第二节气体状态方程一、理想气体的状态方程mRTpVTpRν二、理想气体的状态变化过程1.等容变化过程（查理定律）常数2211TpTp2.等压变化过程（盖-吕萨克定律）常数2211TvTv第二节气体状态方程3.等温变化过程常数2211vpvp4.绝热变化过程常数kkvpvp2211第二节气体状态方程二、理想气体的状态变化过程3.等温变化过程常数2211vpvp4.绝热变化过程常数kkvpvp2211第二节气体状态方程二、理想气体的状态变化过程4.绝热变化过程常数kkvpvp2211第二节气体状态方程二、理想气体的状态变化过程4.多变过程第二节气体状态方程二、理想气体的状态变化过程第二节气体状态方程第三节逻辑运算简介一、逻辑“或”和逻辑“与”OROperationINPUTSOUTPUTINPUTAINPUTBQLOW0LOW0LOW0LOW0HIGH1HIGH1HIGH1LOW0HIGH1HIGH1HIGH1HIGH1ANDOperationINPUTSOUTPUTINPUTAINPUTBQLOW0LOW0LOW0LOW0HIGH1LOW0HIGH1LOW0LOW0HIGH1HIGH1HIGH1NOTOperationINPUTOUTPUTLOW0HIGH1HIGH1LOW0第十一章气源装置及气动辅助元件气压传动概述一、气压传动的组成及工作原理气压传动，是以压缩空气为工作介质进行能量传递和信号传递的一门技术。气压传动的工作原理是利用空压机把电动机或其它原动机输出的机械能转换为空气的压力能，然后在控制元件的作用下，通过执行元件把压力能转换为直线运动或回转运动形式的机械能，从而完成各种动作，并对外做功。由此可知，气压传动系统和液压传动系统类似，也是由四部分组成的，它们是：(1)气源装置是获得压缩空气的装置。其主体部分是空气压缩机，它将原动机供给的机械能转变为气体的压力能；(2)控制元件是用来控制压缩空气的压力、流量和流动方向的，以便使执行机构完成预定的工作循环，它包括各种压力控制阀、流量控制阀和方向控制阀等；(3)执行元件是将气体的压力能转换成机械能的一种能量转换装置。它包括实现直线往复运动的气缸和实现连续回转运动或摆动的气马达或摆动马达等；(4)辅助元件是保证压缩空气的净化、元件的润滑、元件间的连接及消声等所必须的，它包括过滤器、油雾器、管接头及消声器等。类型操作力动作快慢环境要求构造负载变化影响操作距离无级调速工作寿命维护价格气压传动中等较快适应性好简单较大中距离较好长一般便宜液压传动最大较慢不怕振动复杂有一些短距离良好一般要求高稍贵电传动电气中等快要求高稍复杂几乎没有远距离良好较短要求较高稍贵电子最小最快要求特高最复杂没有远距离良好短要求更高最贵机械传动较大一般一般一般没有短距离较困难一般简单一般第一节气源装置气压传动系统中的气源装置是为气动系统提供满足一定质量要求的压缩空气，它是气压传动系统的重要组成部分。由空气压缩机产生的压缩空气，必须经过降温、净化、减压、稳压等一系列处理后，才能供给控制元件和执行元件使用。而用过的压缩空气排向大气时，会产生噪声，应采取措施，降低噪声，改善劳动条件和环境质量。压缩空气站的设备一般包括产生压缩空气的空气压缩机和使气源净化的辅助设备。压缩空气站1-空气压缩机；2-后却器；3-油水分离器；4、7-贮气罐；5-干燥器；6-过滤器空气压缩机①分类空气压缩机是一种气压发生装置，它是将机械能转化成气体压力能的能量转换装置，其种类很多，分类形式也有数种。如按其工作原理可分为容积型压缩机和速度型压缩机，容积型压缩机的工作原理是压缩气体的体积，使单位体积内气体分子的密度增大以提高压缩空气的压力。速度型压缩机的工作原理是提高气体分子的运动速度，然后使气体的动能转化为压力能以提高压缩空气的压力。②空气压缩机的选用原则选用空气压缩机的根据是气压传动系统所需要的工作压力和流量两个参数。一般空气压缩机为中压空气压缩机，额定排气压力为1MPa。另外还有低压空气压缩机，排气压力0.2MPa；高压空气压缩机，排气压力为10MPa；超高压空气压缩机，排气压力为100MPa。输出流量的选择，要根据整个气动系统对压缩空气的需要再加一定的备用余量，作为选择空气压缩机的流量依据。空气压缩机铭牌上的流量是自由空气流量。③空气压缩机的工作原理第二节气源净化装置压缩空气净化装置一般包括：后冷却器、油水分离器、贮气罐、干燥器、过滤器等。1过滤器空气的过滤是气压传动系统中的重要环节。不同的场合，对压缩空气的要求也不同。过滤器的作用是进一步滤除压缩空气中的杂质。常用的过滤器有一次性过滤器(也称简易过滤器，滤灰效率为50％～70％)；二次过滤器(滤灰效率为70％～99％)o在要求高的特殊场合，还可使用高效率的过滤器(滤灰效率大于99％)。2干燥器经过后冷却器、油水分离器和贮气罐后得到初步净化的压缩空气，已满足一般气压传动的需要。但压缩空气中仍含一定量的油、水以及少量的粉尘。如果用于精密的气动装置、气动仪表等，上述压缩空气还必须进行干燥处理。压缩空气干燥方法主要采用吸附法和冷却法。3油水分离器油水分离器安装在后冷却器出口管道上，它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。油水分离器的结构形式有环形回转式、撞击折回式、离心旋转式、水浴式以及以上形式的组合使用等。4贮气罐贮气罐的主要作用是：①储存一定数量的压缩空气，以备发生故障或临时需要应急使用；②消除由于空气压缩机断续排气而对系统引起的压力脉动，保证输出气流的连续性和平稳性；③进一步分离压缩空气中的油、水等杂质。贮气罐一般采用焊接结构，以立式居多。第三节其他辅助元件(1)油雾器油雾器是一种特殊的注油装置。它以空气为动力，使润滑油雾化后，注入空气流中，并随空气进入需要润滑的部件，达到润滑的目的。(2)消声器在气压传动系统之中，气缸、气阀等元件工作时，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，为了降低噪声可以在排气口装消声器。消声器就是通过阻尼或增加排气面积来降低排气速度和功率，从而降低噪声的。(3)管道连接件管道连接件包括管子和各种管接头。有了管子和各种管接头，才能把气动控制元件、气动执行元件以及辅助元件等连接成一个完整的气动控制系统，因此，实际应用中，管道连接件是不可缺少的。管子可分为硬管和软管两种。如总气管和支气管等一些固定不动的、不需要经常装拆的地方，使用硬管。连接运动部件和临时使用、希望装拆方便的管路应使用软管。硬管有铁管、铜管、黄铜管、紫铜管和硬塑料管等；软管有塑料管、尼龙管、橡胶管、金属编织塑料管以及挠性金属导管等等。常用的是紫铜管和尼龙管。第四节供气系统的管道设计一、供气系统管道1压缩空气站内气源管道2厂区压缩空气管道3用气车间压缩空气管道二、供气系统的管道设计原则第十二章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。它包括气缸和气马达。气缸用于直线往复运动或摆动，气马达用于实现连续回转运动。第一节气缸一、气缸的分类1.按压缩空气对活塞端面作用力的方向分：单作用气缸：仅有活塞的伸出运动可控。双作用气缸：活塞的伸缩都可控。2.按气缸的结构特征分活塞式气缸薄膜式气缸伸缩式气缸3.按气缸的安装形式分固定式气缸轴销式气缸回转式气缸薄膜式气缸结构简图（a）单作用式；（b）双作用式4.按气缸的功能分普通气缸缓冲气缸气—液阻尼缸摆动气缸冲击气缸步进气缸气液阻尼缸的工作原理图冲击气缸工作原理图摆动缸：只能输出小于360度的往复运动二、气缸的工作特性1.气缸的输出力2.气缸的压力特性3.气缸的速度三、气缸的主要尺寸及结构设计第二节气动马达气马达也是气动执行元件的一种。它的作用相当于电动机或液压马达，即输出力矩，拖动机构作旋转运动。气马达的分类及特点气马达按结构形式可分为：叶片式气马达、活塞式气马达和齿轮式气马达等。最为常见的是活塞式气马达和叶片式气马达。叶片式气马达制造简单，结构紧凑，但低速运动转矩小，低速性能不好，适用于中、低功率的机械，目前在矿山及风动工具中应用普遍。活塞式气马达在低速情况下有较大的输出功率，它的低速性能好，适宜于载荷较大和要求低速转矩的机械，如起重机、绞车、绞盘、拉管机等。与液压马达相比，气马达具有以下特点：(1)工作安全。可以在易燃易爆场所工作，同时不受高温和振动的影响；(2)可以长时间满载工作而温升较小；(3)可以无级调速。控制进气流量，就能调节马达的转速和功率。额定转速以每分钟几十转到几十万转；(4)具有较高的启动力矩。可以直接带负载运动；(5)结构简单，操纵方便，维护容易，成本低；(6)输出功率相对较小，最大只有20kW左右；(7)耗气量大，效率低，噪声大。