| 1）气动有什么用途 压缩空气的特性 1 v8 O. U: f/ a/ _
流体动力系统是通过压力油或压缩气体来传送和控制能量的一种系统。8 `* |6 |# W h
在气动中，这种能源的介质通常就是空气。把大气中的空气的体积加以压缩，从而提高它的压力。
: h' T. x( r. P+ N: Q. ?8 s 压缩空气主要通过作用于活塞或叶片来作功。, g9 B1 l6 f: ~3 b, b
这种能量可用于工业上许多方面，这里我们考虑于工业气动的范畴。
/ I: ?/ ?! ~, v! @ 正确使用气动控制，要求充分熟悉气动元件和确保气动元件使用到有效工作系统中元件的功能。 ?; Z. @# n. {* c* S d* b7 G
尽管由程序单决定的电气控制或其他逻辑控制方法普遍被指定使用，但仍有必要知道气动元件在这类系统中的功能。
6 \3 T9 v* M( B7 m; @/ n, T 本课程介绍控制系统中，气动元件的有关术语，论述空气处理取消、执行元件、阀心脏联接方法的类型和结构特点，并介绍基本的气动回路。 2）气动有什么用途？ 压缩空气的用途是极其广泛的，从用低压空气来测量人体眼球内部的液体压力，机械手中多种直线和回转运动经过特殊加工的机器，到气动压力机和气动钻孔等的应用。
' M9 T9 J; L* v* G( w* s 下面用简短清单和列表说明气动控制工作的广泛适应性和多样性，连续不断地在工业生产中推广应用。) D$ I& S3 `* B+ }
用于空气、水和化学制品的系统中阀门的操作、重的门或热的门的开启和关闭、在建筑、钢铁、采矿和化学工业工厂中料门的卸料、 剪切机的操纵 、在扁钢锭模压机器中提升和移动 灌装机械 、作物的播撤和其它拖拉机机构的操纵 、 伐木机的驱动和进给、喷漆 、 试验设备机床、工件或刀具的进给 、伐木和家具制造中固定和运动 、 零件和材料的输送 、在装配机械和机床中夹紧装置和夹具的固定、 气动机器人、对塑料的粘接、对密封和焊接的固定、 自动测量 、钎焊的固定、弯曲拉伸和平整机的操纵 。 3）压缩空气的特性 压缩空气在工业在广泛应用的主要原因如下：
- U7 A! g, _! U) f1、贮存- O4 a% X; L8 B! [
按需要容易地贮存大容量的压缩空气；/ T; b' h3 Z( h ]
2、设计和控制简单! X3 j4 b2 ]/ N: ~
作用气动元件属于简单设计，因而容易地适合较简单控制的自动系统；8 M. i' H, B, i! f. k1 {
3、运动的选择
+ p3 b/ y& D# E( |$ w/ F6 @ 气动元件易于实现无级调速的直线和回转运动；
1 U$ C2 ~; H) K4、压缩空气产生系统
9 B# p& M: [! Y6 x6 j- y8 v 由于气动元件价格合适，整套装置费用较低，而且气动元件寿命长，所以维护费用较低；6 a7 o5 k# ^& v& {9 h
5、可靠性
: }: a, {! H* ~ 气动元件有很长的工作寿命，所以系统有很高的可靠性；5 S3 J0 ?! b; c- p( [7 D$ O, M- ^
6、恶劣环境适应性6 I$ u; s5 a8 D: ^4 ~" |
压缩空气很大程度上不受高温、灰尘、腐蚀的影响，这一点是别的系统所不能及的；: ~9 {2 m* K4 |! G5 L
7、环境干净
. B/ U$ z6 w) d/ L. r 气动元件是清洁的，以及有特殊的排出空气处理方法，对环境污染少；
2 Q1 [" c4 C) {; o+ U. C8、安全性
1 w. F0 v2 p! ~1 \" v 在危险地处不会引起火灾，若系统过载执行元件只会停车或打滑 4） 压缩空气产生系统 气缸、回转执行元件、气马达为大多数气动控制系统提供动力和产生运动，适合于固定运动，仿形加工设备。 操作和控制这些执行元件，还需要 其他的气动元件，即：空气处理元件去净化压缩空气和一些气阀或方向阀去控制执行元件的压力、流量及方向。
6 T9 U7 l$ E! u/ b+ m1 ?$ i 基本的气动系统如图2.1所示，它有二个主要部分：（1）压缩空气的产生和输送系统 （2）压缩空气消耗系统
0 x N! Q" @# z各元件及其主要功能如下：' n3 t1 l5 j5 A7 P. x
（1） 压缩机, @" a& `& J) t+ }
大气压力的空气被压缩并以较高的压力输给气动系统。这种就把机械能转变为气压能。6 Q J- s2 B, x- U" q1 _& ~/ R
（2） 电动机% `1 S+ V" g: o
给压缩机提供机械能，它是把电能转变成机械能。
( t) }/ {) z8 n, s* Q: v3 j8 r（3） 压力开关
: z5 K( b9 m) K- O将储气罐内的压力来控制电动机，它被调节到一个最高压力；达到这个压力就停止电动机，也被调节另一个最低压力，储气罐内压力跌到这个压力就重新启动电动机。
$ _6 s7 z$ B+ g- W（4） 单向阀
0 l: |0 H _3 F+ X6 O让压缩空气从压缩机进入气罐，当压缩机关闭时，阻止压缩空气反方向流动。# r% F, p4 H, w5 a" ^; l! N
（5） 储气罐
: s- y' ^: P1 B8 a( M/ i8 L$ p贮存压缩空气。它的尺寸大小由压缩机的容量来决定，储气罐的容积愈大，压缩机运行时间间隔就愈长。: P" X/ e, d# Y" I' `5 Q) e4 v
（6） 压力表- ^7 a- R, [+ V
显示储气罐内的压力。3 Z* Z3 W8 u6 |
（7） 自动排水器1 u" H( l+ s9 s: W
无需人手操作，排掉凝结在储气罐内所有的水。- H7 D' r' ^7 c7 ]2 @. y8 O
（8） 安全阀
) \1 E/ p: h7 S9 {6 z当储气罐内的压力超过允许限度，可将压缩空气排出。2 u: ^$ }; o3 }8 Z
（9） 冷冻式空气干燥器6 }8 I3 `2 E7 Y( v, Y4 C L# D# a
将压缩空气致冷到零上若干度，使大部分空气中的湿气凝结。这就免除了后面系统中的水份。5 j; Q! v9 J3 k7 a' Q y l
（10） 主管道过滤器
# } T# R4 r' N1 ^% r在主要管路中，主管道过滤器必须具有最小的压力降和油雾分离能力。它使管道内清除灰尘、水份和油。 5）压缩空气消耗系统 （1） 压缩空气的输出
# r* G: p8 ~: l2 T% e压缩空气要从主管道顶部输出，以便偶尔出现的凝结水仍留在主管道里，当压缩空气达到低处时，水传到管子的下部，流入自动排水器内，将凝结水去除。- C; j6 x: e* ~" _
（2） 自动排水器
% q/ e) P, n2 Z每一根下接管的末端都应有一个排水器，最有效的方法是用一个自动排水器，将留在管道里要用人工排掉的水自动排掉。+ j' q* k0 ]. T& V- e
（3） 空气处理装置
1 z \8 n3 W% Y6 |使压缩空气保持清洁和合适压力，以及将润滑油送到需要润滑的零件中，以处长这些气动元件的寿命。7 n/ K: {& G4 E8 u8 z' I" z
（4） 方向控制阀7 P) |4 u8 z3 s5 Y% X% o3 N) t6 n
通过对气缸两个接口交替地加压和排气，来控制运动的方向。4 k: S9 ]: }7 d/ B Y* Q
（5） 执行元件3 b$ C) @1 U0 N0 H# e* |1 ~! B8 F
把压缩空气的压力转变为机械能，图示是一个直线气缸，它也可以是回转执行元件或气动马达等。
/ B( f n" @3 W（6） 速度调节阀. o' W& J8 i* B7 A
能简便实现执行元件的无级调速。
- M* Q5 P! {& \6）压缩机 空气的干燥 空气的输送 管子的材料
) k l2 }* [5 h3 R: u压缩机; `8 I# Y, V) Y2 C2 P; m1 e8 a5 E
压缩机能将电机或内燃机的机械能转化为压缩空气的压力; C# S+ o# i, c) K/ {
空气压缩机分为两大类：往复式与旋转式
( Y- F. g0 j! g6 F表示了压缩机的基本类型. S" B' n, H' e1 e$ Q" b! k
N3 W" z% e2 v) L5 l/ @6）往复式压缩机 单级活塞压缩机 只由一个过程就将吸入的大气压空气压缩到所需要的压力。: J' s$ r* T' g2 Q9 H: B
活塞下移，体积增加，缸内压力小于大气压，空气便从进气阀门进入缸内。, Z& ], [6 |9 |: }$ T5 ?
在冲程未端，活塞向上运动，进气阀门被打开，输出空气进入储气罐。
J8 J8 r) m" A1 Y+ b 这种型式的压缩机通常用于需要3-7巴碰运气范围的系统。( S: G8 `) K: f7 Q9 D5 l0 Y
2 T: Z, i I3 F 4 @. q4 \4 Y7 F U. S8 x4 |2 {
7）两级活塞式压缩机
, z( D0 k7 a# T2 M0 ^2 C
* d. J6 N9 E9 G6 R, j* u) T8 F, S 在单级压缩机中，若空气压力超过6巴，产生的过热将大大地降低压缩机的效率。因此，工业中使用的活塞式压缩机通常是两级的。 由两面三刀个阶段将吸入的大气压空气压缩到最终的压力。如果最终压力为7巴，第一级通常将它压缩到3巴，然后被冷却，再输送到第二级气缸中压缩到7巴。 压缩空气通过中间冷却器后温度大大下降，再进入第二级气缸。因此，相对于单级压缩机提高了效率。最后输出的温度可能在120°C左右。 8）螺杆式压缩机
9 ?6 H$ W1 o( l( V2 b1 U% h
* X0 r; C+ c" \6 Q( } 两个啮合的螺旋转子以相反方向运动，它们当中自由空间的容积沿轴向减少，从而压缩两转子间的空气。利用喷油来润滑和密封两旋转的螺杆，油分离器将油与输出空气分开。此类压缩机可连续输出流量超过400M³/MIN，压力高达10巴。和叶片式压缩机相比，此类压缩机能输送出连续的无脉动的压缩空气。7 l/ A5 v: }; e- E3 A
虽然螺杆式和叶片式压缩机愈来愈受到青睐，但工业上最普遍使用的仍然是往复式压缩机。 $ m( C) O- k5 ]) Q/ m1 A) W
压缩机的特性参数
6 r4 Q8 v3 [+ u8 i' A, E 压缩机的容量或输出量用标准容积流量来表示，单位为m³/S, Mn³/min, DMn³/S, 或L/min。容量也可用排量或“理论输入量”来表示，对活塞式压缩机来说：
% h. M6 U3 h* \& \ Y) A Q（L/MIN）=活塞面积（dm²）X 行程（dm）X 第一级气负缸数 X 转速（rpm）; A8 ~ E q1 |& X/ [
对于两级压缩机，仅考虑其第一级气缸。由于容积和热量损失，输出量通常比输入量为少。在压缩过程末端，不可能将所有的压缩空气排出，因此容积损失是难免的。压缩后还留有一定的空间，称之为“死容积”。热量损失是由于压缩过程中温度很高，因此容积增大，当冷却至室温时，其容积又减少。（见第三章中查理定律）。: J+ n/ s$ z7 S$ V8 r+ W1 I2 N4 w
' | h' L9 _! K7 ?4 U
9）容积效率 比值 自由空气输出量/排气量 用百分数表示时，叫做容积效率，它随尺寸大小，型号和压缩机的加工，级数和最终的压力变化而变化。二级压缩机的容积效率小于一级，因为第一、二级气缸之间有“死容积”。+ M* u! \7 ]5 i
- {) _% {& H( d# c7 p10）热效率及总效率 除了上述损失外，热量的影响也使压缩空气的效率降低。这些损失使总效率进一步减少，减少的程度取决于压缩比和负荷。满量工作的压缩机积聚了大量的热量从而降低了效率。在两面三刀级压缩机中，压缩比逐渐减小，部分在第一级中被压缩的空气在第二级气缸被压至最终压力前，经过中间冷却器冷却。4 ^; v. L& j: [1 l- c4 z
例如，如果第一级气缸吸入的在气缸压缩至它体积的三分之一，那么在输出处它的绝对压力将达3巴，相对来说，由于压缩比小因而产生的热量相应较低，压缩空气通过中间冷却器后输入第二级气缸，然后又衩压缩到它体积的三分之一，于是最终压力为9巴（ABS）。
7 q4 F7 I- `3 H6 x 在一级压缩机中将空气从大气压直接压缩到9巴（ABS）所产生的热量比二级压缩机要多得多，总效率也将大大下降。' Z5 ^/ k) }0 q) k. A
对于较低的最终压力单级压缩，因其纯容积效率较高。然而，随着最终压力的逐渐啬，热量损失变得愈来愈重要，具有较高热效率的二级压缩机的优越性就体现出来了。
( Y5 j# q9 N5 A5 z. M e+ \% q+ P “单位能量消耗”是衡量总效率的指标，并且能用于估计制造压缩空气的需的费用，平均的，1Kw电能产生120-150l/min(=0.12-0.15M²n/min/kw)工作压力为7巴的压缩空气。0 H4 ]# D* g# j/ L+ J$ _) f& s
压缩机的辅件 ' k+ z {5 D- B
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