西安科技大学：《液压与气压传动》课程教学资源（电子教案）第十章气压传动.doc_大学文库

第十章气压传动本章主要内容为:①气压传动的组成及特点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。本章重点是气动元件的工作原理、图形符号和结构特点。第一节气压传动概述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在等 (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、管接头及消声器等二、气压传动的优缺点气动技术在国外发展很快,在国内也被广泛应用于机械、电子、轻工、纺织、食品、医药、包装、冶金、石化、航空、交通运输等各个工业部门。气动机械手、组合机床、加工中心、生产自动线、自动检测和实验装置等已大量涌现,它们在提高生产效率、自动化程度产品质量、工作可靠性和实现特殊工艺等方面显示出极大的优越性。这主要是因为气压传动与机械、电气、液压传动相比有以下特点 1、气压传动的优点你,(1)工作介质是空气,与液压油相比可节约能源,而且取之不尽、用之不竭。气体不易流动通道,用之后可将其随时排人大气中,不污染环境: (2)空气的特性受温度影响小。在高温下能可靠地工作,不会发生燃烧或爆炸。且温度变化时,对空气的粘度影响极小,故不会影响传动性能: (3)空气的粘度很小(约为液压油的万分之一),所以流动阻力小,在管道中流动的压力损失较小,所以便于集中供应和远距离输送 (4)相对液压传动而言,气动动作迅速、反应快,一般只需0.02~0.3s就可达到工作压力和速度。液压油在管路中流动速度一般为1~5m/s,而气体的流速最小也大于10m/s, 有时甚至达到音速,排气时还达到超音速 (5)气体压力具有较强的自保持能力,即使压缩机停机,关闭气阀,但装置中仍然可以维持一个稳定的压力。液压系统要保持压力,一般需要能源泵继续工作或另加蓄能器,而气体通过自身的膨胀性来维持承载缸的压力不变

第十章气压传动本章主要内容为：①气压传动的组成及特点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。本章重点是气动元件的工作原理、图形符号和结构特点。第一节气压传动概述一、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在等； (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。二、气压传动的优缺点气动技术在国外发展很快，在国内也被广泛应用于机械、电子、轻工、纺织、食品、医药、包装、冶金、石化、航空、交通运输等各个工业部门。气动机械手、组合机床、加工中心、生产自动线、自动检测和实验装置等已大量涌现，它们在提高生产效率、自动化程度、产品质量、工作可靠性和实现特殊工艺等方面显示出极大的优越性。这主要是因为气压传动与机械、电气、液压传动相比有以下特点。 1、气压传动的优点 (1)工作介质是空气，与液压油相比可节约能源，而且取之不尽、用之不竭。气体不易堵塞流动通道，用之后可将其随时排人大气中，不污染环境； (2)空气的特性受温度影响小。在高温下能可靠地工作，不会发生燃烧或爆炸。且温度变化时，对空气的粘度影响极小，故不会影响传动性能； (3)空气的粘度很小(约为液压油的万分之一)，所以流动阻力小，在管道中流动的压力损失较小，所以便于集中供应和远距离输送； (4)相对液压传动而言，气动动作迅速、反应快，一般只需 0．02～0．3s 就可达到工作压力和速度。液压油在管路中流动速度一般为 1～5m／s，而气体的流速最小也大于 10m／s，有时甚至达到音速，排气时还达到超音速； (5)气体压力具有较强的自保持能力，即使压缩机停机，关闭气阀，但装置中仍然可以维持一个稳定的压力。液压系统要保持压力，一般需要能源泵继续工作或另加蓄能器，而气体通过自身的膨胀性来维持承载缸的压力不变；

(6)气动元件可靠性高、寿命长。电气元件可运行百万次,而气动元件可运行2000~4000 万次 (⑦)工作环境适应性好,特别是在易燃、易爆、多尘埃、强磁、辐射、振动等恶劣环境中,比液压、电子、电气传动和控制优越 (8)气动装置结构简单,成本低,维护方便,过载能自动保护 2、气压传动的缺点 (1)由于空气的可压缩性较大,气动装置的动作稳定性较差,外载变化时,对工作速度的影响较大; (2)由于工作压力低,气动装置的输出力或力矩受到限制。在结构尺寸相同的情况下气压传动装置比液压传动装置输出的力要小得多。气压传动装置的输出力不宜大于10 (3)气动装置中的信号传动速度比光、电控制速度慢,所以不宜用于信号传递速度要求十分高的复杂线路中。同时实现生产过程的遥控也比较困难,但对一般的机械设备,气动信号的传递速度是能满足工作要求的; 4)噪声较大,尤其是在超音速排气时要加消声器表11.1压传动与其它传动的性能比较操作动作快负载变化工作环境要求构造操作距离无级调速慢布命|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般要求稍费电传动中等快要求高稍复杂几乎没有远距离良好较短要求\稍贵要求最小最快要求特高最复杂没有远距离良好高/最贵机械传动较大一般一般一般没有短距离较困难一般|简单一般第二节气源装置及辅件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气源装置 1、对压缩空气的要求 (1)要求压缩空气具有一定的压力和足够的流量。因为压缩空气是气动装置的动力源, 没有一定的压力不但不能保证执行机构产生足够的推力,甚至连控制机构都难以正确地动作;没有足够的流量,就不能满足对执行机构运动速度和程序的要求等。总之,压缩空气没有一定的压力和流量,气动装置的一切功能均无法实现 (2)要求压缩空气有一定的清洁度和干燥度。清洁度是指气源中含油量、含灰尘杂质的质量及颗粒大小都要控制在很低范围内。干燥度是指压缩空气中含水量的多少,气动装置要

(6)气动元件可靠性高、寿命长。电气元件可运行百万次，而气动元件可运行 2000～4000 万次； (7)工作环境适应性好，特别是在易燃、易爆、多尘埃、强磁、辐射、振动等恶劣环境中，比液压、电子、电气传动和控制优越； (8)气动装置结构简单，成本低，维护方便，过载能自动保护。 2、气压传动的缺点 (1)由于空气的可压缩性较大，气动装置的动作稳定性较差，外载变化时，对工作速度的影响较大； (2)由于工作压力低，气动装置的输出力或力矩受到限制。在结构尺寸相同的情况下，气压传动装置比液压传动装置输出的力要小得多。气压传动装置的输出力不宜大于 10— 40kN； (3)气动装置中的信号传动速度比光、电控制速度慢，所以不宜用于信号传递速度要求十分高的复杂线路中。同时实现生产过程的遥控也比较困难，但对一般的机械设备，气动信号的传递速度是能满足工作要求的； (4)噪声较大，尤其是在超音速排气时要加消声器。表 11.1 压传动与其它传动的性能比较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二节气源装置及辅件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。一、气源装置 l、对压缩空气的要求 (1)要求压缩空气具有一定的压力和足够的流量。因为压缩空气是气动装置的动力源，没有一定的压力不但不能保证执行机构产生足够的推力，甚至连控制机构都难以正确地动作；没有足够的流量，就不能满足对执行机构运动速度和程序的要求等。总之，压缩空气没有一定的压力和流量，气动装置的一切功能均无法实现。 (2)要求压缩空气有一定的清洁度和干燥度。清洁度是指气源中含油量、含灰尘杂质的质量及颗粒大小都要控制在很低范围内。干燥度是指压缩空气中含水量的多少，气动装置要

求压缩空气的含水量越低越好。由空气压缩机排出的压缩空气,虽然能满足一定的压力和流量的要求,但不能为气动装置所使用。因为一般气动设备所使用的空气压缩机都是属于工作压力较低(小于IMPa),用油润滑的活塞式空气压缩机。它从大气中吸人含有水分和灰尘的空气,经压缩后,空气温度均提高到140℃~180℃,这时空气压缩机气缸中的润滑油也部分成为气态,这样油分、水分以及灰尘便形成混合的胶体微尘与杂质混在压缩空气中一同排出。如果将此压缩空气直接输送给气动装置使用,将会产生下列影响: ①混在压缩空气中的油蒸气可能聚集在贮气罐、管道、气动系统的容器中形成易燃物, 有引起爆炸的危险:另一方面,润滑油被气化后,会形成一种有机酸,对金属设备、气动装置有腐蚀作用,影响设备的寿命。 ②混在压缩空气中的杂质能沉积在管道和气动元件的通道内,减少了通道面积,增加了管道阻力。特别是对内径只有0.2~0.5mm的某些气动元件会造成阻塞,使压力信号不能正确传递,整个气动系统不能稳定工作甚至失灵 ③压缩空气中含有的饱和水分,在一定的条件下会凝结成水,并聚集在个别管道中。在寒冷的冬季,凝结的水会使管道及附件结冰而损坏,影口向气动装置的正常工作。 ④压缩空气中的灰尘等杂质,对气动系统中作往复运动或转动的气动元件(如气缸、气马达、气动换向阀等)的运动副会产生研磨作用,使这些元件因漏气而降低效率,影响它的使用寿命。因此气源裝置必须设置一些除油、除水、除尘,并使压缩空气干燥,提高压缩空气质量, 进行气源净化处理的辅助设备 2、压缩空气站的设备组成及布置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。图 11.1是压缩空气站设备组成及布置示意图 ①工业用气5 役法绪图11.1压缩空气站设备组成及布置示意图 l-空气压缩机:后却器:3-油水分离器:4、7-贮气罐:5-干燥器:6-过滤器在图11.1中,1为空气压缩机,用以产生压缩空气,一般由电动机带动。其吸气口装有空气过滤器以减少进人空气压缩机的杂质量。2为后冷却器,用以降温冷却压缩空气,使净化的水凝结出来。3为油水分离器,用以分离并排出降温冷却的水滴、油滴、杂质等。4 为贮气罐,用以贮存压缩空气,稳定压缩空气的压力并除去部分油分和水分。5为干燥器, 用以进一步吸收或排除压缩空气中的水分和油分,使之成为干燥空气。6为过滤器,用以进步过滤压缩空气中的灰尘、杂质颗粒。7为贮气罐。贮气罐4输出的压缩空气可用于般要求的气压传动系统,贮气罐7输出的压缩空气可用于要求较高的气动系统(如气动仪表及射流元件组成的控制回路等)。气动三大件的组成及布置由用气设备确定,图中未画出。 (1)空气压缩机的分类及选用原则 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

求压缩空气的含水量越低越好。由空气压缩机排出的压缩空气，虽然能满足一定的压力和流量的要求，但不能为气动装置所使用。因为一般气动设备所使用的空气压缩机都是属于工作压力较低(小于 1MPa)，用油润滑的活塞式空气压缩机。它从大气中吸人含有水分和灰尘的空气，经压缩后，空气温度均提高到 140℃～180℃，这时空气压缩机气缸中的润滑油也部分成为气态，这样油分、水分以及灰尘便形成混合的胶体微尘与杂质混在压缩空气中一同排出。如果将此压缩空气直接输送给气动装置使用，将会产生下列影响： ①混在压缩空气中的油蒸气可能聚集在贮气罐、管道、气动系统的容器中形成易燃物，有引起爆炸的危险；另一方面，润滑油被气化后，会形成一种有机酸，对金属设备、气动装置有腐蚀作用，影响设备的寿命。 ②混在压缩空气中的杂质能沉积在管道和气动元件的通道内，减少了通道面积，增加了管道阻力。特别是对内径只有 0.2～0.5mm 的某些气动元件会造成阻塞，使压力信号不能正确传递，整个气动系统不能稳定工作甚至失灵。 ③压缩空气中含有的饱和水分，在一定的条件下会凝结成水，并聚集在个别管道中。在寒冷的冬季，凝结的水会使管道及附件结冰而损坏，影口向气动装置的正常工作。 ④压缩空气中的灰尘等杂质，对气动系统中作往复运动或转动的气动元件(如气缸、气马达、气动换向阀等)的运动副会产生研磨作用，使这些元件因漏气而降低效率，影响它的使用寿命。因此气源装置必须设置一些除油、除水、除尘，并使压缩空气干燥，提高压缩空气质量，进行气源净化处理的辅助设备。 2、压缩空气站的设备组成及布置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。图 11．1 是压缩空气站设备组成及布置示意图。图 11．1 压缩空气站设备组成及布置示意图 1-空气压缩机；后却器；3-油水分离器；4、7-贮气罐；5-干燥器；6-过滤器在图 11．1 中，l 为空气压缩机，用以产生压缩空气，一般由电动机带动。其吸气口装有空气过滤器以减少进人空气压缩机的杂质量。2 为后冷却器，用以降温冷却压缩空气，使净化的水凝结出来。3 为油水分离器，用以分离并排出降温冷却的水滴、油滴、杂质等。 4 为贮气罐，用以贮存压缩空气，稳定压缩空气的压力并除去部分油分和水分。 5 为干燥器，用以进一步吸收或排除压缩空气中的水分和油分，使之成为干燥空气。6 为过滤器，用以进一步过滤压缩空气中的灰尘、杂质颗粒。 7 为贮气罐。贮气罐 4 输出的压缩空气可用于一般要求的气压传动系统，贮气罐 7 输出的压缩空气可用于要求较高的气动系统(如气动仪表及射流元件组成的控制回路等)。气动三大件的组成及布置由用气设备确定，图中未画出。 (1)空气压缩机的分类及选用原则 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 hMPao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。 2)空气压缩机的工作原理气压传动系统中最常用的空气压缩机是往复活塞式,其工作原理如图11.2所示。当活塞3向右运动时,气缸2内活塞左腔的压力低于大气压力,吸气阀9被打开,空气在大气压力作用下进入气缸2内,这个过程称为“吸气过程”。当活塞向左移动时,吸气阀9在缸内压缩气体的作用下而关闭,缸内气体被压缩,这个过程称为压缩过程。当气缸内空气压力增高到略高于输气管内压力后,排气阀Ⅰ被打开,压缩空气进入输气管道,这个过程称为“排气过程”。活塞3的往复运动是由电动机带动曲柄转动,通过连杆、滑块、活塞杆转化为直线往复运动而产生的。图中只表示了一个活塞一个缸的空气压缩机,大多数空气压缩机是多缸多活塞的组合。图11.2往复活塞式空气压缩机工作原理图 1-排气阀:2-气缸:3-活塞:4-活塞杆:5、6-十字头与滑道:7-连杆:8-曲柄:9吸气阀:10-弹簧、气动辅助元件气动辅助元件分为气源净化装置和其它辅助元件两大类。 1、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)冷却器后冷却器安装在空气压缩机出口处的管道上。它的作用是将空气压缩机排出的压缩空气温度由140~170℃降至40~50℃。这样就可使压缩空气中的油雾和水汽迅速达到饱和,使其大部分析出并凝结成油滴和水滴,以便经油水分离器排出。后冷却器的结构形式有:蛇形管式、列管式、散热片式、管套式。冷却方式有水冷和气冷两种方式,蛇形管和列管式后冷却器的结构见图11.3

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 1MPao 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 1OMPa；超高压空气压缩机，排气压力为 1OOMPa。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。 (2)空气压缩机的工作原理气压传动系统中最常用的空气压缩机是往复活塞式，其工作原理如图 11．2 所示。当活塞 3 向右运动时，气缸 2 内活塞左腔的压力低于大气压力，吸气阀 9 被打开，空气在大气压力作用下进入气缸 2 内，这个过程称为“吸气过程”。当活塞向左移动时，吸气阀 9 在缸内压缩气体的作用下而关闭，缸内气体被压缩，这个过程称为压缩过程。当气缸内空气压力增高到略高于输气管内压力后，排气阀 l 被打开，压缩空气进入输气管道，这个过程称为“排气过程”。活塞 3 的往复运动是由电动机带动曲柄转动，通过连杆、滑块、活塞杆转化为直线往复运动而产生的。图中只表示了一个活塞一个缸的空气压缩机，大多数空气压缩机是多缸多活塞的组合。图 11.2 往复活塞式空气压缩机工作原理图 1-排气阀；2-气缸；3-活塞；4-活塞杆；5、6-十字头与滑道；7-连杆；8-曲柄；9-吸气阀；10-弹簧二、气动辅助元件气动辅助元件分为气源净化装置和其它辅助元件两大类。 1、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)冷却器后冷却器安装在空气压缩机出口处的管道上。它的作用是将空气压缩机排出的压缩空气温度由 140～170℃降至 40～50℃。这样就可使压缩空气中的油雾和水汽迅速达到饱和，使其大部分析出并凝结成油滴和水滴，以便经油水分离器排出。后冷却器的结构形式有：蛇形管式、列管式、散热片式、管套式。冷却方式有水冷和气冷两种方式，蛇形管和列管式后冷却器的结构见图 11.3

(4)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吸附法是利用具有吸附性能的吸附剂(如硅胶、铝胶或分午筛等)来吸附压缩空气中含有的水分,而使其干燥;冷却法是利用制冷设备使空气冷却到一定的露点温度,析出空气中超过饱和水蒸气部分的多余水分,从而达到所需的干燥度。吸附法是干燥处理方法中应用最为普遍的一种方法。吸附式干燥器的结构如图11.6所示。它的外壳呈筒形,其中分层设置栅板、吸附剂、滤网等。湿空气从管1进入干燥器,通过吸附剂21、过滤网20、上栅板19 和下部吸附层16后,因其中的水分被吸附剂吸收而变得很干燥。然后,再经过钢丝网15、下栅板14和过滤网12,干燥、洁净的压缩空气便从输出管8排出。 5)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 5题质。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 6 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%) ①一次过滤器图11.7所示为一种一次 ; 过滤器,气流由切线方向进入筒内,在离心力的作用下分离出液滴,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.筒顶输出 ②分水滤气器分水滤气器滤灰能力较强,属于二次过滤器。它和减压阀、油雾器一起被称为气动三联件,是气动系统不可缺少的辅助元件。普通分水滤气器的结构如图11.8 所示。其工作原理如下:压缩空气从,输人口进入后,被引入旋风叶子1,旋风叶子上有很图11.6吸附式干燥器结构图多小缺口,使空气沿切线反向产生强烈的旋湿空气进气管:2-顶盖:3、5、10-法转,这样夹杂在气体中的较大水滴、油滴\灰 6再生空气排气管:7再生空气进气管;8千干燥尘(主要是水滴)便获得较大的离心力,并高速空气输出管:9-排水管:11、22-密封座:12、与水杯3内壁碰撞,而从气体中分离出来,沉 15、20.钢丝过虑网:13毛毡:14下栅板:16、淀于存水杯3中,然后气体通过中间的滤芯2, 21吸附剂层:17支撑板:1简体:19.上栅板:部分灰尘、雾状水被2拦截而滤去,洁净的空气便从输出口输出。挡水板4是防止气体漩涡将杯中积存的污水卷起而破坏过滤作用。为保证分水滤气器正常工作,必须及时将存水杯中的污水通过排水阀5放掉。在某些人工排水不方便的场合,可采用自动排水式分水滤气器存水杯由透明材料制成,便于观察工作情况、污水情况和滤芯污染情况。滤芯目前采用铜粒烧结而成。发现油泥过多,可采用酒精清洗,干燥后再装上,可继续使用。但是这种过滤器只能滤除固体和液体杂质,因此,使用时应尽可能装在能使空气中的水分变成液态的部

(4)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。吸附法是利用具有吸附性能的吸附剂(如硅胶、铝胶或分午筛等)来吸附压缩空气中含有的水分，而使其干燥；冷却法是利用制冷设备使空气冷却到一定的露点温度，析出空气中超过饱和水蒸气部分的多余水分，从而达到所需的干燥度。吸附法是干燥处理方法中应用最为普遍的一种方法。吸附式干燥器的结构如图 11．6 所示。它的外壳呈筒形，其中分层设置栅板、吸附剂、滤网等。湿空气从管 l 进入干燥器，通过吸附剂 21、过滤网 20、上栅板 19 和下部吸附层 16 后，因其中的水分被吸附剂吸收而变得很干燥。然后，再经过钢丝网 15、下栅板 14 和过滤网 12，干燥、洁净的压缩空气便从输出管 8 排出。 (5)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％)。 ①一次过滤器图 11．7 所示为一种一次过滤器，气流由切线方向进入筒内，在离心力的作用下分离出液滴，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．筒顶输出。 ②分水滤气器分水滤气器滤灰能力较强，属于二次过滤器。它和减压阀、油雾器一起被称为气动三联件，是气动系统不可缺少的辅助元件。普通分水滤气器的结构如图 11．8 所示。其工作原理如下：压缩空气从，输人口进入后，被引入旋风叶子 l，旋风叶子上有很多小缺口，使空气沿切线反向产生强烈的旋转，这样夹杂在气体中的较大水滴、油滴＼灰尘(主要是水滴)便获得较大的离心力，并高速与水杯 3 内壁碰撞，而从气体中分离出来，沉淀于存水杯 3 中，然后气体通过中间的滤芯 2，部分灰尘、雾状水被 2 拦截而滤去，洁净的空气便从输出口输出。挡水板 4 是防止气体漩涡将杯中积存的污水卷起而破坏过滤作用。为保证分水滤气器正常工作，必须及时将存水杯中的污水通过排水阀 5 放掉。在某些人工排水不方便的场合，可采用自动排水式分水滤气器。存水杯由透明材料制成，便于观察工作情况、污水情况和滤芯污染情况。滤芯目前采用铜粒烧结而成。发现油泥过多，可采用酒精清洗，干燥后再装上，可继续使用。但是这种过滤器只能滤除固体和液体杂质，因此，使用时应尽可能装在能使空气中的水分变成液态的部图 11.6 吸附式干燥器结构图 1-湿空气进气管；2-顶盖；3、5、10-法兰；4、 6-再生空气排气管；7-再生空气进气管；8-干燥空气输出管；9-排水管；11、22-密封座；12、 15、20-钢丝过虑网；13-毛毡；14-下栅板；16、 21-吸附剂层；17-支撑板；18-筒体；19-上栅板；

力油经吸油管6将单冋阀η的钢球顶起,钢球上部管道有一个方形小孔,钢球不能将上部管道封死,压力油不断流人视油器9内,再滴入喷嘴1中,被主管气流从上面小孔引射出来雾化后从输出口输出。节流阀8可以调节流量,使滴油量在每分钟0~120滴内变化。次油雾器能使油滴在雾化器内进行两次雾化,使油雾粒度更小、更均匀,输送距离更远。二次雾化粒径可达5/μm 油雾器的选择主要是根据气压传动系统所需额定流量及油雾粒径大小来进行。所需油雾粒径在50μm左右选用一次油雾器。若需油雾粒径很小可选用二次油雾器。油雾器一般应配置在滤气器和减压阀之后,用气设备之前较近处。 (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。气动元件使用的消声器一般有三种类型:吸收型消声器、膨胀干涉型消声器和膨胀干涉吸收型消声器。常用的是吸收型消声器。图11.10是吸收型消声器的结构数简图。这种消声器主要依靠吸音材料消声。消声罩2为多孔的吸音材料,一般用聚苯乙烯或铜珠烧结而成。当消声器的通径小于20m时,多用聚苯乙烯作消音材料制图110吸收型消声器结构简图成消声罩,当消声器的通径大于20mm时,消声罩多用铜 1-连接螺丝:2-消声罩珠烧结,以增加强度。其消声原理是:当有压气体通过消声罩时,气流受到阻力,声能量被部分吸收而转化为热能,从而降低了噪声强度吸收型消声器结构简单,具有良好的消除中、高频噪声的性能。消声效果大于20dBo 在气压传动系统中,排气噪声主要是中、高频噪声,尤其是高频噪声,所以采用这种消声器是合适的。在主要是中、低频噪声的场合,应使用膨胀干涉型消声器。 (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;软管有塱料管、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。气动系统中使用的管接头的结构及工作原理与液压管接头基本相似,分为卡套式\扩口螺纹式、卡箍式、插入快换式等第三节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。气缸

力油经吸油管 6 将单向阀 7 的钢球顶起，钢球上部管道有一个方形小孔，钢球不能将上部管道封死，压力油不断流人视油器 9 内，再滴入喷嘴 l 中，被主管气流从上面小孔引射出来，雾化后从输出口输出。节流阀 8 可以调节流量，使滴油量在每分钟 0～120 滴内变化。二次油雾器能使油滴在雾化器内进行两次雾化，使油雾粒度更小、更均匀，输送距离更远。二次雾化粒径可达 5／μm。油雾器的选择主要是根据气压传动系统所需额定流量及油雾粒径大小来进行。所需油雾粒径在 50μm 左右选用一次油雾器。若需油雾粒径很小可选用二次油雾器。油雾器一般应配置在滤气器和减压阀之后，用气设备之前较近处。 (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。气动元件使用的消声器一般有三种类型：吸收型消声器、膨胀干涉型消声器和膨胀干涉吸收型消声器。常用的是吸收型消声器。图 11.10 是吸收型消声器的结构简图。这种消声器主要依靠吸音材料消声。消声罩 2 为多孔的吸音材料，一般用聚苯乙烯或铜珠烧结而成。当消声器的通径小于 20mm 时，多用聚苯乙烯作消音材料制成消声罩，当消声器的通径大于 20mm 时，消声罩多用铜珠烧结，以增加强度。其消声原理是：当有压气体通过消声罩时，气流受到阻力，声能量被部分吸收而转化为热能，从而降低了噪声强度。吸收型消声器结构简单，具有良好的消除中、高频噪声的性能。消声效果大于 20dBo 在气压传动系统中，排气噪声主要是中、高频噪声，尤其是高频噪声，所以采用这种消声器是合适的。在主要是中、低频噪声的场合，应使用膨胀干涉型消声器。 (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。气动系统中使用的管接头的结构及工作原理与液压管接头基本相似，分为卡套式＼扩口螺纹式、卡箍式、插入快换式等。第三节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。一、气缸图 11.10 吸收型消声器结构简图 1-连接螺丝；2-消声罩

气缸是气动系统的执行元件之一。除几种特殊气缸外,普通气缸其种类及结构形式与液压缸基本相同。目前最常选用的是标准气缸,其结构和参数都已系列化、标准化、通用化。QGA系列为无缓冲普通气缸,其结构如图11.11所示;QB系列为有缓冲普通气缸,其结构如图1.1.12 度工图11.11QGA系列无缓冲普通气缸结构图图11.12QGB系列有缓冲普通气缸结构图其它几种较为典型的特殊气缸有气液阻尼缸、薄膜式气缸和冲击式气缸等。 1.气液阻尼缸普通气缸工作时,由于气体的压缩性,当外部载荷变化较大时,会产生“爬行”或“自走”现象,使气缸的工作不稳定。为了使气缸运动平稳,普遍采用气液阻尼缸图11.13气液阻尼缸的工作原理图气液阻尼缸是由气缸和油缸组合而成,它的工作原理见图11.13。它是以压缩空气为能源,并利用油液的不可压缩性和控制油液排量来获得活塞的平稳运动和调节活塞的运动速度。它将油缸和气缸串联成一个整体,两个活塞固定在一根活塞杆上。当气缸右端供气时, 气缸克服外负载并带动油缸同时向左运动,此时油缸左腔排油、单向阀关闭。油液只能经节流阀缓慢流人油缸右腔,对整个活塞的运动起阻尼作用。调节节流阀的阀口大小就能达到调节活塞运动速度的目的。当压缩空气经换向阀从气缸左腔进人时,油缸右腔排抽,此时因单向阀开启,活塞能快速返回原来位置。这种气液阻尼缸的结构一般是将双活塞杆缸作为油缸。因为这样可使油缸两腔的排油量相等,此时油箱内的油液只用来补充因油缸泄漏而减少的油量,一般用油杯就行了。 2、薄膜式气缸薄膜式气缸是一种利用压缩空气通过膜片推动活塞杆作往复直线运动的气缸。它由缸体、膜片、膜盘和活塞杆等主要零件组成。其功能类似于活塞式气缸,它分单作用式和双作用式两种,如图11.14所示。薄膜式气缸的膜片可以做成盘形膜片和平膜片两种形式。膜片材料为夹织物橡胶钢片或磷青铜片。常用的是夹织物橡胶,橡胶的厚度为5~6m,有时也可用1~3m。金属

气缸是气动系统的执行元件之一。除几种特殊气缸外，普通气缸其种类及结构形式与液压缸基本相同。目前最常选用的是标准气缸，其结构和参数都已系列化、标准化、通用化。QGA 系列为无缓冲普通气缸，其结构如图 11．11 所示；QGB 系列为有缓冲普通气缸，其结构如图 1．1．12 所示。图 11.11 QGA 系列无缓冲普通气缸结构图图 11.12 QGB 系列有缓冲普通气缸结构图其它几种较为典型的特殊气缸有气液阻尼缸、薄膜式气缸和冲击式气缸等。 1．气液阻尼缸普通气缸工作时，由于气体的压缩性，当外部载荷变化较大时，会产生“爬行”或“自走”现象，使气缸的工作不稳定。为了使气缸运动平稳，普遍采用气液阻尼缸。图 11.13 气液阻尼缸的工作原理图气液阻尼缸是由气缸和油缸组合而成，它的工作原理见图 11．13。它是以压缩空气为能源，并利用油液的不可压缩性和控制油液排量来获得活塞的平稳运动和调节活塞的运动速度。它将油缸和气缸串联成一个整体，两个活塞固定在一根活塞杆上。当气缸右端供气时，气缸克服外负载并带动油缸同时向左运动，此时油缸左腔排油、单向阀关闭。油液只能经节流阀缓慢流人油缸右腔，对整个活塞的运动起阻尼作用。调节节流阀的阀口大小就能达到调节活塞运动速度的目的。当压缩空气经换向阀从气缸左腔进人时，油缸右腔排抽，此时因单向阀开启，活塞能快速返回原来位置。这种气液阻尼缸的结构一般是将双活塞杆缸作为油缸。因为这样可使油缸两腔的排油量相等，此时油箱内的油液只用来补充因油缸泄漏而减少的油量，一般用油杯就行了。 2、薄膜式气缸薄膜式气缸是一种利用压缩空气通过膜片推动活塞杆作往复直线运动的气缸。它由缸体、膜片、膜盘和活塞杆等主要零件组成。其功能类似于活塞式气缸，它分单作用式和双作用式两种，如图 11.14 所示。薄膜式气缸的膜片可以做成盘形膜片和平膜片两种形式。膜片材料为夹织物橡胶、钢片或磷青铜片。常用的是夹织物橡胶，橡胶的厚度为 5～6mm，有时也可用 l～3mm。金属

西安科技大学：《液压与气压传动》课程教学资源（电子教案）第十章 气压传动

西安科技大学：《液压与气压传动》课程教学资源（电子教案）第十章气压传动