气动技术基础

,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,苏州工业园区职业技术学院吴卫荣,*,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,苏州工业园区职业技术学院吴卫荣,*,气动系统概述,何谓气动,流体动力系统是通过压力油或压缩气体来传递和控制能量的一种系统。,在气动系统中，这种能源的介质就是压缩空气。把大气中的空气的体积加以压缩，从而提高它的压力。通过对活塞或叶片作功来得到压缩空气。正确运用气动控制，要求充分熟悉气动元件及其基本回路。,气动的用途,用于化工产品的生产中。,用于人不宜到达的地方如高温和危险的劳动。,用于高速重复的运动机械中。,农业设备,食品业。,机械行业的剪、切、铆等等。,医学领域。,机器人,太空设备中。,1,苏州工业园区职业技术学院吴卫荣,压缩空气的特性,压缩空气的优点如下：,适用性,贮存,设计和控制简单,运动的选择,经济,环境干净,安全性,压缩空气也有如下不足之处：,由于空气具有可压缩性，载荷变化时运动平稳性稍差。,因工作压力低，不易获得较大的输出力或转矩。,有较大的排气噪声。,因空气无润滑性能，故在气路中有时应设置给油润滑装置。,2,苏州工业园区职业技术学院吴卫荣,气动系统简介,3,苏州工业园区职业技术学院吴卫荣,压缩空气的产生和输送系统,压缩机,电动机,压力开关,单向阀,储气罐,压力表,自动排水器,安全阀,冷冻式空气干燥器,主管道过滤器,4,苏州工业园区职业技术学院吴卫荣,压缩空气消耗系统,压缩空气的输出,自动排水器,空气处理元件,方向控制阀,执行元件,速度控制阀,5,苏州工业园区职业技术学院吴卫荣,空气的性质,空气的组成,干空气的组成,成分,氮,N,2,氧,O,2,氩,Ar,二氧化碳,CO,2,其它气体,体积百分比,78.03,20.93,0.932,0.03,0.078,重量百分比,75.5,23.1,1.23,0.015,0.075,空气的压力,p=,pg+ps,p,湿空气的压力，单位为,p,a,；,p,g,湿空气中所含干空气的分压力，单位为,p,a,；,p,s,湿空气中所含水蒸汽的分压力，单位为,p,a,；,6,苏州工业园区职业技术学院吴卫荣,空气的性质,空气的密度,=m/V,空气的密度，单位为,kg/m,3,；,m,空气的质量，单位为,kg,；,V,空气的体积，单位为,m,3,在基准状态下干空气的密度为,0,=1.293 kg/m,3,粘性,空气粘度随温度而变化，温度越高粘度越大。,空气的湿度,气压传动系统中应用的工作介质，它的干湿程度对整个系统的工作稳定性和使用寿命都将产生一定的影响。若空气的湿度较大，即空气中含有的水蒸汽较多，则此湿空气在一定温度和压力条件下，能在系统中的局部管道和气动元件中凝结水滴，使气动管道和气动元件锈蚀，严重时还可导致整个系统工作失灵。因此必须采取有效措施，减少压缩空气中所含的水分。,当温度下降时，空气中水蒸汽的含量是降低的，因此减少空气中所含水分来说，降低进入气动设备的空气温度是十分有利的。当大气冷却时，大气将达到某一点，即水份达到饱和，这一点称为露点。如果空气继续冷却，那么它不能保留所有的水,份，过量的水份以小液滴的形式凝结出来形成冷凝水。,7,苏州工业园区职业技术学院吴卫荣,有关知识,8,苏州工业园区职业技术学院吴卫荣,有关知识,9,苏州工业园区职业技术学院吴卫荣,有关知识,1 Pa=1N/m,2,（牛顿,/,米,2,）,在气动方面压力指的是表压，即高于大气压的那部分压力，通常叫做,表压力（,GA,）。,等温过程：,P,1,V,1,=P,2,V,2,=,常数,等容过程：,P,1,/T,1,=P,2,/T,2,=,常数,等压过程：,V,1,/T,1,=V,2,/T,2,=,常数,绝热过程。,P,1,V,1,/T,1,=P,2,V,2,/T,2,=,常数,10,苏州工业园区职业技术学院吴卫荣,有关知识,“水平流动的流体流过管径不同的管道时，在点,1,和点,2,的总能量相同。”,P1+1/2V12=P2+1/2v22,若流速不超过,330m/s,左右时，,则此方程对气体也适用,。,11,苏州工业园区职业技术学院吴卫荣,压缩空气的产生,压缩机,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,12,苏州工业园区职业技术学院吴卫荣,往复式压缩机,单级活塞式压缩机：,只有一个行程就将吸入的大气压空气压缩到所需要的压力。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。在行程末端，活塞向上运动，进气阀关闭，空气被压缩，而同时出气阀被 打开，输出空气进入储气罐。这种型式的压缩机通常用于需要,3,7,巴压力范围的系统。,13,苏州工业园区职业技术学院吴卫荣,往复式压缩机,两级活塞式压缩机,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若,3,巴，然后被冷却，再输送到第二级气缸中压缩到,7,巴。,14,苏州工业园区职业技术学院吴卫荣,螺杆式压缩机,两个吻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,400,m,n,3,/min,，压力高达,10,巴。和叶片式压缩机（如上图）相比，此类压缩机能输送出连续的无脉动的压缩空气。虽然螺杆式和叶片式压缩机的使用愈来愈多，但工业上最普遍使用的仍然是往复式压缩机。,15,苏州工业园区职业技术学院吴卫荣,储气罐,储气罐的尺寸大小根据压缩机的输出量，系统的尺寸大小以及对未来需求量的变化的预测来确定。,对工厂来说，计算储气罐尺寸的原则是：,储气罐容量,压缩机每分钟压缩空气的输出量。,例如，压缩机输出,18 m,3,/min,的流量（自由空气），平均压力为,7,巴，因此压缩空气每分钟输出量为,18000/82250L,，即容积为,2250L,的储气罐是合适的。,16,苏州工业园区职业技术学院吴卫荣,气动系统结构,气动系统由几个部分组成，这些部分描述了从气源到执行元件的各部分。主要讲述气动系统中各信号之间的关系以及各元件之间的关系。,17,苏州工业园区职业技术学院吴卫荣,气动回路图与气动元件,气动回路图应根据信号流动方向，从下向上绘制。在气动回路图中，各元件标识数取自其相应的功能。,18,苏州工业园区职业技术学院吴卫荣,控制单作用气缸,当单作用气缸无杆腔有压缩空气时，其活塞杆伸出。当松开按钮时，换向阀换向，气缸活塞杆回缩。,19,苏州工业园区职业技术学院吴卫荣,控制单作用气缸,20,苏州工业园区职业技术学院吴卫荣,控制单作用气缸,21,苏州工业园区职业技术学院吴卫荣,控制双作用气缸,二位四通换向阀适合于控制双作用气缸，实际上，通常采用二位五通换向阀控制双作用气缸。气缸双向运动通过换向阀换向来控制。,22,苏州工业园区职业技术学院吴卫荣,控制双作用气缸,23,苏州工业园区职业技术学院吴卫荣,控制双作用气缸,24,苏州工业园区职业技术学院吴卫荣,