氣動(dòng)與液壓傳動(dòng)控制技術(shù)基本常識(shí)第二課

1、氣壓與液壓傳動(dòng)氣壓與液壓傳動(dòng)控制技術(shù)基本常識(shí)控制技術(shù)基本常識(shí)技能型緊缺人才培養(yǎng)培訓(xùn)系列教材技能型緊缺人才培養(yǎng)培訓(xùn)系列教材高等教育出版社高等教育出版社主編：胡海清 王驊參編：王曉忠第一章 氣壓傳動(dòng)技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)第三節(jié) 氣源系統(tǒng)及氣源處理裝置一、壓縮空氣1.3.1 壓縮空氣 1. 1.空氣的組成空氣的組成 自然界的空氣是由若干種氣體混合而成的，大氣中還含有二氧化硫、亞硝酸、碳?xì)浠衔锏龋：猩倭克魵?，?duì)于含有水蒸氣的空氣稱為濕空氣，完全不含水蒸氣的空氣叫干空氣。 濕空氣中所含水蒸氣的程度用溫度和含濕量來表示，而濕度的表示方法有絕對(duì)濕度和相對(duì)濕度之分。1.3.1 壓縮空氣 2. 2.濕空氣濕空氣

2、在一定溫度和壓力下，空氣中所含水蒸氣達(dá)到最大極限時(shí)，這時(shí)的濕空氣叫飽和濕空氣。 1 m3的飽和濕空氣中，所含水蒸氣的質(zhì)量稱為飽和濕空氣的絕對(duì)濕度。 1.3.1 壓縮空氣 （1）絕對(duì)濕度 1 m3濕空氣中所含水蒸氣的質(zhì)量稱為絕對(duì)濕度。也就是濕空氣中水蒸氣的密度。 （2）相對(duì)濕度 在相同溫度、相同壓力下，絕對(duì)濕度與飽和絕對(duì)濕度之比稱為該溫度下的相對(duì)濕度。 （3）含濕量 空氣的含濕量指1kg質(zhì)量的干空氣中所混合的水蒸氣的質(zhì)量。 （4）露點(diǎn) 保持水蒸氣壓力不變而降低未飽和濕空氣的溫度，使之達(dá)到飽和狀態(tài)時(shí)的溫度叫露點(diǎn)。1.3.1 壓縮空氣 3. 3.壓縮空氣的污染壓縮空氣的污染 由于壓縮空氣中的水分、油

3、污和灰塵等雜質(zhì)不經(jīng)處理直接進(jìn)入管路系統(tǒng)時(shí)，會(huì)對(duì)系統(tǒng)造成不良后果，所以氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)中所使用的壓縮空氣必須經(jīng)過干燥和凈化處理后才能使用。 二、 壓力的表示方法1.3.2 壓力的表示方法 工程上壓力有兩種表示方法，一種工程上壓力有兩種表示方法，一種是以絕對(duì)真空作為基準(zhǔn)所計(jì)的壓力，稱是以絕對(duì)真空作為基準(zhǔn)所計(jì)的壓力，稱為絕對(duì)壓力；另一種是以大氣壓力作為為絕對(duì)壓力；另一種是以大氣壓力作為基準(zhǔn)所計(jì)的壓力，稱為相對(duì)壓力?；鶞?zhǔn)所計(jì)的壓力，稱為相對(duì)壓力。100 kPa（bar）大氣壓大氣壓（約為（約為1 bar）表壓表壓絕對(duì)壓絕對(duì)壓力力真空度真空度圖圖126 壓力的表示方法壓力的表示方法1.3.2 壓力的表示方法

4、 ISO ISO規(guī)定的壓力單位為帕斯卡，簡稱規(guī)定的壓力單位為帕斯卡，簡稱為帕，符號(hào)為為帕，符號(hào)為PaPa，1 Pa=1 N/m1 Pa=1 N/m2 2。由于此。由于此單位很小，工程上使用不方便，因此常單位很小，工程上使用不方便，因此常采用兆帕，符號(hào)為采用兆帕，符號(hào)為MPaMPa，1 MPa=101 MPa=106 6 PaPa。目前壓力單位巴也很常用，它的符號(hào)是目前壓力單位巴也很常用，它的符號(hào)是barbar，1 bar=101 bar=105 5 PaPa。 三、 空氣壓縮站1.3.3 空氣壓縮站 空氣壓縮站（簡稱空壓站）是氣動(dòng)自動(dòng)化空氣壓縮站（簡稱空壓站）是氣動(dòng)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的核心部件，

5、它是為氣動(dòng)設(shè)備提供控制系統(tǒng)中的核心部件，它是為氣動(dòng)設(shè)備提供壓縮空氣的動(dòng)力源?？諌赫镜闹饕M成裝置有壓縮空氣的動(dòng)力源?？諌赫镜闹饕M成裝置有空氣壓縮機(jī)（簡稱空壓機(jī)）、貯氣罐和后冷卻空氣壓縮機(jī)（簡稱空壓機(jī)）、貯氣罐和后冷卻器。器。1空壓機(jī)；空壓機(jī)；2后冷卻器；后冷卻器；3貯氣罐貯氣罐圖圖127 空壓站組成示意圖空壓站組成示意圖1.3.3 空氣壓縮站 1空氣壓縮機(jī) 空氣壓縮機(jī)是空壓站的核心裝置，它的作用是將電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成壓縮空氣的壓力能供給氣動(dòng)系統(tǒng)使用。 圖1.28單級(jí)活塞式空壓機(jī)單級(jí)活塞式空壓機(jī)螺桿式空壓機(jī)螺桿式空壓機(jī)圖圖128 容積式空氣壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖容積式空氣壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖圖1.

6、29葉片式空壓機(jī)葉片式空壓機(jī)軸流式空壓機(jī)軸流式空壓機(jī)圖圖129 速度式空氣壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖速度式空氣壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖圖1.301轉(zhuǎn)軸；轉(zhuǎn)軸； 2活塞；活塞； 3缸體；缸體； 4吸氣閥；吸氣閥； 5排氣閥；排氣閥； 6中間冷卻器中間冷卻器圖圖130 兩級(jí)活塞式空氣壓縮機(jī)工作原理示意圖兩級(jí)活塞式空氣壓縮機(jī)工作原理示意圖3214561級(jí)活塞級(jí)活塞 2級(jí)活塞級(jí)活塞外界空氣外界空氣壓縮空氣輸出壓縮空氣輸出1.3.3 空氣壓縮站 空氣壓縮機(jī)主要依據(jù)工作可靠性、經(jīng)濟(jì)性與安全性進(jìn)行選擇。 （1）排氣壓力的高低和排氣量的大小 （2）用氣的場合和條件 （3）壓縮空氣的質(zhì)量 （4）運(yùn)行的安全性 1.3.3 空氣壓縮

7、站 2.后冷卻器 后冷卻器的作用就是將空壓機(jī)出口的高壓空氣冷卻至40以下，將大量水蒸氣和變質(zhì)油霧冷凝成液態(tài)水滴和油滴，從空氣中分離出來。 圖1.31熱空氣熱空氣冷空氣冷空氣冷卻水冷卻水冷卻水冷卻水圖圖131 水冷式后冷卻器結(jié)構(gòu)示意圖水冷式后冷卻器結(jié)構(gòu)示意圖1.3.3 空氣壓縮站 3.貯氣罐 貯氣罐的主要作用主要有： （1）用來貯存一定量的壓縮空氣，調(diào)節(jié)空壓機(jī)輸出氣量不平衡的情況，保證連續(xù)、穩(wěn)定的壓縮空氣輸出； （2）在停電或空壓機(jī)停機(jī)等意外事故時(shí)用作應(yīng)急氣源； （3）減小空壓機(jī)輸出的氣壓脈動(dòng)，穩(wěn)定系統(tǒng)氣壓； （4）進(jìn)一步降低壓縮空氣溫度，分離壓縮空氣中的部分水份和油份。 四、氣源處理裝置1.3

8、.4 氣源處理裝置 1污染的危害 從空壓機(jī)輸出的壓縮空氣由于含有大量水份、油污和灰塵等雜質(zhì)，所以必須經(jīng)過干燥和過濾后才能使用。若不經(jīng)處理直接進(jìn)入管路系統(tǒng)時(shí)，可能會(huì)引起不良后果。 1.3.4 氣源處理裝置 2空氣干燥器 吸附式干燥器吸附式干燥器高分子隔膜干燥器高分子隔膜干燥器冷凍干燥器冷凍干燥器圖圖134 常用干燥器外形圖常用干燥器外形圖圖1.32熱交換器熱交換器干燥氣體出口干燥氣體出口潮濕氣體入口潮濕氣體入口制冷劑制冷劑制冷機(jī)制冷機(jī)制冷器制冷器分離器分離器2圖圖132 冷凍干燥器結(jié)構(gòu)示意圖冷凍干燥器結(jié)構(gòu)示意圖分離器分離器1圖1.33圖圖133 加熱再生吸附干燥器結(jié)構(gòu)示意圖加熱再生吸附干燥器結(jié)構(gòu)

9、示意圖截止閥截止閥前置過濾器（濾油器）前置過濾器（濾油器）吸附器吸附器2加熱器加熱器干燥空氣干燥空氣鼓風(fēng)機(jī)鼓風(fēng)機(jī)潮濕空氣潮濕空氣吸附器吸附器1熱空氣熱空氣1.3.4 氣源處理裝置 3.3.空氣過濾器空氣過濾器 空氣在進(jìn)入氣動(dòng)系統(tǒng)前必須經(jīng)過空氣空氣在進(jìn)入氣動(dòng)系統(tǒng)前必須經(jīng)過空氣過濾器，以濾去其中所含的灰塵和雜質(zhì)。過濾器，以濾去其中所含的灰塵和雜質(zhì)?？諝膺^濾器的過濾的原理是根據(jù)固體物質(zhì)空氣過濾器的過濾的原理是根據(jù)固體物質(zhì)和空氣分子的大小和質(zhì)量不同，利用慣性、和空氣分子的大小和質(zhì)量不同，利用慣性、阻隔和吸附的方法將灰塵和雜質(zhì)與空氣分阻隔和吸附的方法將灰塵和雜質(zhì)與空氣分離。離。 圖1.351234756

10、1擋板；擋板； 2濾芯；濾芯； 3擋水板；擋水板； 4濾杯；濾杯； 5冷凝物；冷凝物； 6排放螺栓排放螺栓圖圖135 空氣過濾器結(jié)構(gòu)示意圖空氣過濾器結(jié)構(gòu)示意圖圖形符號(hào)圖形符號(hào)1.3.4 氣源處理裝置 4.油霧器 油霧器是一種特殊的注油裝置，它以壓油霧器是一種特殊的注油裝置，它以壓縮空氣為動(dòng)力，將特定的潤滑油噴射成霧狀縮空氣為動(dòng)力，將特定的潤滑油噴射成霧狀混合于壓縮空氣中，并隨壓縮空氣進(jìn)入需要混合于壓縮空氣中，并隨壓縮空氣進(jìn)入需要潤滑的部位，達(dá)到潤滑的目的。它的主要作潤滑的部位，達(dá)到潤滑的目的。它的主要作用有：用有： 減少相對(duì)運(yùn)動(dòng)件間的磨擦，保證元件動(dòng)減少相對(duì)運(yùn)動(dòng)件間的磨擦，保證元件動(dòng)作正常；作

11、正常； 減少密封材料的磨損，防止泄漏；減少密封材料的磨損，防止泄漏； 防止管道及金屬零部件的腐蝕，延長元防止管道及金屬零部件的腐蝕，延長元件使用壽命。件使用壽命。 圖1.36圖圖136 油霧器外形及其工作原理示意圖油霧器外形及其工作原理示意圖P1P2h潤潤 滑滑 油油圖形符圖形符號(hào)號(hào)圖1.37圖圖137 氣動(dòng)三聯(lián)件的外形圖及圖形符氣動(dòng)三聯(lián)件的外形圖及圖形符號(hào)號(hào)簡化畫法簡化畫法圖圖 形形 符符 號(hào)號(hào)完整畫法完整畫法五、 供氣管路1.3.5 供氣管路 氣動(dòng)系統(tǒng)的供氣管路的布置主要遵循以氣動(dòng)系統(tǒng)的供氣管路的布置主要遵循以下原則：下原則： （1 1）根據(jù)供氣的流量、壓力要求考慮管路的）根據(jù)供氣的流量、

12、壓力要求考慮管路的選用。選用。 （2 2）從供氣可靠性、經(jīng)濟(jì)性考慮管道的布局。）從供氣可靠性、經(jīng)濟(jì)性考慮管道的布局。 （3 3）從供氣凈化質(zhì)量要求來考慮）從供氣凈化質(zhì)量要求來考慮 。 （4 4）應(yīng)注意防止管路中沉積的水分對(duì)設(shè)備造）應(yīng)注意防止管路中沉積的水分對(duì)設(shè)備造成污染。成污染。 圖1.38圖圖138 環(huán)形管網(wǎng)供氣系統(tǒng)示意圖環(huán)形管網(wǎng)供氣系統(tǒng)示意圖圖1.39圖圖139 供氣管路布局示意圖供氣管路布局示意圖中間貯氣罐中間貯氣罐設(shè)備用貯氣罐設(shè)備用貯氣罐貯氣罐貯氣罐空壓機(jī)空壓機(jī)冷凝液收集罐冷凝液收集罐供用氣設(shè)備供用氣設(shè)備1%2%的斜度的斜度第四節(jié) 氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)的構(gòu)成和特點(diǎn)一、 氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)的構(gòu)成1.4

13、.1 氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)的構(gòu)成 一個(gè)完整的氣動(dòng)系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)可分一個(gè)完整的氣動(dòng)系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)可分為以下幾部分：為以下幾部分： （1 1）能源部件：包括氣源、氣源處理裝置）能源部件：包括氣源、氣源處理裝置等。等。 （2 2）信號(hào)輸入元件：指手動(dòng)換向閥、行程）信號(hào)輸入元件：指手動(dòng)換向閥、行程閥、壓力開關(guān)、接近開關(guān)等發(fā)信元件。閥、壓力開關(guān)、接近開關(guān)等發(fā)信元件。 （3 3）信號(hào)處理元件：雙壓閥、梭閥、氣控）信號(hào)處理元件：雙壓閥、梭閥、氣控?fù)Q向閥等。換向閥等。 （4 4）執(zhí)行元件：氣缸、氣動(dòng)馬達(dá)等。）執(zhí)行元件：氣缸、氣動(dòng)馬達(dá)等。 圖1.40圖圖140 氣動(dòng)系統(tǒng)的回路圖及信號(hào)流圖氣動(dòng)系統(tǒng)的回路圖及信號(hào)流圖執(zhí)行元

14、件執(zhí)行元件信號(hào)處理元件信號(hào)處理元件信號(hào)輸入元件信號(hào)輸入元件能源能源1.4.2 氣壓傳動(dòng)的特點(diǎn) 1 1優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： （1 1）氣壓傳動(dòng)介質(zhì)是空氣，用量不受限制。）氣壓傳動(dòng)介質(zhì)是空氣，用量不受限制。 （2 2）壓縮空氣由管道輸送容易，而且由于）壓縮空氣由管道輸送容易，而且由于空氣粘性小，在輸送時(shí)壓力損失小，可進(jìn)空氣粘性小，在輸送時(shí)壓力損失小，可進(jìn)行遠(yuǎn)距離壓力輸送。行遠(yuǎn)距離壓力輸送。 （3 3）壓縮空氣受溫度波動(dòng)影響很小，因此）壓縮空氣受溫度波動(dòng)影響很小，因此氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)在極端溫度下仍能保證可靠氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)在極端溫度下仍能保證可靠工作。工作。 （4 4）壓縮空氣沒有爆炸和著火危險(xiǎn)，因此）壓縮空氣沒有

15、爆炸和著火危險(xiǎn)，因此不需要昂貴的防爆設(shè)施。不需要昂貴的防爆設(shè)施。1.4.2 氣壓傳動(dòng)的特點(diǎn) （5 5）氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)所用的未經(jīng)潤滑的壓縮空氣經(jīng)過）氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)所用的未經(jīng)潤滑的壓縮空氣經(jīng)過多次過濾是清潔的，系統(tǒng)中泄漏出的空氣不會(huì)造成多次過濾是清潔的，系統(tǒng)中泄漏出的空氣不會(huì)造成污染。污染。 （6 6）氣動(dòng)部件結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格便宜，經(jīng)濟(jì)性好。）氣動(dòng)部件結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格便宜，經(jīng)濟(jì)性好。 （7 7）氣動(dòng)執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)方向、速度及出力大小可）氣動(dòng)執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)方向、速度及出力大小可以很方便的進(jìn)行調(diào)節(jié)，具有良好的可調(diào)節(jié)性。以很方便的進(jìn)行調(diào)節(jié)，具有良好的可調(diào)節(jié)性。 1.4.2 氣壓傳動(dòng)的特點(diǎn) （8 8）壓縮空氣為快

16、速流動(dòng)的工作介質(zhì)，執(zhí)行元件）壓縮空氣為快速流動(dòng)的工作介質(zhì)，執(zhí)行元件可以輸出較高的速度。氣缸動(dòng)作速度一般為可以輸出較高的速度。氣缸動(dòng)作速度一般為5050500 mm/s500 mm/s，氣動(dòng)馬達(dá)的轉(zhuǎn)速可達(dá)，氣動(dòng)馬達(dá)的轉(zhuǎn)速可達(dá)100 000 r/min100 000 r/min。 （9 9）氣動(dòng)機(jī)構(gòu)與工作部件在超載時(shí)只會(huì)停止不動(dòng)，）氣動(dòng)機(jī)構(gòu)與工作部件在超載時(shí)只會(huì)停止不動(dòng)，不會(huì)因過載造成危險(xiǎn)。不會(huì)因過載造成危險(xiǎn)。1.4.2 氣壓傳動(dòng)的特點(diǎn) 2 2缺點(diǎn)：缺點(diǎn)： （1 1）由于氣動(dòng)元件對(duì)壓縮空氣要求較高，為）由于氣動(dòng)元件對(duì)壓縮空氣要求較高，為保證氣動(dòng)元件正常工作，壓縮空氣必須經(jīng)過保證氣動(dòng)元件正常工作，壓

17、縮空氣必須經(jīng)過良好的過濾和干燥，不得含有灰塵和水份等良好的過濾和干燥，不得含有灰塵和水份等雜質(zhì)。雜質(zhì)。 （2 2）由于空氣具有很強(qiáng)的可壓縮性，使得氣）由于空氣具有很強(qiáng)的可壓縮性，使得氣動(dòng)執(zhí)行元件的工作速度穩(wěn)定性和定位性能差。動(dòng)執(zhí)行元件的工作速度穩(wěn)定性和定位性能差。 （3 3）相對(duì)于電信號(hào)而言，氣動(dòng)控制遠(yuǎn)距離傳）相對(duì)于電信號(hào)而言，氣動(dòng)控制遠(yuǎn)距離傳遞信號(hào)的速度較慢，不適用于需要高速傳遞遞信號(hào)的速度較慢，不適用于需要高速傳遞信號(hào)的復(fù)雜回路。信號(hào)的復(fù)雜回路。1.4.2 氣壓傳動(dòng)的特點(diǎn) （4 4）氣動(dòng)元件在工作時(shí)噪聲較大，因此高速排）氣動(dòng)元件在工作時(shí)噪聲較大，因此高速排氣時(shí)要加消聲器。氣時(shí)要加消聲器。

18、（5 5）由于用于氣壓傳動(dòng)的壓縮空氣壓力一般都）由于用于氣壓傳動(dòng)的壓縮空氣壓力一般都不大，而氣動(dòng)元件結(jié)構(gòu)尺寸又不宜過大，故輸不大，而氣動(dòng)元件結(jié)構(gòu)尺寸又不宜過大，故輸出力小，通常不大于出力小，通常不大于101040 40 k kN N。復(fù)習(xí)思考題1. 1. 什么是絕對(duì)壓力、表壓、相對(duì)壓力、真空度？什么是絕對(duì)壓力、表壓、相對(duì)壓力、真空度？這里四種壓力的表示方法之間的關(guān)系是怎樣的？這里四種壓力的表示方法之間的關(guān)系是怎樣的？2. 2. 為什么壓縮空氣在使用前應(yīng)進(jìn)行過濾和干燥為什么壓縮空氣在使用前應(yīng)進(jìn)行過濾和干燥處理？處理？3. 3. 常用的壓縮空氣干燥法有哪幾種，并簡單介常用的壓縮空氣干燥法有哪幾種，并簡單介紹它們的工作原理。紹它們的工作原理。4.4.氣動(dòng)三聯(lián)件由哪三個(gè)部件組成，分別有什么作氣動(dòng)三聯(lián)件由哪三個(gè)部件組成，分別有什么作用？它的圖形