第十七講：氣動概述

第十七講—氣動概述氣壓傳動與控制簡稱“氣動技術(shù)”，它是以空氣壓縮機為動力源，以壓縮空氣為工作介質(zhì)進行能量傳遞或信號傳遞的工程技術(shù)，是實現(xiàn)各種生產(chǎn)控制、自動化作業(yè)的重要手段之一。氣壓傳動是以氣體為介質(zhì)，在密閉容器里進行能量的傳遞。

氣壓傳動有節(jié)能、高效和、廉價和無污染等優(yōu)點，近來發(fā)展很快，使用量使用范圍比液壓更多更廣。但空氣的壓縮性極大的限制了氣壓傳動的功率，一般工作壓力較低（0.3～1MPa），總輸出力不宜大于10！40KN，且工作速度穩(wěn)定性較差。第十七講—氣動概述第十七講—氣動概述第十七講—氣動概述氣動系統(tǒng)圖形符號（GB786.1-1993)第十七講—氣動概述氣壓傳動系統(tǒng)的組成1、動力元件

即氣源裝置，是獲得壓縮空氣的設(shè)備與裝置。其主體部分是空氣壓縮機，它將原動機提供的機械能轉(zhuǎn)變?yōu)闅怏w的壓力能，包括空氣壓縮機、氣罐和空氣凈化裝置等。

2、執(zhí)行元件

是將氣體的壓力能轉(zhuǎn)換為機械能輸送給工作部件的裝置，包括氣缸（直線運動）和氣馬達（回轉(zhuǎn)運動）。

3、控制元件

是用來控制壓縮空氣的壓力、流量、流動方向以及執(zhí)行元件的工作程序，以便使執(zhí)行元件完成預定運動的元件。主要包括壓力閥、流量閥、方向閥、邏輯元件和行程閥等。

4、輔助元件

是將壓縮空氣凈化、潤滑、消聲以及元件間連接等所需的不可缺少的元件裝置。包括過濾器、油霧器、消聲器以及管件等，它們對保持氣動系統(tǒng)可靠、穩(wěn)定和持久工作起著十分重要的作用。第十七講—氣動概述第十七講—氣動概述1、氣壓傳動優(yōu)點

（1）以空氣為工作介質(zhì)，來源方便，取之不盡，工作壓力較低，用后可直接排入大氣而無污染，處理方便，潔凈環(huán)境。（2）空氣黏度小，流動時壓力損失小，一般僅為油路的0.1%，適用于遠距離輸送和集中供氣。（3）與液壓傳動相比，氣壓傳動反應(yīng)快、動作迅速、維護簡單、工作介質(zhì)清潔、管路不易堵塞，不存在工作介質(zhì)變質(zhì)、補充和更換等問題。（4）工作環(huán)境適應(yīng)性好，工作安全可靠，特別適合于在易燃、易爆、多塵、強磁、強振和輻射等惡劣環(huán)境下工作，外泄漏不污染環(huán)境，在食品、輕工、紡織、印刷和精密檢測等環(huán)境中應(yīng)用最為適宜。（5）成本低，能實現(xiàn)過載保護。（6）氣動元件結(jié)構(gòu)簡單，易制造，易實現(xiàn)標準化、系列化和通用化。

第十七講—氣動概述2、氣壓系動的缺點（1）因空氣的可壓縮性較大，使系統(tǒng)的動作和工作速度穩(wěn)定性受負載變化的影響大，運動平穩(wěn)性較差，不易實現(xiàn)準確的速度控制和很高的定位精度。（2）氣動裝置的體積與液壓傳動相比較大，產(chǎn)生的推力小。其主要原因是氣壓系統(tǒng)工作壓力低（0.5~0.8MPa），不易獲得較大的輸出力或轉(zhuǎn)矩。（3）空氣傳遞速度僅限于聲學范圍內(nèi)，與電、光信號相比，傳遞會產(chǎn)生較大的延遲和失真，不適合高速傳遞的復雜線路中，但一般設(shè)備是可以滿足的。（4）工作噪聲較大，高速排氣時需要加消聲器。（5）空氣不能潤滑，故需要專門潤滑裝置進行潤滑。第十七講—氣動概述氣壓傳動技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展1氣壓傳動技術(shù)的應(yīng)用隨著工業(yè)機械化和自動化的發(fā)展，氣動技術(shù)越來越廣泛地應(yīng)用于各個領(lǐng)域。

1．汽車制造業(yè);2．半導體電子及家電業(yè)；

3．生產(chǎn)自動化的實現(xiàn)；

4．包裝自動化的實現(xiàn)；

5．機器人技術(shù)；

6．其它領(lǐng)域2氣壓傳動技術(shù)發(fā)展趨勢

氣動技術(shù)的發(fā)展動向可歸納為：

1．機電氣一體化

由PLC－傳感器－氣動元件組成的控制系統(tǒng)仍然是自動化技術(shù)的重要方面；發(fā)展與電子技術(shù)相結(jié)合的自適應(yīng)控制氣動元件，使氣動技術(shù)從“開關(guān)控制”進入到高精度的“反饋控制”；省配線的復合集成化系統(tǒng)，不僅減少配線、配管和元件，而且拆裝簡單，大大提高系統(tǒng)的可靠性。

2．小型、輕量和低功率元件的超薄、超小型化制造采用鋁合金及塑料等新型材料，并進行等強度設(shè)計，重量大為減輕，如已出現(xiàn)10g重的低功率電磁閥，其功率只有1~0.5W。

3．高質(zhì)量、高精度、高速度。電磁閥的壽命達300萬次以上，氣缸壽命達2000~6000km；定位精度達0.5~0.1mm，小型電磁閥的工作頻率達數(shù)十Hz，氣缸速度達3m/s以上。

4．無給油化為適應(yīng)食品、醫(yī)藥、生物工程、電子、紡織、精密儀器等行業(yè)的無污染要求，不加潤滑脂的不供油潤滑元件已經(jīng)問世。構(gòu)造特殊、用自潤滑材料制造的無潤滑元件，不僅節(jié)省大量潤滑油，不污染環(huán)境，而且系統(tǒng)簡單、性能穩(wěn)定、成本低、壽命長。第十七講—氣動概述性能比較第十七講—氣動概述

1.空氣的物理性質(zhì)空氣的兩種狀態(tài)：基準狀態(tài)及標準狀態(tài)基準狀態(tài)：在溫度273K（0℃），標準大氣壓下（絕對壓力），干空氣（相對濕度為0）的狀態(tài)。標準狀態(tài)：在溫度293K（20℃），標準大氣壓下（絕對壓力），相對濕度為65%的空氣的狀態(tài)。2.空氣的組成

空氣的組成與其所處的狀態(tài)有關(guān)，在地表和高空也有所差別，但在距地表20km以內(nèi)，其組成幾乎均一不變。(表12-1列出了在基準狀態(tài)、地表附近的干燥空氣的組成。)

氮和氧是空氣中比例最大的兩種氣體。因為氮氣是惰性氣體，具有穩(wěn)定性，不會自燃。所以，空氣作為工作介質(zhì)用在易燃、易爆場所。空氣第十七講—氣動概述3．氣體的壓力

氣體的壓力是由于氣體分子熱運動而互相碰撞，在容器的單位面積上產(chǎn)生的力的統(tǒng)計平均值。一定容器中的空氣，若以某種方法使其溫度升高，則壓強隨之增高。(這是因為溫度升高時氣體分子運動加劇，對器壁沖撞次數(shù)增加的結(jié)果)

空氣在壓氣機中容積被壓縮，壓強也因之而增高.(這是因為單位體積中的分子數(shù)增加了，氣體分子沖撞次數(shù)增加的結(jié)果)

4.空氣的密度

單位體積空氣的質(zhì)量及重量，分別稱為空氣的密度ρ（kg/m3）及重度(N/m3)，其公式同液體。

氣體密度與氣體壓力和溫度有關(guān)，壓力增加密度增加，而溫度上升密度減少。

在基準狀態(tài)下干空氣的密度為1.293kg/m3，在標準狀態(tài)下空氣的密度為1.185kg/m3，第十七講—氣動概述5空氣的粘性

氣體在流動過程中產(chǎn)生的內(nèi)摩擦阻力的性質(zhì)叫氣體的粘性，用粘度表示其大小。

壓力對空氣粘度的影響甚微，通常可忽略不計。

空氣的粘度隨溫度的升高而略有增加(這是由于空氣分子熱運動加劇所致)。6空氣的壓縮性和膨脹性