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气动基础知识1.气体的特性气动系统是一种以压缩空气为介质来传递和控制能量的一种系统，它主要是通过压缩空气作用于活塞或叶片来做功。对于一定介质的气体，在温度不变的条件下，压力和它的体积成反比，即：P1V1=P2V2 ；而在一定压力下，气体的压力和温度成正比，即：V1/V1=T1/T2 。综合为理想气体的状态方程： =常数，其中的温度T的单位为K=273+。气体的特性主要与其压力P、体积V、温度T有关，在一般的气动系统中，可以不考虑温度的影响，即T=常数。气体的压力：气体压力的国制单位是帕斯卡（Pa），1Pa=1N/m2（牛顿/米2），这个单位太小，常用相当于100,000Pa的单位为1bar（巴）作为压力单位，1bar100000Pa100Kpa0.1Mpa 。在气动方面压力是指表压，即高于大气压力的那部分压力，通常叫做表压力（GA）。压力也能用绝对压力（ABS）来表示，即相对于真空的压力。工程中也常用标准大气压（1.013bar）作为压力单位。本车间自插机中常用psi（磅力/平方英寸）作为压力单位，1psi0.06895bar 。气体的压力大小直接影响执行元件的推力大小。气体的体积及流量：气体的体积由容器决定，其单位为立方米（m3），或立方分米（升）作为单位，1立方米1000升。气体在单位时间内流过某一截面的体积称为流量，单位为立方米每秒（m3/s），或升每分钟（l/min）。流量的大小影响执行元件的运动速度。空气的湿度：大气中常含有一定百分比的水蒸汽，当大气冷却时，将达到某一点，水分达到饱和，这一点称为露点。如果空气继续冷却，过量的水分将以小液滴的形式凝结出来形成冷凝水。水分的含量取决于大气的温度，1m3压缩空气只能包含1m3大气所能含有的相同量的水蒸汽。大气实际水分含量和露点时水分含量的比值叫做相对湿度，以百分比表示：相对湿度r.h (实际水含量/饱和水含量)100当气体被压缩后，它能含有的水分的容量只是体积减少后的容量，因此，除了温度升高之外，水分将大量地凝结出来。这些水在压缩空气输送之前应该除去，以免对气动系统中的元件产生有害的影响。2.气动系统的主要组成部分压缩机：压缩机的作用是将气体压缩到一定压力，为气动系统提供高压气体。它将电机或内燃机的机械能转换为压缩空气的压力能，作为系统的动力来源。其符号如图所示：干燥机：压缩后的空气温度较高，传送过程中会因冷却而有冷凝水出现，因此需要将压缩空气干燥后才可以进入气动系统，这就要通过干燥机来实现。本车间的干燥机为冷冻式干燥机，它通过将压缩空气冷却来达到干燥的目的。其符号如图所示：过滤器：过滤器的重要作用是将从压缩机中带来的油雾和空气中的水分、粉尘以及管子的锈斑、密封件的磨耗物等杂质，以免气动元件受到伤害，增加橡胶密封件和零件的磨损，阀芯被卡死等。其符号如图所示：油雾器：为了保证气动元件的连续润滑，延长其使用寿命，需要往压缩空气里加入少量的油，但油需要经过雾化以便使油均匀进入元器件的滑动部位。这个功能是靠油雾器来实现的。其符号如图所示：阀：阀是气动系统中主要的控制元件，它通过开启、关闭或切换阀芯位置来控制气流的压力、流量和方向。按控制方式来分，可以分为直动式和先导式:直动式直接由电磁铁或弹簧来推动阀芯运动；先导式则通过小功率的直动式先导阀控制气流来推动主阀。直动式阀工作压力可以从0开始，而先导式只能从1.5bar开始。按结构形式来分，可以分为截止式（提升式）和滑阀式：截止式利用橡胶密封件的圆盘或螺杆与阀座呈直角提升来控制气流，滑阀式利用阀芯的轴向滑动来控制气流。按操作方式来分，可以分为机械式、手动式、气动式、电磁式。按功能分，可以分为压力阀、流量阀、方向阀等。阀有两个重要概念：位和通。位是指阀芯的位置数，即阀芯可以稳定处在几种工作状态。常见的阀一般是两位或三位的。通是指阀的气口数（不包括先导口），常见的有三通、四通和五通等。l 减压阀：减压阀主要功能是用来调整系统的压力并且维持系统压力的稳定。压力太大会增加磨损，压力太小会导致效率过低。P1P2减压阀的符号图如右图所示，其工作原理如下：通过调节弹簧来设定压力，当出口压力P2大于弹簧设定值时，阀口变小，进出口的压差增大，P2减小，直到P2与弹簧设定值相等。相反，如果出口压力P2小于弹簧设定值，阀口则变大，进出口的压差减小，P2增大。l 方向阀方向阀的功能是用来控制气流的方向，以控制执行元件的动作。方向阀包括单向阀、换向阀等。单向阀：单向阀只允许气流往一个方向流过，在相反方向则截止，AB其功能与二极管相似。其符号如图所示，气流只能从A到B，而不能从B到A：换向阀：常见的换向阀有两位两通、两位三通、两位四通、两位五通、三位五通等，其符号及主要功能如下表所示。其中箭头表示气流方向，T型符号表示该路截止，P表示进气口，A、B表示压力输出口，R、R1、R2表示排气口（排气口有时候也用E表示）。符 号功能及用途两位两通APON/OFF，处于右位时P与A不通，处于左位时，P与A相通。用于气马达和气动工具。两位三通 A P R常闭（NC）式，处于右位时，P口截止，A与R相通，处于左位时，P与A相通，R口截止。用于单作用气缸（推出型）。把P、R口对换即为常开（NO）式，用于拉进式单作用气缸。两位四通 A B P R在A、B口之间换向，带共同排气口。处于右位时，P与B相通，A与R相通，处于左位时，P与A相通，B与R相通。 用于双作用式气缸。两位五通阀 B A R2 P R1在A、B口之间换向，带独立排气口。处于右位时，P与B相通，A与R1相通，处于左位时，P与A相通，B与R2相通。用于双作用式气缸。三位五通阀 B A R2 P R1在A、B口之间换向，带独立排气口,中位时完全密封住气。处于右位时，P与B相通，A与R1相通，处于左位时，P与A相通，B与R2相通。用于双作用式气缸，气缸可能在任意位置停止。注：三位阀有不同的中位功能，可以根据需要选用。方向控制阀有多种驱动方式，一个实际的阀，可能是几种驱动方式的组合。常见驱动方式的符号如下表所示：种 类符 号种 类符 号手动控制按钮肘杆机械碰制滚轮弹簧气动控制电控（直动式）电控（内先导式）电控（外先导式）节流阀：节流阀是通过调节阀芯的开口大小来调节流过的气流的大小，进而控制执行元件运动的速度。节流阀分单向节流阀和双向节流阀。单向节流阀在其中一个方向可以调节气流大小，另一个方向则不能调节。单向节流阀由双向节流阀与单向阀并联组成：当气流从左到右时，气流通过单向阀流过，节流阀不起作用；当气流从右到左时，气流通过节流阀流过，单向阀不起作用。其符号如下：双向节流阀 单向节流阀气缸：气缸是获得直线运动的主要气动执行元件，按结构可分为单作用气缸和双作用气缸。当作用气缸只有一个进气口，产生一个方向上推力，活塞杆的回缩靠汽缸内的弹簧或外部负荷自动实现；双作用气缸有两个进气口，通过空气压力交替作用在两个相对活塞面上产生伸出和回缩动作。其符号如下所示： 单作用气缸（弹簧压回） 单作用气缸（弹簧压出） 双作用气缸 双作用气缸（带气缓冲）马达：马达是获得旋转运动的主要执行元件，它是通过压缩空气推动叶片使其旋转来实现的。EXTPV1C7C8INV6NV1NV2V8AM1VC1气路分析示例：右图是转台部分的气动原理图。图中所示的位置是自由状态（电磁铁没有供电）：由于弹簧的作用，换向阀V6和脉冲阀PV1处于左位；换向阀V8则保留在上次的位置（右位）。所以单作用气缸C7，C8处于收回状态；气囊VC1压力为零