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第一章气压的基础 空气的组成主要成分有氮气 氧气和一定量的水蒸气 含水蒸气的空气称为湿空气 不含水蒸气的空气称为干空气 空气的粘度较液体的粘度小很多 且随温度的升高而升高 空气的压缩性和膨胀性体积随压力和温度而变化的性质分别表征为压缩性和膨胀性 空气的压缩性和膨胀性远大于固体和液体的压缩性和膨胀性 湿空气所含水份的程度用湿度和含湿量来表示 湿度的表示方法有绝对湿度和相对湿度之分 压缩空气的析水量压缩空气一旦冷却下来 相对湿度将大大增加 到温度降到露点以后 水蒸气就要凝析出来 1 空气的概要 现场使用的压力一般为0 4 0 7 Mpa 左右 可以通过调压阀自由设定压力 在需要处调出需要的压力 不象油压那样在每个管路设置与其使用压力等级相应的油压装置 很不方便 因为空气具有2大特性 一是可压缩性 可以蓄压在气罐内 二是难控性 因为可压缩性使空气变得难以控制 因此 灵活运用这2大特性是使用空气压最重要的事 一般说来 压力一般是0 4 0 7 Mpa 气压比较低 因此适合 左右的轻便作业 控制气缸动作速度方面 气缸是以50 500 的动作速度 与油压相比 动作更快 因为可压缩性 无法得到需要气缸的速度 因此必要时 要加装流量控制阀 正确地调节气缸的速度 可以利用空气的可压缩性 产生缓冲効果 因为不会漏油 安全性高 清洁 气压使用后可以直接排放到大气中 因此不象油压那样需要回油管 所以配管作业简单 空气压与油压相比 缺乏润滑性 因此一般要在配管中加装油雾器进行润滑 最近 已开发出不需要给油的气动装置 因此有时不需要安装油雾器 空气压装置中 其流体不象油压那样循环 来自压缩机的空气在使用后被排放到大气 因此不用考虑脏污的循环问题 只要防止从压缩机的污染 内部发生的污染非常少 旧单位新单位 单位 Kgf cm 0 098Mpa 兆帕 2 空气压的概要 3 气压控制的基本构成 空气压控制是把空气用压缩机转换成气压后加以利用 实际的功能大致分类如下图 构成图 动力源电动机发动机 空气压力发生部压缩机气罐后冷却器 空气净化部过滤器油雾分离器干燥器 控制部压力控制方向控制流量控制其它 作动部气缸旋转动作机构气动马达 压力发生源 压缩机 空气罐 控制阀 减压阀 顺序阀流量控制阀 速度切换阀 节流阀方向切换阀 切换阀 梭阀 单向阀 附属装置 给油器 过滤器 消音器 动作机构 气缸 气动马达 连接各装置的配管 回路图 构成图 气源装置为气动系统提供满足一定质量要求的压缩空气 是气动系统的重要组成部分 气动系统对压缩空气的主要要求 具有一定压力和流量 并具有一定的净化程度 气源装置由以下四部分组成气压发生装置 空气压缩机 净化 贮存压缩空气的装置和设备 管道系统 气动三大件 气源装置 气源系统组成示意图 1 2 3 4 5 6 7 1 空气压缩机2 后冷却器3 油水分离器4 7 储气罐5 干燥器6 过滤器 第二章空压装置 空压机 压缩机 空压机是把电动机 发动机等机械的能量转换成流体能量的压缩空气 一般的机械工厂等中 常把安装了压缩机本体 压力开关 安全阀等装置的空气罐总称为空压机 空气压缩机将机械能转化为气体的压力能 供气动机械使用 空气压缩机的分类 分容积型和速度型 常用往复式容积型压缩机 一般空压机为中压 额定排气压力1MPa 低压空压机排气压力0 2MPa 高压空压机排气压力10MPa 空气压缩机的选用原则 依据是气动系统所需要的工作压力和流量两个参数 空压机输出流量qVn qVn0 qVn1 0 7 0 8 qVn0 配管等处的泄漏量qVn1 工作元件的总流量 往复式空压机 往复式空压机 图2 1 是一般机械工厂中作为配管用空气源 空压动作用空气源的最常用的空压机 电动机的旋转 被曲轴和连杆转换成活塞的往复运动 通过这种往复运动 把吸入气缸内的空气压缩 送到罐内储存 成为气源 也就是说 活塞下降时 气缸内变成负压 吸入阀打开吸入空气 活塞上升时 吐出阀打开 空气被送入罐里 皮带 吸入阀吐出阀活塞 曲轴 压缩空气净化设备一般包括后冷却器 油水分离器 贮气罐 干燥器 后冷却器将空气压缩机排出具有140 170 的压缩空气降至40 50 压缩空气中的油雾和水气亦凝析出来 冷却方式有水冷和气冷式两种 热空气 冷空气 热空气 冷空气 冷却水 冷却水 符号 A B 冷却风 后冷却器A气冷式B水冷式 油水分离器主要利用回转离心 撞击 水浴等方法使水滴 油滴及其他杂质颗粒从压缩空气中分离出来 油水分离装置 出口 入口 符号 排油水 贮气罐主要作用是贮存一定数量的压缩空气 减少气流脉动 减弱气流脉动引起的管道振动 进一步分离压缩空气的水分和油分 储气罐 干燥器主要作用是进一步除去压缩空气中含有的水分 油分 颗粒杂质等 使压缩空气干燥 用于对气源质量要求较高的气动装置 气动仪表等 主要采用吸附 离心 机械降水及冷冻等方法 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 排气管11 22 密封座12 15 20 钢丝过滤网13 毛毡14 下栅板16 21 吸附剂层17 支撑板18 筒体 19 上栅板 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 铝胶等 来吸附压缩空气中的水分 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 过滤器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 空气过滤器 压缩空气中 除了大量的水分以外 还混有压缩机的润滑油滴 配管中的水垢或脏东西 这些异物如果直接进入压力调整阀 方向切换阀 气缸等的空压装置中 会因生锈或卡住引起动作不良或故障 空压过滤器去除水分 油滴 水垢 脏东西等 使空压装置顺滑动作的同时 确保装置的寿命 是必不可少的装置 图2 3是一般的离心分离式过滤器的构造 厂家不同 构造多少也不同 但一般是把通过的压缩空气用百叶窗板在箱内旋转运动 利用离心力把重量大的东西分离初期 此时 比空气重的水滴飞出 黏附在箱的内壁上 沿着内壁下落积留 然后用称为过滤器滤芯的东西 把细微的固形物除去 箱内部设有挡板 防止底部积留的水等因空气的流动而再次被卷扬起来 箱的底部积留的水 手动式的用手动排水阀排出 自动排水方式的 当积水量达到一定量就自动排出 自动排水的原理是利用积留的水的浮力把浮子抬起 使浮子上部的阀打开 把压缩空气导入隔膜片上部 使排水阀打开 积水被排出后 浮子下降 阀就关闭 调压器 从空压机送出的压缩空气 在压力上不是很稳定 必须把这种不稳定的空气压力按照装置的规格 调整稳定成适当的压力 调压器就是起这个作用 如果在超出需要的高的压力下使用 气缸等动作机构和它们驱动的机械部分就会承受多余的力 导致装置损伤或寿命的降低 高压的部分也会额外地消耗空气 气压传动是以压缩空气作为工作介质进行能量的传递和控制的一种传动形式 除了具有与液压传动一样 操作控制方便 易于实现自动控制 中远程控制 过载保护等优点外 还具有工作介质处理方便 无介质费用 泄漏污染环境 介质变质及补充等优势 但空气的压缩性极大的限制了气压传动传递的功率 一般工作压力较低 0 3 0 7MPa 总输出力不宜大于10 40kN 且工作速度稳定性较差 4 气压传动的概要 气动控制阀 压力控制阀减压阀 气动三大件之一 用于稳定用气压力 溢流阀 只作安全阀用 起保护作用 顺序阀 由于气缸 马达 的软特性 很难用顺序阀实现两个执