气动与液压传动控制技术基本常识第二课

1、气压与液压传动气压与液压传动控制技术基本常识控制技术基本常识技能型紧缺人才培养培训系列教材技能型紧缺人才培养培训系列教材高等教育出版社高等教育出版社主编：胡海清 王骅参编：王晓忠第一章 气压传动技术基础知识第三节 气源系统及气源处理装置一、压缩空气1.3.1 压缩空气 1. 1.空气的组成空气的组成 自然界的空气是由若干种气体混合而成的，大气中还含有二氧化硫、亚硝酸、碳氢化合物等，常含有少量水蒸气，对于含有水蒸气的空气称为湿空气，完全不含水蒸气的空气叫干空气。 湿空气中所含水蒸气的程度用温度和含湿量来表示，而湿度的表示方法有绝对湿度和相对湿度之分。1.3.1 压缩空气 2. 2.湿空气湿空气

2、在一定温度和压力下，空气中所含水蒸气达到最大极限时，这时的湿空气叫饱和湿空气。 1 m3的饱和湿空气中，所含水蒸气的质量称为饱和湿空气的绝对湿度。 1.3.1 压缩空气 （1）绝对湿度 1 m3湿空气中所含水蒸气的质量称为绝对湿度。也就是湿空气中水蒸气的密度。 （2）相对湿度 在相同温度、相同压力下，绝对湿度与饱和绝对湿度之比称为该温度下的相对湿度。 （3）含湿量 空气的含湿量指1kg质量的干空气中所混合的水蒸气的质量。 （4）露点 保持水蒸气压力不变而降低未饱和湿空气的温度，使之达到饱和状态时的温度叫露点。1.3.1 压缩空气 3. 3.压缩空气的污染压缩空气的污染 由于压缩空气中的水分、油

3、污和灰尘等杂质不经处理直接进入管路系统时，会对系统造成不良后果，所以气压传动系统中所使用的压缩空气必须经过干燥和净化处理后才能使用。 二、 压力的表示方法1.3.2 压力的表示方法 工程上压力有两种表示方法，一种工程上压力有两种表示方法，一种是以绝对真空作为基准所计的压力，称是以绝对真空作为基准所计的压力，称为绝对压力；另一种是以大气压力作为为绝对压力；另一种是以大气压力作为基准所计的压力，称为相对压力。基准所计的压力，称为相对压力。100 kPa（bar）大气压大气压（约为（约为1 bar）表压表压绝对压绝对压力力真空度真空度图图126 压力的表示方法压力的表示方法1.3.2 压力的表示方法

4、 ISO ISO规定的压力单位为帕斯卡，简称规定的压力单位为帕斯卡，简称为帕，符号为为帕，符号为PaPa，1 Pa=1 N/m1 Pa=1 N/m2 2。由于此。由于此单位很小，工程上使用不方便，因此常单位很小，工程上使用不方便，因此常采用兆帕，符号为采用兆帕，符号为MPaMPa，1 MPa=101 MPa=106 6 PaPa。目前压力单位巴也很常用，它的符号是目前压力单位巴也很常用，它的符号是barbar，1 bar=101 bar=105 5 PaPa。 三、 空气压缩站1.3.3 空气压缩站 空气压缩站（简称空压站）是气动自动化空气压缩站（简称空压站）是气动自动化控制系统中的核心部件，

5、它是为气动设备提供控制系统中的核心部件，它是为气动设备提供压缩空气的动力源。空压站的主要组成装置有压缩空气的动力源。空压站的主要组成装置有空气压缩机（简称空压机）、贮气罐和后冷却空气压缩机（简称空压机）、贮气罐和后冷却器。器。1空压机；空压机；2后冷却器；后冷却器；3贮气罐贮气罐图图127 空压站组成示意图空压站组成示意图1.3.3 空气压缩站 1空气压缩机 空气压缩机是空压站的核心装置，它的作用是将电动机输出的机械能转换成压缩空气的压力能供给气动系统使用。 图1.28单级活塞式空压机单级活塞式空压机螺杆式空压机螺杆式空压机图图128 容积式空气压缩机结构示意图容积式空气压缩机结构示意图图1.

6、29叶片式空压机叶片式空压机轴流式空压机轴流式空压机图图129 速度式空气压缩机结构示意图速度式空气压缩机结构示意图图1.301转轴；转轴； 2活塞；活塞； 3缸体；缸体； 4吸气阀；吸气阀； 5排气阀；排气阀； 6中间冷却器中间冷却器图图130 两级活塞式空气压缩机工作原理示意图两级活塞式空气压缩机工作原理示意图3214561级活塞级活塞 2级活塞级活塞外界空气外界空气压缩空气输出压缩空气输出1.3.3 空气压缩站 空气压缩机主要依据工作可靠性、经济性与安全性进行选择。 （1）排气压力的高低和排气量的大小 （2）用气的场合和条件 （3）压缩空气的质量 （4）运行的安全性 1.3.3 空气压缩

7、站 2.后冷却器 后冷却器的作用就是将空压机出口的高压空气冷却至40以下，将大量水蒸气和变质油雾冷凝成液态水滴和油滴，从空气中分离出来。 图1.31热空气热空气冷空气冷空气冷却水冷却水冷却水冷却水图图131 水冷式后冷却器结构示意图水冷式后冷却器结构示意图1.3.3 空气压缩站 3.贮气罐 贮气罐的主要作用主要有： （1）用来贮存一定量的压缩空气，调节空压机输出气量不平衡的情况，保证连续、稳定的压缩空气输出； （2）在停电或空压机停机等意外事故时用作应急气源； （3）减小空压机输出的气压脉动，稳定系统气压； （4）进一步降低压缩空气温度，分离压缩空气中的部分水份和油份。 四、气源处理装置1.3

8、.4 气源处理装置 1污染的危害 从空压机输出的压缩空气由于含有大量水份、油污和灰尘等杂质，所以必须经过干燥和过滤后才能使用。若不经处理直接进入管路系统时，可能会引起不良后果。 1.3.4 气源处理装置 2空气干燥器 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冻干燥器冷冻干燥器图图134 常用干燥器外形图常用干燥器外形图图1.32热交换器热交换器干燥气体出口干燥气体出口潮湿气体入口潮湿气体入口制冷剂制冷剂制冷机制冷机制冷器制冷器分离器分离器2图图132 冷冻干燥器结构示意图冷冻干燥器结构示意图分离器分离器1图1.33图图133 加热再生吸附干燥器结构示意图加热再生吸附干燥器结构

9、示意图截止阀截止阀前置过滤器（滤油器）前置过滤器（滤油器）吸附器吸附器2加热器加热器干燥空气干燥空气鼓风机鼓风机潮湿空气潮湿空气吸附器吸附器1热空气热空气1.3.4 气源处理装置 3.3.空气过滤器空气过滤器 空气在进入气动系统前必须经过空气空气在进入气动系统前必须经过空气过滤器，以滤去其中所含的灰尘和杂质。过滤器，以滤去其中所含的灰尘和杂质。空气过滤器的过滤的原理是根据固体物质空气过滤器的过滤的原理是根据固体物质和空气分子的大小和质量不同，利用惯性、和空气分子的大小和质量不同，利用惯性、阻隔和吸附的方法将灰尘和杂质与空气分阻隔和吸附的方法将灰尘和杂质与空气分离。离。 图1.351234756

10、1挡板；挡板； 2滤芯；滤芯； 3挡水板；挡水板； 4滤杯；滤杯； 5冷凝物；冷凝物； 6排放螺栓排放螺栓图图135 空气过滤器结构示意图空气过滤器结构示意图图形符号图形符号1.3.4 气源处理装置 4.油雾器 油雾器是一种特殊的注油装置，它以压油雾器是一种特殊的注油装置，它以压缩空气为动力，将特定的润滑油喷射成雾状缩空气为动力，将特定的润滑油喷射成雾状混合于压缩空气中，并随压缩空气进入需要混合于压缩空气中，并随压缩空气进入需要润滑的部位，达到润滑的目的。它的主要作润滑的部位，达到润滑的目的。它的主要作用有：用有： 减少相对运动件间的磨擦，保证元件动减少相对运动件间的磨擦，保证元件动作正常；作

11、正常； 减少密封材料的磨损，防止泄漏；减少密封材料的磨损，防止泄漏； 防止管道及金属零部件的腐蚀，延长元防止管道及金属零部件的腐蚀，延长元件使用寿命。件使用寿命。 图1.36图图136 油雾器外形及其工作原理示意图油雾器外形及其工作原理示意图P1P2h润润 滑滑 油油图形符图形符号号图1.37图图137 气动三联件的外形图及图形符气动三联件的外形图及图形符号号简化画法简化画法图图 形形 符符 号号完整画法完整画法五、 供气管路1.3.5 供气管路 气动系统的供气管路的布置主要遵循以气动系统的供气管路的布置主要遵循以下原则：下原则： （1 1）根据供气的流量、压力要求考虑管路的）根据供气的流量、

12、压力要求考虑管路的选用。选用。 （2 2）从供气可靠性、经济性考虑管道的布局。）从供气可靠性、经济性考虑管道的布局。 （3 3）从供气净化质量要求来考虑）从供气净化质量要求来考虑 。 （4 4）应注意防止管路中沉积的水分对设备造）应注意防止管路中沉积的水分对设备造成污染。成污染。 图1.38图图138 环形管网供气系统示意图环形管网供气系统示意图图1.39图图139 供气管路布局示意图供气管路布局示意图中间贮气罐中间贮气罐设备用贮气罐设备用贮气罐贮气罐贮气罐空压机空压机冷凝液收集罐冷凝液收集罐供用气设备供用气设备1%2%的斜度的斜度第四节 气压传动系统的构成和特点一、 气压传动系统的构成1.4

13、.1 气压传动系统的构成 一个完整的气动系统的基本结构可分一个完整的气动系统的基本结构可分为以下几部分：为以下几部分： （1 1）能源部件：包括气源、气源处理装置）能源部件：包括气源、气源处理装置等。等。 （2 2）信号输入元件：指手动换向阀、行程）信号输入元件：指手动换向阀、行程阀、压力开关、接近开关等发信元件。阀、压力开关、接近开关等发信元件。 （3 3）信号处理元件：双压阀、梭阀、气控）信号处理元件：双压阀、梭阀、气控换向阀等。换向阀等。 （4 4）执行元件：气缸、气动马达等。）执行元件：气缸、气动马达等。 图1.40图图140 气动系统的回路图及信号流图气动系统的回路图及信号流图执行元

14、件执行元件信号处理元件信号处理元件信号输入元件信号输入元件能源能源1.4.2 气压传动的特点 1 1优点：优点： （1 1）气压传动介质是空气，用量不受限制。）气压传动介质是空气，用量不受限制。 （2 2）压缩空气由管道输送容易，而且由于）压缩空气由管道输送容易，而且由于空气粘性小，在输送时压力损失小，可进空气粘性小，在输送时压力损失小，可进行远距离压力输送。行远距离压力输送。 （3 3）压缩空气受温度波动影响很小，因此）压缩空气受温度波动影响很小，因此气压传动系统在极端温度下仍能保证可靠气压传动系统在极端温度下仍能保证可靠工作。工作。 （4 4）压缩空气没有爆炸和着火危险，因此）压缩空气没有

15、爆炸和着火危险，因此不需要昂贵的防爆设施。不需要昂贵的防爆设施。1.4.2 气压传动的特点 （5 5）气压传动系统所用的未经润滑的压缩空气经过）气压传动系统所用的未经润滑的压缩空气经过多次过滤是清洁的，系统中泄漏出的空气不会造成多次过滤是清洁的，系统中泄漏出的空气不会造成污染。污染。 （6 6）气动部件结构简单，价格便宜，经济性好。）气动部件结构简单，价格便宜，经济性好。 （7 7）气动执行元件的运动方向、速度及出力大小可）气动执行元件的运动方向、速度及出力大小可以很方便的进行调节，具有良好的可调节性。以很方便的进行调节，具有良好的可调节性。 1.4.2 气压传动的特点 （8 8）压缩空气为快

16、速流动的工作介质，执行元件）压缩空气为快速流动的工作介质，执行元件可以输出较高的速度。气缸动作速度一般为可以输出较高的速度。气缸动作速度一般为5050500 mm/s500 mm/s，气动马达的转速可达，气动马达的转速可达100 000 r/min100 000 r/min。 （9 9）气动机构与工作部件在超载时只会停止不动，）气动机构与工作部件在超载时只会停止不动，不会因过载造成危险。不会因过载造成危险。1.4.2 气压传动的特点 2 2缺点：缺点： （1 1）由于气动元件对压缩空气要求较高，为）由于气动元件对压缩空气要求较高，为保证气动元件正常工作，压缩空气必须经过保证气动元件正常工作，压

17、缩空气必须经过良好的过滤和干燥，不得含有灰尘和水份等良好的过滤和干燥，不得含有灰尘和水份等杂质。杂质。 （2 2）由于空气具有很强的可压缩性，使得气）由于空气具有很强的可压缩性，使得气动执行元件的工作速度稳定性和定位性能差。动执行元件的工作速度稳定性和定位性能差。 （3 3）相对于电信号而言，气动控制远距离传）相对于电信号而言，气动控制远距离传递信号的速度较慢，不适用于需要高速传递递信号的速度较慢，不适用于需要高速传递信号的复杂回路。信号的复杂回路。1.4.2 气压传动的特点 （4 4）气动元件在工作时噪声较大，因此高速排）气动元件在工作时噪声较大，因此高速排气时要加消声器。气时要加消声器。

18、（5 5）由于用于气压传动的压缩空气压力一般都）由于用于气压传动的压缩空气压力一般都不大，而气动元件结构尺寸又不宜过大，故输不大，而气动元件结构尺寸又不宜过大，故输出力小，通常不大于出力小，通常不大于101040 40 k kN N。复习思考题1. 1. 什么是绝对压力、表压、相对压力、真空度？什么是绝对压力、表压、相对压力、真空度？这里四种压力的表示方法之间的关系是怎样的？这里四种压力的表示方法之间的关系是怎样的？2. 2. 为什么压缩空气在使用前应进行过滤和干燥为什么压缩空气在使用前应进行过滤和干燥处理？处理？3. 3. 常用的压缩空气干燥法有哪几种，并简单介常用的压缩空气干燥法有哪几种，并简单介绍它们的工作原理。绍它们的工作原理。4.4.气动三联件由哪三个部件组成，分别有什么作气动三联件由哪三个部件组成，分别有什么作用？它的图形