气动基础知识讲座

气动技术是以压缩空气作为动力源驱动气动执行元件完成一定的运动规律的应用技术。气源是给气动系统提供符合一定要求的压缩空气的系统。气源系统包括:压缩空气发生装置压缩空气净化装置传输管道等。1.1压缩空气气动装置的工作介质是压缩空气，压缩空气的质量直接关系到气动装置能否正常工作。⑴干压缩空气在空气压缩过程中，在中间冷却器中可以将空气中的大部分的水蒸气除去，在储气罐中压缩空气还可以被进一步冷却，因此从空气压缩站输出的压缩空气是很干燥的，这种干燥的压缩空气就称为干压缩空气。⑵无油压缩空气不含油气的压缩空气称为无油压缩空气。由压缩机排出的油气是不能用于气动功率部件润滑的。1.2压力⑴计量单位国际单位制：帕斯卡（简称帕，Pa）过去常用的单位：大气压（atm）或千克力每平方厘米（kgf/cm2）实际应用单位：兆帕（MPa）或巴（bar）1psi=6.895kPa=0.06895bar1Pa=1N/m2，1MPa=106Pa，1bar=105Pa=0.1MPa1atm=1.033kgf/cm2=1.0133bar=101330Pa（2）各个压力单位之间的关系：以大气压力为参考0点，大于大气压力的压力为正压力，小于大气压力的压力则为负压力。负压力也称为真空。标准大气压正压力负压力（真空）0（3）压力的正负1.3.1空气压缩机空气压缩机的种类很多，有以下几种分类：⑴按工作原理分类：分为容积型和速度型。⑵按结构形式分类：往复式旋转式容积型活塞式膜片式滑片式螺杆式离心式轴流式混流式速度型⑶按输出压力分类低压空压机0.2～1.0Mpa中压空压机1.0～10MPa高压空压机10～100MPa超高压空压机＞100MPa1.3.2净化装置压缩空气净化装置是用于除去压缩空气中的水份、油份以及固体颗粒杂质的装置。压缩空气净化装置分为主管道净化装置和支管道净化装置。主管道净化装置包括：后冷却器、各种大流量的过滤器（包括除水过滤器、除油过滤器、除臭过滤器等）、各种干燥器、排污器和储气罐等。支管道净化装置包括各种小流量的过滤器、排水器等。1.3.3空气压缩器站由空气压缩机、后冷却器和储气罐即可组成空气压缩器站，用于为气动设备提供符合要求的压缩空气。1.3.4气动三联件过滤器减压阀油雾器过滤器用于对气源的清洁，可过滤压缩空气中的水份，避免水份随气体进入装置。1）过滤器减压阀用来减小气源压力并对其进行稳压，使气源处于恒定状态。2）减压阀油雾器用来对气动执行部件进行润滑，可以对不方便加润滑油的部件进行润滑，大大延长机体的使用寿命。3）油雾器过滤器，减压阀，油雾器，它们通常组合在一起使用，称为气动三联件，可用下面的符号表示：4）三联件符号气动元件是指利用压缩空气工作的元件。按照功能的不同，可以分为：气动执行元件气动控制元件气动检测元件真空元件其它气动辅助元件气动执行元件的作用是利用压缩空气的能量，实现各种机械运动的装置。气动执行元件的特点：运动速度快输出调节方便结构简单制造成本低维修方便环境适应性强等。主要的执行元件有气缸和气马达。（1）气缸分类1）按结构分活塞式膜片式气缸结构分类单活塞式双活塞式有杆式无杆式磁耦合式机械耦合式单活塞杆式双活塞杆式单作用型双作用型单作用型双作用型平膜片式滚动膜片式皮囊式2）按照缸径尺寸分类微型气缸缸径＝2.5～6mm小型气缸缸径＝8～25mm中型气缸缸径＝32～320mm大型气缸缸径＞320mm3)按照安装形式分类整体式可拆式多面安装式(2)气缸介绍1)普通气缸普通气缸——在结构上只有一个活塞和一个气缸杆双作用气缸——两个方向上都受气压控制的气缸单作用气缸——只有一个方向上是受气压控制的气缸①基本结构②图形符号3)短行程气缸短行程气缸结构紧凑，轴向尺寸比普通气缸短，即气缸杆运动的行程短。流量控制阀（或流量调节阀）——起控制与调节流量作用。方向控制阀——起控制气流方向或控制气路通断作用。压力控制阀（或压力调节阀）——起控制与调节压力作用。气动控制元件是指在气动系统中起控制气流的流量、方向、压力的气动元件。(1)压力控制阀按照压力控制阀在气动系统中的作用不同，压力控制阀可以分为三类：减压阀、溢流阀、顺序阀。1)减压阀减压阀在气动系统中的作用是将输入压力降到气动工作系统所需的工作压力，并保持压力恒定。直动式是利用弹簧力直接作用来达到调压目的的。先导式是利用一个预先调整好的气压来代替直动式中的调压弹簧来实现调压目的的。减压阀的调压方式有直动式和先导式两种。几种常用的减压阀2)溢流阀溢流阀在气动系统中的作用是当系统中的工作压力超过设定值时，排出多余的压缩空气，以保证进口的压力为设定值。在系统中起着安全保护（过载）作用的溢流阀称为安全阀。3)顺序阀顺序阀是利用回路中的压力变化来控制动作顺序的压力控制阀。4)压力控制阀的图形符号(2)流量控制阀1)简介流量控制阀是控制压缩空气流量的控制阀，是通过改变压缩空气在管道中流动时受到的局部阻力而实现的。实现方法有两种:一种是采用固定式装置，如孔板、毛细管等；另一种是采用可调节式装置，如节流阀。几种形式的节流阀快速接口2)常用节流阀的图形符号(3)方向控制阀用于控制压缩空气的流动方向的控制阀即为方向控制阀。1)分类①按控制方式分类按照阀的控制方式的不同，一般可以将方向控制阀分为：气控阀、电磁阀、机控阀和人控阀。②按阀的气路端口数量分类按照P口（输入口）、A口（输出口）和R口(排气口)的数目之和进行分类，可以将阀分为二通阀、三通阀、四通阀、五通阀等。③按阀芯可变换的位置数量分类按阀芯的工作位置数量分类，阀可分为二位阀和三位阀。④按控制信号的数量分类按控制信号的数量来分类，阀可以分为单控阀和双控阀。⑤按阀芯的结构分类按照其结构的不同阀可以分为截止式、滑柱式和同轴截止式。⑥按气流在阀内的流通方向是否可换进行分类按气流在阀内的流通方向是否可换进行分类，阀可以分为单向阀和双向阀。⑦按阀的连接方式分类按照阀的连接方式进行分类，阀有管式连接、板式连接、集成式连接、法兰式连接等几种。⑧按照是否符合某种国际标准分类按照是否符合某种国际标准进行分类，可以分为标准阀和普通阀。2)基本名称①用阀芯工作位置的数量和阀的气路端口数量来描述，称为几位几通阀，例如：二位三通阀，三位五通阀等。②按阀的控制方式及控制信号的数量描述。例如：单/双电磁（先导）阀（也称为单/双电控阀），单/双气控阀等。3)方向控制阀的图形符号控制元件举例：二位三通电磁先导阀（常断型）二位三通电磁先导阀（常通型）4)常见方向控制阀符合各种标准的方向控制阀5)电磁阀①分类直动式电磁阀直动式电磁阀是利用电磁力直接推动阀芯改变位置达到气路换向目的的。分为单电控直动式电磁阀和双电控直动式电磁阀。先导式电磁阀先导式电磁阀是由小型的直动式电磁阀和大型的气控换向阀组成的。它是利用小型直动式电磁阀输出的先导气压来控制大型的气控换向阀的阀芯，从而达到换向目的的。因此，小型直动式电磁阀又被称为电磁先导阀。注意电磁先导阀与先导式电磁阀的区别。(4)真空发生器真空发生器是一种粗真空发生装置。它的工作原理是射流原理，真空发生器的图形符号：(5)阀岛1)简介阀岛是将多个阀及相应的气控信号接口、电控信号接口甚至电子逻辑器件等集成在一起的一种集合体，通常是一个电子气动单元。2)CP阀岛CP阀岛又称为紧凑型阀岛，它由紧凑型阀（CP阀）组成。CP阀的体积小，流量大，体积—流量比特别大。几种最优化应用阀岛1．单作用气缸的速度控制回路图(a)为气缸杆伸出调速方式，图(b)、(c)均为气缸杆缩回调速方式。2．双作用气缸的速度控制回路双作用气缸的速度控制回路的几种形式位置控制回路可以实现被控执行机构在其行程范围内的任意位置停止的气路。（a）：中位封闭型三位阀（b）：中位加压型三位阀（c）：中位卸压型三位阀当要求两个或两个以上的气动执行机构同步动作时，则需要用同步控制回路来实现。例四：电磁阀控制回路