压缩空气、气动基础知识

HONCE设备基础知识培训---气动部分课程大纲一.气动系统的基本组成二.压力的概念及单位三.空气压缩机种类四.气源处理装置五.常见气动执行元件原理及检查要点六.常见气动控制元件及附件一.气动系统的基本组成1.1气动系统通常由以下三部分组成:1.压缩空气的产生2.压缩空气的处理及传输3.压缩空气的消耗压缩空气的产生压缩空气的处理及传输压缩空气的消耗1、气动系统的构造2.HONCE工厂压缩机实图3.工厂的压缩空气输送流程低压压缩机干燥过滤低压储存缸0.7MPa~0.8MPa用途：生产线去除水份去除微粒灰尘●按空压机输出压力大小分类低压空压机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＞100MPa二.压力的概念及单位2.1.一些压力的概念绝对压力：相对于绝对真空的压力值表压力：相对于大气压的压力，比大气压高真空度：相对于大气压的压力，比大气压低标准大气压：温度为0℃，纬度为45度，海平面的大气压，现在已规定为1.01325X105Pa二.压力的概念及单位2.2.压力公式P=F/SP—压强（Pa—帕斯卡），F—压力（N—牛顿）S—受力面积（m²）2.3.压力的常用单位基本单位:Pa（N/m2）常用单位:Mpa、Bar工程单位:Kgf/cm2英制单位:psi（bf/in2）二.压力的概念及单位2.4.压力单位的换算1MPa=1X106Pa=10Bar1Bar=1X105Pa=14.5psi1atm=1.01325X105Pa1kgf/cm2=9.8X104Pa=0.098MPa1psi=6.89X103Pa二.压力的概念及单位2.5请大家看以下压力表并读出压力值三、空气压缩机的工作原理空气压缩机：将机械能转化为气压力能3.1常见的空压机有活塞式空压机、叶片式空压机和螺杆式空压机三种1）、下图为单级活塞式空压机工作原理。3.2.叶片式空压机三、空压机的工作原理3.3无油螺杆式空压机（工厂使用）3.3无油螺杆压缩机轴向轴承径向轴承阴螺杆阳螺杆增速齿轮迷宫型密封油腔透气孔同步齿轮平衡活塞平衡膜片螺杆机工作原理螺杆机产生压缩空气的主要过程空气—过滤器—主机—压缩—油气分离器—油气分离—气体冷却—油过滤器—气水分离—干燥机质量等级固体颗粒最大直径（μm）水压力露点°C0.7MPag油(包括蒸气)mg/m310.1-700.0121-400.135-201.0415+35540+7256-+10-空气在被压缩机压缩过程中形成高温高压，空气中除了含有水（包括水蒸气、凝结水）和悬浮物外，还有油（包括油雾、油蒸气）。这些污染物对提高生产效率、降低运行成本、提高产品质量是不利的，因此就需要进行干燥净化处理。四.气源处理装置含油量：0.01ppm含尘量：0.01ppm露点：-40°C(800KPaG)露点—空气湿度达到饱和时的温度，即空气中水蒸汽变为水珠时的温度。四.气源处理装置4.1常见的空气干燥机有冷冻式干燥机、吸附式干燥机二种；工厂采用的吸附式干燥机及管道过滤器如下：4.2.吸附式空气干燥机（工厂使用）4.3储气罐组成—罐体、安全阀、压力表、进气口、排气口、排污阀储气罐主要作用—储存一定量的压缩空气减少气流脉动稳定压力降低温度，进一步分离部分水份、油份1.压缩空气的过滤装置1).标准过滤器（它清除主要管道内灰尘、水份和油）压缩空气从入口进入过滤器内部后，因导流板1（旋风叶片）的导向，产生了强烈的旋转，在离心力作用下，压缩空气中混有的大颗粒固体杂质和液态水滴等被甩到滤杯4的内表面上，在重力作用下沿壁面沉降至底部，然后，经过这样预净化的压缩空气通过滤芯流出，进一步清除其中颗粒较小的固态粒子，清洁的空气便从出口输出。2）、自动排水器(Waterseparator)自动排水器用来自动排出管道、气罐、过滤器滤杯等最下端的积水。由于气动技术的广应用、靠人工的方法进行定期排污已变得不可靠，而且有些场合也不便于人工操作，因此自动排污装置得到广泛应用。自动排水器可作为单独的元件安装在净化设备的排污口处，也可内置安装在过滤器等元件的壳体内（底部）。1、压缩空气的过滤装置2、压缩空气的调压装置1）减压阀减压阀的作用是将较高的输入压力调到规定的输出压力，并能保持输出压力稳定，不受空气流量变化及气源压力波动的影响。减压阀的调压方式有直动式和先导式两种。直动式是借助弹簧力直接操纵的调压方式；先导式是用预先调整好的气压来代替直动式调压弹簧进行调压的，一般先导式减压阀的流量特性比直动式好。直动式减压阀通径小于20～25mm，输出压力在0～1.0MPa范围内最为适当，超出这个范围应选用先导式。2、压缩空气的调压装置2、压缩空气的调压装置（2）先导式减压阀先导式减压阀：是使用预先调整好压力的空气来代替调压弹簧进行调压的，其调节原理和主阀部分的结构与直动式减压阀相同。先导式减压阀的调压空气一般是由小型的直动式减压阀供给的。若将这个小型直动式减压阀与主阀合成一体，则称为内部先导式减压阀。若将它与主阀分离，则称为外部先导式减压阀，它可以实现远距离控制。2、压缩空气的调压装置（3）先导式减压阀3、压缩空气的润滑装置油雾器在使用中一定要垂直安装，它可以单独使用，也可以和空气过滤器、减压阀、油雾器三件联合使用，组成气源调节装置（通常称之为气动三联件），使之具有过滤、减压和油雾润滑的功能。联合使用时，其连接顺序应为空气过滤器一减压阀一油雾器，不能颠倒，安装时气源调节装置应尽量靠近气动设备附近，距离不应大于5m。气动三联件（Airserviceunit）的工作原理图如图、外形图及图形符号如图所示。3、压缩空气的润滑装置气动三联件FRL3、压缩空气的润滑装置气动三联件FRL五、常用气动执行元件原理及检查要点在气动系统中，将压缩空气的压力能转换成机械能的元件被称为气动执行元件。可以实现往复直线运动和往复摆动运动的气动执行元件称为气缸；可以实现连续旋转运动的气动执行元件称为气动马达。1.气缸的分类(Cylindertypes)1）按结构分类，其分类如图。2.典型气缸的介绍—普通气缸1.单作用气缸动作原理（Single-actingcylinders）单作用气缸在缸盖一端气口输入压缩空气使活塞杆伸出（或缩回）,而另一端靠弹簧、自重或其它外力等使活塞杆恢复到初始位置。单作用气缸只在动作方向需要压缩空气，故可节约一半压缩空气。主要用在夹紧、退料、阻挡、压入、举起和进给等操作上。•2.典型气缸的介绍—普通气缸双作用气缸动作原理（Double-actingcylinders）3、气缸的密封密封原理4、无杆气缸无杆气缸主要分为机械接触式和磁性耦合式两种。通常将磁性耦合无杆气缸称为磁性气缸。5、带磁性开关的气缸(Cylinderwithmagneticlimitedswitch)磁性开关气缸是指在气缸的活塞上装有一个永久磁环，而将磁性开关装在气缸的缸筒外侧。6、摆动气缸摆动气缸是出力轴被限制在某个角度内做往复摆动的一种气缸，又称为旋转气缸。7、气爪（手指气缸）（Gripper）气爪能实现各种抓取功能，是现代气动机械手的关键部件。图9-15所示的气爪的特点是：所有的结构都是双作用的，能实现双向抓取，可自动对中，重复精度高；抓取力矩恒定；在气缸两侧可安装非接触式检测开关；有多种安装、连接方式。8、气液转化（AirOverOil）液压与气动的优缺点液压传动优点：1.体积小、重量轻、结构紧凑（相对同功率的电机而言）2.可以实现无级调速3.运动平稳、润滑好、寿命长4.可获得大的推力或扭矩缺点：1.有泄漏，效率低2.油温变化对传动性能有影响3.制造精度要求高气压传动优点：1.以空气为介质，来源方便，无污染，成本低2.空气的黏性小，动作迅速、反应快，节能、高效、适宜远距离输送3.工作环境适应性好，安全可靠，易于维护缺点：1.工作速度稳定性较差2.不易获得较大的推力或转矩3.无润滑性能，有较大的排气噪音六、气动控制元件在气压传动系统中，气动控制元件是用来控制和调节压缩空气的压力、流量、流动方向和发送信号的重要元件，利用它们可以组成各种气动控制回路，以保证气动执行元件或机构按设计的程序正常工作。控制元件按功能和用途可分为方向控制阀、流量控制阀和压力控制阀三大类。控制和调节压缩空气压力的元件称为压力控制阀。控制和调节压缩空气流量的元件称为流量控制阀。改变和控制气流流动方向的元件称为方向控制阀。六、气动控制元件1.方向控制阀：通过对气缸两个接口交替地加压和排气，来控制运动的方向。1、方向控制阀电磁阀工厂常用：2位5通，3位2通，3位5通，5位3通1）、电磁阀——用来控制流体的运动方向，是自动化基础元件。在工厂的液压、气动机械装置中普遍使用。2）、换向阀一般有2、3、4或5个进气活门，从结构上为绕线轴式控制阀或提升阀。手动操作的电磁阀称为手动转换阀，而用脚操作的电磁阀称为脚踏开关电磁阀。控向阀的功能就是传递和阻止空气。这些阀门常常用于操作气缸、空气离合器、制动器等1、方向控制阀六、气动控制元件2、流量控制阀（Flowcontrolvalves）节流阀常用的孔口结构。a）平板阀b）针阀c）球阀2、流量控制阀（Flowcontrolvalves）1).节流阀(Throttlevalve)2、流量控制阀（Flowcontrolvalves）2)．单向节流阀（Onewayflowcontrolvalve）：2、流量控制阀（Flowcontrolvalves）3).排气节流阀（Exhaustthrottlevalve)3、压力控制阀（Pressurevalves）压力控制阀是用来控制气动系统中压缩空气的压力，满足各种压力需求或用于节能。压力控制阀有减压阀、安全阀（溢流阀）和顺序阀三种。1)直动式减压阀3、压力控制阀（Pressurevalves）1)、先导式减压阀3、压力控制阀（Pressurevalves）2)．安全阀（当储气罐内的压力超过允许限度，可将压缩空气排出）3、压力控制阀（Pressurevalves）2)．安全阀图4.37膜片式安全阀七、常见气动辅件常见的气动辅件有:1.消声器2.气管接头3.气管压力表快速接头消声器快速接头解剖图Theend