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1、气压传动,气压传动定义,以空气为传动介质，通过空气的压力能来传递动力。 传递过程中有2次能量转化，第一次是空气压缩机将机械能转变为气体的压力能，第二次是气缸或气马达将压力能转换为机械能。,一.空气概述 1.空气的成分 在0，101.325Kpa下的干空气体积比例： 氮气 ：78.03. 氧气： 20.93. 其它气体：（氩0.932，二氧化氮0.07， 其余0.078）,2.空气的主要性能,1）密度=mv（单位体积气体的质量） 单位： kgm3 基准状态下（温度为0、压力为101.325Kpa 时 ） =1.293kgm3 标准状态时（温度为20，压力为0.1Mpa,相对湿度65） =1.18
2、5kgm3,空气的密度与温度、压力、含水（蒸气）量的关系,干空气密度,；,g在绝对温度T和绝对压力p下的干空气密度（ kgm3 ） 0一标准状态下干空气密度， 0=1.293kgm3； T绝对温度（K）T273.16t； t温度（）； p绝对压力（MPa）； p0标准状态下干空气的压力，p0=0.1013MPa。,2）空气粘度,气体流动过程中，由于质点之间的相对运动产生阻力的性质称为气体的粘性。粘性的大小用粘度表示。 粘度：动力粘度、运动粘度。 粘度与温度的关系： （见表1-2）。,3）湿空气,绝对湿度x 1立方米湿空中含水蒸气的质量 x=mv （kgm3） 饱和绝对湿度xb 一定温度下，空气
3、中含水蒸气的量达到饱和，此时的绝度湿度称为饱和绝对湿度 相对湿度=xxb 4）露点 空气冷却降温，使湿度达到饱和并开始凝结 形成水珠的温度，称为该湿度的露点。 （压力降低露点降低。压力不变，温度降低，露点降低）,3.气体状态方程,1）理想气体状态方程 气体温度、压力、体积三个参数表征气体所处的状态 PVT=常数 P=RT P=RT P-气体绝对压力（Pa）、V-气体体积（m3） 、T-气体绝对温度（K）、-气体密度（kgm3） -气体的比体积（单位质量气体的体积m3kg）=1 R-气体常数Nm（kgK） 干空气R=287.1 湿空气R=462.05,2）气体状态变化过程,等容过程 PT=常数
4、或 P1T1=P2T2 等压过程 VT=常数 或 V1T1=V2T2 等温过程 PV=常数 或 P1V1=P2V2 绝热过程 PVk =常数 或 P1V1k=P2V2k,PVT=常数,等温过程,4.气体的流动规律（方程）,1）连续性方程（质量守恒） Qm= A = 常数 11 A1 =22 A 2 2）伯努利方程（能量守恒） Pg+22g+z=常数 P1g+122g+z1=P2g+222g+z2,5.声速与马赫数,1）声速 声波在空气中的传播速度 a=（kRT)0.520T0.5 a-声速（ms） R-气体常数Nm（kgK） 干空气R=287.1 湿空气R=462.05 T-空气绝对温度（K）
5、 k-绝热指数（对于空气k=1.4） 介质温度越高，声速越快。15时，声速约为340（ms）,2）马赫数,气流在某处的速度与当地声速a之比称为马赫数，用符号Ma表示。 Ma=a Ma1，气流为亚声速流动 Ma 1，气流为声速流动 Ma1，气流超声速流动,6.气体在管道中的流动特性,1）亚声速（Ma1）流动时 与不可压缩流体特性相同，通道变小速度加大，压力变小。,2）处于超声速（Ma1）流动时,与不可压缩流体特性 相反，通道变小速度 减小，压力变大。,3）处于声速（Ma=1）流动时,气体在管道中处于声 速流动时，其流动特 性处于临界状态。声 速流动时的截面是一 个临界截面，且是最 小截面。声速流
6、动状 态下的截面面积、流 速和压力都不变。要 使亚声速气流加速到 超声速，管道必须做 成先收缩后扩张，这 种管称为拉瓦尔喷管。,二.气压传动系统组成 1）气源装置：压缩空气的发生装置以及压缩空气的存贮、净化的辅助装置。它为系统提供合乎质量要求的压缩空气。 2）执行元件：将气体压力能转换成机械能并完成做功动作的元件，如气缸、气马达、真空吸盘等。 3）控制元件：控制气体压力、流量及运动方向的元件，如各种阀类；能完成一定逻辑功能的元件，即气动逻辑元件；感测、转换、处理气动信号的元器件，如气动传感器及信号处理装置。 4）气动辅件：气动系统中的辅助元件，如消声器、管道、接头等。,气动系统组成,气源装置（
7、压缩机、冷却器、脱水、干燥器、过滤器、气动三大件） 气动控制元件（方向阀、压力阀、流量阀、逻辑阀） 气动执行元件（气缸、气马达、真空吸盘） 气动辅助元件（消声器、管路元件、密封件、仪表类等）,三.气源装置及气动辅件,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； 气动三大件,1.气源装置,1.1空气压缩机,空气压缩机是气动系统的动力源，是气压传动的心脏部分，它是把电动机输出的机械能转换成气体压力能的能量转换装置。,空 气 压 缩 机 的 分 类,空气压缩机工作原理,1一排气阀；2一气缸；3一活塞；4一活塞杆；5一滑块； 6一连杆； 7一曲柄；8一吸气阀；9
8、一阀门弹簧。,空气压缩机的分类及选用原则,按输出压力大小可分为： 低压空压机(0.2-MPa) 中压空压机(1.0-10Mpa) 高压空压机(10-100Mpa) 超高压空压机(100Mpa) 按输出流量（排量）可分为： 微型(100 m3/min ),1.2气源净化装置,后冷却器 功能：降低压缩空气温度，析出液态水。,1热空气进口 2冷却水入口 3冷空气出口 4冷却水出口,油水分离器,油水分离器安装在后冷 却器出口管道上，的作用 是分离并排出压缩空气中 凝聚的油分、水分和灰尘 杂质等，使压缩空气得 到初步净化。 。,贮气罐 功能： 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
9、的管道振动，进一步 分离压缩空气的水分和 油分。,干燥器 作用： 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。,吸附式干燥器结构示意图 1空气源 2油水分离器 3、6电磁阀 4、8干燥剂筒 5、9固定节流过滤器 7消声器 10湿度显示器,过滤器,一次过滤器结构图 1-密孔网 2-目细钢丝网 3-焦炭 4-硅胶等,工作原理： 气流由A口进入筒内，在离 心力的作用下分离出液滴， 由C口排出，然后气体由下 而上通过多片钢板/毛毡、 硅胶、焦炭、滤网等过滤吸 附材料，干燥清洁的空
10、气从 筒顶B口输出。,1.3气动三大（联）件,分水滤气器、减压阀、油雾器,分水过滤器,作用：除去空气中 的灰尘、杂质，并 将空气中的水分分 离出来。 原理：回转离心、 撞击， 性能指标：过滤度、 水分离率、滤灰效率、 流量特性,普通分水滤气器结构图 1-复位弹簧 2-保护罩 3-水杯 4-挡水板 5-滤芯 6-导流片 7-卡圈 8-锥形弹簧 9-阀芯 10-手动放水按钮,直动式减压阀,溢流式减压阀,油雾器,特殊的注油装置。 原理：当压缩空 气流过时，它将润 滑油喷射成雾状， 随压缩空气流入需 要的润滑部件，达 到润滑的目的。,普通油雾器的结构简图 1-立杆 2-截止阀 3-储油杯 4-吸油管
11、5-单向阀 6-节流针阀 7-视油器 8-油塞 9-螺母,气动三联件,气动三联件符号,1.4.气动辅助元件,消声器 气缸、气阀等工作时排气速度较高，气体体积急剧膨胀，会产生刺耳的噪声。噪声的强弱随排气的速度、排气量和空气通道的形状而变化。排气的速度和功率越大，噪声也越大，一般可达100120dB，为了降低噪声在排气口要装设消声器。,气动元件使用的消声器 一般有三种类型： 1）吸收型消声器 2）膨胀干涉型消声器 3）膨胀干涉吸收型消声器,吸收型消声器结构简图 1-连接螺丝；2-消声罩,管道连接件,管道（压缩气体通道） 硬管：钢管、铜管、铝管、PVC管等。 软管：塑料、尼龙、橡胶、金属编织塑料等。
12、,管接头,作用：连接输气管道。 要求：连接可靠，快捷，使用寿命长。 种类：焊接式、卡套式、卡箍式、扩口式、插入快换式,焊接式管接头,焊接式管接头是把相连管于的一端与管接头的接管2焊接在一起，通过螺母3将接管2与接头体1压紧。焊接管接头制造工艺简单，工作可靠，安装方便，对被联接的管道尺寸及表面精度要求不高。工作压力可达32MPa以上，是目前应用最广泛的一种形式。,1.接头体；2.接管；3.螺母；4.O形圈；5.组合垫圈；A.焊接处,扩口式管接头,扩口式管接头适用于铜、铝管或薄壁钢管。接管2穿入导套4后扩成喇叭口(约74o90o)。,1.接头体；2.接管；3.螺母；4.导套,卡套式管接头,卡套式管
13、接头由接头体1、卡套4和螺母3这三个基本零件组成。这种管接头轴向尺寸要求不严、拆装方便，不需焊接或扩口；但对管道的径向尺寸精度要求较高。采用冷拔无缝钢管。,1.接头体；2.接管；3.螺母；4.卡套；5.组合垫圈,密封元件,作用：防止传动介质泄漏（外泄和内泄）。 要求： 1.在工作压力和一定的温度范围内，应具有良好的密封性能，并随着压力的增加能自动提高密封性能。 2.密封装置和运动件之间的摩擦力要小，摩擦系数要稳定。 3.抗腐蚀能力强，不易老化，工作寿命长，耐磨性好，磨损后在一定程度上能自动补偿。 4.结构简单，使用、维护方便，价格低廉,密封材料,常用的液压系统密封材料有以下几种： (1) 丁腈
14、橡胶。这是一种最常用的耐油橡胶,具有良好的弹性与耐磨性,工作温度一般为-20100，有一定的强度，摩擦系数较大。 (2) 聚氨酯。它的耐油性能比丁腈橡胶好，既具有高强度又具有高弹性。拉断强度比一般橡胶高。它有很好的耐磨性，目前被广泛用作动密封的密封材料，适应温度范围为-3090。,密封元件种类,“O”型密封圈 O形密封圈一般用丁腈橡胶制成，其横截面呈圆形，它具有良好的密封性能。,唇形密封圈,唇形密封圈根据截面的形状可分为Y形、V形、U形、L形等。,组合式密封装置,上述各种形状的密封圈和各种不同的密封材料均有其各自的优点。新近出现的组合密封结构就是基于利用其各自优点而制成的。例如，聚四氟乙烯是一
15、种新型塑料材料，它的摩擦系数极低，耐磨性好，但是弹性差;而丁腈橡胶弹性很好。将两者结合起来，互相取长补短、构成新式的组合式密封.,其它辅助元件,温度计,流量计,压力表和真空表,1.弹簧弯管; 2.放大机构; 3.指针; 4.基座,压力表开关,常设的压力表应设压力表开关或限压器加以保护。最常见的压力表开关为KF型。旋转手轮3可打开或关闭压力表管路，也可适当调节手轮由针阀2调节管路开口，起到阻尼缓冲作用，使压力表指针动作平稳。,1.压力表开关体; 2.针阀; 3.手轮; A.接压力表; B.接管路,四.气动执行元件 气动执行元件是将压缩空气的压力能转换为机械能的装置。包括气缸和气马达。实现直线运动和做功的是气缸；实现旋转运动和做功的是气马达（又称旋转气缸）。 1.普通气缸 单作用气缸和双作用气缸 单活塞气缸和双活塞气缸 原理、输出速度及输出力、职能符号。,双作用气缸原理（符号）,双作用- 往复运动都由压力空气驱动,双作用（单杆缸）结构图,双作用（单杆）气缸实物,单作用气缸,一个方向运动由气压驱动，反方向运动由其它动力（弹簧、重力等）驱动。,双作用气缸,活塞的双向运动均由气压驱动,2.无活塞杆气缸,气缸只有活塞杆，缸径范围2563mm，行程最大10m。,3.膜片式气缸,4.摆动气缸,摆动气缸动作,5. 叶片式气马达的工作原理及特性 叶片式气马达的工作
