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1、液压与气动技术 第五单元 气源系统及净化装置和气动执行元件,2005620,2018年9月16日星期日,深圳职业技术学院液压与气动技术,教学内容：,气源系统的组成气源系统的净化装置（难点）气动执行元件（重点）,2018年9月16日星期日,深圳职业技术学院液压与气动技术,气动系统的基本组成部分包括哪些呢？请大家根据机器的组成部分先思考一下？机器是由三部分组成： 原动机（能量的产生或转换）、传动机构（能量的传递、分配和控制）、工作机（能量的消耗）。气动系统的基本组成部分： 压缩空气的产生、压缩空气的传输、压缩空气的消耗（工作机）。气动系统的基本组成示意图如下图所示。,一、 气动系统的基本组成：,2
2、018年9月16日星期日,深圳职业技术学院液压与气动技术,由压缩空气的产生和输送系统及压缩空气消耗系统三个主要部分组成。,一、 气动系统的基本组成：,传输,2018年9月16日星期日,深圳职业技术学院液压与气动技术,一、气动系统的基本组成示例,气压产生装置,分水滤气器,压力控制阀,油雾器,方向控制阀,消声器,流量控制阀,汽 缸,气压的传递、分配和控制即输送系统,气压的消耗,2018年9月16日星期日,深圳职业技术学院液压与气动技术,二、 气动系统各组件及主要功能,压缩机： 把机械能转变为气压能。 电动机： 给压缩机提供机械能，它是把电能转变成机械能。 压力开关： 被调节到一个最高压力：停止电动
3、机，最低压力，重新激活电动机。 单向阀： 阻止压缩空气反方向流动。 储气罐： 贮存压缩空气。 压力表： 显示储气罐内的压力。 自动排水器：无需人手操作，排掉凝结在储气罐内所有的水。 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。 冷冻式空气干燥器：将压缩空气冷却到零上若干度，以减少系统中的水份。 主管道过滤器：它清除主要管道内灰尘、水份和油。主管道过滤器必须具有最小的压力降和油雾分离能力。,2018年9月16日星期日,深圳职业技术学院液压与气动技术,二、 气动系统各组件及主要功能,压缩空气的分支输出管路：压缩空气要从主管道顶部输出到分支管路，以便偶尔出现的凝结水仍留在主管道里，当压缩
4、空气达到低处时，水传到管子的下部，流入自动排水器内，将凝结水去除。 自动排水器： 每一根下接管的末端都应有一个排水器，最有效的方法是用一个自动排水器，将留在管道里的水自动排掉。 空气处理组件：使压缩空气保持清洁和合适压力，以及加润滑油到需要润滑的另件中以延长这些气动组件的寿命 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。 执行组件：把压缩空气的压力能转变为机械能，图标是一个直线气缸，它也可以是回转执行组件或气动马达等。 速度控制阀：能简便实现执行组件的无级调速。,2018年9月16日星期日,深圳职业技术学院液压与气动技术,二、 气动系统各组件及主要功能,请大家思考一下：在
5、气动系统中，压缩空气为什么能推动气缸往复运动，即为什么能实现气压传动？是不是因为压缩空气有压力？压力是如何产生的呢？压力是由于气体分子热运动而互相碰撞，在容器的单位面积上产生的力的统计平均值。那我们该如何来度量压缩空气呢？,2018年9月16日星期日,深圳职业技术学院液压与气动技术,三、 气动技术中的压力概念,在ISO标准中压力的单位为帕斯卡（1Pa=1N/m2），由于这个单位非常小，为了阅读和表达方便，常用0.1MPa(1bar)为压力单位，这个单位适合在工业中应用：1Mpa103Kpa106Pa 0.1MPa=100Kpa=1bar（巴）在工程上有时也使用老的公制单位kgfcm2 （千克力
6、每平方厘米） 、atm（atmosphere大气压）、lbf/in2(psi，磅力每平方英寸)等以满足实际需要。 绝对压力：相对于真空的压力 表压力（GA）：高于大气压的那部分压力 真空度（Torr）：低于大气压的压力 标准大气压：1013mbar760Torr（托为1mm汞柱产生的压力）,2018年9月16日星期日,深圳职业技术学院液压与气动技术,四、 气动技术中的压力表示,2018年9月16日星期日,深圳职业技术学院液压与气动技术,五、 气源系统,气源系统是为气动设备提供满足要求的压缩空气动力源。气源系统一般由气压发生装置、压缩空气的净化处理装置和传输管路系统组成。典型的气源及空气净化处理
7、系统如图所示。 1-空压机 2-储气罐 3-阀门 4-主管过滤器 5-干燥机 6-主管过滤器,2018年9月16日星期日,深圳职业技术学院液压与气动技术,六、空气压缩机 ( Air compressor),1.空压机是气压发生装置。空压机将电机或内燃机的机械能转化为压缩空气的压力能。2. 按工作原理分类：可分为容积式空压机和速度式空压机。容积式空压机的工作原理是压缩空压机中气体的体积，使单位体积内空气分子的密度增加以提高压缩空气的压力。速度式空压机的工作原理是提高气体分子的运动速度以此增加气体的动能，然后将气体分子的动能转化为压力能以提高压缩空气的压力。 3.空气压缩机分为往复式与回转式两大类
8、。往复式可细分为活塞式与膜片式，回转式可细分为叶片式与螺杆式。,2018年9月16日星期日,深圳职业技术学院液压与气动技术,六、空气压缩机 ( Air compressor),4.按空压机输出压力大小分类 低压空压机 02 10MPa 中压空压机 10 10MPa 高压空压机 10 100MPa 超高压空压机 100MPa 5.按空压机输出流量(排量)分类 微型 1m3Min 小型 1 10 m3Min 中型 10 100 m3Min 大型 100m3Min,2018年9月16日星期日,深圳职业技术学院液压与气动技术,气压传动,气压发生装置,2018年9月16日星期日,深圳职业技术学院液压与气
9、动技术,七、空压机的工作原理,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 ，下图为单级活塞式空压机工作原理。,2018年9月16日星期日,深圳职业技术学院液压与气动技术,七、空压机的工作原理,1.单级活塞式空压机通常用于需要（0.3-0.7）Mpa压力范围的系统。在单级压缩机中，若空气压力超过0.6Mpa，产生的过热将大大地降低压缩机的效率。故当输出压力较高时，应采取多级压缩。2.多级压缩可降低排气温度，节省压缩功，提高容积效率，增加压缩气体排气量。下面介绍多级空压机工作原理,2018年9月16日星期日,深圳职业技术学院液压与气动技术,七、空压机的工作原理,2.二级活塞式空
10、压机工作原理。,2018年9月16日星期日,深圳职业技术学院液压与气动技术,七、空压机的工作原理,2.由两级三个阶段将吸入的大气压空气压缩到最终的压力。 如果最终压力为0.7Mpa，第一级通常将它压缩到0.3Mpa，然后经过中间冷却器被冷却，压缩空气通过中间冷却器后温度大大下降，再输送到第二级气缸中压缩到0.7Mpa。因此，相对于单级压缩机提高了效率。 最后输出温度可控制在120度左右。,2018年9月16日星期日,深圳职业技术学院液压与气动技术,七、空压机的工作原理,3.叶片式空压机,2018年9月16日星期日,深圳职业技术学院液压与气动技术,七、空压机的工作原理,3.在回转过程中不需要活塞
11、式空压机中具有的吸气阀和排气阀。在转子的每次回转中，将根据叶片的数目多次进行吸气、压缩和排气，所以输出压力的脉动较小。通常情况下，叶片式空压机需采用润滑油对叶片、转子和机体内部进行润滑、冷却和密封，所以排出的压缩空气中含有大量的油份。因此在排气口需要安装油气分离器和冷却器，以便把油份从压缩空气中分离出来进行冷却并循环使用。,2018年9月16日星期日,深圳职业技术学院液压与气动技术,七、空压机的工作原理,4.膜片式压缩机,2018年9月16日星期日,深圳职业技术学院液压与气动技术,七、空压机的工作原理,4.膜片式压缩能提供5巴的压缩空气。由于它完全没有油，因此广泛用于食品、医药和相类似的工业中
12、。膜片使气室容积发生变化，在下行程时吸进空气，上行程时压缩空气。,2018年9月16日星期日,深圳职业技术学院液压与气动技术,七、空压机的工作原理,5.螺杆式空压机,2018年9月16日星期日,深圳职业技术学院液压与气动技术,七、空压机的工作原理,5.螺杆式空压机,2018年9月16日星期日,深圳职业技术学院液压与气动技术,七、空压机的工作原理,5.螺杆式压缩机，由电动机带动两个啮合的螺旋转子以相反方向运动，它们当中自由空间的容积沿轴向减少，从而压缩两转子间的空气。利用喷油来润滑密封的两旋转螺杆，油分离器将油与输出空气分开。此类压缩机可连续输出流量可超过400m3min，压力高达10巴。和叶片
13、式压缩机相比，此类压缩机能输送出连续的无脉动的压缩空气。 虽然螺杆式和叶片式压缩机愈来愈受青睐，但过去工业上最普遍使用的仍然是往复式压缩机。,2018年9月16日星期日,深圳职业技术学院液压与气动技术,八、空压机的特性参数,1.压缩机的标准流量:用标准容积流量来表示，在大气压下 有压流量:在有压工作状态下的流量;p标1.013bar2.输出流量的确定：k1漏损1.151.5，k2备用1.31.6，k3利用，查表3.热效率及总效率:单级压缩机的最终压力较低，其纯容积效率较高。然而，随着最终压力的逐渐增加，热量损失变得愈来愈重要，具有较高热效率的二级压缩机的优越性就体现出来了。 “单位能量消耗”是
14、衡量总效率的指针，并且能用于估计制造压缩空气所需的费用。平均估算：1kw电能产生120150Lmin(=0.120.15m3minkw)工作压力为7巴的压缩空气。,2018年9月16日星期日,深圳职业技术学院液压与气动技术,八、空压机的特性参数,单级/多级压缩机总效率图,2018年9月16日星期日,深圳职业技术学院液压与气动技术,九、空压机的选用,1.根据气动系统所需要的工作压力和流量确定空压机的输出压力Pc和供气量Qc.P为气动系统的工作压力（Mpa），为系统中各个气动执行元件工作的最高工作压力。为气动系统总的压力损失 ，除了考虑管路的沿程阻力损失和局部阻力损失外，还应考虑为了保证减压阀的稳
15、压性能所必需的最低输入压力，以及气动元件工作时的压降损失。,2018年9月16日星期日,深圳职业技术学院液压与气动技术,十、空压机的选用,2.空压机供气量的大小应包括：目前气动系统中各设备所需的耗气量、考虑未来扩充设备所需耗气量及修正系数（如避免空压机在全负荷下不停地运转、气动元件和管接头的漏损及各种气动设备是否同时连续使用等）Q为气动系统的最大耗气量（m3Min）；K为修正系数。一般可取=1.31.5。有了供气压力与供气量，按空压机的特性要求，选择空压机的类型和型号。,2018年9月16日星期日,深圳职业技术学院液压与气动技术,十一、空压机的使用注意事项,空压机的安装位置。空压机的安装地点必须清洁，无粉尘、通风好、湿度小、温度低且要留有维护保养空间，所以一般要安装在专用机房内。噪音。空压机一运转即产生噪音。必须考虑噪音的防治，如设置隔声罩、设置消声器、选择噪音较低的空压机等。一般而言，螺杆式空压机的噪音较小。3. 使用专用润滑油并定期更换，启动前应检查润滑油位，并用手拉动传动带使机轴转动几圈，以保证启动时的润滑。启动前和停车后，都应及时排除空压机气罐中水分。,
