1、第十二章 气源装置与辅助元件,2019年10月5日星期六,液压与气动技术,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。,12.1 气动系统的基本组成,气动系统的基本组成部分包括哪些呢？,2019年10月5日星期六,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,2019年10月5日星期六
2、,液压与气动技术,教学内容：,气源系统的组成气源系统的辅助装置,2019年10月5日星期六,液压与气动技术,2019年10月5日星期六,液压与气动技术,2019年10月5日星期六,液压与气动技术,12.2 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）1psi=0.069bar在工程上有时也使用老的公制单位kgfcm2 （千克力每平方厘米） 、atm（atmosphere大气压）、lb
3、f/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,2019年10月5日星期六,液压与气动技术,12.3 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
4、高压缩空气的压力。 3.容积式空气压缩机分为往复式与回转式两大类。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。,2019年10月5日星期六,液压与气动技术,空压机分类,2019年10月5日星期六,液压与气动技术,空气压缩机分类,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 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,2019年10月5日星期六,液压与气动技术,1.往复式压缩机,只有一个行程就
5、将吸入的大气压空气压缩到所需要的压力。这种型式的压缩机通常用于需要37巴压力范围的系统。,a.单级活塞式压缩机：,2019年10月5日星期六,液压与气动技术,b.两级活塞式压缩机,由两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7巴，第一级通常将它压缩到3巴，然后被冷却，再输送到第二级气缸中压缩到7巴。,动画,输出温度可控制在120度左右。,2019年10月5日星期六,液压与气动技术,2. 旋转式压缩机,2019年10月5日星期六,液压与气动技术,12.4 储气罐,1）使压缩空气供气平稳，减少压力脉动。2）作为压缩空气瞬间消耗需要的储存补充之用。3）储存一定量的压缩空气，停电时可
6、使系统继续维持一定时间。4）可降低空压机的启动-停止频率，其功能相当于增大了空压机的功率。5）利用储气罐的大表面积散热使压缩空气中的一部分水蒸气凝结为水。,1.储气罐的作用：,2019年10月5日星期六,液压与气动技术,2019年10月5日星期六,液压与气动技术,储气罐上必须安装,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,压力表,显示储气罐内的压力,压力开关,用储气罐内的压力来控制电动机，它被调节到一个最高压力，达到这个压力就停止电动机，也被调节另一个最低压力，储气罐内压力跌到这个压力就重新启动电动机,单向阀,让压缩空气从压缩机进入气罐，当压缩机关闭时，阻止压缩空气反 方向流动,
7、排水阀,最低处应设置，排掉凝结在储气罐内所有的水。,2019年10月5日星期六,液压与气动技术,12.5 压缩空气净化处理装置,从空压机输出的压缩空气到达各用气设备之前，必须降低压缩空气的温度，并除去压缩空气中含有的大量水分、油分及粉尘杂质等，以得到适当的压缩空气质量，避免它们对气动系统的正常工作造成危害，并且用减压阀调节系统所需压力以得到适当出力。,降温过程; 除水过程； 过滤过程； 调压过程； 润滑过程。,在必要的情况下，使用油雾器使润滑油雾化并混入 压缩空气中润滑气动元件，降低磨损，提高元件寿命。,2019年10月5日星期六,液压与气动技术,后冷却器安装在空压机排气口处的管道上。它的作用
8、是将空压机排出的压缩空气温度由120180降至4050，使压缩空气中的油雾和水汽迅速达到饱和而大部分析出，凝结成水滴和油滴，以便经油水分离器排出。后冷却器上应装有自动排水器，以排除冷凝水和油滴等杂质。 后冷却器分为风冷式和水冷式两种，且都已形成系列产品。,降温过程,2019年10月5日星期六,液压与气动技术,空气干燥，冷冻干燥法,进入干燥器的空气首先进入热交换器冷却，经初步冷却的空气中析出的水份和油份经分离器排出。然后，空气再进入致冷器，这使空气进一步冷却到25，使空气中含有的气态水份、油份等由于温度的降低而大量进一步地析出，经分离器排出。冷却后的空气再进入热交换器加热输出,2019年10月5
9、日星期六,液压与气动技术,空气干燥，吸收干燥法,吸收干燥法是一个纯化学过程。在干燥罐中，压缩空气中水分与干燥剂发生反应，使干燥剂溶解。液态干燥剂可从干燥罐底部排出。根据压缩空气温度、含湿量和流速，必须及时填满干燥剂。,2019年10月5日星期六,液压与气动技术,12.6 压缩空气的过滤装置,除去压缩空气中的灰尘、油污和水分等杂质,分水滤气器,2019年10月5日星期六,液压与气动技术,12.7 压缩空气的调压装置,气动与液压传动不同，一个气源系统输出的压缩空气通常可供多台气动装置使用。气源系统输出的空气压力都高于每台装置所需的压力，且压力波动较大。如果压力过高，将造成能量的损失并增加损耗；过低
10、的压力则出力不足，造成不良效率。 例如空压机的开启与关闭所产生的压力波动对系统的功能会产生不良影响。,所有的气动系统均有一个最适合的工作压力，而在各种气动 系统中，皆可出现或多或少的压力波动。,因此每台气动装置的供气压力都需要用减压阀减压，并保持稳定。,2019年10月5日星期六,液压与气动技术,溢流减压阀,不论进气压力是否波动，减压阀都可以保持工作压力恒定不变。当耗气量增加时，工作压力降低，在调压弹簧作用下，减压阀阀口开大。,2019年10月5日星期六,液压与气动技术,溢流减压阀,若工作压力增大，则中间膜片打开，压缩空气就经阀体上的溢流孔排出。,2019年10月5日星期六,液压与气动技术,1
11、.使压缩空气产生油雾主要由油雾器来完成。油雾器是以压缩空气为动力，将润滑油喷射成雾状并混合于压缩空气中，使该压缩空气具有润滑气动元件的能力。目前，气动控制系统中的控制阀、气缸和气马达主要是靠带有油雾的压缩空气来实现润滑的，其优点是方便、干净、润滑质量高。2.普通型油雾器也称为全量式油雾器，把雾化后的油雾全部随压缩空气输出，油雾粒径约为20um。普通型油雾器又分为固定节流式和自动节流式两种，前者输出的油雾浓度随空气的流量变化而变化，后者输出的油雾浓度基本保持恒定，不随空气流量的变化而变化。,12.8 压缩空气的润滑装置,2019年10月5日星期六,液压与气动技术,压缩空气的润滑装置,通常压缩空气
12、是干燥和无油的。对于某个气动系统来说，有些地方需要润滑的压缩空气，有些地方则不需要，因此，应对压缩空气的润滑进行限制。 当压缩空气通过油雾器时，其在油室与视油器之间产生一个压降，该压降使油液经吸油管上升，并经喷嘴引射到压缩空气中，油滴被雾化，随压缩空气流出。,2019年10月5日星期六,液压与气动技术,气动三联件FRL,2019年10月5日星期六,液压与气动技术,气动三联件（FRL：Filter Regulator Lubricator）,2019年10月5日星期六,液压与气动技术,从空压机输出的压缩空气要通过管路系统被输送到各气动设备上。管路系统如同人体的血管，输送空气的管路配置如设计不合理
13、，将产生下列问题：压降大，空气流量不足；冷凝水无法排放；气动设备动作不良，可靠性降低；维修保养困难。,12.9 压缩空气的输送(Air distribution),2019年10月5日星期六,液压与气动技术,按照供气可靠性和经济性考虑，一般有两种主要的配置：终端管道和环状管道。普通气动设备大多采用不高于8巴的压缩空气源，故一般按照只有一种压力要求来处理，采用同一压力管道，用减压阀来满足用气设备的压力要求。1.终端管道 这种系统简单，经济性好。多用于间断供气，一条支路上可安装一个截止阀，用于关闭系统。管道应在流动方向上有1：100的斜度以利于排水,并在最低位置设置排水器。,主管路配管方式(Pip
14、ing layout),2019年10月5日星期六,液压与气动技术,主管路配管方式(Piping layout),1.终端管道,这种系统简单，经济性好。多用于间断供气，一条支路上可安装一个截止阀，用于关闭系统。管道应在流动方向上有1：100的斜度以利于排水,并在最低位置设置排水器。,2019年10月5日星期六,液压与气动技术,2环状管道这种系统供气可靠性高，压力损失小，压力稳定，但投资较高。在环状主管道系统中空气从两边输入到达高的消耗点，这可将减压力降至最低。这种系统中冷凝水会流向各个方向，因此必须设置足够的自动排水装置。另外，每条支路上及支路间都要设置截止阀。这样，当关闭支路时，整个系统仍能供气。,主管路配管方式(Piping layout),2019年10月5日星期六,液压与气动技术,主管路配管方式(Piping layout),2环状管道,这种系统供气可靠性高，压力损失小，压力稳定，但投资较高。在环状主管道系统中空气从两边输入到达高的消耗点，这可将减压力降至最低。这种系统中冷凝水会流向各个方向，因此必须设置足够的自动排水装置。另外，每条支路上及支路间都要设置截止阀。这样，当关闭支路时，整个系统仍能供气。,2019年10月5日星期六,液压与气动技术,
