第十章_氣源系統(tǒng)

1、第十章氣源裝置與輔助元件,2024年3月31日星期日,液壓與氣動(dòng)技術(shù),教學(xué)內(nèi)容：,氣源系統(tǒng)的組成氣源系統(tǒng)的輔助裝置,,,,,2024年3月31日星期日,液壓與氣動(dòng)技術(shù),機(jī)器是由三部分組成：原動(dòng)機(jī)（能量的產(chǎn)生或轉(zhuǎn)換）、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)（能量的傳遞、分配和控制）、工作機(jī)（能量的消耗）。氣動(dòng)系統(tǒng)的基本組成部分：壓縮空氣的產(chǎn)生、壓縮空氣的傳輸、壓縮空氣的消耗（工作機(jī)。氣動(dòng)系統(tǒng)的基本組成示意圖如下圖所示。,§10.1 氣動(dòng)系

2、統(tǒng)的基本組成：,,,,,氣動(dòng)系統(tǒng)的基本組成部分包括哪些呢？請(qǐng)大家根據(jù)機(jī)器的組成部分先思考一下？,2024年3月31日星期日,液壓與氣動(dòng)技術(shù),,,,一、氣動(dòng)系統(tǒng)的基本組成示例,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,氣壓產(chǎn)生裝置,分水濾氣器,壓力控制閥,油霧器,,,,方向控制閥,,消聲器,,流量控制閥,,,汽 缸,,氣壓的傳遞、分配和控制即輸送系統(tǒng),氣壓的消耗,,,,,,,,2024年3月31日星期日,液壓與氣動(dòng)技術(shù),2

3、024年3月31日星期日,液壓與氣動(dòng)技術(shù),2024年3月31日星期日,液壓與氣動(dòng)技術(shù),2024年3月31日星期日,液壓與氣動(dòng)技術(shù),,§10.2 氣動(dòng)技術(shù)中的壓力概念,在ISO標(biāo)準(zhǔn)中壓力的單位為帕斯卡（1Pa=1N/m2），由于這個(gè)單位非常小，為了閱讀和表達(dá)方便，常用0.1MPa(1bar)為壓力單位，這個(gè)單位適合在工業(yè)中應(yīng)用： 1Mpa＝103Kpa＝106Pa

4、 0.1MPa=100Kpa=1bar（巴） 1psi=0.069bar 在工程上有時(shí)也使用老的公制單位kgf／cm2 （千克力每平方厘米） 、atm（atmosphere大氣壓）、lbf/in2(psi，磅力每平方英寸)等以滿(mǎn)足實(shí)際需要。 絕對(duì)壓力：相對(duì)于真空的壓力表壓力（GA）：高于大氣壓的那部分壓力真空度（Torr）：低于大氣壓的壓力,,,,,2

5、024年3月31日星期日,液壓與氣動(dòng)技術(shù),,§10.3 空氣壓縮機(jī) ( Air compressor),1.空壓機(jī)是氣壓發(fā)生裝置。空壓機(jī)將電機(jī)或內(nèi)燃機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為壓縮空氣的壓力能。2. 按工作原理分類(lèi)：可分為容積式空壓機(jī)和速度式空壓機(jī)。容積式空壓機(jī)的工作原理是壓縮空壓機(jī)中氣體的體積，使單位體積內(nèi)空氣分子的密度增加以提高壓縮空氣的壓力。速度式空壓機(jī)的工作原理是提高氣體分子的運(yùn)動(dòng)速度以此增加氣體的動(dòng)能，然后將氣體分子的動(dòng)能轉(zhuǎn)

6、化為壓力能以提高壓縮空氣的壓力。 3.空氣壓縮機(jī)分為往復(fù)式與回轉(zhuǎn)式兩大類(lèi)。往復(fù)式可細(xì)分為活塞式與膜片式，回轉(zhuǎn)式可細(xì)分為葉片式與螺桿式。,,,,,2024年3月31日星期日,液壓與氣動(dòng)技術(shù),空壓機(jī)分類(lèi),2024年3月31日星期日,液壓與氣動(dòng)技術(shù),,空氣壓縮機(jī)分類(lèi),按空壓機(jī)輸出壓力大小分類(lèi)低壓空壓機(jī) 0．2 ～ 1．0MPa中壓空壓機(jī) 1．0 ～ 10MPa高壓空壓機(jī) 10 ～ 100MPa超高壓空壓機(jī) ＞100MPa

7、按空壓機(jī)輸出流量(排量)分類(lèi)微型 ＜1m3／Min小型 1 ～ 10 m3／Min中型 10 ～100 m3／Min大型 ＞100m3／Min,,,,,2024年3月31日星期日,液壓與氣動(dòng)技術(shù),1.往復(fù)式壓縮機(jī),只有一個(gè)行程就將吸入的大氣壓空氣壓縮到所需要的壓力。這種型式的壓縮機(jī)通常用于需要3～7巴壓力范圍的系統(tǒng)。,a.單級(jí)活塞式壓縮機(jī)：,2024年3月31日星期日,液壓與氣動(dòng)技術(shù),b.兩級(jí)活塞式

8、壓縮機(jī),由兩個(gè)階段將吸入的大氣壓空氣壓縮到最終的壓力。如果最終壓力為7巴，第一級(jí)通常將它壓縮到若3巴，然后被冷卻，再輸送到第二級(jí)氣缸中壓縮到7巴。,動(dòng)畫(huà),2024年3月31日星期日,液壓與氣動(dòng)技術(shù),2. 旋轉(zhuǎn)式壓縮機(jī),2024年3月31日星期日,液壓與氣動(dòng)技術(shù),,§10.4 儲(chǔ)氣罐,,,,,,1）使壓縮空氣供氣平穩(wěn)，減少壓力脈動(dòng)。2）作為壓縮空氣瞬間消耗需要的儲(chǔ)存補(bǔ)充之用。3）儲(chǔ)存一定量的壓縮空氣，停電時(shí)可使系統(tǒng)繼續(xù)

9、維持一定時(shí)間。4）可降低空壓機(jī)的啟動(dòng)-停止頻率，其功能相當(dāng)于增大了空壓機(jī)的功率。5）利用儲(chǔ)氣罐的大表面積散熱使壓縮空氣中的一部分水蒸氣凝結(jié)為水。,1.儲(chǔ)氣罐的作用：,2024年3月31日星期日,液壓與氣動(dòng)技術(shù),2024年3月31日星期日,液壓與氣動(dòng)技術(shù),§10.5 壓縮空氣凈化處理裝置,,,,,,從空壓機(jī)輸出的壓縮空氣到達(dá)各用氣設(shè)備之前，必須將壓縮空氣中含有的大量水分、油分及粉塵雜質(zhì)等除去，以得到適當(dāng)?shù)膲嚎s空氣質(zhì)量，

10、避免它們對(duì)氣動(dòng)系統(tǒng)的正常工作造成危害，并且用減壓閥調(diào)節(jié)系統(tǒng)所需壓力以得到適當(dāng)出力。在必要的情況下，使用油霧器使?jié)櫥挽F化并混入壓縮空氣中潤(rùn)滑氣動(dòng)元件，降低磨損，提高元件壽命。除水過(guò)程；過(guò)慮過(guò)程；調(diào)壓過(guò)程；潤(rùn)滑過(guò)程。,,,,,2024年3月31日星期日,液壓與氣動(dòng)技術(shù),,,,,,,,,,,后冷卻器安裝在空壓機(jī)排氣口處的管道上。它的作用是將空壓機(jī)排出的壓縮空氣溫度由120~180℃降至40~50℃，使壓縮空氣中的油霧和水汽迅速達(dá)到

11、飽和而大部分析出，凝結(jié)成水滴和油滴，以便經(jīng)油水分離器排出。后冷卻器上應(yīng)裝有自動(dòng)排水器，以排除冷凝水和油滴等雜質(zhì)。后冷卻器分為風(fēng)冷式和水冷式兩種，且都已形成系列產(chǎn)品。,2024年3月31日星期日,液壓與氣動(dòng)技術(shù),空氣干燥，冷凍干燥法,進(jìn)入干燥器的空氣首先進(jìn)入熱交換器冷卻，經(jīng)初步冷卻的空氣中析出的水份和油份經(jīng)分離器排出。然后，空氣再進(jìn)入致冷器，這使空氣進(jìn)一步冷卻到2~5℃，使空氣中含有的氣態(tài)水份、油份等由于溫度的降低而大量進(jìn)一步地析出，經(jīng)

12、分離器排出。冷卻后的空氣再進(jìn)入熱交換器加熱輸出,2024年3月31日星期日,液壓與氣動(dòng)技術(shù),空氣干燥，吸收干燥法,吸收干燥法是一個(gè)純化學(xué)過(guò)程。在干燥罐中，壓縮空氣中水分與干燥劑發(fā)生反應(yīng)，使干燥劑溶解。液態(tài)干燥劑可從干燥罐底部排出。根據(jù)壓縮空氣溫度、含濕量和流速，必須及時(shí)填滿(mǎn)干燥劑。,2024年3月31日星期日,液壓與氣動(dòng)技術(shù),§10.6 壓縮空氣的過(guò)濾裝置,標(biāo)準(zhǔn)過(guò)濾器,,,,,2024年3月31日星期日,液壓與氣動(dòng)技術(shù),

13、67;10.7 壓縮空氣的調(diào)壓裝置,所有的氣動(dòng)系統(tǒng)均有一個(gè)最適合的工作壓力，而在各種氣動(dòng)系統(tǒng)中，皆可出現(xiàn)或多或少的壓力波動(dòng)。氣動(dòng)與液壓傳動(dòng)不同，一個(gè)氣源系統(tǒng)輸出的壓縮空氣通常可供多臺(tái)氣動(dòng)裝置使用。氣源系統(tǒng)輸出的空氣壓力都高于每臺(tái)裝置所需的壓力，且壓力波動(dòng)較大。如果壓力過(guò)高，將造成能量的損失并增加損耗；過(guò)低的壓力則出力不足，造成不良效率。 例如空壓機(jī)的開(kāi)啟與關(guān)閉所產(chǎn)生的壓力波動(dòng)對(duì)系統(tǒng)的功能會(huì)產(chǎn)生不良影響。因此每臺(tái)氣動(dòng)裝置的供氣壓力都需要用

14、減壓閥減壓，并保持穩(wěn)定。,,,,,2024年3月31日星期日,液壓與氣動(dòng)技術(shù),溢流減壓閥,不論進(jìn)氣壓力是否波動(dòng)，減壓閥都可以保持工作壓力恒定不變。當(dāng)耗氣量增加時(shí)，工作壓力降低，在調(diào)壓彈簧作用下，減壓閥閥口開(kāi)大若工作壓力增大，則中間膜片打開(kāi)，壓縮空氣就經(jīng)閥體上的溢流孔排出。,2024年3月31日星期日,液壓與氣動(dòng)技術(shù),1.使壓縮空氣產(chǎn)生油霧主要由油霧器來(lái)完成。油霧器是以壓縮空氣為動(dòng)力，將潤(rùn)滑油噴射成霧狀并混合于壓縮空氣中，使該壓縮空氣具

15、有潤(rùn)滑氣動(dòng)元件的能力。目前，氣動(dòng)控制系統(tǒng)中的控制閥、氣缸和氣馬達(dá)主要是靠帶有油霧的壓縮空氣來(lái)實(shí)現(xiàn)潤(rùn)滑的，其優(yōu)點(diǎn)是方便、干凈、潤(rùn)滑質(zhì)量高。2.普通型油霧器也稱(chēng)為全量式油霧器，把霧化后的油霧全部隨壓縮空氣輸出，油霧粒徑約為20um。普通型油霧器又分為固定節(jié)流式和自動(dòng)節(jié)流式兩種，前者輸出的油霧濃度隨空氣的流量變化而變化，后者輸出的油霧濃度基本保持恒定。不隨空氣流量的變化而變化。,§10.8 壓縮空氣的潤(rùn)滑裝置,,,,,2024

16、年3月31日星期日,液壓與氣動(dòng)技術(shù),壓縮空氣的潤(rùn)滑裝置,,,,,,通常壓縮空氣是干燥和無(wú)油的。對(duì)于某個(gè)氣動(dòng)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，有些地方需要潤(rùn)滑的壓縮空氣，有些地方則不需要，因此，應(yīng)對(duì)壓縮空氣的潤(rùn)滑進(jìn)行限制。當(dāng)壓縮空氣通過(guò)油霧器時(shí)，其在油室與視油器之間產(chǎn)生一個(gè)壓降，該壓降使油液經(jīng)吸油管上升，并經(jīng)噴嘴引射到壓縮空氣中，油滴被霧化，隨壓縮空氣流出。,2024年3月31日星期日,液壓與氣動(dòng)技術(shù),氣動(dòng)三聯(lián)件FRL,,,,,,2024年3月31日星期日,液

17、壓與氣動(dòng)技術(shù),氣動(dòng)三聯(lián)件（FRL：Filter Regulator Lubricator）,,,,,,,2024年3月31日星期日,液壓與氣動(dòng)技術(shù),從空壓機(jī)輸出的壓縮空氣要通過(guò)管路系統(tǒng)被輸送到各氣動(dòng)設(shè)備上，管路系統(tǒng)如同人體的血管。輸送空氣的管路配置如設(shè)計(jì)不合理，將產(chǎn)生下列問(wèn)題： ①壓降大，空氣流量不足； ②冷凝水無(wú)法排放； ③氣動(dòng)設(shè)備動(dòng)作不良，可靠性降低； ④維修保養(yǎng)困難。,§10.9 壓縮空

18、氣的輸送(Air distribution),,,,,2024年3月31日星期日,液壓與氣動(dòng)技術(shù),按照供氣可靠性和經(jīng)濟(jì)性考慮，一般有兩種主要的配置：終端管道和環(huán)狀管道。普通氣動(dòng)設(shè)備大多采用不高于8巴的壓縮空氣源，故一般按照只有一種壓力要求來(lái)處理，采用同一壓力管道，用減壓閥來(lái)滿(mǎn)足用氣設(shè)備的壓力要求。1.終端管道 這種系統(tǒng)簡(jiǎn)單，經(jīng)濟(jì)性好。多用于間斷供氣，一條支路上可安裝一個(gè)截止閥，用于關(guān)閉系統(tǒng)。管道應(yīng)在流動(dòng)方向上有1：100的斜

19、度以利于排水,并在最低位置設(shè)置排水器。,主管路配管方式(Piping layout),,,,,2024年3月31日星期日,液壓與氣動(dòng)技術(shù),主管路配管方式(Piping layout),1.終端管道,,,,,這種系統(tǒng)簡(jiǎn)單，經(jīng)濟(jì)性好。多用于間斷供氣，一條支路上可安裝一個(gè)截止閥，用于關(guān)閉系統(tǒng)。管道應(yīng)在流動(dòng)方向上有1：100的斜度以利于排水,并在最低位置設(shè)置排水器。,2024年3月31日星期日,液壓與氣動(dòng)技術(shù),2．環(huán)狀管道

20、 這種系統(tǒng)供氣可靠性高，壓力損失小，壓力穩(wěn)定，但投資較高。在環(huán)狀主管道系統(tǒng)中空氣從兩邊輸入到達(dá)高的消耗點(diǎn)，這可將減壓力降至最低。這種系統(tǒng)中冷凝水會(huì)流向各個(gè)方向，因此必須設(shè)置足夠的自動(dòng)排水裝置。另外，每條支路上及支路間都要設(shè)置截止閥。這樣，當(dāng)關(guān)閉支路時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)仍能供氣。,主管路配管方式(Piping layout),,,,,2024年3月31日星期日,液壓與氣動(dòng)技術(shù),主管路配管方式(Piping layout),2．環(huán)狀管道,,,,