气动系统.ppt
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1、济南铁道职业技术学院济南铁道职业技术学院项目九项目九 气动元件的认识气动元件的认识与基本回路的组建与基本回路的组建2008 年 4 月 机 械 工 程 系上一页上一页下一页下一页返回本章返回本章济南铁道职业技术学院济南铁道职业技术学院返回本节返回本节结结 束束气压传动是指以压缩空气作为工作介气压传动是指以压缩空气作为工作介质来传递动力和实现控制的一门技术,质来传递动力和实现控制的一门技术,它包含传动技术和控制技术两个方面它包含传动技术和控制技术两个方面的内容。气压传动具有防火、防爆、的内容。气压传动具有防火、防爆、节能、高效、无污染等优点,在国工节能、高效、无污染等优点,在国工业生产中的得到了
2、广泛应用。业生产中的得到了广泛应用。目录目录教学要求教学要求重点难点重点难点气动元件的认识与基本回路的组建气动元件的认识与基本回路的组建上一页上一页下一页下一页返回本章返回本章济南铁道职业技术学院济南铁道职业技术学院返回本节返回本节结结 束束教学要求教学要求掌握各种气压元件的工作原理掌握各种气压元件的工作原理了解气源及气源净化装置工作原理了解气源及气源净化装置工作原理掌握气动回路基本工作原理掌握气动回路基本工作原理掌握气压系统分析设计能力掌握气压系统分析设计能力掌握气压系统故障诊断排除方法掌握气压系统故障诊断排除方法上一页上一页下一页下一页返回本章返回本章济南铁道职业技术学院济南铁道职业技术学
3、院返回本节返回本节结结 束束重点难点重点难点气动回路基本工作原理气动回路基本工作原理气压系统分析设计能力气压系统分析设计能力气压系统故障诊断排除方法气压系统故障诊断排除方法上一页上一页下一页下一页返回本章返回本章济南铁道职业技术学院济南铁道职业技术学院返回本节返回本节结结 束束目录目录9.19.1气压传动基础知识气压传动基础知识9.2 9.2 气源装置及气动辅助元件气源装置及气动辅助元件9.3 9.3 气动执行元件气动执行元件9.4 9.4 气动控制元件气动控制元件9.5 9.5 气动基本回路气动基本回路9.6 9.6 气压传动系统气压传动系统上一页上一页下一页下一页返回本章返回本章济南铁道职
4、业技术学院济南铁道职业技术学院返回本节返回本节结结 束束9.19.1气压传动基础知识气压传动基础知识干空气干空气 不含水蒸气的空气不含水蒸气的空气湿空气湿空气 含有水蒸气的空气含有水蒸气的空气成分成分氮氮氧氧氩氩二氧化碳二氧化碳其它气体其它气体体积分数体积分数%78.0378.0320.9320.930.9320.9320.030.030.0780.078质量分数质量分数%75.5075.5023.1023.101.281.280.0450.0450.0750.0751.1.空气的性质空气的性质干空气的组成干空气的组成上一页上一页下一页下一页返回本章返回本章济南铁道职业技术学院济南铁道职业技术
5、学院返回本节返回本节结结 束束空气的物理性质空气的物理性质密度密度 单位体积内空气的质量单位体积内空气的质量对于干空气对于干空气粘度粘度气体在流动过程中,空气质点之间相对运动产生阻气体在流动过程中,空气质点之间相对运动产生阻力的性质。主要受温度变化的影响,较液体的粘度力的性质。主要受温度变化的影响,较液体的粘度小很多,且随温度的升高而升高。小很多,且随温度的升高而升高。上一页上一页下一页下一页返回本章返回本章济南铁道职业技术学院济南铁道职业技术学院返回本节返回本节结结 束束空气的压缩性和膨胀性空气的压缩性和膨胀性压缩性压缩性 气体的体积随压力增大而减小的性质。气体的体积随压力增大而减小的性质。
6、膨胀性膨胀性 气体的体积随温度升高而增大的性质。气体的体积随温度升高而增大的性质。空气的压缩性和膨胀性远大于固体和液体的压缩性空气的压缩性和膨胀性远大于固体和液体的压缩性和膨胀性和膨胀性 。上一页上一页下一页下一页返回本章返回本章济南铁道职业技术学院济南铁道职业技术学院返回本节返回本节结结 束束湿空气湿空气 用所含水份的程度用湿度和含湿量来表示。用所含水份的程度用湿度和含湿量来表示。绝对湿度绝对湿度:每立方米湿空气中所含水蒸气的:每立方米湿空气中所含水蒸气的质量质量饱和绝对湿度饱和绝对湿度:湿空气中水蒸气得分压力:湿空气中水蒸气得分压力达到该湿度下蒸气的饱和压力时的绝对湿度达到该湿度下蒸气的饱
7、和压力时的绝对湿度成为饱和绝对湿度成为饱和绝对湿度相对湿度:相对湿度:在某温度和总压力下在某温度和总压力下其绝对湿度和绝对饱和湿度之比其绝对湿度和绝对饱和湿度之比空气的含湿量空气的含湿量:每千克质量的干空气:每千克质量的干空气中所混合的水蒸气的质量中所混合的水蒸气的质量上一页上一页下一页下一页返回本章返回本章济南铁道职业技术学院济南铁道职业技术学院返回本节返回本节结结 束束2.2.气体状态方程气体状态方程理想气体状态方程理想气体状态方程理想气体理想气体 不计粘性的气体,空气可近似视为理想气体不计粘性的气体,空气可近似视为理想气体一定质量的理想气体在状态变化的瞬间,一定质量的理想气体在状态变化的
8、瞬间,有如下气体状态方有如下气体状态方程成立程成立上一页上一页下一页下一页返回本章返回本章济南铁道职业技术学院济南铁道职业技术学院返回本节返回本节结结 束束等容变化过程等容变化过程一定质量的气体,在体积不变的条件下,所进行的状态一定质量的气体,在体积不变的条件下,所进行的状态变化过程变化过程 等压变化过程等压变化过程等温变化过程等温变化过程气缸工作、管道输送空气等过程可视为等温过程气缸工作、管道输送空气等过程可视为等温过程上一页上一页下一页下一页返回本章返回本章济南铁道职业技术学院济南铁道职业技术学院返回本节返回本节结结 束束绝热过程绝热过程多变过程多变过程气动系统中快速充、排气过程可视为绝热
9、过程气动系统中快速充、排气过程可视为绝热过程上一页上一页下一页下一页返回本章返回本章济南铁道职业技术学院济南铁道职业技术学院返回本节返回本节结结 束束3.3.气体的流动规律气体的流动规律连续性方程连续性方程伯努利方程伯努利方程因气体可以压缩(因气体可以压缩(常数)常数),又因气体流动很快,来,又因气体流动很快,来不及与周围环境进行热交换,按绝热状态计算,则有不及与周围环境进行热交换,按绝热状态计算,则有上一页上一页下一页下一页返回本章返回本章济南铁道职业技术学院济南铁道职业技术学院返回本节返回本节结结 束束气动元件的通流能力,是指单位时间内通过阀、管路等的气体气动元件的通流能力,是指单位时间内
10、通过阀、管路等的气体质量。质量。有效截面积有效截面积 由于实际流体存在粘性,流速的收缩比节流孔实际由于实际流体存在粘性,流速的收缩比节流孔实际面积小,此最小截面积称为有效截面积,它代表了节流孔的通面积小,此最小截面积称为有效截面积,它代表了节流孔的通流能力。有效截面积的简化计算流能力。有效截面积的简化计算 对于阀口或管路对于阀口或管路 S S=AA 为收缩系数,为收缩系数,A A 为孔口实际面积。为孔口实际面积。多个元件组合后有效截面积的计算多个元件组合后有效截面积的计算并联元件并联元件 S SR RS Si i 串联元件串联元件 1/1/S SR R2 2 1/1/S Si i2 2气动元件
11、的流通能力气动元件的流通能力上一页上一页下一页下一页返回本章返回本章济南铁道职业技术学院济南铁道职业技术学院返回本节返回本节结结 束束当气体以较低的速度通过节流小孔时,可以不计当气体以较低的速度通过节流小孔时,可以不计其压缩性,将其密度视为常数其压缩性,将其密度视为常数 ,则有,则有 为空气膨胀修正系数;为空气膨胀修正系数;c c 为流量系数;为流量系数;A A 为为节流孔面积节流孔面积上一页上一页下一页下一页返回本章返回本章济南铁道职业技术学院济南铁道职业技术学院返回本节返回本节结结 束束9.2 9.2 气源装置及气动辅件元件气源装置及气动辅件元件 1.1.气源装置气源装置气源装置气源装置
12、压缩空气的发生装置以及压缩空气的存贮、净化的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。辅助装置。它为系统提供合乎质量要求的压缩空气。执行元件执行元件 将气体压力能转换成机械能并完成做功动作的元件,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。如气缸、气马达。控制元件控制元件 控制气体压力、流量及运动方向的元件,如各种阀控制气体压力、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、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转换、处理气动信
13、号的元器件,如气动传感器及信号处理装置。置。气动辅件气动辅件 气动系统中的辅助元件,如消声器、管道、接头等。气动系统中的辅助元件,如消声器、管道、接头等。上一页上一页下一页下一页返回本章返回本章济南铁道职业技术学院济南铁道职业技术学院返回本节返回本节结结 束束气动系统的基本组成示例气动系统的基本组成示例气源气源分分水水滤滤气气器器压压力力控控制制阀阀油油雾雾器器方方向向控控制制阀阀消声器消声器流量控制阀流量控制阀气气 缸缸气压的传递、分配和控制即输送系统气压的传递、分配和控制即输送系统气压的消耗气压的消耗上一页上一页下一页下一页返回本章返回本章济南铁道职业技术学院济南铁道职业技术学院返回本节返
14、回本节结结 束束气源装置(压缩空气站)气源装置(压缩空气站)气源装置为气动系统提供满足一定质量要求的压缩空气,是气源装置为气动系统提供满足一定质量要求的压缩空气,是气动系统的重要组成部分。气动系统的重要组成部分。气动系统对压缩空气的主要要求:具有一定压力和流量,并气动系统对压缩空气的主要要求:具有一定压力和流量,并具有一定的净化程度。具有一定的净化程度。气源装置由以下四部分组成气源装置由以下四部分组成气压发生装置气压发生装置空气压缩机;空气压缩机;净化、贮存压缩空气的装置和设备;净化、贮存压缩空气的装置和设备;管道系统;管道系统;气动三大件。气动三大件。上一页上一页下一页下一页返回本章返回本章
15、济南铁道职业技术学院济南铁道职业技术学院返回本节返回本节结结 束束空气压缩机空气压缩机将电机或内燃机机械能转化为气体的压力能,供气动机械使用。将电机或内燃机机械能转化为气体的压力能,供气动机械使用。分类分类按工作原理分按工作原理分 可分为容积式空压机和速度式空压机。可分为容积式空压机和速度式空压机。按工作方式分按工作方式分 往复式与回转式两大类。往复式可细分为活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。塞式与膜片式,回转式可细分为叶片式与螺杆式。按输出压力大小分按输出压力大小分低压空压机低压空压机 0 02 2 1 10MPa0MPa中压空压机中压空压机
16、 1 10 0 10MPa10MPa高压空压机高压空压机 10 10 100MPa100MPa超高压空压机超高压空压机 100MPa 100MPa 上一页上一页下一页下一页返回本章返回本章济南铁道职业技术学院济南铁道职业技术学院返回本节返回本节结结 束束按空压机输出流量按空压机输出流量(排量排量)分分微型微型 1m31m3MinMin小型小型 1 1 10 m310 m3MinMin中型中型 10 10 100 m3100 m3MinMin大型大型 100m3100m3MinMin空气压缩机的选用空气压缩机的选用主要根据气压传动系统所需的工作压力与流量。主要根据气压传动系统所需的工作压力与流量
17、。上一页上一页下一页下一页返回本章返回本章济南铁道职业技术学院济南铁道职业技术学院返回本节返回本节结结 束束空气压缩机工作原理空气压缩机工作原理吸气过程:吸气过程:曲柄曲柄6 6回转带动气缸活塞回转带动气缸活塞2 2作直线往复运动,当活作直线往复运动,当活塞塞2 2向右运动时,气缸腔向右运动时,气缸腔1 1容积增大形成局部真空,在大气压容积增大形成局部真空,在大气压作用下,吸气阀作用下,吸气阀7 7打开,大气进入气缸打开,大气进入气缸1 1。排气过程:排气过程:当活塞向左运动时,气缸当活塞向左运动时,气缸1 1内容积缩小,气体被内容积缩小,气体被压缩,压力升高,排气阀压缩,压力升高,排气阀8
18、8打开,压缩空气排出。打开,压缩空气排出。上一页上一页下一页下一页返回本章返回本章济南铁道职业技术学院济南铁道职业技术学院返回本节返回本节结结 束束气源的净化装置气源的净化装置气动系统对压缩空气质量的要求:压缩空气要具有一气动系统对压缩空气质量的要求:压缩空气要具有一定压力和足够的流量,具有一定的净化程度。不同定压力和足够的流量,具有一定的净化程度。不同的气动元件对杂质颗粒的大小有具体的要求。的气动元件对杂质颗粒的大小有具体的要求。混入压缩空气中的油分、水分、灰尘等杂质会产生不混入压缩空气中的油分、水分、灰尘等杂质会产生不良影响,必须要设置除油、除水、除尘,并使压缩良影响,必须要设置除油、除水
19、、除尘,并使压缩空气干燥的提高压缩空气质量、进行气源净化处理空气干燥的提高压缩空气质量、进行气源净化处理的辅助设备。的辅助设备。一般包括后冷却器、油水分离器、贮气罐、干燥器。一般包括后冷却器、油水分离器、贮气罐、干燥器。上一页上一页下一页下一页返回本章返回本章济南铁道职业技术学院济南铁道职业技术学院返回本节返回本节结结 束束后冷却器后冷却器作用作用 将空气压缩机排出的压缩空气温度由将空气压缩机排出的压缩空气温度由140140170170降至降至40405050。这样就可使压缩空气中的油雾和水汽迅速达到饱和,。这样就可使压缩空气中的油雾和水汽迅速达到饱和,使其大部分析出并凝结成油滴和水滴,以便经
20、油水分离器排使其大部分析出并凝结成油滴和水滴,以便经油水分离器排出。出。结构形式结构形式 蛇形管式蛇形管式 列管式列管式 散热片式散热片式 管套式管套式(a)(a)蛇管式蛇管式 (b)(b)列管式列管式上一页上一页下一页下一页返回本章返回本章济南铁道职业技术学院济南铁道职业技术学院返回本节返回本节结结 束束冷却方式冷却方式 水冷和风冷水冷和风冷上一页上一页下一页下一页返回本章返回本章济南铁道职业技术学院济南铁道职业技术学院返回本节返回本节结结 束束油水分离器油水分离器作用作用 分离并排出压缩空气分离并排出压缩空气中凝聚的油分、水分和灰尘中凝聚的油分、水分和灰尘杂质等,使压缩空气得到初杂质等,使
21、压缩空气得到初步净化。步净化。结构形式结构形式 环形回转式、撞环形回转式、撞击折回式、离心旋转式、水击折回式、离心旋转式、水浴式以及以上形式的组合使浴式以及以上形式的组合使用蛇形管式用蛇形管式 撞击折回并回转式油水分离器撞击折回并回转式油水分离器 上一页上一页下一页下一页返回本章返回本章济南铁道职业技术学院济南铁道职业技术学院返回本节返回本节结结 束束储气罐储气罐作用作用储存一定数量的压缩空气,以备发储存一定数量的压缩空气,以备发生故障或临时需要应急使用;生故障或临时需要应急使用;消除由于空气压缩机断续排气而对消除由于空气压缩机断续排气而对系统引起的压力脉动,保证输出气系统引起的压力脉动,保证
22、输出气流的连续性和平稳性;流的连续性和平稳性;进一步分离压缩空气中的油、水等进一步分离压缩空气中的油、水等杂质。杂质。贮气罐一般采用焊接结构,以立式贮气罐一般采用焊接结构,以立式居多居多 储气罐储气罐上一页上一页下一页下一页返回本章返回本章济南铁道职业技术学院济南铁道职业技术学院返回本节返回本节结结 束束干燥器干燥器 进一步除去压缩空气中的水分、油、颗粒杂质。进一步除去压缩空气中的水分、油、颗粒杂质。吸附式干燥器吸附式干燥器冷却式干燥器冷却式干燥器上一页上一页下一页下一页返回本章返回本章济南铁道职业技术学院济南铁道职业技术学院返回本节返回本节结结 束束过滤器过滤器作用作用 分离分离水分、过滤水
23、分、过滤杂质。杂质。类型类型一次过滤器一次过滤器 分水滤气器分水滤气器 一次过滤器结构图一次过滤器结构图 普通分水滤气器结构图普通分水滤气器结构图 上一页上一页下一页下一页返回本章返回本章济南铁道职业技术学院济南铁道职业技术学院返回本节返回本节结结 束束气动三联件气动三联件分水过滤器分水过滤器 作用是除去空气中的灰尘、杂质,作用是除去空气中的灰尘、杂质,并将空气中的水分分离出来。并将空气中的水分分离出来。油雾器油雾器 特殊的注油装置。特殊的注油装置。减压阀减压阀 起减压和稳压作用。起减压和稳压作用。气动三联件是气动元件及气动系统使用压缩空气动三联件是气动元件及气动系统使用压缩空气的质量最后保证
24、。气的质量最后保证。上一页上一页下一页下一页返回本章返回本章济南铁道职业技术学院济南铁道职业技术学院返回本节返回本节结结 束束上一页上一页下一页下一页返回本章返回本章济南铁道职业技术学院济南铁道职业技术学院返回本节返回本节结结 束束2.2.气动辅助元件气动辅助元件油雾器油雾器油雾器是一种特殊的油雾器是一种特殊的注油装置。它以空气注油装置。它以空气为动力,使润滑油雾为动力,使润滑油雾化后,注入空气流中,化后,注入空气流中,并随空气进入需要润并随空气进入需要润滑的部件,达到润滑滑的部件,达到润滑的目的。的目的。油雾器的结构油雾器的结构上一页上一页下一页下一页返回本章返回本章济南铁道职业技术学院济南
25、铁道职业技术学院返回本节返回本节结结 束束消声器消声器消消声声器器就就是是通通过过阻阻尼尼或或增增加加排排气气面面积积来来降降低低排排气气速速度度和和功功率率,从而降低噪声的。从而降低噪声的。三三种种类类型型:吸吸收收型型消消声声器器、膨膨胀胀干干涉涉型型消消声声器器和和膨膨胀胀干干涉涉吸吸收收型消声器。型消声器。吸收型消声器结构简图吸收型消声器结构简图1-1-连接螺丝;连接螺丝;2-2-消声罩消声罩上一页上一页下一页下一页返回本章返回本章济南铁道职业技术学院济南铁道职业技术学院返回本节返回本节结结 束束转换器转换器气气-电电转转换换器器及及电电-气气转转换换器器.如如:压压力力继继电电器器、
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