气压传动元件

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8.1气压传动能源元件和辅助元件
(2)油水分离器油水分离器的作用是将后冷却器降温析出的 水滴、油滴等杂质与压缩空气分离。油水分离器的结构形式 有环形回转式、离心旋转式、撞击挡板式等。
人工排出油水分离器的图形符号见图8-5 (a)，图8-5 (b)为人工排出撞击挡板式油水分离器。
空气压缩机的主要参数是压力和流量。根据系统负载力和速 度要求，以及执行元件的有效作用面积，即可算出系统的工 作压力Ps和流量q。
(1)考虑各种压力损失时，空气压缩机工作压力Ps为
p1 p p
(8-1)
式中P—负载压力(MPa );
p—管路阻力、阀口等压力损失之和(MPa )
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8.1气压传动能源元件和辅助元件
(2)叶片式空气压缩机图8-2是叶片式空气压缩机(旋转式) 结构原理图。由图可知，叶片式空气压缩机与液压传动的单 作用式叶片泵相似，其工作原理相同。
空气压缩机与液压泵相比，相对运动的零件之间没有自润 滑能力，摩擦发热严重。因此，散热与润滑是空气压缩机的 关键问题，通常在泵体工作腔外侧设计翅片以增大散热面积， 或者将泵体设计成空腔，增大与大气的接触面积而散热。
第8章气压传动元件
8.1气压传动能源元件和辅助元件 8.2气压传动执行元件 8.3气压传动调节与控制元件
8.1气压传动能源元件和辅助元件
8.1.1空气压缩机
1.空气压缩机的种类及工作原理 空气压缩机的种类很多，容积式空气压缩机按结构可分为活
塞式、叶片式、螺杆式和膜片式。 容积式压缩机是指直接依靠改变气体容积来提高气体压力的
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8.3气压传动调节与控制元件
(1)直动式减压阀直动式减压阀的图形符号见图8-22 (a)。 图8 -22 (b)为QTY型直动式减压阀的结构图，在调压弹簧 力作用下有预开口。
F 100%
Ft
式中F—气缸实际负载(N);
Ft—气缸理论输出力(N)。
气缸负载率与负载形式和运动速度有关。计算时可参照表8-
1确定。
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8.2气压传动执行元件
(3)气缸运动速度气缸运动速度的c 计算同液压缸，运动速度 用平均速度v表示(m/s) 。
(4)气缸耗气量计算
气压传动顺序阀分为直动式、先导式。顺序阀与单向阀复合 在一起可以组成单向顺序阀。 (1)直动式顺序阀直动式顺序阀的图形符号见图8 20(a)。图8-20 (b),(c)为直动式顺序阀的工作原理图。 图8-20 (b)是阀口关闭状态，图8 -20 (c)是阀口开启状 态。调节弹簧压缩量即可调节进口压力。
压缩机。其工作原理是压缩气体的体积，使单位体积内气体 分子的密度增加以提高压缩空气的压力。 往复式压缩机(也称活塞式压缩机)是容积式压缩机，其压 缩元件是一个活塞，在气缸内作往复运动。其工作原理是直 接压缩气体，当气体达到一定压力后排出。
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8.1气压传动能源元件和辅助元件
2.空气压缩机主要参数
(3)单杆膜片式气缸图8-14为单杆膜片式气缸的基本结构形 式。膜片在无杆腔压力气体作用下克服复位弹簧力及负载向 右运动。当压力气体释放后，在弹簧力作用下复位。显然这 种气缸也属单作用式气缸。
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8.2气压传动执行元件
(4)气一液阻尼缸气一液阻尼缸是由气缸和液压缸组合而成。 而且有串联式结构和并联式结构之分，见图8-15。
2.压缩空气的储存元件 压缩空气的储存元件是气罐，种类有立式和卧式。图8-8
是立式气罐。气罐的图形符号见图8-8 (a)。 气罐的作用:保证系统具有连续和稳定的气源而储存一定
量的压缩空气;当原动机出现意外故障后，确保系统有足够压 缩空气复位或安全制动;降低气温;沉积杂质、水分和油分。
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(3)分水滤气器分水滤气器结构形式有多种。人工排出分水 滤气器的图形符号见图8-6 (a)。图8-6 (b)是QSL型人工 排出分水滤气器。其分水效率大于75%，粉尘滤除效率 95%以上。
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8.1气压传动能源元件和辅助元件
(4)干燥器干燥器的作用是进一步除去压缩空气中的水、油 和杂质。常用的干燥器有吸附式和冷凝式。吸附式干燥器的 图形符号见图8-7 (a)，图8-7 (b)为吸附式干燥器。
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8.2气压传动执行元件
8.2.1气缸
1.气缸的分类和图形符号 气缸按结构形式主要分为活塞式、膜片式及组合式。按功
能可分为普通气缸和特殊气缸。 气缸图形符号的简化画法同液压缸图形符号，只是气缸进
排气口用空三角形标注，如图8-12 (a)所示。 2.几种常用气缸 (1)双作用单杆活塞式气缸图8-12 (b)为双作用单杆活塞式
载率、耗气量等。 (1)气缸的推、拉力计算气缸推、拉力计算公式同液压缸。
由于存在润滑不足问题，实际输出力与理论输出力存在差异。
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8.2气压传动执行元件
(2)效率和负载率气缸效率用 c 表示。随缸径和工作压力的 增大，c 增大。通常 c =0. 7-0. 95。
负载率可用 表示，其定义是
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8.3气压传动调节与控制元件
8.3.1压力控制阀
在气压传动中，压力控制阀按功能可分为溢流阀(安全阀)、 顺序阀、减压阀。
1.溢流阀(安全阀) 气压传动系统中，溢流阀起安全阀作用，限定系统最高工
作压力以保护系统。当气源压力达到溢流阀调定值时，阀口 迅速开启，释放气体。当气源压力低于溢流阀调定值时，阀 口关闭。气压传动中溢流阀也有直动式和先导式。 (1)直动式溢流阀直动式溢流阀的图形符号见图8 18(a)。图8-18 (b),(c)为两种结构形式的直动式溢流阀， 图8-18 (b)为球阀式，图8-18 (c)为膜片式。
.串联式气一液阻尼缸如图8-15 (a)所示，以气缸6产生 动力驱动负载1;以液压缸2产生阻尼力控制运动速度;油杯5 的作用是补偿液压缸泄漏的。在油液阻尼作用下，可克服气 缸运动中的爬行、前冲或振动现象，满足稳定进给的需要。
.并联式气一液阻尼缸如图8-15 (b)所示，这种缸是由液 压缸和气缸经过档铁螺母7和连接板8浮动连接组成。
.理论耗气量qt
qt=ALN
(8-4)
式中A—活塞(柱塞)有效作用面积(m2)
L—活塞(柱塞)有效行程(m);
N一每秒钟往复次数。
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8.2气压传动执行元件
8.2.2气动电动机
1.气动电动机分类 气动电动机的分类不论从形式上、结构上都与空气压缩机相
似，工作原理上相反。常用的气压电动机是容积式气动电动 机，它利用工作腔的容积变化来做功，分叶片式、活塞式和 齿轮式等形式。气动电动机的图形符号与液压电动机符号对 应，只是将其表示进排气口的三角画成空的即可，如图817(a)所示。图8-17 (b)是叶片式气动电动机的特性曲线。
8.1气压传动能源元件和辅助元件
(2)空气压缩机流量qs可按下式确定
Ps=k1k2k3q
(8-2)
式中q—系统工作时，同一时间内需求的最大耗气量(扩is) ;
k1—泄漏系数，k1=1. 15-1. 5;
k2—备用系数，k2=1.3-1. 6，根据可能增加的执行元
件数确定;
k3—利用系数，通常取k3=1。
实际上，空气压缩机是最小单元。厂家通常把空气压缩机、 油水分离器、安全阀、气罐和压力表等组合在一起，构成空 气压缩机组销售。小型空气压缩机组通常制造成便携式或可 移动式，如图8 -3所示。
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8.1气压传动能源元件和辅助元件
8.1.2气压传动辅助元件
1.压缩空气的净化元件 (1)后冷却器空气压缩机输出的压缩空气通常温度在
8.1气压传动能源元件和辅助元件
3.自动排水器 自动排水器可复合在净化器上，也可单独安装在管道下方
或气罐底部以及容易形成积水的部位。自动排水器的图形符 号见图8-9 (a)，图8-9 (b)为浮子式自动排水器结构图。 4.油雾器 在气动流体传动系统中，动力是通过闭合回路中的压缩空 气来传递和控制的。在空气介质需要润滑的场合，油雾器就 是设计用以把需要的润滑剂加入到空气流中的元器件。 油雾器按雾化粒径大小分为普通型和微雾型;按原理可分 为固定节流式和可调节流式。油雾器的图形符号见图810(a)，图8-10(b)为QIU型油雾器的结构图。
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8.3气压传动调节与控制元件
(2)单向顺序阀单向顺序阀的图形符号见图8-21 (a)。图 8-21 (b)为单向顺序阀的结构图。
3.减压阀 在气压传动系统中，来自空气压缩机的气源压力由溢流阀
(安全阀)调定，其值高于各执行元件所需压力。各执行元件 的工作压力由减压阀调节和控制。减压阀在气压传动中也称 调压阀。通常减压阀与分水过滤器、油雾器组合在一起使用， 称为气压传动三联件。
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8.2气压传动执行元件
(5)坐标气缸图8-16为坐标气缸的基本结构。由图可知， 这种气缸的活塞杆与缸体连接。而缸筒在气压作用下往复运 动。为了增强刚度和防扭转，缸筒与缸体之间装有精密的滚 珠轴承导向。缸体内还装有可调行程的限位装置、缓冲器和 接近式位置传感器。
3.气缸工作参数及计算 气缸主要工作参数包括推力、拉力、运动速度、效率和负
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8.1气压传动能源元件和辅助元件
3.常用空气压缩机 (1)滑块一活塞式空气压缩机滑块一活塞式空气压缩机是
气压传动系统中最常用的一种，具体结构形式也有多种。图 8-1是滑块一活塞式(往复式)空气压缩机原理图。 原动机驱动空气压缩机的曲柄1作回转运动，带动连杆2,滑 块3、活塞组件4在缸筒5内作往复运动。当活塞向右运动时， 工作腔(活塞左腔)容积增大，形成真空，大气推开吸气阀6 进入工作腔。当活塞向左运动时，工作腔容积减小，吸气阀 关闭，气体受到压缩，压力增大，排气阀8开启并向外排气。 曲柄轴转动一周，空气压缩机吸气一次，排气一次。
120℃ -150 ℃ ，通过后冷却器处理，可将高温汽化后的 水分、油雾冷凝成水滴和油滴，以便再处理。后冷却器有多 种结构形式。 带冷却剂管路的后冷却器的图形符号见图8-4 (a)，图84(b)为比较简单的蛇形管式水冷却器。高温压缩空气从蛇形 管上方进入，从下方出口排出。而冷却水则从下方入口进入， 从上方出口排出。冷却水通过蛇形管表面带走热量，从而降 低管中空气的温度。
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8.1气压传动能源元件和辅助元件
5.消声器 气压传动系统消声降噪有多种措施。消声器是简单方便的
一种。根据消声器原理不同，消声器分为阻性式、抗性式、 阻抗性式和多孔扩散式。 消声器的图形符号见图8-11 (a)，图8-11 (b)为阀用 多孔扩散式消声器结构。图中1为消声排气芯，2为接头。 6.密封及密封件 气动元件及系统能否可靠工作，很大程度取决于密封技术。 由于气体介质赫度较低，所以密封更显得重要。气压传动密 封件通常采用皮革或合成材料制成，也可使用液压密封件， 具体查阅气压传动手册。
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8.3气压传动调节与控制元件
(2)先导式溢流阀先导式溢流阀的图形符号见图8-19 (a)。 图8 -19 (b)为先导式溢流阀的主阀，其先导阀是利用一个 直动式减压阀的出口气压接入K口构成。这样，调节减压阀 的工作压力即可调节主阀的工作压力。
2.顺序阀 气压传动顺序阀可以用于回路中各元件的顺序动作控制。
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8.2气压传动执行元件
2.气动电动机的特点及应用 气动电动机与和它起同样作用的电动机相比，其特点是壳
体轻，输送方便;又因为其工作介质是空气，就不必担心引起 火灾;气动电动机过载时能自动停转，而与供给压力保持平衡 状态。由于上述特点，气动电动机广泛应用于矿山机械及气 动工具等场合。
气缸的一种结构形式。双作用气缸可以通过气体压力驱动活 塞往复运动。其结构组成和工作原理同液压缸一样。
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8.2气压传动执行元件
(2)单作用单杆活塞式气缸图8-13为单作用单杆活塞式气缸 (弹簧复位)的一种结构形式。单作用气缸通过气体压力驱动 活塞向一个方向运动。而复位靠另一侧的弹簧力作用。在弹 簧一侧留有气孔并与大气相通。