第10章 气压装置及气动元件

第10章 气源装置及气动元件
4）流量特性：额定流量下，输入压力与输出压力之差不超过输入 压力的5％。
2.油雾器
(1) 工作原理及结构 油雾器的分类如下：
油雾器微普雾通型型油油雾雾器器（（油油雾雾粒粒径径22－03mm））固固变变定定节节节节流流流流式式式式
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（2）主要性能 1）压力特性 压力特性是指输出流量q一定时，输入压力p1的 波动而引起输出压力P2波动的特性，用特性曲线表示如图 10-13a所示。 2）流量特性 流量特性是指输入压力p1一定时，输出流量q的 变化而引起输出压力P2变化的特性，用特性曲线表示如图 10-13b所示。
包括气压发生装置、净化与贮存压缩空气的 装置、气动三大件等
（2）气动执行元件
将压缩空气的压力能转变为机械能的 元件，如气缸、气马达。
（3）气动控制元件
控制气体的压力、流量及运动方向的 元件，如各种阀类。
（4）气动辅件
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使压缩空气冷却、消声、净化、润滑以 及实现元件间连接所需的元件。
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液压与气压传动
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第10章 气源装置及气动元件 章节目录
10.1 气源装置 10.2 气动辅件 10.3 气动执行元件 10.4 气动控制阀
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第10章 气源装置及气动元件
10.1 气源装置
气动系统由以下元件及装置组成：
（1）气源装置
它为气动系统提供符合质量要求的压缩空气。
规定为额定流量的40%。
油雾器的其他性能指标还有滴油量调节、油雾粒度、脉冲
特性、最低不停气加油压力等。
3.减压阀
（1）工作原理及结构
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其作用是把气源输出压缩空气的压力 减小到气压系统所要求的压力，并保 持其压力稳定，不受气源压力波动和 减压阀输出流量变化的影响。和液压 传动一样，减压阀调压方式有直动式 和先导式两种。
1-旋风叶子 2-滤芯 3-水杯 4-挡水板 5-排水阀
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图10-9 空气过滤器
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（2）性能指标 1）过滤度
是指能允许通过的杂质颗粒的最大直径。常用的规格有
5-10μ m，10-20μ m，25-40μ m，50-75μ m四种，须要精 过滤的还有0.01-0.1μ m，0.1-0.3μ m，0.3μ m 3μ m ,3-5μ m四种规格,以及其它规格如气味过滤等。
图10-14 吸收型消声器
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10.2 气动辅件
10.2.2 管道连接件
管道连接件包括管子和各种管接头。管子可分为硬管及软 管两种。气动系统中使用的管接头分为卡套式、扩口螺纹式、 卡箍式、插入快换式等。
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10.3 气动执行元件
11.3.1 气缸
了吸油管，压缩空气也不会从吸油管6倒流入贮油杯中，所以可在不停气状态下
从油塞口中加油。
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（2）主要性能、指标
1)流量持性
指油雾器在给定进口压力下，其通过流量变化时， 进、出口压力降的变化情况。
2)起雾流量
量贮油杯中油位处于正常工作油位，节流阀全开， 油雾器进口压力为规定值，起雾时的最小空气流量
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10.1.3 气动三大件
空气过滤器、减压阀、油雾器一起称为气动三大件，其安装次 序根据进气方向为空气过滤器（二次过滤器）、减压阀和油雾器， 如图10-8所示。
1-空气滤气器 2- 减压阀 3- 压力表 4- 油雾器
图10-8 气动三联件
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a) 单作用
b) 双作用
图10-15 薄膜式气缸
1- 膜盘 2- 膜片 3- 活塞杆 4-缸体 a,b-进／出气口
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图10-16 气-液阻尼缸
气缸活塞的右行速 度可由节流阀4来调 节，油箱5和单向阀 3起补油作用。在这 里，气缸只作驱动 力，靠液压缸的阻 尼调节作用获得平 稳的运动。它不需 要液压源，经济性 好，同时具有气动 和液压的优点，因 而获得广泛的应用。
时，取V=1.2~4.5m3；当 q>30m3/min时，取V=4.5m3
图10-6 贮气罐
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（4）空气干燥器
图10-7不加热再生式干燥器
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干燥的主要方法有机械法、离 心法、冷冻法和吸附法等。图 10-7所示为一种不加热再生式 干燥器，其中1、2为填满干燥 剂的容器，工作时压缩空气从 容器1的底部流到顶部，水分 被干燥剂吸收而干燥输出。其 中的一部分干燥后的压缩空气 从容器2的顶部流到底部，把 干燥剂中的水分带走，经电磁 阀3和4排向大气。控制电磁阀 3可实现两容器轮流干燥和再 生交替工作，可得到连续输出 干燥压缩空气。二位二通阀4 的作用是使再生容器在转为吸 附干燥前预先充压，防止交替 时输出流量的波动。
水及灰尘等)粒径一般不超
2. 压缩空气净化贮存设备
过以下数值：对于气缸、膜
（1）冷却器
冷却器一般安装在空压片机式的和出截口止管式路气上动，元将件温，度要高 达120～1500C的空压机排求出杂的质气粒体径冷不却大到于4500～μ 5m0，0C
冷却器的结构形式有：蛇形管式（见图10对-于4a气）马、达列、管滑阀式元（件见，要
求杂质粒径不大于25μ m，
图10-4b）、散热片式、套管式等。
对于射流元件，要求杂质粒
冷却方式有水冷和风冷式两种；
径为lOμ m左右。
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a) 蛇管式
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图10-4 冷却器
b) 列管式
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（2）油水分离器
其工作原理是：使压缩空气进入 油水分离器后产生流量和速度的 急剧变化，再依靠惯性作用，将 密度比压缩空气大的水滴、油滴 等杂质分离出来，使压缩空气得 到初步净化。其结构形式有：环 形回转式、撞击折回式、离心旋 转式和水浴式等。图10-5为撞击 折回式油水分离器。压缩空气进 入油水分离器后撞击挡板急剧转 折下降，又撞击容器底部而上升， 依靠急剧转折时的离心力作用析 出水滴和油滴。
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10.1.1 气压发生装置
1.空压机的类型
空气压缩机是一种气压发生装置，它是将机
械能转换成气体压力能的转换装置。
按工作原理：分为容积型空压机和速度型空压机。
按结构形式分类，见图10－2所示。
按输出压力大小可分为：
低压空压机（0.2～1.0MPa）；中压空压机（1.0～10MPa）； 高压空压机（10～100MPa）；超高压空压机（>100MPa）。
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放大
图10-12 减压阀
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1- 调整手柄 2,3- 调压弹簧 4- 弹簧座 5- 膜片 6- 反馈管 7- 阀杆 8- 阀芯 9- 复位弹簧
若输出压力超过调定 值时，膜片离开平衡 位置向上变形，阀芯8 在复位弹簧9的作用下 而上移，阀口a减小， 减压作用增强，使输 出压力降低到调定值； 反之，若输出压力下 降，膜片向下变形， 阀口a增大，减压作用 减弱，使输出压力回 升到调定值，保证输 出压力稳定。调节手 柄1用以控制减压阀口 的大小，即可调节一 定的输出压力值。
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a)不工作时
b)工作时
c)加油时
Hale Waihona Puke Baidu
图10-11特殊单向阀的三种工作状态
油雾器可以在不停气状态下加油。其工作情况如图10－11所示，加油时松开
油塞11使a腔与大气相通而压力下降，于是钢球3被压缩空气压在阀座4上，如图
10-11c）所示，切断了压缩空气进入d腔的通道；又因单向阀钢球7的作用，封住
图10-3 活塞式空压机的工作原理图 1-排气阀 2-气缸 3-活塞 4-活塞杆 5-滑块 6-连杆 7-曲柄 8-吸气阀 9-弹簧
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10.1.2 压缩空气的净化装置和设备
要求是：具有一定的压力
1.气动系统对压缩空气质量的要求
和足够的流量、具有一定的
净化程度，所含杂质(油、
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a）压力特征曲线
b)流量特征曲线
图10-13 气动减压阀性能曲线
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10.2 气动辅件
10.2.1 消声器
气动元件上使用的消声器的类型一般有三种：吸收型消声器， 膨胀干涉型消声器，膨胀干涉吸收型消声器。
1-连接螺纹 2-消声套
图10-14是吸收型 消声器的结构图， 消声套是多孔的吸 声材料，用铜或聚 苯乙烯颗粒烧结而 成，是目前使用最 广泛的一种。
10.1 气源装置
向气压传动系统提供压缩空气(具有—定压力和流量，并具 有一定的净化程度)的装置称为气源装置。
气源装置一般由四个部分组成： 1)气压发生装置。 2)净化、贮存压缩空气的装置和设备。 3)传输压缩空气的管道系统。 4)气动三大件。 往往将1）、2）部分设备布置在压缩空气站内，作为工厂或 车间统一的气源，如图10-1所示。
2)水分离率 是指分离水分的能力，用符号η 表示。
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3）滤灰效率：
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式中 1 ——分水过滤器前空气的
相对湿度； 2 ——分水过滤器（后10-1）
空气的相对湿度。规定分水过滤器
的水分离率不小于65％。
指空气过滤器分离灰尘的重量和进入空气过滤 器的灰尘重量之比。对二次过滤器其滤灰效率 为80%以上。
1. 气缸工作原理及功用
（1）薄膜式气缸 薄膜式气缸是以膜片取代活塞带动活塞杆运动。其结构常为盘
状。有单作用与双作用式之分。如图10-15a）、图10-15b）所示。 （2）气—液阻尼缸
气—液阻尼缸是由气缸和液压缸组合而成，它以压缩空气为 动力源，利用油液的可压缩性小和流量容易控制的特点，可获得 运动平稳和速度可调的目的。如图10-16 示。
按输出流量（排量）可分为：
微型（<1m3/min）；小型（1～10m3/min）；中型（10～ 100m3/min）；大型（>100m3/min）。
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第10章 气源装置及气动元件
图10-2 空气压缩机基本类型
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第10章 气源装置及气动元件
2.空压机的工作原理
以活塞式压缩机为例介绍空压机的工作原理。
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图10-1 气源系统组成示意图 1-空气压缩机 2-后冷却器 3-油水分离器 4、7-贮气罐 5-干燥剂 6-过滤器
1用以产生压缩空气。2用以降温冷却压缩空气。3用以分离并排出降 温冷却凝结的水滴、油滴、杂质等。4和7用以贮存压缩空气，稳定压缩 空气的压力，并除去部分油分和水分。5用以进一步吸收或排除压缩空气 中的水分及油分。6用以进一步过滤压缩空气中的灰尘、杂质颗粒。
图10-5 撞击折回式油水分离器
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（3）贮气罐
其作用是贮存一定数量的 压缩空气，减少压力波动， 保证供气的连续性和稳定 性。有立式和卧式两种， 为节省占地面积，多采用 立式结构，如图10-6所示。 贮气罐的容积V一般是以空 压机每分钟的排气量q为依 据选择的。当q<6m3/min时， 取V=1.2m3；q=6~30m3/min
1.空气过滤器
（1）工作原理
当压缩空气从输入口进入后被引入 旋风叶片1，旋风叶片上由许多呈一定 角度的缺口，使气流沿切线方向强烈旋 转，于是其中较大的灰尘、杂质、油污 和水滴等因质量较大受离心力作用被高 速甩到存水杯内壁产生碰撞而从空气中 分离出来，并流到杯底；而微粒灰尘和 雾状水汽则由滤芯2滤除后从输出口输 出。挡水板4是为了防止杯中污水卷起 而破坏分水滤气器的过滤作用。污水由 排水阀5放掉。
放大
图10-10 油雾器
压缩空气由输入口进入后， 大部分从出口输出，其中一 小部分通过导气雾化管2上的 径向小孔a，中心孔后，顶开 单向阀钢球，经阀座4上的径 向孔进入贮油杯5的上腔d， 油面受压，使油经吸油管6将 单向阀的钢球7顶起。钢球上 部管口为一个边长小于钢球 直径的四方孔，所以钢球不 可能将上部管口封死，油能 不断经节流阀8的节流口滴入 杯内（盖9为透明的可观察滴 油情况），经导气喷雾管2上 部的中心孔和径向小孔b，被 主管道中的气流从小孔b引射 出来（压差原理），雾化后 从输出口输出而进入需要润 滑的部位。调节节流阀8可以 调节滴油量。
1-气缸 2-液压缸 3-单向节流阀 4-节流阀 5-补油箱
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第10章 气源装置及气动元件
（3）无杆气缸
在气缸筒内沿轴向方向开 有一条槽，为防止内部压