第十章 气压传动

消声器的图形符号为
多孔扩散式消声器结构
（六）气－电转换元件
1．气－电转换器
2．压力继电器
（七）管道、接头和管路布置
1.管道
2.接头
3.管路布置
（八）密封件
§10.3
气动执行元件 Pneumatic Transmitting Actuators
功用：是将净化后的压缩空气能转变成机械能输出的能量转换 元件。 包括：气缸、气动马达。
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第十章 气压传动 pneumatic transmission
§10.1 概述
气压传动是以净化后的压缩空气为工作介质，在密闭容器内进行能量转换、 控制与传递的一种传动技术。 由于空气取之不尽用之不竭，投资小，污染少，能耗小，所以气压传动与控 制技术被大量应用于机械加工、汽车制造、电子工业、机器人、气动测量等工业 中。尤其在轻工业领域和气动工具中的应用越来越广泛。
三．气动元件图形符号
气压传动系统中各元件均按GB/T 786.1—1993《液压气动图形符 号》（见附录）规定绘制。
四．气压传动优缺点
优点： 1．工作介质来源方便，而无需投资。使用后的气体直接排向大气、不需要 回收，几乎无污染； 2．安全可靠，自保护能力强； 3．压力损失小，可远距离传动和集中供气； 4．传动与控制响应快，调节使用方便，维护简单； 5．适应工作环境能力强, 可在易燃、易爆、强磁、粉尘、潮湿等环境下工 作。 缺点： 1．不宜精确的定比传动； 2．通常工作压力低，输出功率小； 3．排气时会产生高频噪声。因此需要安装消声器进行降噪处理。
3.坐标气缸
特点是重复定位精度高（ 0.01mm ）
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4.气－液阻尼缸 气－液阻尼缸由汽缸和液压缸组合而成。结构上有串联式和并 联式。气－液阻尼可改善汽缸的调速特性。
(a)串连式 (b)并联式
(四)气缸工作参数计算
1.推拉力计算 2.效率和负载率 效率:
西门子发电公司已制造出 号称世界上最大的压缩机。 该压缩机为5 5MW轴流一 径流式 (AR) ,重量达 16 0公吨 , 进气量大约为 70 0 0 0 0m3/h ,由 一台齿轮电动机驱动
（三）空气压缩机主要参数及选用
1．工作压力 当考虑各种压力损失时，工作压力ps
ps p p
2．流量qs可按下式确定
（2）按工作压力分类
（3）按流量分类
m3/s；
大型泵
q > 100/60 m3/s。
（二）空气压缩机及工作原理 1 ．常用空气压缩机 图形符号 （1）滑块－活塞式空气压缩机 （2）叶片式气泵
2．空气压缩机组
空气压缩机组是包括原 动机、气泵、空气过滤器、 油水分离器、安全阀、储气 罐（蓄能器）和压力表等在 内的气源组合装置，如图10 －7所示。小型空气压缩机 通常制造成便携式或可移动 式。
4．辅助元件 气压传动辅助元件指除了上述三大类元件之外的各种元件。如
空气过滤器、储气罐（蓄能器）、冷却器、干燥器、分水滤气器、油雾器、油水 分离器、消声器、管道和接头等。其作用是储存和净化压缩空气、润滑元件、降
低噪声、连接元件并输送压缩空气等。
5．工作介质 气压传动工作介质是经过净化后的压缩空气。其作用是传递能 量和压力信号。
p 1.013
1.013
m3/s
式中 k L ——泄漏和管路容积系数， k L =1.2～1.5 P ——气缸工作压力， ×105 Pa
二.气动马达
1.气动马达分类和特点 分类: 形式上分为回转式、摆动式 结构和原理上分为齿轮式、叶片式和活塞式 特点: 运动灵活, 安全可靠转速范围在(500～25000) r/min 气动马达输出特性
一.气缸 (一)气缸类型和图形符号
活塞式、膜片式、组合式
(二)普通气缸
1.双作用单杆活塞式气缸
结构举例
2．单作用单杆活塞式气缸 结构举例
3．单杆膜片式气缸 特点： 行程短
膜片为碟形者, 行程为膜片直径的 0.25 倍；膜片为平板形者 , 行程为膜片 直径的0.1倍
(三)特殊气缸
1.开关气缸
2.磁性气缸
c 0.7 ~ 0.95
F 100% Ft
负载率
3．气缸运动速度 4.气缸的耗气量 (1)理论耗气量qt q t = ALN m3/s
A——活塞（柱塞）有效作用面积，单位为m2； L——活塞（柱塞）有效行程，单位为m； N——每秒钟往复次数。 (2)自由耗气量qf
q f qt k L
1～4滴/秒
油雾器的图形符号为
QIU型油雾器 结构与 工作原理
（四）自动排水器
作用是自动除去系统中凝 结的积水等杂质。通常复合在 净化器上，或安装于管道、储 气罐下方。
自动排水器的图形符号为
结构和工作原理:
（五）消声器
作用是降低工作中ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ气噪声。
消声器结构形式较多（阻性式、 抗性式、阻抗性式和多孔扩散式）。 原理是利用阻抗、扩散降低气流排出 速度。 装于换向阀出口的阀用消声器为 多孔扩散式。通常经过此种消声器可 将噪声降低20～40dB(A).
一. 气压传动工作原理
气压传动与液压传动工作原理基本相同，最大差别在于： 一是气压传动的工作介质来源于大气； 二是工作完毕气体直接排向大气而不回收； 三是系统结构轻便； 四是通常工作压力较低，要达到液压传动的工作压力时，对密封要求更加严 格。
二．气压传动系统组成
气压传动系统仍由五部分组成：
1．能源元件 气压传动能源元件指各种气泵（包括空气压缩机）。其作用是 将原动机的机械能转变成气体的压力能。 2．执行元件 气压传动执行元件指各种气缸、气动马达。其作用是将气体压 力能转变成机械能驱动负载。 3．调节控制元件 气压传动调节控制元件指各种气动阀和气动逻辑元件。其 作用是调节和控制压缩空气的压力、流量和方向。
2. 结构和工作原理
3. 应用
（四）与门形梭阀(双压阀)
1. 图形符号
2. 结构和工作原理
3. 应用
（五）快速排气阀
1. 图形符号 2. 结构和工作原理
3. 应用
（六）换向阀
气动换向阀根据工作位数和进排气口数量的不同组合, 常见的有： 二位三通阀、二位四通阀、 二位五通阀、三位四通阀、 三位五通阀。 按阀芯结构形式分为： 按操作控制方式分为： 滑阀式、截止阀式、膜片式。 气压控制式、电磁铁控制式、 电－气压控制式（先导式）。
气压控制式：
单气压控制式、双气压控制式；
加压控制式、释 压控制式、 差压控制式、延时控制式。
电磁铁控制式：
单电磁铁控制式、双电磁铁控制式。
电－气控制式（先导式）：单先导式、双先导式。
1.气压控制换向阀
(1)加压控制式
图形符号
结构和工作原理
(2)释压控制式 图形符号
结构和工作原理
(3)差压控制式
(二)压缩空气的储存元件
1. 储存元件的种类和作用 种类：立式，卧式 作用： 1 ）为保证系统连续而稳定的工作而储 存一定量的压缩空气。 2)当原动机出现意外时,保证系统有足够 气源使其复位或制动。
3）降低气温。
4）沉淀水分、杂质和油分。
储气罐的图形符号为
立式储气罐的结构
2. 要求及容积计算
要求：要有足够的强度和容量。必须按照压力容器设计规范进 行设计和强度校核。
2. 压缩空气的净化元件
分为：后冷却器、油水分离器、干燥器、分水滤气器
（1）后冷却器
作 用 是 将 空 气 压 缩 机 输 出 的 120 ～ 150℃的高温气体进行冷却 ,析出水滴或油 滴进行再处理。 带冷却剂管路的后冷却器的图形符号为
常见结构和工作原理
（2）油水分离器 作用是分离冷却压缩气体中的水或油分。 人工排出油水分离器的图形符号为
容积计算
V0 ——工作周期内系统消耗的自由空气体积； q t ——供给储气罐的空气流量； ——系统工作周期；
p1
p2 pa
——储气罐内气体绝对压力；
——储气罐内允许降至最低的绝对压力； ——大气压。
（三）油雾器
作用是向系统提供 2 ～ 20μm的微粒润滑油, 润滑相 对运动的零件。 按油雾颗粒分为: 普通型（ 20 μm ）; 微雾型（2～3 μm ） 按原理分为固定节流 式和可调节流式
1. 压缩空气的净化
根据气压传动设备实际工作环境、气候等条件的不同，空气中 含有不同程度的粉尘、机械杂物和水分等，空气压缩机的润滑油雾 也将溶于压缩空气中。这些粉尘、机械杂质、水分和油气在一定压 力和温度下将生成混合杂质影响气压传动系统的正常工作，产生的 不良后果是： 1） 混合杂质在管道、阀口处聚集将增大阻力，造成误动作或 不能工作； 2）水分在一定压力和温度下析出水滴，在低温环境下阻塞节流 孔、阻尼孔或使某些元件冻裂； 3）雾化油气与其它空气成分在一定压力和温度下生成有害物质 损伤元件工作面或生成易燃易爆物质。 综上所述，由空气压缩机排出的压缩空气必须经过净化元件的 处理才能储存和使用。
常见结构和工作原理:
（3）干燥器 干燥器的作用是进一步除去 压缩空气中的水分。 结构形式有吸附式和冷凝 式。 吸附式干燥器的图形符号为
180°C高 温干空气
吸附式干燥器结构与工作原理
（4）分水滤气器 作用是进一步分离压缩气 体中的水份及杂质。 人工排出分水滤气器的图 形符号为
常见结构和工作原理是:
结构和工作原理
二.压力控制阀
(一)分类
溢流阀、减压阀、顺序阀
（二）溢流阀（安全阀）
（1）直动式溢流阀
图形符号
结构和工作原理
（2）先导式溢流阀 图形符号
结构和工作原理
（三）减压阀
1. 直动式减压阀 图形符号
QTY型直动式减压阀 直动式减压阀适应于压力在 （0.05～0.6）MPa，公称流量在 （0.08～1.17）×10-3m3/s范围内使 用。流量和压力超过此范围时应采 用先导式减压阀。
2. 先导式减压阀 图形符号
外部先导式减压阀 结构和工作原理 减压阀、分水滤气器、 油雾器组成气动三联件
内部先导式减压阀
（四）顺序阀
1.直动式顺序阀 图形符号
结构和工作原理
2.单向顺序阀 图形符号
q s k1 k 2 k 3 q
q——系统工作时，同一时间内需求的最大耗气量，单位为 m3/s； 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。
二. 气压传动辅助元件
（一）压缩空气的净化与净化元件元件
§10.2 气动能源元件 pneumatic transmitting energy components
一．空气压缩机类型和工作原理
（一）空气压缩机类型
作为气压传动使用的空气压缩机通常采用容积式空气压缩机（气泵）。
1. 具体有以下分类：
（1）按结构分类 活塞式、膜片式、叶片式和螺杆式几种。 低压泵 中压泵 高压泵 超高压泵 微型泵 小型泵 中型泵 p =（0.2～1）MPa； p =（1～10）MPa； p =（10～100）MPa ； p >100MPa； q < 1/60 m3/s； q ＝（1～10）/60 m3/s； q ＝（10～100）/60
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图10-7 空气压缩机组
1-电源开关 2-电源线插头 3、7-压力表 4、6-空气压缩机 5-气罐 8-安全阀 9-气压自动开关 10-排气管
1公吨（tonne, metric ton）= 1000公斤； 吨（原本意义上的吨）是英制单位，英文 是ton。英国和美国对ton的定义不同。在 英国1 ton等于1016公斤，因此英国的吨又 成为long ton（长吨）；在美国1 ton等于 907公斤，因此美国的吨又成为short ton （短吨）。
（ 4 ）延时控制式
2.电磁换向阀
分单电磁式和双电磁式 （1）单电磁铁截止阀式二位三通换向阀 图形符号
结构和工作原理
（2）双电磁铁滑阀式二位五通换向阀 图形符号
结构和工作原理
3.电－气控制换向阀（先导式换向阀） （1）单先导式电－气换向阀
图形符号
结构和工作原理
（2）双先导式电－气换向阀 图形符号
气动马达应用
§10.4 气压传动调节与控制元件 Pneumatic Transmission & Control Components
按功能分为:方向控制阀、压力控制阀、流量控制阀；气动逻辑元件
一.方向控制阀
（一）方向控制阀种类
(二)单向阀
1. 图形符号
2.单向阀结构和工作原理
（三）或门形梭阀
1. 图形符号