气动与液压传动控制技术基本常识第二课

1、气压与液压传动气压与液压传动 控制技术基本常识控制技术基本常识 技能型紧缺人才培养培训系列教材技能型紧缺人才培养培训系列教材 高等教育出版社高等教育出版社 主编：胡海清 王骅 参编：王晓忠 第一章 气压传动技术 基础知识 第三节 气源系统及 气源处理装置 一、压缩空气 1.3.1 压缩空气 1. 1.空气的组成空气的组成 自然界的空气是由若干种气体混合而成 的，大气中还含有二氧化硫、亚硝酸、碳氢 化合物等，常含有少量水蒸气，对于含有水 蒸气的空气称为湿空气，完全不含水蒸气的 空气叫干空气。 湿空气中所含水蒸气的程度用温度和含 湿量来表示，而湿度的表示方法有绝对湿度 和相对湿度之分。 1.3.1

2、 压缩空气 2. 2.湿空气湿空气 在一定温度和压力下，空气中所含水 蒸气达到最大极限时，这时的湿空气叫饱 和湿空气。 1 m3的饱和湿空气中，所含水蒸气的 质量称为饱和湿空气的绝对湿度。 1.3.1 压缩空气 （1）绝对湿度 1 m3湿空气中所含水蒸气的质量称为绝 对湿度。也就是湿空气中水蒸气的密度。 （2）相对湿度 在相同温度、相同压力下，绝对湿度与 饱和绝对湿度之比称为该温度下的相对湿度。 （3）含湿量 空气的含湿量指1kg质量的干空气中所 混合的水蒸气的质量。 （4）露点 保持水蒸气压力不变而降低未饱和湿空 气的温度，使之达到饱和状态时的温度叫露 点。 1.3.1 压缩空气 3. 3.

3、压缩空气的污染压缩空气的污染 由于压缩空气中的水分、油污和灰尘 等杂质不经处理直接进入管路系统时，会 对系统造成不良后果，所以气压传动系统 中所使用的压缩空气必须经过干燥和净化 处理后才能使用。 二、 压力的表示方法 1.3.2 压力的表示方法 工程上压力有两种表示方法，一种工程上压力有两种表示方法，一种 是以绝对真空作为基准所计的压力，称是以绝对真空作为基准所计的压力，称 为绝对压力；另一种是以大气压力作为为绝对压力；另一种是以大气压力作为 基准所计的压力，称为相对压力。基准所计的压力，称为相对压力。 100 kPa （bar） 大气压大气压 （约为（约为 1 bar） 表压表压 绝对压绝对

4、压 力力 真空度真空度 图图126 压力的表示方法压力的表示方法 1.3.2 压力的表示方法 ISO ISO规定的压力单位为帕斯卡，简称规定的压力单位为帕斯卡，简称 为帕，符号为为帕，符号为PaPa，1 Pa=1 N/m1 Pa=1 N/m2 2。由于此。由于此 单位很小，工程上使用不方便，因此常单位很小，工程上使用不方便，因此常 采用兆帕，符号为采用兆帕，符号为MPaMPa，1 MPa=101 MPa=106 6 Pa Pa。 目前压力单位巴也很常用，它的符号是目前压力单位巴也很常用，它的符号是 barbar，1 bar=101 bar=105 5 Pa Pa。 三、 空气压缩站 1.3.3

5、 空气压缩站 空气压缩站（简称空压站）是气动自动化空气压缩站（简称空压站）是气动自动化 控制系统中的核心部件，它是为气动设备提供控制系统中的核心部件，它是为气动设备提供 压缩空气的动力源。空压站的主要组成装置有压缩空气的动力源。空压站的主要组成装置有 空气压缩机（简称空压机）、贮气罐和后冷却空气压缩机（简称空压机）、贮气罐和后冷却 器。器。 1空压机；空压机；2后冷却器；后冷却器；3贮气罐贮气罐 图图127 空压站组成示意图空压站组成示意图 1.3.3 空气压缩站 1空气压缩机 空气压缩机是空压站的核心装置，它的 作用是将电动机输出的机械能转换成压缩空 气的压力能供给气动系统使用。 图1.28

6、 单级活塞式空压机单级活塞式空压机螺杆式空压机螺杆式空压机 图图128 容积式空气压缩机结构示意图容积式空气压缩机结构示意图 图1.29 叶片式空压机叶片式空压机 轴流式空压机轴流式空压机 图图129 速度式空气压缩机结构示意图速度式空气压缩机结构示意图 图1.30 1转轴；转轴； 2活塞；活塞； 3缸体；缸体； 4吸气阀；吸气阀； 5排气阀；排气阀； 6中间冷却器中间冷却器 图图130 两级活塞式空气压缩机工作原理示意图两级活塞式空气压缩机工作原理示意图 3 2 1 4 5 6 1级活塞级活塞 2级活塞级活塞 外界空气外界空气压缩空气输出压缩空气输出 1.3.3 空气压缩站 空气压缩机主要依

7、据工作可靠性、经 济性与安全性进行选择。 （1）排气压力的高低和排气量的大小 （2）用气的场合和条件 （3）压缩空气的质量 （4）运行的安全性 1.3.3 空气压缩站 2.后冷却器 后冷却器的作用就是将空压机出口的高 压空气冷却至40以下，将大量水蒸气和变 质油雾冷凝成液态水滴和油滴，从空气中分 离出来。 图1.31 热空气热空气 冷空气冷空气 冷却水冷却水 冷却水冷却水 图图131 水冷式后冷却器结构示意图水冷式后冷却器结构示意图 1.3.3 空气压缩站 3.贮气罐 贮气罐的主要作用主要有： （1）用来贮存一定量的压缩空气，调节空压 机输出气量不平衡的情况，保证连续、稳定 的压缩空气输出；

8、（2）在停电或空压机停机等意外事故时用作 应急气源； （3）减小空压机输出的气压脉动，稳定系统 气压； （4）进一步降低压缩空气温度，分离压缩空 气中的部分水份和油份。 四、气源处理装置 1.3.4 气源处理装置 1污染的危害 从空压机输出的压缩空气由于含有大 量水份、油污和灰尘等杂质，所以必须经 过干燥和过滤后才能使用。若不经处理直 接进入管路系统时，可能会引起不良后果。 1.3.4 气源处理装置 2空气干燥器 吸附式干燥器吸附式干燥器高分子隔膜干燥器高分子隔膜干燥器冷冻干燥器冷冻干燥器 图图134 常用干燥器外形图常用干燥器外形图 图1.32 热交换器热交换器 干燥气体出口干燥气体出口 潮

9、湿气体入口潮湿气体入口 制冷剂制冷剂 制冷机制冷机 制冷器制冷器 分离器分离器2 图图132 冷冻干燥器结构示意图冷冻干燥器结构示意图 分离器分离器1 图1.33 图图133 加热再生吸附干燥器结构示意图加热再生吸附干燥器结构示意图 截止阀截止阀前置过滤器（滤油器）前置过滤器（滤油器） 吸附器吸附器2 加热器加热器 干燥空气干燥空气 鼓风机鼓风机 潮湿空气潮湿空气 吸附器吸附器1 热空气热空气 1.3.4 气源处理装置 3.3.空气过滤器空气过滤器 空气在进入气动系统前必须经过空气空气在进入气动系统前必须经过空气 过滤器，以滤去其中所含的灰尘和杂质。过滤器，以滤去其中所含的灰尘和杂质。 空气过

10、滤器的过滤的原理是根据固体物质空气过滤器的过滤的原理是根据固体物质 和空气分子的大小和质量不同，利用惯性、和空气分子的大小和质量不同，利用惯性、 阻隔和吸附的方法将灰尘和杂质与空气分阻隔和吸附的方法将灰尘和杂质与空气分 离。离。 图1.35 1 2 3 4 7 5 6 1挡板；挡板； 2滤芯；滤芯； 3挡水板；挡水板； 4滤杯；滤杯； 5冷凝物；冷凝物； 6排放螺栓排放螺栓 图图135 空气过滤器结构示意图空气过滤器结构示意图 图形符号图形符号 1.3.4 气源处理装置 4.油雾器 油雾器是一种特殊的注油装置，它以压油雾器是一种特殊的注油装置，它以压 缩空气为动力，将特定的润滑油喷射成雾状缩空

11、气为动力，将特定的润滑油喷射成雾状 混合于压缩空气中，并随压缩空气进入需要混合于压缩空气中，并随压缩空气进入需要 润滑的部位，达到润滑的目的。它的主要作润滑的部位，达到润滑的目的。它的主要作 用有：用有： 减少相对运动件间的磨擦，保证元件动减少相对运动件间的磨擦，保证元件动 作正常；作正常； 减少密封材料的磨损，防止泄漏；减少密封材料的磨损，防止泄漏； 防止管道及金属零部件的腐蚀，延长元防止管道及金属零部件的腐蚀，延长元 件使用寿命。件使用寿命。 图1.36 图图136 油雾器外形及其工作原理示意图油雾器外形及其工作原理示意图 P1 P2 h 润润 滑滑 油油 图形符图形符 号号 图1.37

12、图图137 气动三联件的外形图及图形符气动三联件的外形图及图形符 号号 简化画法简化画法 图图 形形 符符 号号 完整画法完整画法 五、 供气管路 1.3.5 供气管路 气动系统的供气管路的布置主要遵循以气动系统的供气管路的布置主要遵循以 下原则：下原则： （1 1）根据供气的流量、压力要求考虑管路的）根据供气的流量、压力要求考虑管路的 选用。选用。 （2 2）从供气可靠性、经济性考虑管道的布局。）从供气可靠性、经济性考虑管道的布局。 （3 3）从供气净化质量要求来考虑）从供气净化质量要求来考虑 。 （4 4）应注意防止管路中沉积的水分对设备造）应注意防止管路中沉积的水分对设备造 成污染。成污

13、染。 图1.38 图图138 环形管网供气系统示意图环形管网供气系统示意图 图1.39 图图139 供气管路布局示意图供气管路布局示意图 中间贮气罐中间贮气罐 设备用贮气罐设备用贮气罐 贮气罐贮气罐 空压机空压机 冷凝液收集罐冷凝液收集罐 供用气设备供用气设备 1%2%的斜度的斜度 第四节 气压传动系统的 构成和特点 一、 气压传动系统的构成 1.4.1 气压传动系统的构成 一个完整的气动系统的基本结构可分一个完整的气动系统的基本结构可分 为以下几部分：为以下几部分： （1 1）能源部件：包括气源、气源处理装置）能源部件：包括气源、气源处理装置 等。等。 （2 2）信号输入元件：指手动换向阀、

14、行程）信号输入元件：指手动换向阀、行程 阀、压力开关、接近开关等发信元件。阀、压力开关、接近开关等发信元件。 （3 3）信号处理元件：双压阀、梭阀、气控）信号处理元件：双压阀、梭阀、气控 换向阀等。换向阀等。 （4 4）执行元件：气缸、气动马达等。）执行元件：气缸、气动马达等。 图1.40 图图140 气动系统的回路图及信号流图气动系统的回路图及信号流图 执行元件执行元件 信号处理元件信号处理元件 信号输入元件信号输入元件 能源能源 1.4.2 气压传动的特点 1 1优点：优点： （1 1）气压传动介质是空气，用量不受限制。）气压传动介质是空气，用量不受限制。 （2 2）压缩空气由管道输送容易

15、，而且由于）压缩空气由管道输送容易，而且由于 空气粘性小，在输送时压力损失小，可进空气粘性小，在输送时压力损失小，可进 行远距离压力输送。行远距离压力输送。 （3 3）压缩空气受温度波动影响很小，因此）压缩空气受温度波动影响很小，因此 气压传动系统在极端温度下仍能保证可靠气压传动系统在极端温度下仍能保证可靠 工作。工作。 （4 4）压缩空气没有爆炸和着火危险，因此）压缩空气没有爆炸和着火危险，因此 不需要昂贵的防爆设施。不需要昂贵的防爆设施。 1.4.2 气压传动的特点 （5 5）气压传动系统所用的未经润滑的压缩空气经过）气压传动系统所用的未经润滑的压缩空气经过 多次过滤是清洁的，系统中泄漏出

16、的空气不会造成多次过滤是清洁的，系统中泄漏出的空气不会造成 污染。污染。 （6 6）气动部件结构简单，价格便宜，经济性好。）气动部件结构简单，价格便宜，经济性好。 （7 7）气动执行元件的运动方向、速度及出力大小可）气动执行元件的运动方向、速度及出力大小可 以很方便的进行调节，具有良好的可调节性。以很方便的进行调节，具有良好的可调节性。 1.4.2 气压传动的特点 （8 8）压缩空气为快速流动的工作介质，执行元件）压缩空气为快速流动的工作介质，执行元件 可以输出较高的速度。气缸动作速度一般为可以输出较高的速度。气缸动作速度一般为5050 500 mm/s500 mm/s，气动马达的转速可达，气

17、动马达的转速可达100 000 r/min100 000 r/min。 （9 9）气动机构与工作部件在超载时只会停止不动，）气动机构与工作部件在超载时只会停止不动， 不会因过载造成危险。不会因过载造成危险。 1.4.2 气压传动的特点 2 2缺点：缺点： （1 1）由于气动元件对压缩空气要求较高，为）由于气动元件对压缩空气要求较高，为 保证气动元件正常工作，压缩空气必须经过保证气动元件正常工作，压缩空气必须经过 良好的过滤和干燥，不得含有灰尘和水份等良好的过滤和干燥，不得含有灰尘和水份等 杂质。杂质。 （2 2）由于空气具有很强的可压缩性，使得气）由于空气具有很强的可压缩性，使得气 动执行元件

18、的工作速度稳定性和定位性能差。动执行元件的工作速度稳定性和定位性能差。 （3 3）相对于电信号而言，气动控制远距离传）相对于电信号而言，气动控制远距离传 递信号的速度较慢，不适用于需要高速传递递信号的速度较慢，不适用于需要高速传递 信号的复杂回路。信号的复杂回路。 1.4.2 气压传动的特点 （4 4）气动元件在工作时噪声较大，因此高速排）气动元件在工作时噪声较大，因此高速排 气时要加消声器。气时要加消声器。 （5 5）由于用于气压传动的压缩空气压力一般都）由于用于气压传动的压缩空气压力一般都 不大，而气动元件结构尺寸又不宜过大，故输不大，而气动元件结构尺寸又不宜过大，故输 出力小，通常不大于出力小，通常不大于101040 40 k kN N。 复习思考题 1. 1. 什么是绝对压力、表压、相对压力、真空度？什么是绝对压力、表压、相对压力、真空度？ 这里四种压力的表示方法之间的关系是怎样的？这里四种压力的表示方法之间的关系是怎样的？ 2. 2. 为什么压缩空气在使用前应进行过滤和干燥为什么压缩空气在使用前应进行过滤和干燥 处理？处理？ 3. 3. 常用的压缩空气干燥法有哪几种，并简单介常用的压缩空气干燥法有哪几种，并简单介 绍它们的工作原理。绍它们的工作原理。 4.4.气动三联件由哪三个部件组成，分别有什么作气动三联件由哪三个部件组成，分别有什么作 用？它的图