第4章 气动技术基础

第4章气动技术基础

4.1基础知识

气动技术是以压缩空气作为动力源驱动气动执行元件完成一定的运动规律的应用技术。气动技术在工业生产中应用十分广泛，它可以应用于包装、进给、计量、材料的输送、工件的转动与翻转、工件的分类等场合，还可车、铣、钻、锯等机械加工的过程。

气源是给气动系统提供符合一定要求的压缩空气的系统。气源系统包括压缩空气发生装置压缩空气净化装置传输管道等。

4.1.1气源基本知识1．压缩空气

气动装置的工作介质是压缩空气，压缩空气的质量直接关系到气动装置能否正常工作。⑴干压缩空气在空气压缩过程中，在中间冷却器中可以将空气中的大部分的水蒸气除去，在储气罐中压缩空气还可以被进一步冷却，因此从空气压缩站输出的压缩空气是很干燥的，这种干燥的压缩空气就称为干压缩空气。

⑵无油压缩空气不含油气的压缩空气称为无油压缩空气。由压缩机排出的油气是不能用于气动功率部件润滑的，应该经除油过滤器除油之后，再向气动系统供气；若系统中的某些部件需要润滑，则应该在靠近该部件的气路前加装油雾器来达到润滑目的。

2．压力

⑴计量单位国际单位制：帕斯卡（简称帕，Pa）过去常用的单位：大气压（atm）或千克力每平方厘米（kgf/cm2）实际应用单位：兆帕（MPa）或巴（bar）各个压力单位之间的关系：1Pa=1N/m2，1MPa=106Pa，1bar=105Pa=0.1MPa1atm=1.033kgf/cm2=1.0133bar=101330Pa⑵表压力表压力指相对于大气压的压力差。在工程领域中，常用表压力来表示。表压力为0时，绝对压力即为大气压。⑶压力的正负以大气压力为参考0点，大于大气压力的压力为正压力，小于大气压力的压力则为负压力。负压力也称为真空。标准大气压正压力负压力（真空）04.1.2气源设备

1.空气压缩机压缩空气是通过空气压缩机产生的，它是气动系统的重要组成部分。空气压缩机的种类很多，有以下几种分类：⑴按工作原理分类：分为容积型和速度型。⑵按结构形式分类：往复式旋转式容积型活塞式膜片式滑片式螺杆式离心式轴流式混流式速度型⑶按输出压力分类

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

⑷按输出流量分类微型空压机 ＜1 m³/min

小型空压机 1～10m³/min

中型空压机 10～100m³/min

大型空压机 ＞100m³/min

2.净化装置

压缩空气净化装置是用于除去压缩空气中的水份、油份以及固体颗粒杂质的装置。

压缩空气净化装置分为主管道净化装置和支管道净化装置。主管道净化装置包括：后冷却器、各种大流量的过滤器（包括除水过滤器、除油过滤器、除臭过滤器等）、各种干燥器、排污器和储气罐等。支管道净化装置包括各种小流量的过滤器、排水器等。

3.空气压缩器站由空气压缩机、后冷却器和储气罐即可组成空气压缩器站，用于为气动设备提供符合要求的压缩空气。4.2气动元件

气动元件是指利用压缩空气工作的元件。按照功能的不同，可以分为：气动执行元件气动控制元件气动检测元件真空元件其它气动辅助元件4.2.1

气动执行元件

气动执行元件的作用是利用压缩空气的能量，实现各种机械运动（直线往复运动、摆动、转动）的装置。

气动执行元件的特点：运动速度快输出调节方便结构简单制造成本低维修方便环境适应性强等。

主要的执行元件有气缸和气马达。

1．气缸分类

⑴按结构分

活塞式膜片式气缸结构分类单活塞式双活塞式有杆式无杆式磁耦合式机械耦合式单活塞杆式双活塞杆式单作用型双作用型单作用型双作用型平膜片式滚动膜片式皮囊式⑵按照缸径尺寸分类

微型气缸 缸径＝2.5～6mm

小型气缸 缸径＝8～25mm

中型气缸 缸径＝32～320mm

大型气缸 缸径＞320mm

⑶按照安装形式分类整体式可拆式多面安装式

⑷按照运动形式分类直线气缸：沿直线运动的气缸摆动气缸：可在360°的范围内作往复转动的气缸转动气缸：能够连续作旋转运动的气缸⑸按照功能分类导向气缸：具有精密导向、驱动、支撑功能的气缸。坐标气缸：具有精密导向、极强的抗扭矩性能和良好的负载性能、位置重复精度很高的气缸。手指气缸：具有“手指”，能实现各种抓取功能的气缸

⑹按照外形分类圆柱型气缸

矩形气缸

扁平形气缸气缸的种类很多，以上只是作了一个简单划分，并未全部囊括。

2．气缸介绍

⑴普通气缸普通气缸——在结构上只有一个活塞和一个气缸杆双作用气缸——两个方向上都受气压控制的气缸单作用气缸——只有一个方向上是受气压控制的气缸①基本结构

②图形符号

⑵标准气缸是指符合ISO6430、ISO6431、ISO6432、ISO21287、NFPA、VDMA24562等标准的气缸。⑶短行程气缸

短行程气缸结构紧凑，轴向尺寸比普通气缸短，即气缸杆运动的行程短。

⑷阻挡气缸

阻挡气缸是一种专门为阻挡工件传输而设计的气缸，一般为单作用气缸。阻挡气缸具有动作迅速、安装简便的特点。

⑸双活塞杆气缸

缸体的两端都有活塞杆伸出的气缸。

⑹无杆气缸

无杆气缸，顾名思义，就是没有活塞杆的气缸。它是通过活塞直接或间接地带动外滑块作往复运动。这种气缸的最大特点是行程长，可以大量地节省安装空间。⑺摆动气缸摆动气缸是指能在一定的角度范围内作往复摆动的气缸。在结构上有叶片式摆动气缸、齿轮齿条式等结构形式。⑻导向气缸导向气缸是指具有导向功能的气缸。一般为（标准）气缸和导向装置的集合体。

⑼手指气缸手指气缸也称作气爪，是一种具有抓取功能的气缸。它具有双向抓取、自动对中、重复精度高、抓取力矩恒定等特点。⑾其它种类的气缸3．气缸应用的一般安全规范

气缸使用前，应检查安装是否牢固，有无松动现象；对于顺序控制，在操作前，应检查气缸的工作位置；工作结束时，气缸内的压缩空气应该排空；应安装紧急停止装置，在发生故障时能及时停止设备。4.2.2气动控制元件

流量控制阀（或流量调节阀）——起控制与调节流量作用。方向控制阀——起控制气流方向或控制气路通断作用。压力控制阀（或压力调节阀）——起控制与调节压力作用。气动控制阀的种类很多。

气动控制元件是指在气动系统中起控制气流的流量、方向、压力的气动元件。1．压力控制阀按照压力控制阀在气动系统中的作用不同，压力控制阀可以分为三类：减压阀、溢流阀、顺序阀。

⑴减压阀减压阀在气动系统中的作用是将输入压力降到气动工作系统所需的工作压力，并保持压力恒定。

直动式是利用弹簧力直接作用来达到调压目的的。先导式是利用一个预先调整好的气压来代替直动式中的调压弹簧来实现调压目的的。

减压阀的调压方式有直动式和先导式两种。几种常用的减压阀

⑵溢流阀溢流阀在气动系统中的作用是当系统中的工作压力超过设定值时，排出多余的压缩空气，以保证进口的压力为设定值。

在系统中起着安全保护（过载）作用的溢流阀称为安全阀。

⑶顺序阀顺序阀是利用回路中的压力变化来控制动作顺序的压力控制阀。⑷压力控制阀的图形符号2.流量控制阀

⑴简介

流量控制阀是控制压缩空气流量的控制阀，是通过改变压缩空气在管道中流动时受到的局部阻力而实现的。实现方法有两种，一种是采用固定式装置，如孔板、毛细管等；另一种是采用可调节式装置，如节流阀。

节流阀的种类有多种，主要有：延时阀节流阀单向节流阀排气节流阀精密节流阀等。

几种形式的节流阀

⑵常用节流阀的图形符号3．方向控制阀