第十七讲：气动概述

第十七讲—气动概述气压传动与控制简称“气动技术”，它是以空气压缩机为动力源，以压缩空气为工作介质进行能量传递或信号传递的工程技术，是实现各种生产控制、自动化作业的重要手段之一。气压传动是以气体为介质，在密闭容器里进行能量的传递。

气压传动有节能、高效和、廉价和无污染等优点，近来发展很快，使用量使用范围比液压更多更广。但空气的压缩性极大的限制了气压传动的功率，一般工作压力较低（0.3～1MPa），总输出力不宜大于10！40KN，且工作速度稳定性较差。第十七讲—气动概述第十七讲—气动概述第十七讲—气动概述气动系统图形符号（GB786.1-1993)第十七讲—气动概述气压传动系统的组成1、动力元件

即气源装置，是获得压缩空气的设备与装置。其主体部分是空气压缩机，它将原动机提供的机械能转变为气体的压力能，包括空气压缩机、气罐和空气净化装置等。

2、执行元件

是将气体的压力能转换为机械能输送给工作部件的装置，包括气缸（直线运动）和气马达（回转运动）。

3、控制元件

是用来控制压缩空气的压力、流量、流动方向以及执行元件的工作程序，以便使执行元件完成预定运动的元件。主要包括压力阀、流量阀、方向阀、逻辑元件和行程阀等。

4、辅助元件

是将压缩空气净化、润滑、消声以及元件间连接等所需的不可缺少的元件装置。包括过滤器、油雾器、消声器以及管件等，它们对保持气动系统可靠、稳定和持久工作起着十分重要的作用。第十七讲—气动概述第十七讲—气动概述1、气压传动优点

（1）以空气为工作介质，来源方便，取之不尽，工作压力较低，用后可直接排入大气而无污染，处理方便，洁净环境。（2）空气黏度小，流动时压力损失小，一般仅为油路的0.1%，适用于远距离输送和集中供气。（3）与液压传动相比，气压传动反应快、动作迅速、维护简单、工作介质清洁、管路不易堵塞，不存在工作介质变质、补充和更换等问题。（4）工作环境适应性好，工作安全可靠，特别适合于在易燃、易爆、多尘、强磁、强振和辐射等恶劣环境下工作，外泄漏不污染环境，在食品、轻工、纺织、印刷和精密检测等环境中应用最为适宜。（5）成本低，能实现过载保护。（6）气动元件结构简单，易制造，易实现标准化、系列化和通用化。

第十七讲—气动概述2、气压系动的缺点（1）因空气的可压缩性较大，使系统的动作和工作速度稳定性受负载变化的影响大，运动平稳性较差，不易实现准确的速度控制和很高的定位精度。（2）气动装置的体积与液压传动相比较大，产生的推力小。其主要原因是气压系统工作压力低（0.5~0.8MPa），不易获得较大的输出力或转矩。（3）空气传递速度仅限于声学范围内，与电、光信号相比，传递会产生较大的延迟和失真，不适合高速传递的复杂线路中，但一般设备是可以满足的。（4）工作噪声较大，高速排气时需要加消声器。（5）空气不能润滑，故需要专门润滑装置进行润滑。第十七讲—气动概述气压传动技术的应用和发展1气压传动技术的应用随着工业机械化和自动化的发展，气动技术越来越广泛地应用于各个领域。

1．汽车制造业;2．半导体电子及家电业；

3．生产自动化的实现；

4．包装自动化的实现；

5．机器人技术；

6．其它领域2气压传动技术发展趋势

气动技术的发展动向可归纳为：

1．机电气一体化

由PLC－传感器－气动元件组成的控制系统仍然是自动化技术的重要方面；发展与电子技术相结合的自适应控制气动元件，使气动技术从“开关控制”进入到高精度的“反馈控制”；省配线的复合集成化系统，不仅减少配线、配管和元件，而且拆装简单，大大提高系统的可靠性。

2．小型、轻量和低功率元件的超薄、超小型化制造采用铝合金及塑料等新型材料，并进行等强度设计，重量大为减轻，如已出现10g重的低功率电磁阀，其功率只有1~0.5W。

3．高质量、高精度、高速度。电磁阀的寿命达300万次以上，气缸寿命达2000~6000km；定位精度达0.5~0.1mm，小型电磁阀的工作频率达数十Hz，气缸速度达3m/s以上。

4．无给油化为适应食品、医药、生物工程、电子、纺织、精密仪器等行业的无污染要求，不加润滑脂的不供油润滑元件已经问世。构造特殊、用自润滑材料制造的无润滑元件，不仅节省大量润滑油，不污染环境，而且系统简单、性能稳定、成本低、寿命长。第十七讲—气动概述性能比较第十七讲—气动概述

1.空气的物理性质空气的两种状态：基准状态及标准状态基准状态：在温度273K（0℃），标准大气压下（绝对压力），干空气（相对湿度为0）的状态。标准状态：在温度293K（20℃），标准大气压下（绝对压力），相对湿度为65%的空气的状态。2.空气的组成

空气的组成与其所处的状态有关，在地表和高空也有所差别，但在距地表20km以内，其组成几乎均一不变。(表12-1列出了在基准状态、地表附近的干燥空气的组成。)

氮和氧是空气中比例最大的两种气体。因为氮气是惰性气体，具有稳定性，不会自燃。所以，空气作为工作介质用在易燃、易爆场所。空气第十七讲—气动概述3．气体的压力

气体的压力是由于气体分子热运动而互相碰撞，在容器的单位面积上产生的力的统计平均值。一定容器中的空气，若以某种方法使其温度升高，则压强随之增高。(这是因为温度升高时气体分子运动加剧，对器壁冲撞次数增加的结果)

空气在压气机中容积被压缩，压强也因之而增高.(这是因为单位体积中的分子数增加了，气体分子冲撞次数增加的结果)

4.空气的密度

单位体积空气的质量及重量，分别称为空气的密度ρ（kg/m3）及重度(N/m3)，其公式同液体。

气体密度与气体压力和温度有关，压力增加密度增加，而温度上升密度减少。

在基准状态下干空气的密度为1.293kg/m3，在标准状态下空气的密度为1.185kg/m3，第十七讲—气动概述5空气的粘性

气体在流动过程中产生的内摩擦阻力的性质叫气体的粘性，用粘度表示其大小。

压力对空气粘度的影响甚微，通常可忽略不计。

空气的粘度随温度的升高而略有增加(这是由于空气分子热运动加剧所致)。6空气的压缩性和膨胀性