氣源裝置及氣動元件概述
一、氣壓傳動系統(tǒng)地工作原理與系統(tǒng)的組成
氣壓傳動是以壓縮空氣作為工作介質(zhì)進行動力傳遞。
氣動系統(tǒng)由下面幾種元件及裝置組成
1．氣源裝置 壓縮空氣的發(fā)生裝置以及壓縮空氣的存貯、凈化的輔助裝置。它為系統(tǒng)提供合乎質(zhì)量要求的壓縮空氣。
2．執(zhí)行元件 將氣體壓力能轉(zhuǎn)換成機械能并完成做功動作的元件，如氣缸、氣馬達。
3．控制元件 控制氣體壓力、流量及運動方向的元件，如各種閥類；能完成一定邏輯功能的元件，即氣動邏輯元件；感測、轉(zhuǎn)換、處**動信號的元器件，如氣動傳感器及信號處理裝置。
4．氣動輔件 氣動系統(tǒng)中的輔助元件，如消聲器、管道、接頭等。
二、氣壓傳動的優(yōu)缺點
（1）優(yōu)點
1)空氣可以從大氣中取得，同時，用過的空氣可直接排放到大氣中去，處理方便，萬一空氣管路有泄漏，除引起部分功率損失外，不致產(chǎn)生不利于工作的嚴重影響，也不會污染環(huán)境。
2)空氣的粘度很小，在管道中的壓力損失較小，因此壓縮空氣便于集中供應(空壓站)和遠距離輸送。
3)因壓縮空氣的工作壓力較低(一般為0.3—0.8MPa)，因此，對氣動元件的材料和制造精度上的要求較低。
4)氣動系統(tǒng)維護簡單，管道不易堵塞，也不存在介質(zhì)變質(zhì)、補充、更換等問題。
5)使用**，沒有防爆的問題，并且便于實現(xiàn)過載自動保護。
(2) 缺點
1)氣動裝置中的信號傳遞速度較慢，**于聲速的范圍內(nèi)。所以氣動技術不宜用于信號傳遞速度要求十分高的復雜線路中，同時，實現(xiàn)生產(chǎn)過程的遠距離控制也比較困難。
2)由于空氣具有可壓縮的特性，因而運動速度的穩(wěn)定性較差。
3)因為工作壓力較低，又因結(jié)構(gòu)尺寸不宜過大，因而氣壓傳動裝置的總推力很大。
4)目前氣壓傳動的傳動效率較低。
氣源裝置
氣源裝置為氣動系統(tǒng)提供滿足一定質(zhì)量要求的壓縮空氣，是氣動系統(tǒng)的重要組成部分。氣動系統(tǒng)對壓縮空氣的主要要求：具有一定壓力和流量，并具有一定的凈化程度。
氣源裝置由以下四部分組成：
（1）氣壓發(fā)生裝置——空氣壓縮機；
（2）凈化、貯存壓縮空氣的裝置和設備；
（3）管道系統(tǒng)；
（4）氣動三大件。
一、氣壓發(fā)生裝置
空氣壓縮機將機械能轉(zhuǎn)化為氣體的壓力能，供氣動機械使用。
(一) 空氣壓縮機的分類：分容積型和速度型。
o常用往復式容積型壓縮機，一般空壓機為中壓，額定排氣壓力1MPa；
o低壓空壓機排氣壓力0.2MPa；
o高壓空壓機排氣壓力10MPa。
（二）空氣壓縮機的選用原則 依據(jù)是氣動系統(tǒng)所需要的工作壓力和流量兩個參數(shù)。
o 空壓機輸出流量qVn＝(qVn0+qVn1)/(0.7～0.8)
o qVn0——配管等處的泄漏量
o qVn1——工作元件的總流量
二、壓縮空氣的凈化裝置和設備
(一) 氣動系統(tǒng)對壓縮空氣質(zhì)量的要求：
壓縮空氣要具有一定壓力和足夠的流量，具有一定的凈化程度。不同的氣動元件對雜質(zhì)顆粒的大小有具體的要求。
混入壓縮空氣中的油分、水分、灰塵等雜質(zhì)會產(chǎn)生**影響：
1．混入壓縮空氣的油蒸汽可能聚集在貯氣罐、管道等處形成易燃物，有引起的危險，另一方面潤滑油被汽化后會形成一種有機酸，對金屬設備有腐蝕生銹的作用，影響設備受命。
2． 混在壓縮空氣中的雜質(zhì)沉積在元件的通道內(nèi)，減小了通道面積，增加了管道阻力。嚴重時會產(chǎn)生阻塞，使氣體壓力信號不能正常傳遞，使系統(tǒng)工作不穩(wěn)定甚至失靈。
3．壓縮空氣中含有的飽和水分，在一定條件下會凝結(jié)成水并聚集在個別管段內(nèi)。在北方的冬天，凝結(jié)的水分會使管道及附件結(jié)冰而損壞，影響氣動裝置正常工作。
4．壓縮空氣中的灰塵等雜質(zhì)對運動部件會產(chǎn)生研磨作用，使這些元件因漏氣增加而效率降低，影響它們的使用壽命。
因此必須要設置除油、除水、除塵，并使壓縮空氣干燥的提高壓縮空氣質(zhì)量、進**源凈化處理的輔助設備。
（二）壓縮空氣凈化設備
一般包括：后冷卻器、油水分離器、貯氣罐、干燥器。
后冷卻器：將空氣壓縮機排出具有140℃～170℃的壓縮空氣降至40℃～50℃，壓縮空氣中的油霧和水氣亦凝析出來。冷卻方式有水冷和氣冷式兩種。
油水分離器：主要利用回轉(zhuǎn)離心、撞擊、水浴等方法使水滴、油滴及其他雜質(zhì)顆粒從壓縮空氣中分離出來。
貯氣罐：主要作用是貯存一定數(shù)量的壓縮空氣，減少氣流脈動，減弱氣流脈動引起的管道振動，進一步分離壓縮空氣的水分和油分。
干燥器 作用是進一步除去壓縮空氣中含有的水分、油分、顆粒雜質(zhì)等，使壓縮空氣干燥，用于對氣源質(zhì)量要求較高的氣動裝置、氣動儀表等。主要采用吸附、離心、機械降水及冷凍等方法。
三、管道系統(tǒng)
（一）管道系統(tǒng)的布置原則
（二）管道系統(tǒng)的設計計算原則
四、氣動三大件
氣動三大件：分水過濾器、減壓閥、油霧器。
作用：氣動三大件是壓縮空氣質(zhì)量的后保證。
分水過濾器 作用是除去空氣中的灰塵、雜質(zhì)，并將空氣中的水分分離出來。
o原理：回轉(zhuǎn)離心、撞擊。
o性能指標：過濾度、水分離率、濾灰效率、流量特性
油霧器 特殊的注油裝置。
o原理 當壓縮空氣流過時，它將潤滑油噴射成霧狀，隨壓縮空氣流入需要的潤滑部件，達到潤滑的目的。
o性能指標：流量特性、起霧油量
減壓閥 起減壓和穩(wěn)壓作用。
氣動三大件的安裝連接次序：分水過濾器、減壓閥、油霧器。多數(shù)情況下，三件組合使用，也可以少于三件，只用一件或兩件。
氣動輔件
氣動輔件：消聲器、管道、接頭。
n 消聲器
n 氣缸、氣閥等工作時排氣速度較高，氣體體積急劇膨脹，會產(chǎn)生刺耳的噪聲。噪聲的強弱隨排氣的速度、排氣量和空氣通道的形狀而變化。排氣的速度和功率越大，噪聲也越大，一般可達100～120dB，為了降低噪聲在排氣口要裝設消聲器。
n 消聲器是通過阻尼或增加排氣面積來降低排氣的速度和功率，從而降低噪聲的。
n 消聲器的類型：吸收型；膨脹干涉型；膨脹干涉吸收性。
n 管道連接件 包括管子和各種管接頭。
n 管子可分為硬管和軟管。 一些固定不動的、不需要經(jīng)常裝拆的地方使用硬管；連接運動部件、希望裝拆方便的管路用軟管。常用的是紫銅管和尼龍管。
n 管接頭分為卡套式、擴口螺紋式、卡箍式、插入快換式等。
氣動執(zhí)行元件
氣動執(zhí)行元件是將壓縮空氣的壓力能轉(zhuǎn)換為機械能的裝置。包括氣缸和氣馬達。實現(xiàn)直線運動和做功的是氣缸；實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運動和做功的是氣馬達。
一、氣缸
1．分類及典型結(jié)構(gòu)：
普通氣缸、膜片氣缸、沖擊氣缸、無桿氣缸。
2．氣缸的工作特性：
* 氣缸的速度
在運動過程中氣缸活塞的速度是變化的，通常說氣缸速度是指活塞平均速度。
* 氣缸的理論輸出力
其計算公式與液壓缸相同。
* 氣缸的效率和負載率
氣缸實際所能輸出的力受摩擦力的影響，其影響程度用氣缸效率η表示，η與缸徑D和工作壓力p有關，D增大、p提高，η增大，一般在0.7～0.95之間。
在研究氣缸性能和確定缸徑時，常用到負載率β的概念，定義β＝（氣缸實際負載F/氣缸理論輸出力F0）％。β的選取與氣缸的負載性質(zhì)及運動速度有關
* 氣缸的耗氣量
指氣缸在往復運動時所消耗的壓縮空氣量，其大小與氣缸性能無關，是選擇空壓機排量的重要依據(jù)。
二、氣馬達
1．分類及典型結(jié)構(gòu)：
葉片式、活塞式、齒輪式。
2．氣動馬達的特點和應用
o 可無級調(diào)速；
o 可雙向旋轉(zhuǎn)；
o 有過載保護作用，過載時轉(zhuǎn)速降低或停轉(zhuǎn)；
o 具有較高的啟動轉(zhuǎn)矩，可直接帶負載啟動；
o 輸出功率相對較小，轉(zhuǎn)速范圍較寬；
o 耗氣量大，效率低，噪聲大；
o 工作可靠，操作方便。
氣動控制閥
一、壓力控制閥 用于控制系統(tǒng)壓力
n 減壓閥——氣動三大件之一，用于穩(wěn)定用氣壓力。
n 溢流閥——只作**閥用。
n 順序閥——由于氣缸（馬達）的軟特性，很難用順序閥實現(xiàn)兩個執(zhí)行元件的順序動作
二、流量控制閥 用于控制執(zhí)行元件運動速度。
n 節(jié)流閥
n 單向節(jié)流閥
n 排氣節(jié)流閥
三、方向控制閥 用于控制執(zhí)行元件的起動、進退、停止、變速或換向等。
n 換向閥
§ 氣壓控制換向閥（加壓控制、泄壓控制、差壓控制）
§ 電磁控制換向閥，電、氣控制換向閥
§ 機械控制換向閥
§ 人力控制換向閥
n 單向閥
§ 梭閥 兩個單向閥的組合，相當于“或門”。
§ 快速排氣閥
氣動邏輯元件
氣動邏輯元件是通過元件內(nèi)部的可動部件的動作改變氣流方向來實現(xiàn)一定邏輯功能的氣動控制元件。
一、類型及特點
類型： 按結(jié)構(gòu)形式可分高壓截止式邏輯元件、膜片式邏輯元件、滑閥式邏輯元件和射流元件。特點：元件流道孔道較大，抗污染能力較強（射流元件除外）；
n 元件無功耗氣量低；
n 帶負載能力強；
n 連接、匹配方便簡單，調(diào)試容易，抗惡劣工作環(huán)境能力強；
n 運算速度較慢，在強烈沖擊和振動條件下，可能出現(xiàn)誤動作。
二、高壓截止式邏輯元件
它的動作是依靠氣壓信號推動閥芯或通過膜片變形推動閥芯動作，改變氣流通路來實現(xiàn)一定邏輯功能。
* 與門 當a、b 同時有信號，S口有信號輸出；當a、b 口只有一個有氣信號時，S 口均無信號輸出。
o 邏輯表達式 S =a · b
o 邏輯符號
n 是門 當a 口有信號輸入，氣源氣流（圖示 b口改為氣源p）就從S口輸出。
n 邏輯表達式 S=a
n 邏輯符號
n 或門 當a、b口有一個有氣信號，S口就有信號輸出。若a、b兩個口均有輸入，則信號強者將關閉信號弱者的閥口，S口仍然有氣信號輸出。
n 邏輯表達式 S = a + b
n 邏輯符號
n 非門 當a口有信號輸入，S口無信號輸出；當a口無信號輸入，S口有信號輸出。
n 邏輯表達式 S= a
n 邏輯符號
n 禁門 a信號禁止b信號輸出；無a信號則有b信號輸出（將圖示氣源口p改為信號口b）。
n 邏輯表達式 S=a．b
n 邏輯符號
n 或非元件 該元件有三個輸入口，一個輸出口，一個氣源口。三個輸入口中任一個有氣信號，S口就無輸出。
n 邏輯表達式S=a+b+c
n 邏輯符號
n 記憶元件－－“雙穩(wěn)”元件 有控制信號a，氣源p從S1口輸出，撤除控制信號a，S1保持有輸出，也就是記憶了控制信號a，直到有了控制信號b，S1無輸出，S2有輸出。
n 邏輯符號
高壓截止式邏輯元件的特點：
n 閥芯的行程短，可通過較大的流量。
n 可直接作為一般程序控制用邏輯系統(tǒng)元件，對氣源污染情況要求低。
n 一般都帶有顯示和手動裝置，便于檢查其工作情況和維修。
n 可組合使用，由幾個基本邏輯元件組合成**標準單元，若干個標準單元構(gòu)成邏輯控制器。
