2022年保全培训资料气压部分.doc
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1、气 压 第1章 气压油压的概要第章 气压的概要1.1 气压油压的特征(1)最大的特征是,以流体为媒介将能量传递到机械装置的技术,可与机械方式电气电子方式一起使用,应用于自动化设备。(2)可利用流量调理阀随意操纵驱动机械装置的速度,驱动力也可通过压力操纵阀随意操纵。(3)能够特别容易地获取直线运动及旋转运动。(4)能特别容易地获取连续运动间隔运动。能(能量):进展物理学动作的诸量(动能势能等)的总称。1.2 气压和油压的比拟 (1) 工作液体 气压压缩气体 油压非压缩性液体 (2)速度操纵 气压由因此压缩气体,在低速状态下,会出现爬行现象。不适用于1050mm/sec以下的低速进给。 油压工作油
2、的粘性比空气大,因此不适用于高速进给。适用于中低速,但更多用于需要特别稳定的低速进给的情况。 (3)操作压力 气压在低压(0.41.0MPa)状态下使用。在高压状态下使用的话,会出现爆炸,特别危险。 油压在高压(1.535.0MPa)下使用。 (4)操作力 气压低压工作,合适推力的限度为1吨左右。用于较轻的作业。 油压高压工作,合适推力的限度为数十吨。1吨=1,000KG第1章 气压油压的概要 气压的优点(相对油压)() 空气存在于工厂的每个地点。() 空气是一种特别容易得到的能源。() 不会对周边造成污染。() 出现毛病后,容易排除。() 空气不具有起火性,特别平安。() 适用温度的范围比油
3、压大。(油压温度假如超过60度,会迅速老化)() 空气具有可压缩性及蓄压性。(固定状态下,还具有弹性功能)() 关于高空设备,不须考虑流体本身的重量。 气压的缺点(相对油压)() 高压状态下,容易发生爆炸。(一般使用压力为约0.5MPa)() 由于空气的粘性较小,速度过快的话,会带来危险。(油压的约3倍)() 由于在低压状态下工作,特别难得到较大的力。() 运动方向切换时的速度敏感度远低于油压。() 对负荷的特性变化特别明显。(油压不明显)() 对定位确实动性不稳定。(油压较好)() 尽管气体可任意使用空气,但空气不具光滑性,而且含有水份,因此,必须考虑回路机器的光滑和防锈。(使用油压时,工作
4、油本身同时也是光滑剂防锈剂) 另外,不管是气压依然油压,在断开电源后,仍有残留压力,作用于调理器(工作设备),需要引起留意。第1章 气压油压的概要 气压装置的根本构成气压装置由以下机器构成。 压力发生源 (压缩机空气罐) 操纵阀 压力操纵阀减压阀顺序(动作)阀(顺序操作阀) 流量调理阀速度调理阀节流阀 换向阀切换阀单向阀 附属机器 (加油器气压过滤器消音器) 调理器 (统称为工作装置,包括气缸气压马达等) 连接各机器的配管图11 气压装置的根本构造气压情况下,在气罐内储存约1.0MPa左右的压缩空气,通过减压阀减压到约0.40.6MPa的压力后,输送到调理器,来驱动机械装置。流量调理阀(速度调
5、理阀)操纵速度,换向阀施行前进后退操作。气压情况下,需要气压过滤器及加油器等改善空气质量的附属机器。过滤器主要是去除空气中的水份及灰尘,加油器主要是在空气中混入喷雾状的光滑油,对各机器及配管进展光滑,及防止生锈。1.6 气压的应用范围气压是低于油压的压力下工作,因此,合适用于小功率的作业,即便出现少量的潮湿也不会出现妨碍,主要用于食品机械造纸机械等。进展往复式运动的机器气锤风钻进展旋转运动的机器气动传动装置凿岩机风动砂轮机机床等设备气动卡盘夹紧装置其它输送装置空气缓冲器测定机器(气动测微仪)等第2章 气压的原理第章 气压的原理2-1 关于气压我们生活的地球被空气所包围。该空气层称为大气层。大气
6、层最高可距地表相当高度。随着高度的增加,不断发生变化(密度)。高山上的气压变小,海面(0米)的气压变大。地表附近空气中的成份几乎是一样的,主要由氮(78.02%)和氧(20.99%)两种物质构成,约占99%。此外,空气中还含有蒸气及灰尘等,有的地点的空气还含有二氧化硫碳氢化合物等有毒气体。将大气进展机械处理(压缩),使其压力高于空气,制成压缩空气,专业称呼为气压。利用电动马达等压缩机来压缩空气,一般情况下,压缩到原来的1/8体积,作为气压来使用。 2-2 空气的状态和变化下面介绍一下空气的状态。例如,在日本最高的山是富士山。由于富士山海拔3776米,其空气为634hpa,只有约64%的空气。另
7、外,富士山顶的温度比海面温度低约25.4度。(每超过150米,温度下降1度)喷气式飞机等在约10000米的高度飞行。这里的气压为264hpa,只有26%的空气。这里的温度比地表气温低,为负65度左右。听说,在同温层内,一般保持该温度。实际情况是,在喷气式飞机上空气调理器,在一定程度上对空气进展加压。因此,机舱内的气压不会下降。喷气式飞机在设计上必须加强其密封功能。但,随着飞机飞行速度变快,机体外表就会处于负压状态。(伯努利原理)而且,随着飞行高度的增加,机内气压会下降。但机内的压力一直被调整为920hpa海拔约800米的状态。但,我们依然有耳鸣的感受。第2章 气压的原理第2章 气压的原理2-1
8、 关于气压我们生活的地球被空气所包围。该空气层称为大气层。大气层最高可距地表相当高度。随着高度的增加,不断发生变化(密度)。高山上的气压变小,海面(0米)的气压变大。地表附近空气中的成份几乎是一样的,主要由氮(78.02%)和氧(20.99%)两种物质构成,约占99%。此外,空气中还含有蒸气及灰尘等,有的地点的空气还含有二氧化硫碳氢化合物等有毒气体。将大气进展机械处理(压缩),使其压力高于空气,制成压缩空气,专业称呼为气压。利用电动马达等压缩机来压缩空气,一般情况下,压缩到原来的1/8体积,作为气压来使用。 2-2 空气的状态和变化下面介绍一下空气的状态。例如,在日本最高的山是富士山。由于富士
9、山海拔3776米,其空气为634hpa,只有约64%的空气。另外,富士山顶的温度比海面温度低约25.4度。(每超过150米,温度下降1度)喷气式飞机等在约10000米的高度飞行。这里的气压为264hpa,只有26%的空气。这里的温度比地表气温低,为负65度左右。听说,在同温层内,一般保持该温度。实际情况是,在喷气式飞机上空气调理器,在一定程度上对空气进展加压。因此,机舱内的气压不会下降。喷气式飞机在设计上必须加强其密封功能。但,随着飞机飞行速度变快,机体外表就会处于负压状态。(伯努利原理)而且,随着飞行高度的增加,机内气压会下降。但机内的压力一直被调整为920hpa海拔约800米的状态。但,我
10、们依然有耳鸣的感受。第2章 气压的原理2-3 标准状态和基准状态() 关于标准状态和基准状态 比拟常用的表示空气体积的单位是N加上体积。比方:Nm3N Liter。关于该N,在日本有多种解释。JIS明确规定基准状态(温度0度绝对压力760mmHg时枯燥状态的空气状态)为Normal Condition标准状态(温度20度绝对压力760mmHg相对温度65%的空气状态)为Standard Condition。JPAS(日本气压工业会)称N一般指标准状态。因此,关于N的定义特别模糊。随着SI单位的引进,及使用力的单位牛顿,有时会出现不易区分的情况。为了防止出现如此的混乱,日本气压工业会标准部会在研
11、讨了各公司能进展统一使用,而且获得国际认可的文字标记,按照ISO/TC131/SC1进展研究。在DP5589 Hydraulic and Power Glossary的2.2.7项中有相当于日本标准状态的法语conditions delatomos phere normale dereference(ANR)的标记,通过使用该标记,作为团体规格。(JPAS 008-1980) 另外,在实际使用时,一般不在文字之间加,作为团体规格也以ANR的格式使用。基准状态标准状态枯燥空气相对湿度65%温度0C温度20C760mmHg760mmHg图2-1 大气压第2章 气压的原理2-4 压力单位力学相关的单
12、位分为绝对单位和重力单位。往常不断用重力单位来表示。但如今有统一的需要,学校教育技术公布等逐步开场用绝对单位来表示。本文优先使用绝对单位。绝对单位和重力单位的最大区别是,以质量为基准依然以重量为基准进展区分。绝对单位:长度M质量Kg时间S重力单位:长度M重量Kgf时间S详细内容见专业材料。从结果看,重力单位重量因作用于质量的重力加速度g来存在,他们的互相关系是:1kfg=1kggm/s2 (g9.8)。绝对单位,力使用牛顿N单位,用以作用于单位质量1kg上的加速度1m/s2作用时的力来表示。1N=kgm/s2工学单位下的1Kgf,表示作用于1kg的重力加速度产生的力。因此,1kfg=gkg g
13、:重力加速度=9.80665m/s2=9.80665Kg m/s2=9.08665 N由于用小数点后的5位数来表示的话,特别困难。因此,本文中以1kfg=9.8N来表示。另外,压力也使用重力(力)单位。因此,分为绝对单位和工学单位2种。即,压力=力/面积的关系一样,因此,单位使用绝对单位,为帕斯卡Pa。往常为kgf/cm2。压力表示力的强度,指单位面积上作用力的大小。单位面积1平方米上作用1N(牛顿1kfg-9.8N)的力称之为1Pa(帕斯卡)。另外,每1mm2作用1N的压力为1MPa。上述N(牛顿)Pa(帕斯卡)MPa(兆帕斯卡)是国际单位(SI)。另外,往常的单位1kfg/cm2约为9.8
14、1-2MPa。总结如下:力 1N1/9.8 kgf 1kfg9.8N压力1MPa10.2kgf/cm2 1kgf/cm20.098MPa第2章 气压的原理往常气压的表示方法为5kgf/cm220kgf/cm2等,转换成MPa的话,则为5kgf/cm2=0.49MPa20kgf/cm2=1.96MPa。有时会一时难以分辩开来,因此,往常的10kgf/cm2等于0.98MPa,假如准确度要求不高的话,可按10kgf/cm2=1MPa的标准进展换算。2-5 帕斯卡原理(1)帕斯卡原理所有的流体都遵照帕斯卡原理。帕斯卡原理的定义是,作用于密闭容器内部分流体的压力同时会以一样的强度传递到全部的流体,该压
15、力垂直作用于容器的内面。压力是指作用于单位面积上的力。如图2-2(a)所示,用截面为1cm2的活塞将容器密封,然后施加10N(牛顿)的力,这时的压力为0.1MPa。另外,如图2-2(b)所示,在截面为2cm2的活塞上施加50N的力,则其产生的压力为0.25MPa。图2-2中,依照帕斯卡原理,作用于活塞的压力会以一样的大小传递到容器内面的所有部位,而且垂直作用于内面。最后,表示包括单位换算的压力公式。图2-2 力的压力新公式 PMPa=FN/100cm2P=压力(MPa)A=截面积(cm2)F=针对气缸的力(N)旧公式 Pkgf/cm2=Fkgf/Acm2P=压力(Kgf/cm2)A=截面积(c
16、m2)F=针对气缸的力(kgf)第2章 气压的原理2-6 力的增加如图2-3所示,将截面积为A1和A2的气缸连接起来,在两个活塞上分别作用力F1F2,活塞处于静止,平衡状态时的压力P:P=F1/A1=F2/A2上面的公式说明,压力与作用于活塞的力成正比,与其截面积成反比。另外,上述公式可换算为:F2=F1A2/A1=PA2由此可见,在小直径A1的活塞上作用较小的力F1,在大直径A2的活塞上就能够得到较大力F2。如图2-3所示,应用帕斯卡原理,能够特别容易地增大作用于流体的力。比方,截面积A1和A2分别为1 cm2和10 cm2,作用于A1的力F1=20N时,压力P和作用于A2的输出F2,可通过
17、以下公式进展计算:压力P=F1/100A1=20N/1001 cm2=0.2MPa输出F2=100PA2=1000.2(MPa) 10(cm2)=200N由此能够看出,2N(牛顿)的力被增大到200N的输出。油压千斤顶等确实是充分利用该增大作用的例子。图2-3 力的增幅第2章 气压的原理2-7 输出的无级变更通过调整减压阀的压力,可实现输出的无级变更。气缸的输出F由F=AP决定,因此,可与压力P连动实现无级变更。另外,A为气缸的受压面积。但,气压的使用压力范围较窄,因此,输出的变更范围也较小。图2-4 输出的无级变更(气压)图2-5 输出的无级变更(油压)第2章 气压的原理2-8 流量和速度将
18、气缸内的活塞速度设为Vm/sec将气缸面积设为Amm2流量设为Q L/sec的话,可用V=(Q/A) 1000m/sec表示。图2-6(a)中的活塞向右挪动时,设活塞的直径为Dmm,那么:A mm2 A/1000000 m2Q L/sec=Q/1000m3/secV m/sec=1000Q L/sec/(/4DD) mm2参考材料油压的情况V m/sec=21(A L/sec/DD mm2)由此可见,在气缸内径一定的情况下,速度与流量成正比。另外,流量一定的情况下,气缸内径越小,速度越快,内径越大的气缸,其速度越慢。图2-6 流量和速度另外,在实际的油压气压装置上安装流量调理阀,通过操作手柄(
19、把手)可实现流量的无级调理,气缸的速度也能够简单地实现无级调理。但,由于空气为压缩性流体,在低速时不能实在对速度进展调理,因此,应引起留意。第3章 气压机器第3章 气压机器3-2 压力调整组件作为压力调整组件,经常将将气压过滤器压力调理阀加油器等3个元件组合在一起使用。过滤器 加油器图3-2 压力调整组件() 气压过滤器a) 气压过滤器的作用 压缩空气中除有多量的水份外,还混有压缩机的光滑用油配管中的水锈(氧化被膜)及灰尘(喷溅尘埃)等。上述异物假如直截了当进入压力调整阀切向阀气缸等气压机器内的话,会引起生锈及咬合等现象,从而导致工作不良及出现毛病。因此,利用气压过滤器来去除水份油滴水锈灰尘等
20、,保证气压机器能正常工作。有必要对压缩机输送的空气中的水分引起特别的留意。别离水分的方法有:离心力别离法碰撞板别离法使用吸湿材料的方法等。灰尘及水锈等可利用b) 气压过滤器的品种离心式最常用的方法。使空气旋转,利用其离心力将空气中的灰尘水分等去除。碰撞板吸收方式将颗粒状或者雾状的水分冲撞到碰撞板上进展别离的方式。吸湿剂式别离才能强。(氧化硅胶) 阻止空气流淌的功能强大,一般用于大型的设备。图3-3 离心式过滤器的构造各部分的名称机体机架O形圈(箱形屏蔽套上的O形圈)机箱用O形圈滤芯(过滤元件)隔板机箱(机盒)第3章 气压机器(2)减压阀(压力调理阀)a)减压阀的功能 一般情况下,空气罐中储存有
21、高于使用压力的压缩空气,减压阀的作用确实是将这些高压力的压缩空气减压到合适使用的压力。减压阀的作用确实是将高压力的压缩空气减压到合适气压装置工作条件的压力,防止浪费空气,延长气压机器及装置的使用寿命。减压阀有降压功能的阀(气体进出调理器)。压力调理阀的功能是保持一定的压力。一般情况下,所谓的减压阀同时具备减压功能和压力调整功能。减压阀不受一次侧供应压力变动妨碍,而且不受二次侧空气使用量的变化妨碍。一直保证向二次侧输出一定气压的空气。通常,减压阀的一次侧压力为0.50.7MPa,二次侧压力为00.4MPa。b)减压阀的品种和构造 直动式减压阀的构造各部名称机体外体压板隔膜(橡胶隔膜)阀体弹簧(调
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