第十章_气源系统.ppt

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1、第十章第十章气源装置与辅助元件气源装置与辅助元件13 三月 2023 液压与气动技术教学内容教学内容：l气源系统的组成l气源系统的辅助装置 13 三月 2023 液压与气动技术机器是由三部分组成：机器是由三部分组成：原动机原动机（能量的产生或转换）（能量的产生或转换）、传动机构传动机构（能量的传递、（能量的传递、分配和控制）分配和控制）、工作机工作机（能量的消耗）。（能量的消耗）。气动系统的基本组成部分：气动系统的基本组成部分：压缩空气的产生、压缩空气的传输、压缩空气的消耗（工压缩空气的产生、压缩空气的传输、压缩空气的消耗（工作机。作机。气动系统的基本组成示意图如下图所示。气动系统的基本组成示

2、意图如下图所示。10.1 10.1 气动系统的基本组成：气动系统的基本组成：气动系统的基本组成部分包括哪些呢？请大家根气动系统的基本组成部分包括哪些呢？请大家根据机器的组成部分先思考一下？据机器的组成部分先思考一下？13 三月 2023 液压与气动技术一、气动系统的基本组成示例一、气动系统的基本组成示例气压产生装置气压产生装置分分水水滤滤气气器器压压力力控控制制阀阀油油雾雾器器方方向向控控制制阀阀消声器消声器流量控制阀流量控制阀汽汽 缸缸气压的传递、分配和控制气压的传递、分配和控制即输送系统即输送系统气压的消耗气压的消耗13 三月 2023 液压与气动技术13 三月 2023 液压与气动技术1

3、3 三月 2023 液压与气动技术13 三月 2023 液压与气动技术10.2 10.2 气动技术中的压力概念气动技术中的压力概念 在在ISOISO标准中压力的单位为帕斯卡（标准中压力的单位为帕斯卡（1Pa=1N/m1Pa=1N/m2 2），由于这），由于这个单位非常小，为了阅读和表达方便，常用个单位非常小，为了阅读和表达方便，常用0.1MPa(1bar)0.1MPa(1bar)为压力单位，这个单位适合在工业中应用：为压力单位，这个单位适合在工业中应用：1Mpa1Mpa10103 3KpaKpa10106 6Pa Pa 0.1MPa=100Kpa=1bar 0.1MPa=100Kpa=1bar

4、（巴）（巴）1psi=0.069bar1psi=0.069bar 在工程上有时也使用老的公制单位在工程上有时也使用老的公制单位kgfkgfcmcm2 2（千克力每平（千克力每平方厘米）方厘米）、atmatm（atmosphereatmosphere大气压）大气压）、lbf/inlbf/in2 2(psi(psi，磅，磅力每平方英寸力每平方英寸)等以满足实际需要。等以满足实际需要。绝对压力：绝对压力：相对于真空的压力相对于真空的压力表压力（表压力（GAGA）：）：高于大气压的那部分压力高于大气压的那部分压力真空度（真空度（TorrTorr）：）：低于大气压的压力低于大气压的压力13 三月 202

5、3 液压与气动技术10.10.3 3 空气压缩机空气压缩机 (Air compressor)(Air compressor)1 1.空压机是气压发生装置空压机是气压发生装置。空压机将电机或内燃机的机械能。空压机将电机或内燃机的机械能转化为压缩空气的压力能。转化为压缩空气的压力能。2.2.按工作原理分类：按工作原理分类：可分为可分为容积式容积式空压机和空压机和速度式速度式空压机。空压机。容积式空压机的工作原理是容积式空压机的工作原理是压缩空压机中气体的体积压缩空压机中气体的体积，使，使单位体积内空气分子的密度增加以提高压缩空气的压力。单位体积内空气分子的密度增加以提高压缩空气的压力。速度式空压机

6、的工作原理是速度式空压机的工作原理是提高气体分子的运动速度以此提高气体分子的运动速度以此增加气体的动能增加气体的动能，然后将气体分子的动能转化为压力能以，然后将气体分子的动能转化为压力能以提高压缩空气的压力。提高压缩空气的压力。3.3.空气压缩机分为空气压缩机分为往复式与回转式往复式与回转式两大类。往复式可细分为两大类。往复式可细分为活塞式与膜片式活塞式与膜片式，回转式可，回转式可细分为叶片式与螺杆式细分为叶片式与螺杆式。13 三月 2023 液压与气动技术空压机分类空压机分类 压缩机容积型速度型活塞式往复式旋转式离心式轴流式膜片式滑片式 螺杆式13 三月 2023 液压与气动技术空气压缩机分

7、类空气压缩机分类按空压机输出压力大小分类按空压机输出压力大小分类低压空压机低压空压机 0 02 2 1 10MPa0MPa中压空压机中压空压机 1 10 0 10MPa10MPa高压空压机高压空压机 10 10 100MPa100MPa超高压空压机超高压空压机 100MPa 100MPa 按空压机输出流量按空压机输出流量(排量排量)分类分类微型微型 1m1m3 3MinMin小型小型 1 1 10 m10 m3 3MinMin中型中型 10 10 100 m100 m3 3MinMin大型大型 100m100m3 3MinMin13 三月 2023 液压与气动技术1.往复式压缩机 只有一个行程

8、就将吸入的大气压空气压缩到所需要的压力。这种型只有一个行程就将吸入的大气压空气压缩到所需要的压力。这种型式的压缩机通常用于需要式的压缩机通常用于需要37巴压力范围的系统。巴压力范围的系统。a.单级活塞式压缩机：单级活塞式压缩机：13 三月 2023 液压与气动技术b.两级活塞式压缩机两级活塞式压缩机由两个阶段将吸入的大气压空气压缩到最终的压力。由两个阶段将吸入的大气压空气压缩到最终的压力。如果最如果最终压终压力力为为7巴，第一巴，第一级级通常将它通常将它压缩压缩到若到若3巴，然后被冷却，再巴，然后被冷却，再输输送到第二送到第二级级气缸中气缸中压缩压缩到到7巴。巴。动画动画13 三月 2023

9、液压与气动技术2.旋转式压缩机旋转式压缩机13 三月 2023 液压与气动技术10.10.4 4 储气罐储气罐 1 1）使压缩空气供气平稳，减少压力脉动。）使压缩空气供气平稳，减少压力脉动。2 2）作为压缩空气瞬间消耗需要的储存补充之用。）作为压缩空气瞬间消耗需要的储存补充之用。3 3）储存一定量的压缩空气，停电时可使系统继续维持一）储存一定量的压缩空气，停电时可使系统继续维持一定时间。定时间。4 4）可降低空压机的启动）可降低空压机的启动-停止频率，其功能相当于增大了停止频率，其功能相当于增大了空压机的功率。空压机的功率。5 5）利用储气罐的大表面积散热使压缩空气中的一部分水）利用储气罐的大

10、表面积散热使压缩空气中的一部分水蒸气凝结为水。蒸气凝结为水。1.储气罐的作用储气罐的作用：13 三月 2023 液压与气动技术13 三月 2023 液压与气动技术10.5 压缩空气净化处理装置压缩空气净化处理装置 从空压机输出的压缩空气到达各用气设备之前，必须从空压机输出的压缩空气到达各用气设备之前，必须将压缩空气中含有的将压缩空气中含有的大量水分、油分及粉尘杂质大量水分、油分及粉尘杂质等除等除去，以得到适当的压缩空气质量，避免它们对气动系去，以得到适当的压缩空气质量，避免它们对气动系统的正常工作造成危害，并且用减压阀调节系统所需统的正常工作造成危害，并且用减压阀调节系统所需压力以得到适当出力

11、。在必要的情况下，使用油雾器压力以得到适当出力。在必要的情况下，使用油雾器使润滑油雾化并混入压缩空气中润滑气动元件，降低使润滑油雾化并混入压缩空气中润滑气动元件，降低磨损，提高元件寿命。磨损，提高元件寿命。除水过程；除水过程；过虑过程；过虑过程；调压过程；调压过程；润滑过程。润滑过程。13 三月 2023 液压与气动技术l后冷却后冷却器安装在空压机排气口处的管道上。它的作用是将空压机排器安装在空压机排气口处的管道上。它的作用是将空压机排出的压缩空气温度由出的压缩空气温度由120180降至降至4050，使压缩空气中的油雾，使压缩空气中的油雾和水汽迅速达到饱和而大部分析出，凝结成水滴和油滴，以便经

12、油和水汽迅速达到饱和而大部分析出，凝结成水滴和油滴，以便经油水分离器排出。后冷却器上应装有自动排水器，以排除冷凝水和油水分离器排出。后冷却器上应装有自动排水器，以排除冷凝水和油滴等杂质。滴等杂质。l后冷却器分为风冷式和水冷式两种，且都已形成系列产品。后冷却器分为风冷式和水冷式两种，且都已形成系列产品。13 三月 2023 液压与气动技术空气干燥，冷冻干燥法空气干燥，冷冻干燥法l进入进入干燥器干燥器的空气首的空气首先进入热交换器冷却，先进入热交换器冷却，经初步冷却的空气中经初步冷却的空气中析出的水份和油份经析出的水份和油份经分离器排出。然后，分离器排出。然后，空气再进入致冷器，空气再进入致冷器，

13、这使空气进一步冷却这使空气进一步冷却到到25，使空气中含，使空气中含有的气态水份、油份有的气态水份、油份等由于温度的降低而等由于温度的降低而大量进一步地析出，大量进一步地析出，经分离器排出。冷却经分离器排出。冷却后的空气再进入热交后的空气再进入热交换器加热输出换器加热输出13 三月 2023 液压与气动技术空气干燥，吸收干燥法空气干燥，吸收干燥法l吸收干燥法是一吸收干燥法是一个纯化学过程。个纯化学过程。在干燥罐中，压在干燥罐中，压缩空气中水分与缩空气中水分与干燥剂发生反应，干燥剂发生反应，使干燥剂溶解。使干燥剂溶解。液态干燥剂可从液态干燥剂可从干燥罐底部排出。干燥罐底部排出。根据压缩空气温根据

14、压缩空气温度、含湿量和流度、含湿量和流速，必须及时填速，必须及时填满干燥剂。满干燥剂。13 三月 2023 液压与气动技术10.6 压缩空气的过滤装置压缩空气的过滤装置标准过滤器标准过滤器13 三月 2023 液压与气动技术10.7 压缩空气的调压装置压缩空气的调压装置 所有的气动系统均有一个最适合的工作压力，所有的气动系统均有一个最适合的工作压力，而在各种气动系统中，皆可出现或多或少的压而在各种气动系统中，皆可出现或多或少的压力波动。气动与液压传动不同，一个气源系统力波动。气动与液压传动不同，一个气源系统输出的压缩空气通常可供多台气动装置使用。输出的压缩空气通常可供多台气动装置使用。气源系统

15、输出的空气压力都高于每台装置所需气源系统输出的空气压力都高于每台装置所需的压力，且压力波动较大。如果压力过高，将的压力，且压力波动较大。如果压力过高，将造成能量的损失并增加损耗；过低的压力则出造成能量的损失并增加损耗；过低的压力则出力不足，造成不良效率。力不足，造成不良效率。例如空压机的开启例如空压机的开启与关闭所产生的压力波动对系统的功能会产生与关闭所产生的压力波动对系统的功能会产生不良影响。不良影响。因此每台气动装置的供气压力都需因此每台气动装置的供气压力都需要用减压阀减压，并保持稳定。要用减压阀减压，并保持稳定。13 三月 2023 液压与气动技术溢流减压阀溢流减压阀l不论进气压力是不论

16、进气压力是否波动，减压阀否波动，减压阀都可以保持工作都可以保持工作压力恒定不变。压力恒定不变。当耗气量增加时，当耗气量增加时，工作压力降低，工作压力降低，在调压弹簧作用在调压弹簧作用下，减压阀阀口下，减压阀阀口开大开大l若工作压力增大，若工作压力增大，则中间膜片打开，则中间膜片打开，压缩空气就经阀压缩空气就经阀体上的溢流孔排体上的溢流孔排出。出。13 三月 2023 液压与气动技术1.使压缩空气产生油雾主要由油雾器来完成。油雾器是以压缩空气为动力，将润滑油喷射成雾状并混合于压缩空气中，使该压缩空气具有润滑气动元件的能力。目前，气动控制系统中的控制阀、气缸和气马达主要是靠带有油雾的压缩空气来实现

17、润滑的，其优点是方便、干净、润滑质量高。2.普通型油雾器也称为全量式油雾器，把雾化后的油雾全部随压缩空气输出，油雾粒径约为20um。普通型油雾器又分为固定节流式和自动节流式两种，前者输出的油雾浓度随空气的流量变化而变化，后者输出的油雾浓度基本保持恒定。不随空气流量的变化而变化。10.8 压缩空气的润滑装置压缩空气的润滑装置13 三月 2023 液压与气动技术压缩空气的润滑装置压缩空气的润滑装置l通常压缩空气是干燥和无油的。对于某个气动系统来说，有些地方需要润滑的压缩空气，有些地方则不需要，因此，应对压缩空气的润滑进行限制。l当压缩空气通过油雾器时，其在油室与视油器之间产生一个压降，该压降使油液

18、经吸油管上升，并经喷嘴引射到压缩空气中，油滴被雾化，随压缩空气流出。13 三月 2023 液压与气动技术气动三联件气动三联件FRLFRL13 三月 2023 液压与气动技术气动三联件（气动三联件（FRL：Filter Regulator Lubricator）13 三月 2023 液压与气动技术 从空压机输出的压缩空气要通过管路系统被输送到各气动从空压机输出的压缩空气要通过管路系统被输送到各气动设备上，管路系统如同人体的血管。输送空气的管路配置设备上，管路系统如同人体的血管。输送空气的管路配置如设计不合理，将产生下列问题：如设计不合理，将产生下列问题：压降大，空气流量不足；压降大，空气流量不足

19、；冷凝水无法排放；冷凝水无法排放；气动设备动作不良，可靠性降低；气动设备动作不良，可靠性降低；维修保养困难。维修保养困难。10.9 压缩空气的输送压缩空气的输送(Air distribution)13 三月 2023 液压与气动技术按照供气可靠性和经济性考虑，一般有两种主要的配置：终端管道和环状管道。普通气动设备大多采用不高于8巴的压缩空气源，故一般按照只有一种压力要求来处理，采用同一压力管道，用减压阀来满足用气设备的压力要求。1.终端管道终端管道 这种系统简单，经济性好。多用于间断供气，一条支路上可安装一个截止阀，用于关闭系统。管道应在流动方向上有1：100的斜度以利于排水,并在最低位置设置

20、排水器。主管路配管方式(Piping layout)13 三月 2023 液压与气动技术主管路配管方式主管路配管方式(Piping layout)1.终端管道终端管道 这种系统简单，经济性好。多用于间断供气，一条支路上可安装一个截止阀，用于关闭系统。管道应在流动方向上有1：100的斜度以利于排水,并在最低位置设置排水器。13 三月 2023 液压与气动技术2环状管道环状管道 这种系统供气可靠性高，压力损失小，压力稳定，但投资较高。在环状主管道系统中空气从两边输入到达高的消耗点，这可将减压力降至最低。这种系统中冷凝水会流向各个方向，因此必须设置足够的自动排水装置。另外，每条支路上及支路间都要设置

21、截止阀。这样，当关闭支路时，整个系统仍能供气。主管路配管方式(Piping layout)13 三月 2023 液压与气动技术主管路配管方式主管路配管方式(Piping layout)2 2环状管道环状管道这种系统供气这种系统供气可靠性可靠性高，压力损失小，压高，压力损失小，压力稳定，但投资较高力稳定，但投资较高。在环状主管道系统中在环状主管道系统中空气从两边输入到达空气从两边输入到达高的消耗点，这可将高的消耗点，这可将减压力降至最低。这减压力降至最低。这种系统中种系统中冷凝水会流冷凝水会流向各个方向向各个方向，因此必，因此必须设置足够的自动排须设置足够的自动排水装置。另外，每条水装置。另外，每条支路上及支路间都要支路上及支路间都要设置截止阀。这样，设置截止阀。这样，当关闭支路时，整个当关闭支路时，整个系统仍能供气。系统仍能供气。