液压与气压传动教学课件作者张世亮12.气源与附件第12章教案课件.docVIP

第十二章 气源装置和辅助元件 第一节 气源装置 压缩空气是气压传动与控制系统中的工作介质，是气动装置正常工作不可缺少的动力源。压缩空气由空气压缩机产生，具有一定压力和流量，同时也含有一定的水分、油分和灰尘。要满足气动系统对空气质量的要求，还必须对压缩空气进行降温、净化和稳压等一系列处理，才能供给控制元件及执行元件使用。 气源装置一般由三部分组成，如图12－1所示。 1）产生压缩空气的气压发生装置，如空气压缩机； 2）净化压缩空气的辅助装置和设备，如过滤器、油水分离器、干燥器等； 3）输送压缩空气的供气管道系统。 除压缩空气净化设备外，气动元件的润滑，气压信号的放大、延时、转换、显示，以及气动噪声的消除，管路的连接等都需要不同的辅助元件来完成，这些辅助元件是气动系统中的环节之一，同样应给予充分重视。 1、空气压缩机 （1）空气压缩机的作用 空气压缩机是将原动机（电动机）提供的机械能转换成气体压力能的一种能量转换装置，即气压发生装置，它为气动装置提供具有一定压力和流量的压缩空气。 （2）空气压缩机的分类 空气压缩机的种类很多，常按工作原理、结构形式和性能参数分类。 按工作原理分类 1）容积型压缩机 其工作原理是压缩气体的体积，使单位体积内气体分子的密度增加以提高压缩空气的压力。 2）速度型压缩机 其工作原理是提高气体分子的运动速度，然后使气体分子的动能转化为压力能以提高压缩空气的压力。 按结构形式分类 表 12－1 压缩机按排气压力分类 名 称 排气压力（10-1MPa） 低压压缩机 0.2＜p≤1 中压压缩机 1＜p≤10 高压压缩机 10＜p≤100 超高压压缩机 p＞100 表 12－2 压缩空气按排气量分类 名 称 排气量V（m3/min） 微 型 V ≤1 小 型 1＜V≤10 中 型 10＜V≤100 大 型 V＞100 按排气参数分类 按排气压力分低压、中压、高压、超高压空气压缩机，如表12－1所列。按排气量（自由空气流量）分微型、小型、中型大型空气压缩机，如表12－2所列。 （3）常用压缩机的工作原理 1）活塞式压缩机 活塞式压缩机是通过曲柄连杆机构使活塞作往复运动而实现吸气、压气，并达到提高气体压力的目的。图12－2所示为单级活塞式压缩机工作原理图。它主要由缸体2、活塞3、活塞杆4、曲柄连杆机构6，7、吸气阀8和排气阀1组成。工作时，曲柄7由原动机（电动机）带动旋转，驱动活塞3在缸体2内作往复运动。当活塞向右运动时，气缸内容积增大而形成真空，外界空气在大气压力作用下推开吸气阀8而进入气缸中，这个过程称为吸气过程；当活塞反向运动时，吸气阀8关闭，随着活塞的左移，缸内空气受到压缩而使压力升高，这个过程称为压缩过程。当气缸内压力增高到略高于输气管路中的压力时，排气阀1打开，气体便被排入输气管路内，这个过程称为排气过程。曲柄旋转一周，活塞往复运动一次，即完成一个工作循环。 单级活塞式空压机，常用于需要0.3～0.7 MPa压力范围的系统。单级活塞式空压机若压力超过0.6 MPa，各项性能指标将急剧下降，因此，大多数空气压缩机是采用多缸多活塞的组合。采用多级压缩可以提高输出压力。通过进行中间冷却，降低空气温度，提高工作效率。 图l2－3为二级压缩的活塞式空气压缩机示意图。活塞式空压机具有结构简单，使用寿命长，维修容易，活塞的密封性好的优点，容易实现大排气量和高压输出。缺点是振动大，噪声大。排气为断续进行，输出有脉动，需要设置贮气罐。工业上应用最普遍的是活塞式压缩机。 2）膜片式压缩机 膜片式压缩机能提供0.5 MPa的压缩空气。由于它无需油润滑，无污染，因此广泛应用于食品、医药和相类似的工业中。其工作原理如图12－4所示，膜片使气室容积发生变化，在下行程时吸入空气，上行程时压缩空气。 3）叶片式压缩机 叶片式压缩机的主要结构由定子、转子和叶片组成，转子上开有一定数量的沟槽，每个槽内嵌入一个叶片，转子偏心地装在定子内，如图12－5所示。当转子旋转时，离心力使叶片与定子内部相接触，从进口到出口，相邻两叶片间的空间逐渐减少，压缩空气被压缩，达到一定压力后即被排出。 叶片式压缩机具有能连续排出脉动小的额定压力的压缩空气的优点，所以一般不需要设置贮气罐，且结构简单制造容易，操作维修方便运转噪声小。缺点是叶片、转子和机体之间机械摩擦较大，产生较高的能量损失因而效率也较低。 4）螺杆式压缩机 螺杆式压缩机压缩由壳体和两个互相啮合的螺杆转子组成空间内的气体。如图12－6所示，两个啮合的转子以相反方向运动时，它们逐渐啮合，转子的凹槽与气缸内壁所形成的工作容积在一端逐渐增大，在另一端逐渐减少。利用两螺杆表面上所特有的螺旋凹凸型的气道与气缸内壁之间形成的容积逐渐变化，来实现对气体