气动技术教程

第一章气动技术概论

气动技术的应用范围

1.1气动技术的应用范围

我们在日常工作和生活中经常见到各种机器，如汽车、电梯、机床等通常都是由原动机、

传动装置和工作机构三部分组成。其中传动装置最常见的类型有机械传动、电力传动和流体

传动。流体传动是以受压的流体为工作介质对能量进行转换、传递、控制和分配。它可以分

为气压传动、液压传动和液力传动。

气压传动技术简称“气动技术”，是一门涉及压缩空气流动规律的科学技术。气动技术

不仅被用来完成简单的机械动作，而且在促进自动化的发展中起着极为重要的作用。在大多

数应用场合，压缩空气被用来实现以下某种功能：

· 做功

· 通过末级控制组件驱动执行机构

· 信息处理

· 用传感器测定过程状态

从50年代起，气动技术不仅用于做功，而且发展到检测和数据处理。这样就能用传感

器检测机器的状态和条件，从而控制加工过程。传感器、过程控制器和执行器的发展导致了

气动控制系统的产生。近年来，随着原材料、加工技术和设计工艺的不断更新及电子、计算

机与通信技术的发展，各种气动组件的性价比进一步提高，气动控制系统的复杂性进一步发

展，在自动化控制领域起着越来越重要的作用。

气动技术可使气动执行组件依工作需要作直线、摆动和旋转运动。气动系统的工作介质

是压缩空气。压缩空气的用途极其广泛,从用低压空气来测量人体眼球内部的液体压力、气

动机械手焊接到气动压力机和使混凝土粉碎的气钻等,几乎遍及各个领域。在工业中的典型

应用如下：

· 材料输送（夹紧、位移、定位与定向 ）、分类、转动、包装与计量、排列、打印与堆置；

· 机械加工（钻、车削、铣、锯、成品精加工、成形加工、质量控制）；

· 设备的控制、驱动、进给与压力加工；

· 工件的点焊、铆接、喷漆、剪切；

· 气动机器人；

· 牙钻。

图1.1所示的两条传送带的气动旋转分配装置，可通过气缸的伸缩使工件传输到相应的地方。

图1.1两条传送带的气动旋转分配装置

基本气动系统的组成

1.2基本气动系统的组成

基本的气动系统如图1.2所示，它由压缩空气的产生和输送系统及压缩空气消耗系统二个主要部分组成。

图1.2 基本的气动系统

一、压缩空气产生系统各组件及其主要功能

压缩空气产生系统各组件及其主要功能

（一） 压缩机： 大气压力的空气被压缩并以较高的压力输给气动系统．这样就把机械能转变为气压能。

（二） 电动机： 给压缩机提供机械能，它是把电能转变成机械能。

（三） 压力开关： 将储气罐内的压力来控制电动机，它被调节到一个最高压力：达到这个压力就停止电动机，也被调节另一个最低压力，储气罐内压力跌到逭个压

力就重新激活电动机。

（四） 单向阀： 让压缩空气从压缩机进入气罐，当压缩机关闭时．阻止压缩空气反方向流动。

（五） 储气罐： 贮存压缩空气。它的尺寸大小由压缩机的容量来决定，储气罐的容积愈大，压缩机运行时间间隔就愈长。

（六） 压力表： 显示储气罐内的压力。

（七） 自动排水器：无需人手操作，排掉凝结在储气罐内所有的水。

（八） 安全阀：当储气罐内的压力超过允许限度，可将压缩空气排出。

（九） 冷冻式空气干燥器：将压缩空气冷却到零上若干度，使大部分空气中的湿气凝结，以减少系统中的水份。

（十） 主管道过滤器：它清除主要管道内灰尘、水份和油。主管道过滤器必须具有最小的压力降和油雾分离能力。

二、压缩空气消耗系统

压缩空气消耗系统

(一)压缩空气的分支输出管路：压缩空气要从主管道顶部输出到分支管路，以便偶尔出

现的凝结水仍留在主管道里，当压缩空气达到低处时，水传到管子的下部，流入自动排水器内，将凝结水去除。

(二)自动排水器： 每一根下接管的末端都应有一个排水器，最有效的方法是用一个自

动排水器，将留在管道里的水自动排掉。 (三)空气处理组件：使压缩空气保持清洁和合适压力，以及加润滑油到需要润滑的另件

中以延长这些气动组件的寿命．

(四)方向控制阀： 通过对气缸两个接口交替地加压和排气，来控制运动的方向。 (五)执行组件： 把压缩空气的压力能转变为机械能，图标是一个直线气缸，它也可

以是回转执行组件或气动马达等。

(六)速度控制阀： 能简便实现执行组件的无级调速。

1.3 1.3 气动系统的特点气动系统的特点气动系统的特点

一、压缩空气的特性如下压缩空气的特性如下：：

用 量：空气到处都有，用量不受限制。

输 送：空气不论距离远近，极易由管道输送。

储 存：压缩空气可储存在贮气罐内，随时取用。故不需压缩机的连续运转。

温 度：压缩空气不受温度波动的影响，即使在极端温度情况下亦能保证可靠地工作。 危 险 性： 压缩空气没有爆炸或着火的危险，因此不需要昂贵的防爆设施。 清 洁：未经润滑排出的压缩空气是清洁的。自漏气管道或气压组件逸出的空气不会污染

物体。这一点对食品、木材和纺织工业是极为重要的。

构 造：各种工作部件结构简单，所以价格便宜。

速 度: 压缩空气为快速流动的工作介质，故可获得很高的工作速度。 可调节性：使用各种气动元部件，其速度及出力大小可无限变化。

过 载: 气动机构与工作部件，可以超载而停止不动，因此无过载的危险。

处 理：设备所使用的压缩空气不得含有灰尘和水分，因此必须进行除水与除尘的处理。 可压缩性：压缩空气的可伸缩性使活塞的速度不可能总是均匀恒定的。

出力条件：压缩空气仅在一定的出力条件下使用才经济。在常规工作气压为6—7bar (600～700kPa)，因行程和速度的不同，出力限制在20000到30000N 之间。 排气噪声：排放空气的声音很大。现在这个问题已因吸音材料和消音器发展大部分获得解决。 成 本：压缩空气是一种比较昂贵的能量传递方法。但可通过高性价比的气动组件得到部

分补偿。

二、执行机构的特点执行机构的特点

气动执行组件包括气缸、摆缸与气马达。在选择执行组件时应注意下列特点： · 基本运动 (直线、摆动与转动)易于实现。 · 多种运动便于组合。

· 运动参数（力、速度、方向）易于控制行程。 · 品种多、尺寸范围广，易于设计与选择。 · 使用寿命长，安全可靠、灵敏。 · 操作和安装简便，调试要求较高。

气缸是气动系统中最主要的执行组件，由于气缸价格低，便于安装，结构简单、可靠，并有各种尺寸和有效行程的组件可供使用，它已经成为一种重要的线性

驱动组件。气缸一般有下列特点：

· 直径范围：6—320 mm · 有效行程： 1—2000 mm · 活塞杆输出力：2—50000 N · 活塞速度： 0.02—1 m／s

1．4气动控制系统特点气动控制系统特点

通常气动系统应包括执行机构、传感器及输人装置、处理机构、控制系统及其它附

件等方面，上述每一部分均不可缺少。对气动系统进行控制时，应注意下列内容： 气动系统的控制方式 机械式 电气式 电子式 常压气动式 低压气动式 液压式 组件的可靠性 对周围环境扰动的灵敏度 维修的方便程度

部件的动作时间

信号速度

体积之大小 控制组件的选用原则

使用寿命 易于培训 控制系统的修改

维修方便

备件替换价格低

容易装配和连接

维修费用低 通用性和适应性强 设计紧凑 气动系统的基本要求

价格合理，符合标准 实用性强 说明书齐全

产品使用方便

所需的技术培训简易

一、 气动系统的基本构成气动系统的基本构成

气动系统可以用一个分层信号流图来表示。每一层代表相应的硬件，逐级构成一条总控制路径。其信号流向是从信号(输入)端到工作(输出)端。气动系统的结构及其信号流图如图1.4所示：

图 1.4 气动

系统的结构及其信号流图

可以用各种符号来表征系统中的各个组件及其功能。采用回路图将这些符号组合起来可以构成对一个实际控制问题的解决方案。回路图的画法形式同上述信号流图。不过，在执行机构部分中应加入必要的控制组件。这些控制组件接受处理器发出的信号并控制执行机构的动作。

直接控制阀(DCV)具有检测、信号处理及实行控制的功能。如果直接控制阀(DCV)被用来控制气缸运动，那幺，它是一

个执行机构的控制组件。如果利用其处理信号的功能，它就被定义为信号处理组件。如果用它来检测运动，则称其为传感器。这三种角色的显着特征通常取决于阀门的控制方式及其在回路图中的位置。

图1.6 回路图及气动组件

第二章第二章 气动基础知识气动基础知识

2.1 2.1 气动技术常用单位换算气动技术常用单位换算气动技术常用单位换算

一、长度（Length）

cm m in ft 1 0.01 0.3937 0.0328 100 1 39.371 3.2809 2.54 0.0254 1 0.0833 30.48

0.3048 12 1 二、面积（Area）

cm 2

m 2

in 2

ft 2

1

0.0001

0.1550

0.001076

三、质量(Mass)

四、重量或力(Force)

Kgf（千克力）

Kp（千克力）

N(Newton) lbf（磅-力）

1

1

9.81

2.2

五、压力(Pressure)

kg／cm 2

atm lb/in 2

(psi)

bar MPa(N/m 2

) l

0.9678

14.223

0.9807

0.09807

kg lb 1 2.2 0.4536

1

六、体积(Volume)

m 3

dm 3

或l ft 3

1 1000 35.317 0.02832

28.315

l

七、流量(Flow)

m 3

／hr Ft/hr l／Min 1

35.317

16.6667

2.2 2.2 气动技术常用公式气动技术常用公式气动技术常用公式：：

一、基本单位：长度L:m，质量m：kg，时间t：S，体积V：m 3

或l

二、基本公式：

（一） 力(Force): a m F ?= （2s m kg N ?=）； 牛顿定律 （二） 重量(weight)：g m G ?= （2s

m

kg N ?=）； （三） 压力：

A F P =

(2m

N Pa =)； 1Pa=10-5

bar 上式为巴斯卡原理(Pascal’s theorem)

（四） 波义尔定律：（说明压力与体积成反比）

2211V P V P =

2

2

21

11T V P

T V P = 说明压力与体积的变化与温度成正比。 （六） 流量公式：V A Q ?= （s

m

m s m ?=23）说明了流量为管路截面积与流速之乘积。

（七） 自由空气的体积流量：T

T P P Q Q a

a a ??

= （ANR m3／min）或（ N L／min）

Qa 为我们在一定温度、一定压力作用下

的气体流量转换为在统一标准的自由空气下的体积流量提供了计算方法。在选择空压机、气动三联件及各种样本说明书中所提到的流量、额定流量,都是指自由空气的体积流量。只有在共同的压力标准下评价气体流量的大小才有意义。自由空气状态下单位时间内的体

图2.1 流体的流量计算

积流量,可用ANR 表示。也可写成 Nl/min。

（八） 密度：V

m =

ρ （3

/m kg ） 单位体积的质量

（九） 伯努利力定理

(Bernoulli’s Equation)

常数=+

+2

2

1v gh p ρρ

p 为单位体积流体的压力能，gh ρ为单位体积流体位能，22

1

v ρ为单位体积流体的动

能。因此，上述伯努利方程的物理意义是：在密闭管道内作恒定流动的理想流体具有三种形式的能量，即压力能、位能和动能。在流动过程中，三种能量可以相互转化，但各个过流断面上三种能量之和恒为定值。当流体速度愈快，其压力愈低，反之速度减低，压力增加。

（十） 气缸的相关计算：

1． 气缸截面积计算：4

2

D A π=

（m 2

）D:气缸内径(m)

2． 理论力：P A F ?= （N）P:压力（Pa） 3． 实际力估算：

（1） 单作用气缸的实际正向力：P A F ?=)85.0~4.0( （2） 双作用气缸的实际正向力：P A F ?=)9.0~6.0( （3） 双作用气缸的实际反向力：P d D F ??=)(4

)

9.0~6.0(22π

d:活塞杆直径

（十一） 气缸每分钟空气消耗量计算：

某气动回路的最大耗气量是指该气动回路在单位时间内所消耗气体（排到大气中）的多少。显然,最大耗气量与气缸行程（单作用、双作用）,气缸直径、行程动作频度、方向阀到气缸间的管路容积及气缸的数量有关。可根据最大耗气量选择空气压缩机的容量。

（1） 空气消耗量：L A Q ??=η

η：压缩比{

033

.1Atm 033.1）

工作压力（+} L:气缸行程

（2） 单作用气缸空气消耗量：Q Q S = （3） 双作用气缸空气消耗量：Q Q D 2=

（4） 气缸每分钟空气消耗量：n Q Q S ?= n Q Q D ?=2 n :每分钟气缸往复次数

2.3 2.3 气动技术中的各种气动技术中的各种气动技术中的各种压力关系换算压力关系换算压力关系换算：：

在ISO 标准中压力的单位为帕斯卡（1Pa=1N/m 2

），由于这个单位非常小，为了避免很大的数字，常用0.1MPa(lbar)为压力单位，这个单位适合在工业中应用： 0.1MPa=100Kpa=lbar（巴）

在工程上有时也使用老的公制单位kgf／cm 2、KPa／cm 2

以满足实际需要。

在物理学中压力用绝对压力（ABS）表示，即相对于真空的压力。而在工程上为方便，采用的气动压力为表压（GA），即高于大气压的那部分压力。在真空技术中，也使用低于大气压的压力即真空度（Torr）来表示。在图2.3中以标准大气压（1013mbar）作为基准，列出了压力的各种表示方法。注意标准大气压不是lbar，但在常规的气动计算时，这个差别也可以忽略。

2.4气阻及有效断面积气阻及有效断面积：：

一、气阻的概念和气阻的流量公式

在气动系统中,阻碍气体流动、产生压降的机构和元件,称为气阻。在气压传动中,可

利用气阻和气容来调整气体的流速和压力,以达到使用目的。气阻可抽象为图2.4所示的阻

尼形式:

任何一个气动元件,都可认为是一个气阻。P1为进口压力,P2为出口压力,P1-P2为压

差。流量增大，压差也增大。当气体的流速没有达到音速、出口压力与进口压力之比大于0.528时,就称为亚音速流。在亚音速流情况下,气体的进、出口压差同流量的关系如下：

亚音速流（P 2/P 1）＞0.528：1

212273

)

(227.0T P P P Se Qa ?= Nl/min （2-1） 式中,P 1、

P 2是气体的进口和出口压力,T 1是进气口气体的温度。Se 是指该气阻的有效断面积,用以描述气阻的流通能力。当出口压力与进口压力之比小于0.528时,则气体的流速达到了音速。音速流的气阻的流量公式如下:

音速流 (P 2/P 1)≤0.528： 1

1

273

113.0T SeP Qa = Nl/min （2-2） 从上式可看出,当气体流速达到音速流时,它的流量就不再和出口压力P2

有关,而只同入口压力有一定的关系。从上式中可知,气阻的流量计算公式同液压技术中的有关计算不同,它是气动技术中的一个重要的基本概念和基本计算公式。

二、气阻有效断面积

（一）管路的等价有效断面积 任一组成气动回路的各元件,都含有气

阻。通常都采用各气阻元件的有效断面积来描述气阻的大小,以计算出联接这些气动元件的管路的压力损失。在工程上,通常是把一段管路的压力损失折合成这段管路的等价有效断面积。具体计算公式如下：

L

S S p p 10

=

（2-3） po S —计算管路有效断面积的直径系数，L —管道的长度

从式2-3可知,一段管路的等价有效断面积同这一段管路的长度成反比,而同管路的直径成正比。例如：在气压回路中常用的尼龙管,Spo 的选取如表2-1所示：

表2-1 管路有效断面积直径 系数表 D(mm) 2.5

4 6 7.

5 9 po S

1.8

6.5

18

28

43

当一段管路的直径和长度已知时,可通过查表得到相应的S p0,运用式2-3,可求出这段

管路的等价有效断面积S p 。管路的等价有效面断面积间接地描述了这段路的压力损失（气阻）,因此,我们也可等价地将一段管路看成为一个气阻元件。 （二）多个气阻的复合有效断面积

在气动回路中,通常是将多个气动组件串联或者并联起来,而形成具有一定功能的气动回路系统,图1.9是一个典型的气动回路。

图2.5 典型的气动回路

该系统有两个气缸,一个单作用气缸和一个双作用气缸。为了控制这两个气缸,回路中选用了换向阀和调速阀。为了使空气洁净,在回路上游设有过滤器。回路中的调速阀、换向阀和过滤器均可看作气阻组件,而联接这些气阻组件的管路,也可看成是一个气阻组件。在工程上常把这种气阻的串联或并联用“复合有效断面积”进行综合评价。如在图2.5中,调速阀的有效断面积是S3,从过滤器到气缸间管路的等价有效断面积为Sp,电磁换向阀的有效断面积为S2,管路上游过滤器的有效断面积为S1。则这条管路上的有效断面积可分别表示为S1、Sp、S2、S3。这个串联组成的气阻组件,如图2.6所示：

它的复合有效断面积,可通过下式计算：

2232221211111n

e S S S S S +???+++= (2-4) 在图1.10中的过滤器、方向阀、调速阀及从过滤器到气缸间的连接管路的有效断面积

分别用 S1、S2、S3、S4表示时,这段回路可看成是一个整体组件,它的复合有效断面积的平方的倒数等放各气阻组件的有效断面积的平方的倒数之和。当气阻并联时,如图2.7所示，则它的复合有效断面积可用下式表示：

S e 并＝ S 1＋S 2＋S 3＋……＋Sn

（2-5） 上式说明多个气阻并联时,其复合有效断面积等于每个气阻组件有效断面积之和。

(三) 有效断面积与Cv 值

目前,气动组件的流通能力常用气阻的有效断面积S e 或流量特性系数Cv 值来描述。日本的JIS 标准中采用Se，而欧洲国家则采用Cv 值表示。两者可用下式进行换算：

S e ＝18Cv

（2-6）

阀的流量特性系数可用下式计算：G

T P P P Q

C a V ?+??=

12)

(48

.22 （2-7）

Q:流量（SCFM） ΔP: P 1-P 2 P 1——入口压力（psi），P 2——出口压力（psi）

P a :大气压力（psi） T 1:温度 0

K G:气体系数

2.5空气的湿度与相对湿度空气的湿度与相对湿度

大气中通常含有水份,其含量取决于大气的湿度和温度。当大气温度降低，使大气中水份达到饱和时的状态称为露点,此时的温度称为露点温度。如果空气继续冷却，那幺它不能保留所有的水份，过量的水份则以小液滴的形式凝结出来形成冷凝水。

空气中水份的含量完全取决于温度，表2.2列出了从-40℃到+40℃的温度范围内每立方米大气所含有水份的克数。所有大气的含量都用标准体积表示，可以不必要计算。

表2.2露点温度时饱和空气的水分含量

温度0

C 0 5 10 15 20 25 30 35 40 g/m n 3 (标准) 4.98 6.99 9.86 13.76 18.99 25.94 35.12 47.19 63.03 g/m n 3(大气压) 4.98 6.86 9.51 13.04 17.69 23.76 31.64 41.83 54.11 温度0C

-5

-10

-15

-20

-25

-30

-35

-40

g/m n 3

(标准) 4.98 3.36 2.28 1.52

1 0.64 0.4 0.25 0.15 g/m n 3

(大气压) 4.98 3.42 2.37 1.61 1.08

0.7

0.45

0.29

0.18

除了急剧的恶劣天气情况外(如温度突然下降)，一般大气都不会饱和。物理学中将实际水份含量和露点时水份含量的比值叫相对湿度，以百分比表示： %100)

(.×=

露点饱和水含量实际水含量

相对湿度h r （2-7）

第三章 空气的压缩与净化系统空气的压缩与净化系统

自然界的空气中含有一些固体颗粒、灰尘及水份等，经过压缩时，压缩机中又有部分润滑油会混入到压缩空气中去。因此，经压缩机产生的压缩空气实际上是一种不干净、不干燥、含有固体灰尘、碳粉、水和油等各种杂质的压缩气体。在气动回路中,直接使用这种未经净化处理的气体,会使气动元件的寿命降低或损坏，引起气动回路故障,导致生产效率下降,维修成本增高。因此,净化压缩气体是气压传动系统中必不可少的一个重要环节。对压缩气体进行净化处理,就是要去掉气体中那些影响气压控制系统正常工作的水份、油份、固体尘埃和一些碳化物，满足系统正常工作的需要。

3.1空气压缩机的工作原理与分类空气压缩机的工作原理与分类

空

气

压缩机能将电机或内燃机的机械能转化为压缩空气的压力能。空气压缩机分为往复式与回转式两大类。往复式可细分为活塞式与膜片式，回转式可细分为叶片式与螺杆式。

一、 单级活塞式单级活塞式空气压缩机空气压缩机空气压缩机

图3.1是一个活塞式空气压缩机的原理图,图中的曲轴连杆机构在原动机的驱动下作旋转运动。与连杆相连的活塞下移时,把大气抽进来，当活塞上移时,把空气压缩出去。依靠这种动力转换,便可得到具有一定压力的压缩空气。这种型式的压缩机通常用于需要3～7bar 的气压传动系统。

二、 两级活塞式压缩机两级活塞式压缩机

在单级活塞式压缩机中，若空气压力超过6巴，产生的过热将大大地降低压缩机的效率．因此，工业中使用的活塞式压缩机通常是两级的。即由两个阶段将吸入的大气压空气压缩到最终的压力。

如果最终压力为7巴，第一级通常将它压缩到约3巴，然后被冷却，再输送到第二级中压缩到7巴。 压缩空气通过中间冷却器后温度大大下降，再进入第二级气缸。因此，相对于单机提

高了效率。两级活塞式压缩机最后输出的温度可控制在120℃左右。

三、膜片式压缩机膜片式压缩机

图3.3所示的膜片式压缩能提供5巴的压缩空气。由于它完全没有油，因此广泛用于食品、医药和相类似的工业中。膜片使气室容积发生变化，在下行程时吸进空气，上行程时压缩空气。

四、旋转叶片式压缩机旋转叶片式压缩机

图3．4所示的这种旋转叶片式压缩机安装有一个偏心转子，其上有一组可在径向槽中滑动的叶片。 当

转子旋转时，离心力使得叶片与定子内壁相接触，从进口到出口，相邻两叶片间的空间逐渐减少，因此能压缩空气。

在进气口的附近向气流喷油目的是起润滑和密封作用，

油同时也能带走一部分压缩空气

时产生的热量，把输出的温度限制在190℃左右。

五、螺杆式压缩机

图3．5所示的螺杆式压缩机，由电动机带动两个啮合的螺旋转子以相反方向运动，它们当中自由空间的容积沿轴向减少，从而压缩两转子间的空气。利用喷油来润滑密封的两旋转螺杆，油分离器将油与输出空气分开。

此类压缩机可连续输出流量可超过400m 3

／min，压力高达10巴。

和叶片式压缩机相比，此类压缩机能输送出连续的无脉动的压缩空气。 虽然螺杆式和叶片式压缩机愈来愈受青睐，但目前工业上最普遍使用的仍然是往复式压缩机。

3.2 3.2 空压机的特性参数空压机的特性参数空压机的特性参数

一、压缩机的容量压缩机的容量

压缩机的容量或输出量用标准容积流量来表示，单位为：

s m n /3

—立方米/秒 ， min /3

n m —立方米/分,

min /Nl ——升/分。

其下标n 表示是在自由空气状态下的容积流

量，称为标准容积流量。容量也可用排量或“理

论输入量”来表示，对活塞式压缩机来说：

Q(l ／min)=活塞面积(dm 2

)×行程(dm)×第一级气缸数×转速(rpm)

对于两级压缩机，仅考虑其第一级气缸。由于容积和热量损失，输出量通常比输入量为少。在压缩冲程末端，不可能将所有的压缩空气排出，因此容积损失是难免的。压缩后还留有一定的空间，称之为“死容积”。热量损失是由于压缩过程中温度很高，因此容积增大，当冷却至室温时，其容积又减少。(见第二章中的查理定律)。

二、容积效率容积效率

比值：

排出量

自由空气输出量

用百分数表示时，叫做容积效率，它随压缩机尺寸大

小、型号、结构、级数和最终的压力变化而改变。二级压缩机的容积效率小于一级，因为第一、二级气缸之间有“死容积”。

三、热效率及总效率热效率及总效率

图3.4 叶片式压缩机

除了上述损失外，热量的影响也使压缩空气的效率降低．这些损失使总效率进一步减少，减少的程度取决于压缩比和负荷。满量工作的压缩机积聚了大量的热量从而降低了效率。在两级压缩机中，压缩比逐渐减小，部分在第一级中被压缩的空气在第二级气缸被压至最终压力前，经过中间冷却器冷却。

例如，如果第一级气缸吸入的大气被压缩到它体积得1/3，那末，在输出处它的绝对压力将达3bar（ABS），相对来说，由于压缩比小而产生的热量相对较低，压缩空气通过中间冷却器后输入第二级气缸，然后又被压缩到它的体积的1/3，于是空压机的最终输出压力为9bar（ABS）。

在一级压缩机中直接把大气压缩到9bar（ABS）,其产生的热量要比二级压缩机要多得多，总效率也将大大下降。从图3.6中可知，最终压力为9bar（ABS）时，单级空压机的总效率为65%，而双级空压机的总效率为80%。 单级压缩机的最终压力较低，其纯容积效率较高。然而，随着最终压力的逐渐增加，热量损失变得愈来愈重要，具有较高热效率的二级压缩机的优越性就体现出来了。

“单位能量消耗”是衡量总效率的指针，并且能用于估计制造压缩空气所需的费

用。平均估算：1kw 电能产生120—150l／min(=0.12—0.153

n m ／min／kw)工作压力为

7巴的压缩空气。确切的数据需根据压缩机的尺寸大小和型号来确定。

四、压缩机的入口过滤器及精度压缩机的入口过滤器及精度

典型的城市空气含有4000万单位／m 3

的固体颗粒，即灰尘、油泥、花粉等。如果这种空气被压缩到7巴，那么浓度将

达到3.2亿单位／m 3

。压缩机工作可靠的一个重要条件是必须提供合适且有效的过滤器，以免气缸和活塞环过量损耗，这种损耗主要是由于这些不纯物质的摩擦而引起的。压缩机的进气过滤器不需太细密，因为压缩机的效率随空气阻力的增加而减少。因此，细小的颗粒(2～5μ)不能

滤掉。空压机的吸气口应设置得尽可能远，干净的干燥空气向上流动，进气管的直径应足够大，以避免遇大的压力降。当应用消声器时，过滤器应放在它的上端以尽可能减小空气流的脉动。

经压缩机压缩产生的压缩空气,除含有水份外,还含有油份和粉尘。它们在压缩空气中的形态如图3.7所示。在一个大气压下，单位体积的空气里所含的粉尘,经压缩后,含尘量并不改变。其结果是压缩空气中单位体积里所含有的粉尘的密度增高。这种含有固体颗粒、粉尘的压缩空气进入气动回路的各元件中,将会破坏元件的运动表面,堵塞一些窄小的阻尼小孔和喷咀,影响压缩空气的正常流动,导致元件的误动作,使系统难于正常工作。

3.3 空气的品质及处理过程空气的品质及处理过程空气的品质及处理过程

一、 压缩空气的品质分级与应用场合压缩空气的品质分级与应用场合

压缩空气根据其过滤程度不同可分为八个等级，如图3.8所示。各等级的压缩空气

可应用于不同的场合，具体情况如表3-1所示。

表3-1 空气的品质定义和应用

图3.7 压缩后的粉尘

二、后冷却器后冷却器

压缩后空气将很热，当冷却时，将不可避免地在空气管道上产生大量的凝结水，除去

们的最有效方法是在压缩后立即将空气送人后冷却器。后冷却器是一种热交换器，既可用空气冷却又可用水冷却。

等级 组合 去除程度

空气氯质量

应用

1

过滤器

尘埃粒子>5μ

油雾>99％

饱和状态的湿度>96％

允许有一点固态的杂

质、湿度和油的地方。

用于车间的气动夹具，夹盘，吹扫压缩空气，和简单的气动设备。 2

油雾分离器 尘埃粒子>0.3u， 油雾>99.9％ 饱和状态的湿度99％ 要去除灰尘，油，但

可存在相当量冷凝水。

一般工业用的气动元件和

气动控制装置，驱动气动

工具和气动马达。 3

冷干机+

过滤器

湿度到大气压露点

-17℃，其它同(1)

绝对必要去空气中的水

份，但可允许少量细颗

粒的灰尘和油的地方。 用途同(1)，但空气是干燥的，也可用于一般的喷涂。4

冷干机+ 油雾分离器

尘埃粒子>0.3μ， 油雾>99.9％ 湿度到大气压露点 -17℃ 无湿度，允许有细小的灰尘和油的地方。 过程控制，仪表设备，高质量的喷涂，冷铸压铸模

5

冷干机+ 油雾分离器 6

冷干机+ 微雾分离器 尘埃粒子>0.01μ 油露>99.9999％ 湿度同(4) 清洁空气需要去除任何

杂质。

气动精密仪表装置，静电

喷涂，清洁和干燥电子组

件。

7

冷干机+ 油雾分离器 微雾分离器 除臭过滤器

同(5)，并除臭

绝对清洁空气，同(5)，

且用于需要完全没有臭

气的地方。

制药，食品工业包装，输

送机和啤酒制造设备，空

气呼吸。

8

冷干机+ 油霜分离器 无热再生式干

燥机 微雾分离器

所有的杂质如(6)， 且大气压露点在 <-30℃ 必须避免当膨胀和降低温度时出现冷凝水的地方。 干燥电子组件，储存药品，舶用仪表装置，使用真空

输送粉末。

空气冷却式后冷却器空气冷却式后冷却器原理入图3.9 所示， 压缩空气通过一束束管道，由风扇产生的冷空气，强迫吹向管道，被冷却的压缩空气输出口温度大约比室温高15℃。空气冷却式

后冷却器： （一）应安装在容易维修和保养的位置。

（二）保持良好通风效果，冷却器与墙

壁最少保持

20公分距离。 （三）保持散热片清洁。

（四）确保凝聚的水份能适当排掉。

水冷却式后冷却器

水冷却式后冷却器原理入图 3.10 所示。在钢壳式管左侧为水进出端，上部为压

缩空气进出端，它们以相反的方向通过冷却器。水冷却的后冷却器必须保证输出空气的温度比冷却水的温度高大约10℃左右。通常在冷却器的底部有一个自动排水器和后冷却器连接或做成一体以除去水分等凝结物。水泠却式后冷却器：

（一） 应装上安全阀，压力表，并建议装入水和空气的温度计。 （二） 应安装在容易维修和保养的位置。

图3.9 空气冷却的后冷却器

（三） 避免污染物降低冷却效能，在入口前应加装10μm 的过滤器。 （四） 采用洁净冷却水避免冶却管道被腐蚀。 （五） 警告开关显示水源供应问题。

（六） 经常检测出水温度并保持管度洁净畅通。

（七） 安装自动排水器并确保凝聚的水份能被适当排掉．

三、储气罐及选择计算储气罐及选择计算

储气罐是由钢板焊接制成的压力容器，水平或垂直地直接安装在后冷却器后面来储存压 缩空气。因此，可以减少空气流的脉动。它的重要功能是贮备足够的空气来满足超出压缩机容量的要求，尽可能减少压缩机经常发生的“满载”与“空载”现象，同时它可进一步冷却压缩空气，凝结从后冷却器中出来的油和水份，对压缩空气作初步净化处理。因此，最好将储气罐放在阴凉处。

在储气罐上装有安全阀、压力表、排水阀以及便于检查和清洁其内部的入孔盖。

储气罐尺寸大小的选择计算是根据压缩机的输出量，系统的尺寸大小以及需求量是否恒定来确定的。

通常将若干个压缩机组成一个供气网络，以

保证在最小用气量与最大用气量之间进行切换。压缩机的压力通常通过“自动控制”，在最小压力和最大压力之间切换。这就需要一个“最小储气罐容积”以避免这种频繁的切换。

由内燃机驱动的流动压缩机将空气压到最大压力后也不停止，但吸气阀上升以便空气自由地进入气缸而不被压缩，压缩和空载运动之间压力差很小，这时仅需较小储气罐。

对工厂来说，计算储气罐尺寸的原则是：

储气罐容量≈压缩机每分钟压缩空气的输出量

(不是F.A.D)!(FREE AIR DELIVER)

例如，压缩机输出min /183

n m 的流量(自由空气)，平均压力为7巴，因此压缩空气每分钟输出量为18000／7≈2750l ，即容积为2750 l 的储气罐是合适的。

四、主路过滤器主路过滤器

在储气罐后应装一个大容量的主管道过滤器，除去从压缩机中带来的油雾和空气中的水份等杂质。过滤器必须保证最小的压降，并能除去压缩机中带来的油雾，以避免冷凝物在管道中的乳化作用。它没有那种标准空气过滤器中的导流板。而装在内部的自动排水器或接上外部的自动排水器能确保排出聚积的水。 这种过滤器的滤芯一般是快速更换筒型滤

芯。过滤精度一般由3μm 至5μm，

滤芯由合成纤维制造，

由于纤维以矩阵形式排列，

气体需径过迂回途径才能离开滤芯，因而亦发挥过滤效能。 （一） 主路过滤器应安装在阴凉地方。

（二） 安装自动排水器并确保凝聚的水份能自动排掉。

（三） 滤芯的压力降可利用装在过滤器入口和出口的压力表来检测。压力降会由

于滤芯堵塞而上升，若压力差超过(1 BAR)便需更换滤芯。

（四） 滤芯为弃置形式，不能清洁，需更换新滤芯。 五、空气干燥器空气干燥器

后冷却器将空气冷却到比冷却媒介高10—15℃。气动系统控制和操作组件的温度通常为室温(大约20℃)。

这意味着没有凝结物的

进一步积聚，同时剩下的

湿气通过输出同排气一

起排入大气。但是，离开

后冷却器的空气温度比

管道输送的环境温度高，

例如在晚间，这将进一步

冷却压缩空气，将更多的

水蒸汽凝结成水。

用于干燥空气的方法

是降低露点，这个温度，

空气完全使湿气达到饱和

(即100％相对湿度)。露点越低，留在压缩空气中的水份就越少。

有三种主要型式的空气干燥器：冷冻式、吸收式和吸附式。 （一） 冷冻式空气干燥器冷冻式空气干燥器

冷冻式空气干燥器过第一级热交换器1后的输出空气，它就被预冷却。热交换器2需吸收热量，所以使空气进一步得到了冷却。此时水份和油雾凝结并自动排除。干燥冷空气再通过热交换器1，又从进入热交换器1的潮湿高温空气处得到热量，这就避免在输出口结露并增加了制效果冷。

尽管在一般应用中压缩空气的温度达到5℃就足够了，然而用现代方法使输出温度达到2℃是可能的。输入温度可高达60℃，但进行预冷以得到较低输入温度比较合乎经济。一般来说，用这种方法干燥空气的费用为压缩空气费用的10～20％。

（二） 吸收式吸收式((潮解式潮解式))干燥器干燥器

吸收式干燥器工作原理如图3.14说所示。

图3.14吸收式干燥器原理

压缩空气被强迫通过如干燥白垩、固态氯化镁、氯化锂或氯化钙等干燥剂时，湿气与这些物质产生化学反应，形成的乳化液从底部排除，穿过干燥剂的压缩空气从上部输出。

干燥剂必须在一定的时间内进行补充，因为随着这类“盐”的消耗，露点会提高。但是7巴压力下露点为5℃是可能的。

这种方法的主要优点是它的基本建设和操作费用都较低。但是进口温度不得超过30℃，其中的化学物质是强烈腐蚀性的．必须仔细检查滤清，防止腐蚀性的雾气进入气动系统中。 （三）吸附式吸附式((干燥剂干燥剂))干燥器干燥器

图3.15是无热吸附式干燥器的原理图在2个直立的容器内的粒状硅胶或活性铝，可物理性吸收穿过它们的压缩空气中的水份。当干燥剂饱和后，可通过部分早先干燥的空气流过，使其再生。湿的压缩空气通过方向控制阀进入干燥筒1。干燥空气从输出口流出。10～20％的干燥空气通过节流孔02进入干燥筒2，相反吸收干燥剂中的水份而使它再生，这些再生空气然后被排人大气。

由一个定时器周期性地切换方向控制阀，让输入空气交替地进入一个干燥筒和另一个再生筒。从而不断地输出干燥空气。

在干燥箱内安装有一个颜色指示器，可监视饱和程度，在输出口必须装一个微过滤器防止夹带吸附剂的微粒雾气．采用这种干燥方式的初期投入和操作费用相对来说较高，但维护费用较低。当要求露点特别低的压缩空气时，如-40℃，可用此方法干燥。

这三种压缩空气的干燥方式并非需要同时应用。一般气源系统都加有冷冻干燥机，在露点温度要求特低时（如-40℃），可采用吸附式干燥器。而吸收式干燥器使用相对较少。

六、压缩压缩空气的输送管空气的输送管道

空气主管道是一个固定安装的用于把空气输送到各处的耗气系统。必须安装断路阀，它能在维修和保养期间把空气主管道分离成几部分。主管道一般有两种主要的配置：终端管道和环状管道。

（一）终端管道终端管道：： 在图3.16所示的典型终端管道系统中，为了有助于排水，管道应在流动方向上有1：100的斜度，这样就可适当排水。

在适当距离用两个长的清除直角弯头和一个装在低处的腿状排水管道，主管道就能达到最初的高

度。

（二）环状

管道管道

图 3.16 典型终端管道

图3.17 典型环状管道

在图3.17所示的典型环状主管道系统中，压缩空气主要是从两边输入到达高的消耗点。这可减至最低的压力降。可是冷凝水会流向各个方向，因此必须提供足够的自动排水装置。

（三）分支管道分支管道

无论是终端管道还是环状管道，都需与分支管道相联，将压缩空气输送到气动设备上。如果系统不安装有效的后冷却器和空气干燥器，所有的工作管道将成为冷却表面，水和油会在整个管道长度上积聚。如图3.18a 所示，分支管道从主管道的顶部引出，是为了防止主管

道里的水流入分支管道内。而在管道底部积存的水必须排走，排水点是在气管的低处，安装相同的三通接头引出（图3.18b），排水可定期由人工完成或安装自动排水器完成。安装自动排水器花钱虽多，但节省人工操作时间，可解决人工排水时，因为忘了排放主管道内的

冷凝水将会污染导致许多

问题。

七、自动排水器自动排水器

动排水器两种类型，如图3.19、图所示。

（一）浮子式排水器浮子式排水器

在图3.19所示的浮子式排水器中，管子导向浮子运动，且管子内部连接到大气是通过过滤器、溢流阀、弹簧压着的活塞和沿着手动操作杆的孔。

凝结物在水杯的底部聚集，

当它上升到足以使浮子从浮子座上移开时，杯中的压力使活塞移动到右面位置打开排水器阀座放

水。浮子因下降而切断作用在活

塞上的输入空气。

溢流阀在浮子关闭喷嘴时限制滞留于活塞上的压力，当这一空气通过溢流阀起作用的泄漏口泄漏时，设定的值保证了恒定的活塞复位时间。 （（二） 电机驱动的排水器电机驱动的排水器

图3.20所示是自动排水器的一个类型，凸轮旋转，拨动杠杆操作截止阀，定期地排除凝结物。它具有在任何方位上都能工作的优点，并能很好地抵抗振动。因而，用于流动压缩机，公共汽车及卡车的气动系统中。

八、计算压缩空气主管道的大小计算压缩空气主管道的大小

空气主管道的费用在压缩空气装置的最初费用中占很高比例，过小管子直径，尽管降低了费用，但会增加系统中空气的压力降，操作费用会增加并会超过使用较大直径管子的额外费用。安装费在总费用中占很大一部分，这费用对不同尺寸的管子差别很小，安装一个直径25mm 的管子的费用与一个直径50mm 的管子很接近，但是50mm 管子的流量是四倍于25mm 管

图3.20 电机驱动自动排水器 图3.19 浮子式自动排水

气动技术基本知识

一、气动技术基本知识 1. 气动技术中常用的单位 1个大气压=760mmHg =1.013bar =101kpa 压力单位换算 1N/㎡=bar 105-=1002.17-?kgf/m ㎡=1002.15-?kgf/c ㎡ 1kgf/c ㎡=0.1Mpa 2. 气动控制装置的特点 ⑴空气廉价且不污染环境，用过的气体可直接排入大气 ⑵速度调整容易 ⑶元件结构紧凑，可靠性高 ⑷受湿度等环境影响小 ⑸使用安全便于实现过载保护 ⑹气动系统的稳定性差 ⑺工作压力低，功率重量比小 ⑻元件在行程中途停止精度低 3. 气动系统的组成 气动系统基本由下列装置和元件组成 (1)气源装置——气动系统的动力源提供压缩空气 (2)空气处理装置——调节压缩空气的洁净度及压力 (3)控制元件 方向控制元件——切换空气的流向 流量控制元件——调节空气的流量 (4)逻辑元件——与或非 (5)执行元件——将压力能转换为机械功 (6)辅助元件——保证气动装置正常工作的一些元件 压缩机 a ）气源装置 储气罐 后冷却器 过滤器 油雾分离器 减压阀 b ）空气调节 油雾器 处理装置 空气净化单元 干燥器 其它

电磁阀 气缸 气压控制阀 带终端开关气缸 方向控制阀 机械操作阀 带制动器气缸 手动阀 气缸 带锁气缸 其它 带电磁阀气缸 其它 速度控制阀 C ）控制元件 速度控制阀 d ）执行元件 节流阀 摆动缸 回转执行件 逻辑阀 空气马达 管子接头 消音器 e ）辅助元件 压力计 其它 二、空气处理元件 压缩空气中含有各种污染物质。由于这些污染物质降低了气动元件的使用寿命。并且会经常造成元件的误动作和故障。表1列出了各种空气处理元件对污染物的清除能力。 1．空气滤清器 空气滤清器又称为过滤器、分水滤清器或油水分离器。它的作用在于分离压缩空气中的水分、油分等杂质，使压缩空气得到初步净化。 2．油雾分离器

气动技术的应用

气动技术的应用 气动执行元件主要用于作直线往复运动。在工程实际中，这种运动形式应用最多，如许多机器或设备上的传送装置、产品加工时工件的进给、工件定位和夹紧、工件装配以及材料成形加工等都是直线运 动形式。但有些气动执行元件也可以作旋转运动，如摆动气缸（摆动角度可达3 60°）。在气动技术应用范围内，除个别情况外，对完成直线运动形式来说，无论是从技术还是从成本角度看，全机械涉笔 都无法与气动设备相比。 （从技术和成本角度看，气缸作为执行元件是完成直线运动的最佳形式，如同用电动机来完成旋转运动一样。） 在气动技术中，控制元件与执行元件之间的相互作用是建立在一些简单元件基础上的。根据任务要求，这些元件可以组合成多种系统方案。由于气动控制使机构或设备的机械化程度大大提高，并能够实 现完全自动化，因此，气动技术在“廉价”自动化方面做出了重大贡献。实际上，单个气动元件（如各种类型气缸和控制阀）都可以看成是模块式元件，这是因为气动元件必须进行组合，才能形成一个 用于完成某一特定作业的控制回路。广义上讲，气动设备可以应用于任何工程领域。气动设备常常是由少量气动元件和若干个气动基本回路组合而成的。 气动控制系统的组成具有可复制性，这为组合气动元件的产生与应用打下了基础。一般来说，组合气动元件内带有许多预定功能，如具有12步的气-机械步进开关，虽然被装配成一个控制单元，但却可用 来控制几个气动执行元件。间歇式进料器也常作为整个机器的一个部件来提供。这样就大大简化了气动系统的设计，减少了设计人员和现场安装调试人员的工作量，使气动系统成本大大降低。 采用气动技术解决工业生产中的问题时，其特征是灵活性强，既适用于解决某种问题的气动技术方案，也适用于解决其它场合的相同或相似的问题。 既然空气动力在气源与完成各种操作的工位之间不需要安装复杂的机械设备，因此，在各工位相距较远的场合应用气动技术是再合适不过了。对于需要高速驱动情况，优先选择全气动设备是合适的。气- 液进给装置作为特殊元件可以应用在机床上。在各种材料的操作过程中，很少要求各顺序动作具有较高的进给精度，且在这些操作中设计的力也较小，因此，采用气动技术不仅可以完成这些操作，而且

气动技术基本知识(精)

气动技术基本知识 1. 气动技术中常用的单位 1个大气压=760mmHg = =101kpa 压力单位换算 ' 1N/㎡=bar 105-=1002.17-?kgf/m ㎡=1002.15-?kgf/c ㎡ 1kgf/c ㎡= 2. 气动控制装置的特点 ⑴空气廉价且不污染环境，用过的气体可直接排入大气 ⑵速度调整容易 ⑶元件结构紧凑，可靠性高 ⑷受湿度等环境影响小 。 ⑸使用安全便于实现过载保护 ⑹气动系统的稳定性差 ⑺工作压力低，功率重量比小 ⑻元件在行程中途停止精度低 3. 气动系统的组成 气动系统基本由下列装置和元件组成 (1)气源装置——气动系统的动力源提供压缩空气 ] (2)空气处理装置——调节压缩空气的洁净度及压力 (3)控制元件 方向控制元件——切换空气的流向 流量控制元件——调节空气的流量 (4)逻辑元件——与或非 (5)执行元件——将压力能转换为机械功 (6)辅助元件——保证气动装置正常工作的一些元件 、 压缩机 a ）气源装置 储气罐

后冷却器 { 过滤器 油雾分离器 减压阀 b）空气调节油雾器 处理装置空气净化单元 干燥器 其它 . 电磁阀气缸 气压控制阀带终端开关气缸 方向控制阀机械操作阀带制动器气缸 手动阀气缸带锁气缸 其它带电磁阀气缸 其它 / 速度控制阀 C）控制元件速度控制阀d）执行元件 节流阀 摆动缸 回转执行件 逻辑阀 ） 空气马达 管子接头 消音器 e）辅助元件压力计 其它

[ 污染物质的去除能力 污染物质过滤器油雾分离器干燥器 水蒸气微小水雾微小油雾 { 水滴固体杂质 × × × ○ ○ " × ○ ○ ○ ○ ○ ○ ： × ○ ×表1 二、空气处理元件 压缩空气中含有各种污染物质。由于这些污染物质降低了气动元件的使用寿命。并且会经常造成元件的误动作和故障。表1列出了各种空气处理元件对污染物的清除能力。 1．空气滤清器 ? 空气滤清器又称为过滤器、分水滤清器或油水分离器。它的作用在于分离压缩空气中的水分、油分等杂质，使压缩空气得到初步净化。 ） 2．油雾分离器 油雾分离器又称除油滤清器。它与空气滤清器不同之处仅在于所用过滤元件不同。空气滤清器不能分离油泥之类的油雾，原因是当油粒直径小于2～3цm 时呈干态，很难附着在物体上，分离这些微粒油雾需用凝聚式过滤元件，过滤元件的材料有： 1）{ 2）活性炭 3）用与油有良好亲和能力的玻璃纤维、纤维素等制成的多孔滤芯 3．空气干燥器 为了获得干燥的空气只用空气滤清器是不够的，空气中的湿度还是几乎达100%。当湿度降时，空气中的水蒸气就会变成水滴。为了防止水滴的产生，在很多情况下还需要使用干燥器。干燥器大致可分为冷冻式和吸附式两类。

液压气动技术试题库及其答案

液压气动技术试题库及 其答案 文件管理序列号：[K8UY-K9IO69-O6M243-OL889-F88688]

填空题： 1.液压传动装置 由、、、 和五部分组成。 2. 一般的气源装置主要由空气压缩机、冷却器、储气罐、和等组成。 3. 液压控制阀按其用途来分可分 为，，。 4. 液压泵按结构分、、三种，它们是利用的变化来进行工作的，所以称为。 5.由于实际的流体具有一定的黏性，所以在管道中会存在压力的损失，这种压力损失有那两种，。 6. 压力阀的共同特点是利用和相平衡的原理来进行工作的。 7.液体在管中流动时，存在和两种流动状态，液体的流动状态可用来判定。 8．三位换向阀处于中间位置时，其油口P、A、B、T间的通路有各种不同的联结形式，以适应各种不同的工作要求，将这种位置时的内部通路形式称为三位换向阀的。 9. 在液压系统中，由于某一元件的工作状态突变引起油压急剧上升,在一瞬间突然产生很高的压力峰值，同时发生急剧的压力升降交替的阻尼波动过程称为。

10.液压传动是以为工作介质进行能量传递的一种形式。 1.答案：动力元件，执行元件，控制元件，辅助元件，工 作介质 2.干燥器，空气过滤器 3.方向控制阀，压力控制阀，流量控制阀 4.齿轮泵，叶片泵，柱塞泵，密封容积，容积式泵 5.沿程压力损失，局部压力损失 6.液压力，平衡力 7.层流，絮流，雷诺数 8.中位机能 9.压力冲击 10.液体 1.液压执行元件包括：液压缸和液压马达，它们都是将压力能转化成机械能的能量转换装置。 2.压力控制阀主要有溢流阀，减压阀，顺序阀，压力继电器等。 3. 液压传动是以液体作为工作介质来进行能量传递。 4.常用的液体粘度有三种，分别为：运动粘度，相对粘度，动力粘度。 5.液压油的品种很多，主要可分为：矿物油型液压油，难燃型液压液。 6.消除困油的方法是：在齿轮的两侧开卸荷槽。 7.压力取决于负载，速度取决于流量。 8.高速马达有：齿轮马达，叶片马达，轴向柱塞马达。 9.齿轮泵按结构形式可分为：外啮合，内啮合。

14液压与气动技术

《液压与气动技术》课程标准 课程名称：液压与气动技术 课程性质：专业技术课 学分：4 计划学时：68 适用专业：机械设计与制造 1．前言 1.1课程定位 本课程属于机制专业的专业技术课，是在学生学习了机械制图、电工及电子技术应用、机械设计、数控机床电气控制等课程的基础上，研究液压传动与气压传动基本理论，并介绍其在设备中应用的一门课程。目的是为培养学生能阅读和分析数控设备液压与气压原理图，能对一般设备液压与气压系统进行组装调试及故障诊断与维修的专业技能而开设的。并为后续专业课程教学与学生的顶岗实习和毕业设计奠定基础。 1.2设计思路 本课程是机制专业技术课程，是学生获得液压与气动技术知识的有效途径，并为后续专业课程教学与学生的顶岗实习和毕业设计作前期准备。本课程实践性较强，在教学时应将理论教学与实践教学紧密结合起来。在教学过程中充分发挥教师为主导、学生为主体的作用，加强与学生交流、讨论，激发学生的学习兴趣及其主动性。教学设计中充分利用各种教学资源如多媒体教学软件、透明元件、图片、液压与气动训练设备、实习实训车间等进行直观教学、现场教学，以便加深学生的记忆和理解。 本课程结合专业教学任务与专业工作过程特点，对机制专业的就业岗位进行任务与职业能力分析，以实际工作任务（项目案例）为导向，具有企业的“仿真性”是本门课程教学设计的方向。以液压与气动技术在行业中的应用为课程主线，以液压与气动技术在机械行业中的工作过程所需要的岗位职业能力为依据，根据

学生的认知规律与技能要求，采用循序渐进方式实现理论教学与典型案例相结合的方式来展现教学内容，做到“教”、“学”、“做”一体共同完成。通过知识点、技能点的典型案例分析与讲解等教学任务来组织教学，倡导学生在教学任务项目实施过程中掌握液压与气动的专业基础知识和拆装等技能。通过本课程的学习，学生能够从事一般设备液压气动元件的选用、拆装、调试、液压气动系统的维护等工作，同时具备一定的液压气动系统故障诊断能力，也为学习后续课程打下基础，对培养学生的职业能力和职业素质起到重要的支撑作用。 2．课程目标 2．1课程总体目标 通过本课程的学习，使学生掌握液压与气动元件的基本原理、液压与气压传动系统的组成以及在数控设备和生产线上的应用。熟练掌握液压与气动控制系统的组装及一般故障排除。着重培养学生分析液压与气动基本回路的能力，安装、调试、使用、维护液压与气动系统的能力，诊断和排除设备液压与气动系统故障的能力。为学习后续课程和毕业后从事专业工作打下坚实的基础。 2．2具体目标 1．掌握液压与气压传动的基础知识，基本计算方法。 2．了解常用液压泵、液压缸、气缸、及控制阀的工作原理、特点及应用。 3．学习分析一般的液压系统回路和气动控制回路的方法，培养设计简单的液压系统及气动控制系统的思路。 4．通过实训使学生读懂液压与气动控制回路图，并熟练选用元件，按照回路图正确组装并调试液压与气动控制回路。 5．掌握液压与气动系统和电气控制系统的设计；通过探索性的实训项目，培养学生的创新能力和综合能力。 6．了解国内外先进液压与气动技术成果在数控设备中的应用。 3．课程内容与要求

气动基础知识

第二章 气动基础知识 2.1 气动技术常用单位换算 各换算关系入表2.1所示： 表2－1 单位换算表 一、长度 （Length ） cm m in ft 1 0.01 0.3937 0.0328 100 1 39.371 3.2809 2.54 0.0254 1 0.0833 30.48 0.3048 12 1 二、质量 (Mass) kg lb 1 2.2 0.4536 1 三、面积 （Area ） cm 2 m 2 in 2 ft 2 1 0.01 0.1550 0.001076 四、重量或力(Force) Kgf （千克力） Kp （千克力） N(Newton) lbf （磅-力） 1 1 9.81 2.2 五、压力 (Pressure) kg ／cm 2 atm lb/in 2(psi) bar MPa(N/m 2) l 0.9678 14.223 0.9807 0.09807 六 、流量 (Flow) m 3／hr Ft 3/hr l ／Min 1 35.317 16.6667 七、体积(Volume) m 3 dm 3或l ft 3 1 1000 35.317 0.02832 28.315 l 2.2 气动技术常用公式： 一、基本单位：长度l:m ，质量m ：kg ，时间t ：S ，体积：m 3 或l 一、基本公式： （一） 力(Force): a m F ?= （2s m kg N ?=）； 牛顿定律 （二） 重量(weight)：g m G ?= （2s m kg N ?=）； （三） 压力： A F P = (2m N Pa =)； 1Pa=10-5 bar 上式为巴斯卡原理(Pascal ’s theory) （四） 波义尔定律：见图2.1（说明压力与体积成 反比） 2211V P V P = （五） 查理定律（charle ’s Law ）： 图2.1波义尔定律

基本气动回路教学文稿

基本气动回路

1.1 换向回路 单作用气缸控制回路气缸活塞杆运动的一个方向靠压缩空气驱动，另一个方向则靠其他外力，如重力、弹簧力等驱动。回路简单，可选用简单结构的二位三通阀来控制常断二位三通电磁阀控制回路 通电时活塞杆伸出，断电时 靠弹簧力返回 常通二位三通电磁阀控制回路 断电时活塞杆缩回，通电时 靠弹簧力返回 三位三通电磁阀控制回路 控制气缸的换向阀带有全封闭 型中间位置，可使气缸活塞停止在 任意位置，但定位精度不高 两个二位二通电磁阀代替一个二位三 通阀的控制回路 两个二位二通电磁阀同时通电换 向，可使活塞杆伸出。断电后，靠外 力返回 双作用气缸控制回路 气缸活塞杆伸出或缩回两个方向的运动都靠压缩空气驱动，通常选用二位五通阀来控制 采用单电控二位五通 阀的控制回路 通电时活塞杆伸出，断电时 活塞杆返回 双电控阀控制回路 采用双电控电磁阀，换向信 号可以为短脉冲信号，因此电磁 铁发热少，并具有断电保持功能 中间封闭型三位五通阀控制回路 左侧电磁铁通电时，活塞杆伸 出。右侧电磁铁通电时，活塞杆缩 回。左、右两侧电磁铁同时断电时， 活塞可停止在任意位置，但定位精度 不高 中间排气型三位五通阀控制回路 当电磁阀处于中间位置时活塞 杆处于自由状态，可由其他机构驱 动 中间加压型三位阀控制回路 电磁远程控制回路 采用二位五通气控阀作为主控 阀，其先导控制压力用一个二位三通 电磁阀进行远程控制。该回路可以应 用于有防爆等要求的特殊场合 双气控阀控制回路 主控阀为双气控二位五通阀， 用两个二位三通阀作为主控阀的先 导阀，可进行遥控操作 当左、右两侧电磁铁同时断 电时，活塞可停止在任何位置， 但定位精度不高。采用一个压力 采用带有双活塞杆的气缸，使活 塞两端受压面积相等，当双向加压 时，也可保持力的平衡

气动技术复习资料

第一章 1、什么是气动技术？P1 气动技术是指以压缩空气为动力源，实现各种生产控制自动化的一门技术。 2、气动系统优缺点？P4 ①气动系统的工作介质是空气，它是取之不尽用之不竭的，因此只要有压缩机即可比较简单地得到压缩空气。当今的工厂内压缩空气输送管路像电气配线一样比比皆是，压缩空气的使用是十分方便的。 ②使用快速接头可以非常简单地进行配管，因此系统的组装、维修以及元件的更换比较简单。 ③可安全、可靠地应用于易燃、易爆场所，因此设置环境和利用元件自由度较大。 ④由于空气的粘度只有油的万分之一，所以流动阻力小，管道中空气流动的沿程压力损失小，有利于介质集中供应和远距离输送。 ⑤做完功的空气可以直接排向大气中，不需要设置回程管道，即使系统中稍微泄漏也不致于造成环境污染。 ⑥动作迅速反应快，可在较短的时间内达到所需的压力和速度。在一定的超载运行下也能保证系统安全工作,并且不易发生过热现象。 ⑦气压具有较高的自保持能力，即使压缩机停止运行，气阀关闭，气动系统仍可维持一个稳定压力。 缺点：⑧由于空气是可压缩的，所以气动系统的稳定性较差，给位置控制和速度控制精度带来较大的影响。 ⑨工作压力低(一般小于0.8MPa)，因而气动系统输出力小，在相同的输出力的情况下，气动装置比液压装置尺寸大。 ⑩噪声大，尤其在超音速排气时,需要加装消声器。 ⑩工作介质空气本身没有润滑性，如不是采用无给油气动元件，需另加油雾器等装置进行给油润滑。 3、气动系统的组成？P4 气动系统由气压发生器、控制元件、执行元件、辅助元件组成。 4、理想气体状态方程？P7 R的物理意义是把1kg的气体在等压下加热，当温度上升1℃时气体膨胀所作的功。 p——压力（Pa）v——比容 T——绝对温度（K） R——气体常数（J/kg·K） T=237+t 等压过程②等容过程③等温过程④绝热过程⑤多变过程 5、干空气和湿空气 P14 干空气：不含有水蒸气的空气 湿空气：含有水蒸气的空气（绝对湿度、相对湿度、空气的含湿量、露点） 绝对湿度：每一立方米的湿空气中，含有水蒸气的质量。 相对湿度：在一定的压力和温度条件下，含有最大限度水蒸气量的空气叫做饱和湿空气，饱和湿空气中水蒸气的分压称为饱和水蒸气分压。在同一温度下，湿空气中水蒸气分压和饱和水蒸气分压的比 值称为相对湿度。 空气的含湿量：在质量为1kg的湿空气中，混合的水蒸气质量与绝对干空气质量的比。 露点：在一定的空气压力下，逐渐降低空气的温度，当空气中所含水蒸气达到饱和状态，开始凝结形成水滴时的温度叫做该空气在空气压力下的露点温度。 6、气体在管道中的流动特性 P17 气体在管道中的流动特性存在压力损失 压力损失分为：沿程压力损失（由于粘性）和局部压力损失（由于尺寸变化、阀口、弯管等） 音速：声波在空气中传播速度。 马赫数：流场中任意点的速度与当地音速的比值。 第二章 7、P24第一段

液压与气动技术习题集附答案完整版

液压与气动技术习题集 附答案 HEN system office room 【HEN16H-HENS2AHENS8Q8-HENH1688】

液压与气动技术习题集（附答案） 第四章液压控制阀 一．填空题 1.单向阀的作用是控制液流沿一个方向流动。对单向阀的性能要求是：油液通过时，压力损失小；反向截止时，密封性能好。 2.单向阀中的弹簧意在克服阀芯的摩檫力和惯性力使其灵活复位。当背压阀用时，应改变弹簧的刚度。 3.机动换向阀利用运动部件上的撞块或凸轮压下阀芯使油路换向，换向时其阀芯移动速度可以控制，故换向平稳，位置精度高。它必须安装在运动部件运动过程中接触到的位置。 4.三位换向阀处于中间位置时，其油口P、A、B、T间的通路有各种不同的联接形式，以适应各种不同的工作要求，将这种位置时的内部通路形式称为三位换向阀的中位机能。为使单杆卧式液压缸呈“浮动”状态、且泵不卸荷，可选用 Y型中位机能换向阀。 5.电液动换向阀中的先导阀是电磁换向阀，其中位机能是“Y”，型，意在保证主滑阀换向中的灵敏度（或响应速度）；而控制油路中的“可调节流口”是为了调节主阀的换向速度。 6.三位阀两端的弹簧是为了克服阀芯的摩檫力和惯性力使其灵活复位，并（在位置上）对中。 7.为实现系统卸荷、缸锁紧换向阀中位机能（“M”、“P”、“O”、“H”、“Y”）可选用其中的“M”，型；为使单杆卧式液压缸呈“浮动”状态、且泵不卸荷，中位机能可选用“Y”。型。 8.液压控制阀按其作用通常可分为方向控制阀、压力控制阀和流量控制阀。 9.在先导式减压阀工作时，先导阀的作用主要是调压，而主阀的作用主要是减压。 10．溢流阀的进口压力随流量变化而波动的性能称为压力流量特性，性能的好坏用调压偏差或开启压力比、闭合压力比评价。显然（p s—p k）、（p s—p B）小好，n 和n b大好。 k