气源装置及系统
第11章 气源装置及辅助元件
压缩空气站的净化流程装置（图10-1 ）
二、空气压缩机 气动系统的动力源，把电机输出的机械能转换成气压能输送
给气动系统。 种类：（按工作原理分）容积式、速度式（叶片式）两种。 （1）容积式压缩机——压缩机内部的工作容积被缩小来提高气 体压力，使单位体积内气体的分子密度增加而形成的。
具体有：活塞式、膜片式和螺杆式。 （2）速度式压缩机——气体分子在高速流动时突然受阻而停滞 下来提高气体压力，使动能转化为压力能而达到的。
油雾器在使用中一定要垂直安装，可以单独使用。也可以 空气过滤器、减压阀和油雾器三件联合使用，组成气源调节装置 （通常称气动三大件），使之具有过滤、减压和油雾的功能。 联合使用时，顺序为空气过滤器—减压阀—油雾器（不能颠 倒） 。 安装注意：气源调节装置 应尽量靠近气动设备附近， 距离不应大于５cm。
五、储气罐 作用：消除压力波动，保证输出气流的连续性；储存一定数量 的压缩空气，调节用气量或以备发生故障和临时需要应急使用， 进一步分离压缩空气中的水分和油分。 结构：圆筒状焊接结构，有立式和卧式两种，以立式居多。 储气罐的容积Vc选择：以空气压缩机每分钟 的排气量q为依据进行选择，即： （1）当q<6.0m3/min时，取Vc=1.2m3； （2）当q=6.0~30m3/min时，取Vc=1.2~4.5m3； （3）当q>30m3/min时，取Vc=4.5m3。
具体有：离心式和轴流式等。 使用最广泛的是活塞式压缩机。
§11.2气源净化装置
一、空气过滤器 在空气进入压缩机之前，必须经过空气过滤器。
过滤原理——根据固体物质和空气分子的大小和质量不同，利用惯性、阻 隔和吸附的方法将灰尘和杂质与空气分离。 空气过滤器组成：壳体和滤芯 工作原理：压缩空气从输入口进入，被引入 旋风叶子1，并产生强烈旋转。空气中较大的 水、油滴和灰尘依靠自身的惯性与存水杯3的 内壁碰撞，并分离沉到杯底。微粒灰尘和雾 状水汽则由滤芯2滤除。为防止气体旋转将存 水杯中积存的污水卷起，在滤芯下部设有挡水 板4。
气动技术--认识气源系统及气源处理装置
一、空气的物理性质
二、湿空气 1、绝对湿度
每立方米湿空气中含有的水蒸汽的质量，称为绝对湿度。 也就是湿空气中水蒸汽的密度。
在一定温度和压力下，空气中所含水蒸汽达到最大可能的 含量时，这时的空气叫饱和空气。
在 2Mpa 压力下，可近似认为饱和空气中水蒸汽的密度 ρb 不压力大小无关，只取决不温度。
2、相对湿度 每立方米湿空气中，水蒸汽的实际含量不同温度下最大可能 的水蒸汽含量之比叫相对湿度，记为 ψ。
2.油水分离器 油水分离器安装在后冷却器出口，作用是分离并排出压缩空
气中凝聚的油分、水分等，使压缩空气得到初步净化。油水分 离器的结构形式有环形回转式、撞击折回式、离心旋转式、水 浴式以及以上形式的组合使用等。如图2-7是油水分离器
一、气源净化装置
3.干燥器
压缩空气干燥方法主要采用吸附法和冷却法。
一、气源净化装置
4.贮气罐 作用：
(1) 储存一定数量的压缩空气，以备发生故障或临时需要应 急使用。
(2) 消除由于空气压缩机断续排气而对系统引起的压力脉动， 保证输出气流的连续性和平稳性。
吸附法是利用具有吸附性能的吸附剂（如硅胶铝胶等）来 吸附压缩空气中含有的水分，而使其干燥。
冷却法是利用制冷设备使空气冷却到一定的露点温度，析出 空气中超过饱和水蒸气部分的多余水分，从而达到所需的干燥 度。吸附法最普通。
一、气源净化装置
图是吸附式干燥器。 1-湿空气进气管； 2-顶盖； 3、5、10-发兰（钢铁容易生锈，发兰处理是为了防 锈，其原理是将钢铁制品表面迅速氧化，使之形成致密的氧化膜保护层）； 4、6再生空气排气管；7-再生空气进气管；8-干燥空气输出管； 9-排水管； 11、22-密 封垫；12、15、20-钢丝过滤网； 13-毛毡； 14-下栅板； 16、21-吸附剂层；17支撑板； 18-筒体； 19-上栅板
第九章 气源装置及系统
式中 m——空气的质量，单位为kg； V——空气的体积，单位为m3。
第九章 气源装置及系统 第一节 压缩空气
2. 空气的性质 （2压缩性；气体体积随温度升高而增大 的性质称为膨胀性。气体的压缩性和膨胀性远大于液 体的压缩性，计算时应考虑。 （3）粘度。空气的粘度受温度的影响较大，受 压力影响甚微，可忽略不计。空气的运动粘度随 温度变化的关系见表9-2 。
1. 理想气体的状态方程 实验证明，理想气体状态方程适用于绝对压力不 超过20 MPa、温度不低于20 ℃的空气、氧气、 氮气、二氧化碳等，不适用于高压状态和低温状 态下的气体。ρ、V、T的变化决定了气体的不同 状态，在状态变化过程中加上限制条件时，理想 气体状态方程将有以下几种形式。 2. 理想气体的状态变化过程 1）等容过程 2）等压过程 3）等温过程 4）绝热过程
第九章 气源装置及系统 第二节 气源系统及空气净化处理装置
4. 空压机使用时应注意的事项 1）空压机的安装位置:一般要安装在专用机房内。 2）噪声:设置隔声罩、消声器,选择噪声较低的空压机等。 3) 润滑:使用专用润滑油并定期更换,启动前应检查以保 证启动时的润滑。启动前和停车后都应及时排除空压机 气罐中的水分。
第九章 气源装置及系统
第一节 压缩空气 四、气体流动的基本方程
1. 压缩气体流动的连续方程
第九章 气源装置及系统
第一节 压缩空气 四、气体流动的基本方程 2. 压缩气体流动的能量方程 绝热过程下压缩气体的能量方程。根据能量守恒定 律，不可压缩液体作稳定流动时的伯努利方程
不计能量损耗和位能，则绝热过程下压缩气体的能量 方程为
第九章 气源装置及系统 第二节 气源系统及空气净化处理装置
3. 空压机的选用 空压机供气量Qc:空压机供气量Qc也是空压机的主要参 数之一。它的大小应和目前气动系统中各设备所需的耗 气量相匹配，并留有10%左右的余量。可用下式表达 Qc=kQ (m3/min) (9-12)
第五章 气源系统及净化处理装置
它有两个填满吸附剂的 桶并联，当左边的桶将 空气中的水分吸附输出 干燥空气到供气系统。 同时，右边的就进行再 生程序，如此交替循环 使用。吸附剂再生方法 有加热再生和无热再生 两种。
注意事项
吸附干燥器在使用时，应在其输出端安装 精密过滤器，以防止吸附剂在压缩空气的 不断冲击下产生的粉末混入压缩空气。并 要减少进入干燥器的湿空气中的油份，以 防止油粘附在吸附剂表面使吸附剂降低吸 附能力，产生所谓“油中毒”现象。
1、冷冻式干燥器
冷冻式空气干燥器的工作原理是：是湿空气冷 却到其露点温度以下，使空气中水蒸气凝结成 水滴并清除出去，然后再将压缩空气加热至环 境温度输送出去。
进入干燥器的空气 首先进入再热器预冷 却，然后，空气再进 入制冷器，使空气进 一步冷却到2~5℃， 使空气中含有的气态 水份、油份等由于温 度的降低而大量进一 步地析出，经冷凝水 分离器排出。冷却后 的空气再进入热交换 器加热输出。
视油器9上部和节流阀8用以调节滴油量，可在0 ～200滴/min范围内调节。
普通型油雾器能在进气状态下加油，这时只要拧松油塞 10后，油杯上腔c便通大气，同时输入进来的压缩空气将 截止阀阀芯2压在截止阀座4上，切断压缩空气进入c腔的 通道。又由于吸油管6中单向阀7的作用，压缩空气也不会 从吸油管倒灌到油杯中，所以就可以在不停气状态下向油 塞口加油，加油完毕，拧上油塞。
（2）、按结构形式分类
（3）、按空压机输出压力大小分类
低压空压机 0.2~1.0MPa 中压空压机 1.0~10 MPa 高压空压机 10~100 MPa 超高压空压机 >100 MPa
（4）、按空压机输出流量分类
微型 小型 中型 大型
<1m3/min 1~10 m3/min 10~100 m3/min >100 m3/min
第十章 气源装置及气动辅助元件
授课内容具体措施第十章气源装置及气动辅助元件本章重点1．空气压缩机的工作原理2．气源净化装置及气动辅助元件的作用本章难点气源净化装置的组成及作用气源装置是气压传动系统的动力部分，这部分元件性能的好坏直接关系到气压传动系统能否正常工作；气动辅助元件更是气压传动系统正常工作必不可少的组成部分。
第一节气源装置一、压缩空气站压缩空气站是气压系统的动力源装置。
排气量≥6~12m3/min时，应独立设置压缩空气站；排气量＜6m3/min时，可将空压机或气泵安装在主机旁。
压缩空气在使用之前必须经过干燥和净化处理后才能使用，压缩空气中混有的水分、油污等杂质若进入管道系统，将导致机器和控制装置发生故障，损害产品，增加系统的维护成本。
对于一般的压缩空气站，除空气压缩机外，还必须设置过滤器、后冷却器、油水分离器和储器罐等净化装置，其流程装置，见下图：图10—1 气源系统组成示意图1—空气压缩机2—后冷却器3—油水分离器4，7—储器罐5—干燥器6—过滤器二、空气压缩机空压机是气压发生装置，利用空气压缩机将电动机机械能气体压力能，然后在控制元件的控制和辅助元件的配合下，通过执行元件把空气的压力能转变为机械能，从而完成直线或回转运动并对外作功。
1．分类按工作原理主要分为容积式和速度式两类。
①容积式：压缩气体的体积，是单位体积内气体分子密度增加提高压缩空气的动力。
图10—2活塞式空气压缩机工作原理图1—排气阀2—缸体3—活塞4—活塞杆5—滑块6—滑道7、8—曲柄连杆机构9—吸气阀10—弹簧空压机相当于液压传动中的动力元件液压泵！活塞式空气压缩机应用广泛，原理类似液压泵！即：通过曲柄滑块机构带动活塞的往复运动使气缸的体积增大或减小，从而通过吸排气阀实现吸气和排气。
②速度式：通过提高气体分子的运动速度，使动能转化为压力能来提高压缩空气的动力。
2．选用原则主要根据气压传动系统需要的两个主要参数：工作压力p和流量q。
选用方法可以查询相关手册。
气动系统的组成
气动系统的组成气动系统是一种利用气体流动和压力变化来传递能量和控制机械运动的系统。
它由多个组成部分构成，每个部分都有着不同的功能和作用。
本文将从以下几个方面介绍气动系统的组成。
一、压缩空气发生器压缩空气发生器是气动系统的起始点，它负责将大气中的空气通过压缩机进行压缩，使空气压力升高。
常见的压缩空气发生器有活塞式压缩机和螺杆式压缩机。
它们将压缩空气送入系统中，为后续的气动元件提供动力。
二、气源处理装置气源处理装置用于对压缩空气进行处理，以确保空气质量和稳定性。
主要包括滤清器、调压阀、润滑器和阻尼器等。
滤清器用于去除空气中的杂质和油污，保证气源的清洁；调压阀用于调节压缩空气的压力，使其适应气动元件的工作要求；润滑器用于给气动元件提供润滑油，减少摩擦和磨损；阻尼器则用于调节气动元件的速度和位置，提高系统的控制性能。
三、气动执行器气动执行器是气动系统的核心部件，它接受压缩空气的能量，并将其转化为机械运动。
常见的气动执行器有气缸和气动马达。
气缸通过气压的变化来推动活塞产生线性运动，常用于实现物体的顶推、拉动、抓取等功能；气动马达则将气压能转化为旋转力矩，常用于驱动机械装置的转动。
四、气动阀门气动阀门用于控制气源的通断和气压的调节，实现气动系统的各种功能。
常见的气动阀门有二位二通阀、二位三通阀、三位二通阀和三位四通阀等。
它们通过控制气源的流通方向和通断状态，实现气动执行器的正反转、停止和速度调节等操作。
五、管路连接件管路连接件是气动系统中用于连接气源、气动执行器和气动阀门的重要部件。
常见的管路连接件有接头、接头座、弯头、三通、四通等。
它们通过密封和固定作用，确保气源的流通和气压的稳定传递。
六、控制装置控制装置是气动系统的智能化部分，它根据系统的工作要求，对气源、气动执行器和气动阀门等进行控制和调节。
常见的控制装置有压力开关、传感器、定时器和计数器等。
它们通过监测和反馈系统的工作状态，实现对气动系统的自动化控制和调节。
气浮设备工作原理
气浮设备工作原理
气浮设备工作原理是利用气体的浮力原理，使悬浮负荷在气体的支撑下实现悬浮和移动的装置。
气浮设备通常由气源装置、悬浮载体、气流控制系统和控制器组成。
1. 气源装置：气源通过压缩空气或其他气体供应系统提供。
气源通过管道送入悬浮载体内。
2. 悬浮载体：悬浮载体是由空气密封的容器或板块。
通过调节气流进出，实现载荷的悬浮。
载荷可以是一个平台、舞台、工作台等各种形式。
3. 气流控制系统：气流控制系统通过调节气流量和压力来控制载体的悬浮高度和稳定性。
一般通过阀门或控制器来控制气体的进出，使气体流量和压力达到所需的悬浮状态。
4. 控制器：控制器是气浮设备的主要控制单元，用于监测和控制气体流量、压力和悬浮载体的运动。
通过传感器获取悬浮载体的位置和状态信息，然后根据预设的指令来调整气流控制系统。
工作过程：当气流进入悬浮载体内，气流在载体下方形成气流垫层，负荷在气流垫层的作用下悬浮起来。
通过调节气流的流量和压力，可以控制悬浮载体的高度和稳定性。
当负荷需要移动时，可以通过改变气流的流向来实现。
通过气浮设备的工作原理，可以有效地减小负荷所受的摩擦力和震动，提高负荷的运动精度和稳定性，在各种工业和科研领域中得到广泛应用。
气压传动知识点总结
气压传动知识点总结一、气压传动概述气压传动是利用气体压力进行能量传递和控制的一种机械传动方式。
在气压传动系统中，气源通过压缩机产生气体压力，然后通过管道、阀门和执行器将气体压力传递给工作机械，从而驱动机械运动。
气压传动系统一般由气源装置、处理装置、传动装置和执行机构组成，其中气源装置用于产生气体压力，处理装置用于净化气源，传动装置用于传递气体压力，执行机构用于接受气体压力并执行相应的工作。
二、气源装置1. 压缩机压缩机是气压传动系统的核心设备，用于将大气中的气体压缩成高压气体。
常见的压缩机有往复式压缩机、螺杆式压缩机和离心式压缩机等。
在选择压缩机时，需要考虑气体压缩比、排气温度、噪音水平等因素。
2. 储气罐储气罐用于存储压缩空气，平衡气压波动，保证气压传动系统的稳定性。
储气罐的容积和工作压力需根据气压传动系统的实际需求来确定。
三、处理装置1. 滤清器滤清器用于去除气体中的固体颗粒和液体污染物，保护管路和设备不受污染。
滤清器一般由滤芯、过滤器壳和排污装置组成，选用时需参考气体流量、工作压力和过滤精度等指标。
2. 干燥器干燥器用于去除气体中的水分，防止水分对管路和设备的腐蚀，同时提高气体传动效率。
干燥器主要有冷冻式干燥器、吸附式干燥器和膜式干燥器等，选择时需考虑气体流量、工作压力和干燥效率等因素。
3. 减压阀减压阀用于将高压气体降压至所需的工作压力，同时稳定气压。
减压阀的选择需考虑最大工作压力、流量范围和减压精度等参数。
四、传动装置1. 管路气压传动系统的管路用于将气体传输至执行机构，一般由钢管、镀锌管和塑料管等组成。
在设计管路时，需考虑气体流量、工作压力和管路长度等因素，保证气体传输的稳定性和可靠性。
2. 阀门阀门用于控制气体的流动和方向，在气压传动系统中起到关键的作用。
常见的阀门有气动控制阀、手动阀和电磁阀等，选用时需考虑流量范围、工作压力和响应速度等指标。
3. 接头接头用于连接管路和执行机构，一般由螺纹接头、快速接头和插头接头等组成。
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三、气体状态方程
例9-1：由空气压缩机往储气罐内充入压缩空气，使罐内压力由P1=0.1 MPa(绝对压力)升到P2=0.25 MPa(绝对压力)，气罐温度从室温T1=15°C升到 T2，充气结束后，气罐温度又逐渐降至室温，此时罐内压力为P2’，求P2’ 和 T2 各为多少。已知气源温度也为15℃。
气源装置及系统
一、空气
2. 空气的性质
（2）压缩性和膨胀性。一般把气体体积随压力增 大而减小的性质称为压缩性；气体体积随温度升高 而增大的性质称为膨胀性。气体的压缩性和膨胀性 远大于液体的压缩性，计算时应考虑。
（3）粘度。空气的粘度受温度的影响较大，受压 力影响甚微，可忽略不计。空气的运动粘度随温 度变化的关系见表9-2 。
气源装置及系统
工作原理
通过气压发生装置将原动机输出的机械能转变为空气的压 力能，利用管路、各种控制阀及辅助元件将压力能传送到执行 元件，再转换成机械能，从而完成直线运动或回转运动，并对 外做功。
气动系统工作原理图
气源装置及系统
二、 气动技术的应用准则
• 自动化实现的主要方式有：机械方式、电气方式、液压 方式和气动方式等。 • 任何一种方式都不是万能的：在对实际生产设备、生产 线进行自动化设计和改造时，必须对各种技术进行比较， 扬长避短，选出最适合的方式、或几种方式的组合，以使 设备更简单、更经济，工作更可靠、更安全。 • 气压传动与控制广泛应用于工业领域各部门：气动系统 掌握容易，结构简单，操作方便，整个系统的可靠性和安 全性较好，系统维护保养较容易。
b b
3）相对湿度：在同一温度和压力下，湿空气的绝对 湿度和饱和绝对湿度之比称为该湿空气在此温度和 压力下的相对湿度。
气源装置及系统
（5）空气露点:在保持压力不变的温度下，降 低未饱和湿空气的温度，使其达到饱和状态 时的温度称为露点。即湿空气冷却到露点温 度以下，就会有水滴析出。实践中采用降温 法去除湿空气中的水分即是根据这个原理。
气源装置及系统
四、气体流动的基本方程 当气体流速较低时，完全使用液体的连续方程、 能量方程、动量方程三个基本方程；但当气体流速较 高时，气体的可压缩性对流体运动影响较大，不能再 使用。下面介绍高速气体流动的基本方程:压缩气体 流动的连续方程、压缩气体流动的能量方程。 1. 压缩气体流动的连续方程
根据质量守恒定律，气体在管道内作恒定流动时，单位时 间内流过管道任一通流截面的气体质量都相等，即可压缩气体 的流量方程如下：
1. 理想气体的状态方程
一定质量的理想气体在状态变化的某一稳定瞬时，有以下 气体状态方程成立：
气源装置及系统
三、气体状态方程 2. 理想气体的状态变化过程
1）等容过程：
2）等压过程：
3）等温过程： 4）绝热过程：
气源装置及系统
三、气体状态方程 2. 理想气体的状态变化过程
或
式中 k——绝热指数；对干空气k取1.4，对饱和蒸气k取1.3。
气源装置及系统
一、空气
空气的运动粘度与温度的关系（压力0.1013MPa）
t / oc0
20 40
60
80
10 0
v/(104m12033•. s051.)71
0. 17 6
0.1 96
0.2 10
ห้องสมุดไป่ตู้
0.2 38
（4）空气湿度：通常把空气分为湿空气与干空气两类，含有水 蒸气的空气称为湿空气，不含有水蒸气的空气称为干空气。
气源装置及系统
一、空气
（4）空气湿度 湿空气所含水蒸气程度用空气湿度和含湿 量来表示，含湿量是指在含有质量湿空气 中所混合的水蒸气的质量，称为该湿空气 的质量含湿量。空气湿度是指在1m3体积 湿空气中所混合的水蒸气的质量，称为该 湿空气空气湿度，表示方法分为绝对湿度 和相对湿度。
气源装置及系统
一、空气
气源装置及系统
气压传动控制与其它控制方式的性能比较
气源装置及系统
第二节 压缩空气
压缩空气的作用：在气动系统中，压缩空气是传递信号和动 力的工作介质，它通过控制元件控制执行机构，以实现动作。
一、空气
1. 空气的组成
空气的组成
（地表附近）
成分
体积分数 （%）
氮(N2） 78.03
氧(O2） 20.95
氩（Ar）
二氧化碳 (CO2）
0.932 0.03
其他 0.078
质量分数 （%）
75.50
23.10 1.28
气源装置及系统
0.045
0.075
一、空气
2. 空气的性质 (1）密度:单位体积内所含气体的质量称为密度， 用ρ表示，单位为kg/m3。
m
V 式中 m——空气的质量，单位为kg；
V——空气的体积，单位为m3。
第八章 气源装置及系统
第一节 概述 第二节 压缩空气 第三节 气源系统及空气净化处理
装置 第四节 压缩空气的输送
气源装置及系统
第一节 概述
一、气动系统
气压传动是以压缩空气作为工作介质，对能量进行传 递和转换的一种传动方式。
气动系统由动力元件（气压发生装置）、执行元件 （气缸或气动马达）、辅助元件（气源处理元件）、控制 元件（控制阀）组成。
1）绝对湿度：1m3湿空气中所含水蒸气的质量称为 绝对湿度，也就是湿空气中水蒸气的密度。单位为： kg/m3。
2）饱和绝对湿度：空气中水蒸气的含量是有极限的。 在一定的温度和压力下，空气中所含水蒸气达到最 大极限时，这时的湿空气称为饱和湿空气。在一定 温度下，1 m3的饱和湿空气中，所含水蒸气的质 量称为饱和湿空气的绝对湿度，用表示， 即
1）体积流量
气源装置及系统
2）质量流量:
二、气体的力学性能
（4）气阻:在气动系统中，气流通过某元件时的压力降与 流量之比称该元件的气阻。 （5）气体流速 1）声速:声音在空气中的传播速度称为声速。 2）马赫数:气流速度与声速之比称为马赫数。
气源装置及系统
三、气体状态方程 三、气体状态方程
气体的三个状态参数是压力P、温度T和体积V。气体状态方 程是描述气体处于某一平衡状态时，这三个参数之间的关系。
（6）空气的压力:指其各组成气体分压力之和。 分压力是指这种气体在相同温度下，单独占 空气总容积时所的压力。
气源装置及系统
第二节 压缩空气 二、气体的力学性能 (1) 理想气体:无粘性的气体称为理想气体。 (2) 实际气体:有粘性的气体称为实际气体。 (3) 流量:常有体积流量q V 和质量流量q m 。