气源装置及气动辅件

一、气源装置

    气源装置为气动系统提供足够清洁和干燥且具有一定压力和流量,并具有一定净化程度的压缩空气,以满足气压传动和控制的要求,作为驱动气源,可满足执行元件克服负载力(或转矩)并以一定速度(或角速度)运行;作为控制用气源和测量用气源,应保证气动控制元件和气动传感器正常工作,因此它是气动系统的一个重要组成部分。

    气源装置由以下四部分组成:气压发生装置——空气压缩机;净化、贮存压缩空气的装置和设备;管道系统;气动三大件。

1、空气压缩机

1)空气压缩机的分类

① 按工作原理分

容积式:通过压缩空气的方法,使单位体积内空气分子密度增加,来提高空气的压力。主要有:活塞式、膜片式(作往复运动),滑片式、螺杆式、转子式(作回转运动)。

速度式:通过提高气体分子运动速度的方法,使气体分子具有的动能转换成气体的压力能。主要有:离心式、轴流式和转子式。

② 按排气压力大小来分:

低压空气压缩机: p ≤ 0.2 MPa ;
中压空气压缩机:0.2 MPa< p ≤1 MPa ;
高压空气压缩机:1 MPa< p ≤10MPa ;
超高压空气压缩机:10 MPa< p ≤100 MPa。

③ 按排气量(自由空气排气量QZ )的大小分:

微型空压机:QZ ≤ 1 m^3/min ;
中型空压机:10<QZ ≤ 100 m^3/min ;
大型空压机:QZ > 100 m^3/min。

④ 职能符号:

空压机             真空泵


2)空气压缩机工作原理(活塞式空压机)

    气动系统常用工作压力和自由空气耗气量这两个参数来选择空压机。

a. 工作压力:

    气动系统的工作压力一般为:0.5 ~ 0.6 MPa
    可选用额定排气压力为: 0.7 ~ 0.8 MPa的空压机。

b. 供气量Qz:

    空压机的供气量可按系统中用气设备的平均耗气量来计算。

    实际选用时,还应考虑以下几个问题:

① 考虑气动元件、管道、接头等的泄漏;供气量应增加15~50%,即有漏损系数K1=(1.15~1.5),管道长、辅件多、气动设备多时取大值,反之取小值;

② 考虑各工作时间用气不等及将来新设备留余地,则有备用系数K2=(1.3~1.6);

③ 考虑到设备同时利用率时,应有利用系数φ=(0.4~1),同类设备多,不会同时使用取小值,反之取大值。

2、压缩空气的净化装置和设备

1)气动系统对压缩空气质量的要求

    压缩空气要具有一定压力和足够的流量,具有一定的净化程度。不同的气动元件对杂质颗粒的大小有具体的要求。

    混入压缩空气中的油分、水分、灰尘等杂质会产生不良影响:

    混入压缩空气的油蒸汽可能聚集在贮气罐、管道等处形成易燃物,有引起爆炸的危险,另一方面润滑油被汽化后会形成一种有机酸,对金属设备有腐蚀生锈的作用,影响设备受命。

    混在压缩空气中的杂质沉积在元件的通道内,减小了通道面积,增加了管道阻力。严重时会产生阻塞,使气体压力信号不能正常传递,使系统工作不稳定甚至失灵。

    压缩空气中含有的饱和水分,在一定条件下会凝结成水并聚集在个别管段内。在北方的冬天,凝结的水分会使管道及附件结冰而损坏,影响气动装置正常工作。

    压缩空气中的灰尘等杂质对运动部件会产生研磨作用,使这些元件因漏气增加而效率降低,影响它们的使用寿命。

    因此必须要设置除油、除水、除尘,并使压缩空气干燥的提高压缩空气质量、进xx源净化处理的辅助设备。

2) 对压缩空气的要求

a 压缩空气要具有一定的压力和足够的流量;

b 压缩空气要具有一定的净化程度,即所含杂质的颗粒平均直径一般不超过:

气缸、膜片式和截止式气动元件≤50μm;
气马达≤25 μm; 一般气动仪表≤20μm;
射流元件≤10μm;

c 有些气动装置和仪表还要求压缩空气的压力波动不要太大,能稳定在一定的范围之内。

3)压缩空气的净化设备

    一般包括后冷却器、油水分离器、贮气罐、干燥器。

a 后冷却器


    将空气压缩机排出具有140℃~170℃的压缩空气降至40℃~50℃,压缩空气中的油雾和水气亦凝析出来。冷却方式有水冷和气冷式两种。

    结构形式有:列管式、蛇管式、套管式、散热片式。

b 油水分离器

    结构形式有:环行回转式、撞击并回转式、离心旋转式、水浴式及以上形式的组合。主要利用回转离心、撞击、水浴等方法使水滴、油滴及其他杂质颗粒从压缩空气中分离出来。

① 撞击折回并回转式油水分离器

D≥sqrt(v)d
高度 H = ( 3.5 ~ 4 ) D (m)

② 水浴并旋转离心串联式油水分离器


   在要求净化程度较高的气压系统中,可采用水浴式和旋转离心式串联的油水分离器。

③ 油水分离器职能符号

人工放水       自动放水


   为了得到较好的分离效果,气流回转上升速度一般不超过(0.3~0.5)m/s,设计这种分离器时内径:
3) 空压机的选择



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