液壓與氣壓轉(zhuǎn)動(dòng)一、液壓轉(zhuǎn)動(dòng)概述二、汽車(chē)典型液壓元件三、液壓基本回路四、液壓系統(tǒng)的使用與維護(hù)五、液壓系統(tǒng)常見(jiàn)故障

學(xué)習(xí)導(dǎo)入

以液體作為工作介質(zhì)對(duì)動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)進(jìn)行傳遞和控制的傳動(dòng)方式稱(chēng)為液體傳動(dòng)，液體傳動(dòng)有兩種類(lèi)型，即液壓傳動(dòng)和液力傳動(dòng)。利用封閉工作容積內(nèi)液體的壓力能來(lái)傳遞動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)的稱(chēng)為液壓傳動(dòng)。

液壓千斤頂是汽車(chē)維修行業(yè)中常用的利用液壓傳動(dòng)的工具，如圖10-1-1所示。液壓千斤頂?shù)墓ぷ髟砣鐖D10-1-2所示。缸體12和活塞11組成了舉升缸，杠桿手柄1、泵體2、活塞3、單向閥5和T組成手動(dòng)液壓泵。當(dāng)抬起手柄1時(shí)，活塞3向上移動(dòng)，其下腔密封容積增大形成局部真空，單向閥5打開(kāi)，油箱6中的油液在大氣壓力的作用下通過(guò)吸油管進(jìn)人活塞3的下腔4，完成一次吸油過(guò)程。當(dāng)用力壓下手柄1時(shí)，活塞3下移，其下腔密封容積減小，油液受擠壓使壓力升高，單向閥5關(guān)閉，單向閥7打開(kāi)，油液進(jìn)人舉升缸下腔10，驅(qū)動(dòng)活塞11使重物上升一段距離，完成一次壓油過(guò)程。反復(fù)地抬、壓手柄，可使油液不斷地壓入舉升缸，重物不斷升高，從而達(dá)到起重的目的。如將放油閥8旋轉(zhuǎn)90°，活塞11可以在重力的作用下實(shí)現(xiàn)回程。

2.液壓傳動(dòng)的特點(diǎn)(1)液壓傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)1)液壓傳動(dòng)是油管連接，可以方便靈活地布置傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。由于液壓缸的推力很大，又極易布置，在挖掘機(jī)等重型工程機(jī)械上,液壓傳動(dòng)已基本取代了老式的機(jī)械傳動(dòng)。液壓傳動(dòng)裝置不僅操作方便，而且外形美觀大方。2)液壓傳動(dòng)裝置的重量輕，體積小，結(jié)構(gòu)緊湊。3)可在大范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速。借助閥或變量泵、變量馬達(dá)，可以實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速，并可在液壓裝置運(yùn)行的過(guò)程中進(jìn)行調(diào)速。4)傳遞運(yùn)動(dòng)均勻平穩(wěn)，負(fù)載變化時(shí)速度較穩(wěn)定。5)液壓傳動(dòng)工作安全性好，易于實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)，同時(shí)因采用油液作為工作介質(zhì)，相對(duì)運(yùn)動(dòng)表面能自行潤(rùn)滑，因此使用壽命長(zhǎng)。6)液壓傳動(dòng)容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，特別是液壓控制和電氣控制結(jié)合使用時(shí)，易于實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的自動(dòng)工作循環(huán)，而且可以實(shí)現(xiàn)遙控。7)液壓元件已實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化，便于設(shè)計(jì)、制造和推廣使用。(2)液壓傳動(dòng)的缺點(diǎn)1)液壓系統(tǒng)中的漏油等因素影響運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性和正確性，使得液壓傳動(dòng)不能保證嚴(yán)格的傳動(dòng)比。2)液壓傳動(dòng)對(duì)油溫的變化比較敏感，溫度變化時(shí)，液體黏性變化，引起運(yùn)動(dòng)特性的變化，使得工作的穩(wěn)定性受到影響，所以它不宜在溫度變化很大的環(huán)境條件下工作。3)為了減少泄漏以及滿(mǎn)足某些性能上的要求，液壓元件的配合件制造精度要求較高，加工工藝較復(fù)雜。4)液壓傳動(dòng)要求有單獨(dú)的能源，不像電源那樣使用方便。5)液壓系統(tǒng)的故障不易檢查和排除。隨著設(shè)計(jì)制造和使用水平的不斷提高，液壓傳動(dòng)的缺點(diǎn)正在逐步被克服，應(yīng)用前景廣闊。3.液壓傳動(dòng)的基本參數(shù)(1)液體靜壓力與壓力的傳遞1)液體靜壓力。液體靜壓力是指液體處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，單位面積上受的法向作用力，靜壓力也稱(chēng)為壓強(qiáng)。用公式表示為

P=

F/A式中P——液體的壓力，單位為Pa;F——作用在液體表面的外力，單位為N;A——液體表面承壓面積，單位為m2。額定壓力是指液壓系統(tǒng)按照實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)連續(xù)工作的最高壓力，它是液壓元件的基本參數(shù)之一。2)壓力的傳遞。在封閉的容器中，由外力作用所產(chǎn)生的壓力可以通過(guò)液體等值地傳遞到液體內(nèi)部各點(diǎn)，這就是靜壓傳遞原理，又稱(chēng)為帕斯卡原理。它表明在一個(gè)較小的面積上作用較小的力，可以在較大的面積上得到較大的作用力。(2)液體流量液壓傳動(dòng)是依靠封閉容積的變化來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)的，而封閉容積的變化將引起液壓油的流動(dòng)。下述為-些油液流動(dòng)的基礎(chǔ)知識(shí)。1)流量。流量是指在單位時(shí)間內(nèi)，流過(guò)流通截面的液體體積，用Q表示。若在單位時(shí)間1內(nèi)，流過(guò)管道或液壓缸某一截面的油液體積為V,則流量Q=V/t。流量的法定計(jì)量單位為m3/s,常用單位為L(zhǎng)/min,換算關(guān)系為1m3/s=6x10L/min。按照實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)工作所必須保證的流量稱(chēng)為額定流量，它也是液壓元件基本參數(shù)之一。2)平均流速。流速是指流動(dòng)液體內(nèi)的質(zhì)點(diǎn)在單位時(shí)間內(nèi)流過(guò)的距離，以v表示，單位為m/s。由于實(shí)際液體都具有黏性，所以液體在管道中流動(dòng)時(shí)，在同-截面上各點(diǎn)的實(shí)際流速不相等。在一般場(chǎng)合下，都以平均流速進(jìn)行計(jì)算。平均流速。3）流動(dòng)液體連續(xù)性原理。根據(jù)質(zhì)量守恒定律，油液流動(dòng)時(shí)既不能增加，也不能減少，而且油液是不可壓縮的流體。因此，油液流經(jīng)連通管道每一截面的流量應(yīng)相等，這就是流動(dòng)液體連續(xù)性原理，如圖10-1-3所示。綜上所述，液壓傳動(dòng)是依靠密閉容積的變化來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)的，而密閉容積的變化所引起流量的變化符合等量原則。液壓傳動(dòng)是依靠油液的壓力來(lái)傳遞動(dòng)力的，在密閉容器中壓力是以等值傳遞的。二、汽車(chē)典型液壓元件圖10-1-4所示為汽車(chē)液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的工作示意圖，該系統(tǒng)的功能是保持汽車(chē)穩(wěn)定地直線(xiàn)行駛并根據(jù)需要改變方向。其中，屬于轉(zhuǎn)向加力裝置的部件是:油泵、油管、油罐以及位于整體式轉(zhuǎn)向器內(nèi)部的轉(zhuǎn)向控制閥及轉(zhuǎn)向動(dòng)力缸等。當(dāng)駕駛?cè)宿D(zhuǎn)動(dòng)方向盤(pán)時(shí)，轉(zhuǎn)向搖臂擺動(dòng)，通過(guò)轉(zhuǎn)向直拉桿、橫拉桿、轉(zhuǎn)向節(jié)臂，使轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)，從而改變汽車(chē)的行駛方向。重型汽車(chē)、大型客車(chē)、越野車(chē)及高速轎車(chē)普遍采用這樣的動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置。液壓系統(tǒng)各組成部分的結(jié)構(gòu)、工作原理以及液壓回路的分析方法介紹如下。1.液壓泵(1)液壓泵的功能圖10-1-4所示的液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)向油泵即為液壓泵，它是整個(gè)液壓系統(tǒng)的動(dòng)力元件。它的功能是將發(fā)動(dòng)機(jī)(或電動(dòng)機(jī))輸人的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為油液的液壓能。2.液壓缸(1)液壓缸的功能液壓缸是液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中的一種執(zhí)行元件，它可以將液壓能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能輸出。雙作用單桿缸將機(jī)械能以往復(fù)直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)形式輸出。(2)液壓缸的結(jié)構(gòu)和圖形符號(hào)汽車(chē)動(dòng)力轉(zhuǎn)

向系統(tǒng)中使用的液壓缸為雙作用單桿缸，它的結(jié)構(gòu)和圖形符號(hào)如圖10-1-6所示。除了上面介紹的活塞式液壓缸外,液壓缸還有柱塞式、伸縮式等。3.換向閥(1)換向閥的功用利用閥芯和閥體之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)變換油液流動(dòng)的方向，或者接通、關(guān)閉油路,從而改變液壓系統(tǒng)的工作狀態(tài)。(2)結(jié)構(gòu)原理和圖形符號(hào)汽車(chē)動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中使用的換向閥為三位五通電磁換向閥，它的結(jié)構(gòu)和圖形符號(hào)如圖10-1-7所示。換向閥的工作位置數(shù)稱(chēng)為“位”，與液壓系統(tǒng)中油路相連通的油口數(shù)稱(chēng)為“通”。三位換向閥的滑閥在閥體內(nèi)有左、中、右三個(gè)工作位置，左、右工作位置使執(zhí)行元件獲得不同的運(yùn)動(dòng)方向;中間位置則可利用不同形狀和尺寸的閥芯結(jié)構(gòu)得到多種不同的油口連接方式，除使執(zhí)行元件停止運(yùn)動(dòng)外,還具有一些其他功能。4.單向閥(1)單向閥的功用普通單向閥的功能是只允許油液向一個(gè)方向流動(dòng)，而不允許反向流動(dòng)。(2)結(jié)構(gòu)原理和圖形符號(hào)普通單向閥由閥體、閥芯、彈簧等部分組成，如圖10-1-8所示。其工作原理是:液壓油從進(jìn)油口P流人時(shí)，閥芯在液壓油的作用下，克服彈簧的作用力，離開(kāi)閥座開(kāi)啟，液壓油由出油口P2流出;當(dāng)液壓油反向從P2口流人時(shí)，閥芯在液壓油和彈簧力的作用下壓緊在閥座上，切斷油路，從而使液壓油不能反向流動(dòng)。5.節(jié)流閥(1)節(jié)流閥的功用節(jié)流閥用于控制液壓系統(tǒng)中液體的流量，實(shí)現(xiàn)對(duì)液壓系統(tǒng)的速度控制。(2)結(jié)構(gòu)原理和圖形符號(hào)節(jié)流閥是流量控制閥的一種。流量控制閥是液壓系統(tǒng)中的調(diào)速元件，其調(diào)速原理是通過(guò)改變閥口流通面積的大小或流通通道的長(zhǎng)短來(lái)改變液阻，從而控制通過(guò)閥的流量，達(dá)到調(diào)節(jié)執(zhí)行元件(液壓缸或液壓馬達(dá))運(yùn)動(dòng)速度的目的。節(jié)流閥的結(jié)構(gòu)和圖形符號(hào)如圖10-1-9所示。正向流動(dòng)時(shí)，液壓油從P1口流人，經(jīng)閥芯的軸向三角槽節(jié)流口從P2口流出，調(diào)節(jié)螺母可使閥芯軸向移動(dòng)，以改變節(jié)流口的流通截面面積，從而達(dá)到調(diào)節(jié)流量的目的。反向流動(dòng)時(shí)，液壓油從P2口進(jìn)人，液壓力克服彈簧力，壓下閥芯使閥口打開(kāi)，油液從P1口流出。6.溢流閥(1)溢流閥的功用溢流閥是通過(guò)閥口的溢流，使液壓系統(tǒng)或回路的壓力維持恒定，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓、調(diào)壓或限壓的作用。(2)結(jié)構(gòu)原理和圖形符號(hào)直動(dòng)式溢流閥結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，如圖10-1-10所示。閥芯在彈簧的作用下，壓在閥座上，閥體上開(kāi)有油口P和T，油液壓力從進(jìn)油口P作用在閥芯上。當(dāng)作用在閥芯上的向上總液壓力小于彈簧力時(shí)，閥芯壓在閥座上不動(dòng)，閥口關(guān)閉;當(dāng)作用在閥芯上的向上總液壓力超過(guò)彈簧力時(shí)，閥芯離開(kāi)閥座，閥口打開(kāi)，油液便從回油口T流回油箱，從而保證進(jìn)油口壓力基本恒定。調(diào)節(jié)彈簧的預(yù)壓力，便可調(diào)節(jié)溢流壓力。當(dāng)液壓系統(tǒng)中需要高壓、大流量時(shí)，直動(dòng)式溢流閥已不能滿(mǎn)足使用要求，可采用先導(dǎo)式溢流閥，如圖10-1-11所示。三、液壓基本回路液壓基本回路是指由液壓元件組成，用來(lái)完成特定功能的典型回路。常用基本回路按其功能不同分為三種，即方向控制回路、壓力控制回路、速度控制回路。

1.方向控制回路在液壓系統(tǒng)中，執(zhí)行元件的起動(dòng)、停止和改變運(yùn)動(dòng)方向是靠各種方向閥控制進(jìn)入執(zhí)行元件的液壓油的通、斷和改變流向來(lái)實(shí)現(xiàn)的，而實(shí)現(xiàn)這些控制的回路稱(chēng)為方向控制回路。在現(xiàn)代汽車(chē)及汽車(chē)維修機(jī)械中，常用的方向控制回路有起?；芈?、換向回路、鎖緊回路等。(1)換向回路換向回路的作用主要是變換執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)方向。對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)換向的基本要求是要具有良好的換向性能(平穩(wěn)性和靈敏性)和必要的換向精度。二位四通換向閥的換向回路如圖10-1-12所示。

(2)鎖緊回路鎖緊回路的功用是切斷執(zhí)行元件的進(jìn)出油路，使執(zhí)行元件中的運(yùn)動(dòng)件停在規(guī)定的位置上并且防止其停止后竄動(dòng)。對(duì)鎖緊回路的要求是:可靠、迅速、平穩(wěn)、持久。單向鎖緊回路如圖10-1-13所示。用單向閥將液壓缸單向鎖緊，圖示狀態(tài)活塞只能向右運(yùn)動(dòng)，向左運(yùn)動(dòng)鎖緊;換向閥換向后，活塞向左運(yùn)動(dòng)，向右運(yùn)動(dòng)則鎖緊。

2.壓力控制回路(1)調(diào)壓回路調(diào)壓回路又稱(chēng)為限壓回路，調(diào)壓回路的功用是控制系統(tǒng)的工作壓力，使其不超過(guò)預(yù)先調(diào)好的數(shù)值或者使工作機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)過(guò)程的各個(gè)階段中具有不同的壓力(兩級(jí)或者多級(jí)調(diào)壓)。單級(jí)調(diào)壓回路如圖10-1-14所示。液壓泵輸出的油液由溢流閥調(diào)定其最大供油壓力，以適應(yīng)系統(tǒng)的負(fù)載并保護(hù)系統(tǒng)安全工作。(2)卸荷回路卸荷回路的功用是在液壓泵驅(qū)動(dòng)電機(jī)不頻繁起閉的情況下，使液壓泵在零壓或很低的壓力下運(yùn)轉(zhuǎn)，以減少功率損耗，防止系統(tǒng)發(fā)熱，延長(zhǎng)液壓泵和電機(jī)的使用壽命。

如圖10-1-15所示為幾種常見(jiàn)的壓力卸荷回路。圖10-1-15a所示是用二位二通換向閥組成的卸荷回路，當(dāng)二位二通換向閥的電磁鐵通電時(shí)，換向閥右位工作，則泵的出油口通過(guò)換向閥和油箱相連，泵在低壓下運(yùn)轉(zhuǎn)，處于卸荷狀態(tài)。圖10-1-15b所示是利用換向閥中位機(jī)能組成的卸荷回路，當(dāng)三位四通換向閥處于中位時(shí)，泵即卸荷。圖10-1-15c所示是利用溢流閥組成的卸荷回路，當(dāng)二位二通換向閥的電磁鐵通電時(shí)，先導(dǎo)式溢流閥的遠(yuǎn)程控制口通過(guò)此閥和油箱相通，使泵在閥的卸荷壓力下運(yùn)轉(zhuǎn)而處于卸荷狀態(tài)。3.速度控制回路速度控制回路是調(diào)節(jié)和變換執(zhí)行元件運(yùn)動(dòng)速度的回路，它包括調(diào)速回路和速度切換回路,其中調(diào)速回路在基本回路中占重要地位。(1)節(jié)流調(diào)速回路采用定量泵供油，通過(guò)節(jié)流閥調(diào)節(jié)進(jìn)入執(zhí)行元件的流量來(lái)調(diào)節(jié)執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)速度，如圖10-1-16所示。

(2)容積調(diào)速回路采用變量泵來(lái)改變流量或改變液壓馬達(dá)的排量來(lái)調(diào)節(jié)執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)速度。變量泵容積調(diào)速回路(圖10-1-17a)效率較高，有一定的調(diào)速范圍和恒轉(zhuǎn)矩特性，在功率較大的液壓系統(tǒng)中獲得廣泛應(yīng)用。定量泵容積調(diào)速回路(圖10-1-17b)調(diào)速范圍較小，一般不超過(guò)3，此外變量馬達(dá)不能在運(yùn)轉(zhuǎn)中通過(guò)零點(diǎn)換向，系統(tǒng)的起動(dòng)也不夠平穩(wěn)，需在系統(tǒng)中添置其他元件加以解決，所以這種回路很少單獨(dú)使用。四、液壓系統(tǒng)的使用與維護(hù)1.液壓系統(tǒng)的試車(chē)運(yùn)行(1)調(diào)試前的準(zhǔn)備在灌人液壓油之前，要徹底檢查油箱、液壓缸及管道，確保它們是干凈的。若發(fā)現(xiàn)管系不潔凈，需對(duì)整個(gè)系統(tǒng)再次進(jìn)行清洗。(2)液壓系統(tǒng)的調(diào)試不管是新制造的液壓設(shè)備還是經(jīng)過(guò)大修理的液壓設(shè)備，都要對(duì)液壓系統(tǒng)的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)和工作性能進(jìn)行調(diào)試。通過(guò)運(yùn)轉(zhuǎn)調(diào)試可以了解和掌握液壓系統(tǒng)的工作性能與技術(shù)狀況。在調(diào)試過(guò)程中出現(xiàn)的缺陷和故障應(yīng)及時(shí)改善和排除，從而使液壓系統(tǒng)工作穩(wěn)定可靠。2.液壓系統(tǒng)的維護(hù)(1)液壓系統(tǒng)的維護(hù)要求為了保證液壓設(shè)備能達(dá)到預(yù)定的生產(chǎn)能力，具有穩(wěn)定可靠的技術(shù)性能，對(duì)液壓設(shè)備必須做到:熟練操作、合理調(diào)整、精心維護(hù)和定期檢修。(2)點(diǎn)檢點(diǎn)檢是設(shè)備維修的基礎(chǔ)之一。液壓傳動(dòng)裝置的點(diǎn)檢，是按規(guī)定的點(diǎn)檢項(xiàng)目，檢查液壓裝置是否完好、工作是否正常，從外觀上進(jìn)行觀察，聽(tīng)運(yùn)轉(zhuǎn)聲音或用簡(jiǎn)單工具、儀器進(jìn)行測(cè)試，以便及早發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，提前進(jìn)行處理，避免因突發(fā)事故而影響生產(chǎn)和產(chǎn)品質(zhì)量。通過(guò)點(diǎn)檢可以初步確定修理項(xiàng)目，編制檢修計(jì)劃，并可以從中找出液壓系統(tǒng)產(chǎn)生故障的規(guī)律，掌握油液、密封件和液壓元件的使用壽命與更換周期。五、液壓系統(tǒng)常見(jiàn)故障1.振動(dòng)和噪聲引起振動(dòng)和噪聲的因素較多，主要包括機(jī)器振動(dòng)噪聲、流體振動(dòng)噪聲、液壓元件的噪聲等。2.液壓沖擊液壓沖擊主要包括液流換向時(shí)產(chǎn)生的沖擊和節(jié)流緩沖裝置失靈引起的液壓沖擊。3.氣穴和氣蝕油液在液壓系統(tǒng)中流動(dòng)，流速高的區(qū)域壓力低。當(dāng)壓力低于工作溫度下的空氣分離壓時(shí)，溶于油液中的空氣就將大量分離出來(lái)，形成氣泡;如果液體內(nèi)部壓力低于工作溫度下油液的飽和蒸氣壓，油液將迅速汽化，加速形成氣泡。這些氣泡混雜在液體中，使原來(lái)充滿(mǎn)在管道中或元件中的油液成為不連續(xù)狀態(tài)，這種現(xiàn)象稱(chēng)為氣穴現(xiàn)象。當(dāng)氣泡隨著油液流人高壓區(qū)時(shí)，氣泡突然收縮，而原來(lái)所占據(jù)的空間形成真空。四周液體質(zhì)點(diǎn)以極大的速度沖向真空區(qū)域，在高壓下氣泡破裂，產(chǎn)生局部壓力沖擊，局部高壓區(qū)域溫度可高達(dá)1000℃。管壁或元件表面因長(zhǎng)期承受液壓沖擊和高壓作用逐漸腐蝕，表面剝落形成蜂窩狀小坑，這種現(xiàn)象稱(chēng)為氣蝕。4.爬行空氣進(jìn)人油液中后，一部分溶于液壓油中，其余部分則形成氣泡浮游于液壓油中。因?yàn)榭諝庥袎嚎s性，致使液壓油產(chǎn)生明顯的彈性，造成驅(qū)動(dòng)剛性差而引起爬行。一、氣壓轉(zhuǎn)動(dòng)概述二、氣壓轉(zhuǎn)動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn)三、氣壓轉(zhuǎn)動(dòng)元件四、氣壓轉(zhuǎn)動(dòng)基本回路五、液壓系統(tǒng)常見(jiàn)故障一、氣壓傳動(dòng)概述氣壓傳動(dòng)是以空氣為工作介質(zhì)進(jìn)行能量傳遞和控制的傳動(dòng)方式，其工作過(guò)程概括為壓縮空氣的產(chǎn)生與凈化、凈化空氣的調(diào)節(jié)與控制、執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成工作機(jī)的要求。氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)由氣源裝置、控制元件、執(zhí)行元件、輔助元件組成，如圖10-2-1所示。電動(dòng)機(jī)1帶動(dòng)空氣壓縮機(jī)2產(chǎn)生壓縮空氣，經(jīng)冷卻、油水分離后進(jìn)入儲(chǔ)氣罐3備用;壓縮空氣從儲(chǔ)氣罐引出，經(jīng)空氣過(guò)濾器12再次凈化，然后經(jīng)壓力控制閥4、油霧器11、邏輯元件5、方向控制閥6和流量控制閥7到達(dá)氣缸9，通過(guò)機(jī)控閥8控制完成氣缸所需的動(dòng)作。此外還要滿(mǎn)足一些其他的要求，如用消聲器10來(lái)消除噪聲等。二、氣壓傳動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn)1.氣壓傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)與機(jī)械傳動(dòng)、液壓傳動(dòng)相比，氣壓傳動(dòng)具備如下優(yōu)點(diǎn)。1)以空氣為工作介質(zhì)，無(wú)污染，不需設(shè)回收管道。2)介質(zhì)清潔，管道不易堵塞，而且不存在介質(zhì)變質(zhì)、補(bǔ)充和更換問(wèn)題，維護(hù)簡(jiǎn)單。3)空氣的黏度很小，因此流動(dòng)損失小，便于實(shí)現(xiàn)集中供氣、遠(yuǎn)距離輸送。4)氣壓傳動(dòng)動(dòng)作迅速，反應(yīng)靈敏，借助溢流閥可實(shí)現(xiàn)過(guò)載自動(dòng)保護(hù)。5)成本低廉，工作環(huán)境適應(yīng)性好?？砂踩煽康貞?yīng)用于易燃、易爆場(chǎng)合，以及嚴(yán)格要求清潔、無(wú)污染的場(chǎng)合，如食品、輕工等環(huán)境中。2.氣壓傳動(dòng)的缺點(diǎn)1)工作壓力低，故氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)的輸出力(或力矩)較小。2)空氣具有可壓縮性，因此不易實(shí)現(xiàn)精確的速度和定位要求，系統(tǒng)的穩(wěn)定性受負(fù)載變化的影響較大。3)氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)的排氣噪聲大，高速排氣時(shí)需設(shè)置消聲器。4)空氣本身無(wú)潤(rùn)滑性能，需另加潤(rùn)滑裝置。三、氣壓傳動(dòng)元件1.氣源裝置空氣壓縮機(jī)是氣源裝置的主體，是氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力源。(1)分類(lèi)空氣壓縮機(jī)的種類(lèi)很多，按照T作原理的不同，可分為容積式和動(dòng)力式兩大類(lèi)。在氣壓傳動(dòng)中，多采用容積式空氣壓縮機(jī)。按照結(jié)構(gòu)的不同，容積式空氣壓縮機(jī)可分為往復(fù)式和旋轉(zhuǎn)式，往復(fù)式細(xì)分為活塞式和膜片式;旋轉(zhuǎn)式細(xì)分為葉片式、螺桿式和渦旋式，其中，最常用的是活塞式空氣壓縮機(jī)。各種類(lèi)型的空氣壓縮機(jī)都有不同的特點(diǎn)，應(yīng)用日I益廣泛。(2)工作原理容積式空氣壓縮機(jī)如圖10-2-2所示，曲柄滑塊機(jī)構(gòu)帶動(dòng)活塞做往復(fù)直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，使氣缸內(nèi)容積的大小發(fā)生周期性的變化，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)空氣的吸人、壓縮和排氣過(guò)程。(3)選用選擇空氣壓縮機(jī)的主要依據(jù)是氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)的工作壓力和流量。選擇工作壓力時(shí)，考慮.到沿程壓力損失，氣源壓力應(yīng)比氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)中工作裝置所需的最高壓力再增大20%左右。至于氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)中工作壓力較低的工作裝置，則可采用減壓閥減壓供氣。空氣壓縮機(jī)的輸出流量以整個(gè)氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)所需的最大理論耗氣量為選擇依據(jù)，再考慮到泄漏等影響加上一定的余量。2.控制元件氣壓傳動(dòng)控制元件可分為壓力控制閥、流量控制閥、方向控制閥和邏輯元件等。在氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)中，利用控制元件組成的各種控制回路，控制和調(diào)節(jié)壓縮空氣的壓力、流量和流動(dòng)方向等，從而使執(zhí)行元件按設(shè)定的程序工作。(1)壓力控制閥按功能可分為減壓閥、溢流閥和順序閥等。壓力控制閥是利用閥芯上壓縮空氣的作用力和彈簧力相平衡的原理來(lái)工作的。1)減壓閥。一般氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)中的氣源壓力都高于每臺(tái)設(shè)備所需的壓力，而且許多情況下是多臺(tái)設(shè)備共用一個(gè)氣源。利用減壓閥可以將氣源壓力降低到各個(gè)設(shè)備所需的工作壓力，并保持出口壓力穩(wěn)定。減壓閥以閥的出口壓力作為控制信號(hào)，按調(diào)壓方式不同可分為直動(dòng)式和先導(dǎo)式。

圖10-2-3所示為QTY型直動(dòng)式減壓閥結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖及圖形符號(hào)。閥處于工作狀態(tài)時(shí)，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)手柄1,向下壓縮彈簧2和3以及膜片5,迫使閥芯8下移，從而使閥口10被打開(kāi)，壓縮空氣從左端輸人，經(jīng)閥口10減壓后從右端輸出。輸出氣體一部分經(jīng)阻尼孔7進(jìn)人膜片氣室6,對(duì)膜片5產(chǎn)生向上的推力，當(dāng)作用在膜片5上的推力略大于彈簧力時(shí)，閥芯8便保持在某一平衡位置并保持一定的開(kāi)度，減壓閥也得到了一個(gè)穩(wěn)定的輸出壓力值。減壓閥工作過(guò)程中，當(dāng)輸入壓力增大時(shí)，輸出壓力也隨之增大，膜片5所受到的向上的推力也相應(yīng)增大，使膜片5上移，閥芯8在出口氣壓和復(fù)位彈簧9的作用下也隨之上移，閥口10開(kāi)度減小，減壓作用增;強(qiáng)，輸出壓力下降，直到達(dá)到新的平衡，輸出壓力又基本重新回到原值。反之，若輸人壓力減小，則閥的調(diào)節(jié)過(guò)程相反，平衡后仍能保持輸出壓力基本不變。減壓閥應(yīng)安裝在空氣過(guò)濾器之后，油霧器之前，安裝時(shí)應(yīng)注意減壓閥的箭頭方向和氣動(dòng)系統(tǒng)的氣流方向要相符。調(diào)節(jié)手柄1可得到不同的輸出壓力值。調(diào)壓時(shí)，應(yīng)從低向高調(diào)，直到調(diào)至設(shè)定壓力為止。閥不用時(shí)應(yīng)將手柄1放松，以避免膜片5變形。

2)溢流閥。當(dāng)氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)中的壓力超過(guò)設(shè)定值時(shí),溢流閥自動(dòng)打開(kāi)并排氣，以降低系統(tǒng)壓力，保證系統(tǒng)安全。溢流閥按控制形式分為直動(dòng)式和先導(dǎo)式兩種。圖10-2-4所示為直動(dòng)式溢流閥的工作原理及圖形符號(hào)。氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)工作時(shí)，由P口進(jìn)入壓縮空氣，當(dāng)進(jìn)氣壓力低于彈簧的調(diào)定壓力時(shí)，閥口被閥芯關(guān)閉，如圖10-2-4a所示，溢流閥不工作;而當(dāng)系統(tǒng)壓力逐漸升高，作用在閥芯上的氣體壓力大于等于彈簧的調(diào)定壓力時(shí)，閥芯被向上頂開(kāi)，實(shí)現(xiàn)溢流，如圖10-2-4b所示。

3)順序閥。順序閥是依靠氣路中壓力的大小來(lái)使閥芯啟閉從而控制系統(tǒng)中各個(gè)執(zhí)行元件順序動(dòng)作的壓力控制閥。順序閥常與單向閥組合成單向順序閥，如圖10-2-5所示。若壓縮空氣自P口進(jìn)入，當(dāng)作用在閥芯上的氣體壓力大于等于彈簧力時(shí)，閥芯被向上頂開(kāi)，氣流經(jīng)A口輸出。若氣流反向流動(dòng)，壓縮空氣自A口流人時(shí)，氣體作用力將單向閥頂開(kāi)，氣流經(jīng)P，口流出。調(diào)節(jié)旋鈕即可調(diào)節(jié)單向順序閥的開(kāi)啟壓力。

(2)流量控制閥在氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)中，執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)速度通常是通過(guò)改變流量控制閥的通流面積進(jìn)而調(diào)節(jié)壓縮空氣的流量來(lái)控制的。流量控制閥包括節(jié)流閥、單向節(jié)流閥、排氣節(jié)流閥和柔性節(jié)流閥等。山于氣體的可壓縮性，氣壓傳動(dòng)流量控制閥的控制精度較低，為提高精度或運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性，可采用氣液聯(lián)動(dòng)的方式。1)節(jié)流閥。圓柱斜切型節(jié)流閥的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖及圖形符號(hào)如圖10-2-6所示。壓縮空氣自P口流人，從A口流出。旋轉(zhuǎn)閥芯螺桿即可調(diào)節(jié)閥芯開(kāi)口面積，從而改變氣體流量。

2)單向節(jié)流閥。單向閥和節(jié)流閥組合便可組成單向節(jié)流閥，如圖10-2-7所示。當(dāng)氣流從進(jìn)口P流向出口A時(shí)，經(jīng)節(jié)流閥的節(jié)流口1而受到控制，調(diào)節(jié)閥芯4便可改變節(jié)流口1的大小;若氣流反向流動(dòng)，從A口流向P口，則氣體壓力作用力會(huì)將單向閥2頂開(kāi)，氣體直接到達(dá)P口流出，此時(shí)節(jié)流口1不再起節(jié)流調(diào)速作用。

(3)方向控制閥方向控制閥是氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)中應(yīng)用最多的一種元件，用以改變壓縮空氣的流動(dòng)方向并控制氣流的通斷，從而控制執(zhí)行元件的起動(dòng)、停止及其運(yùn)動(dòng)方向。按閥內(nèi)氣體的流動(dòng)方向分類(lèi)，方向控制閥可分為單向型和換向型兩種。單向型控制閥只允許氣流向一個(gè)方向流動(dòng)，包括單向閥、梭閥、雙壓閥和快速排氣閥等。單向閥的工作原理、結(jié)構(gòu)和圖形符號(hào)與液壓?jiǎn)蜗蜷y類(lèi)似，不再贅述。

1)梭閥。梭閥相當(dāng)于兩個(gè)單向閥的組合，如圖10-2-8所示，當(dāng)壓縮空氣從P1口進(jìn)人時(shí)，閥芯被推向右邊，將P2口關(guān)閉，氣流從A口流出;反之，當(dāng)壓縮空氣從P2口進(jìn)人時(shí)，閥芯被推向左邊，將P1口關(guān)閉，氣流從P2口流至A口。若P1口和P2口同時(shí)進(jìn)氣，則哪端壓力高，A口就與哪端相通，而另一端關(guān)閉。梭閥的作用相當(dāng)于邏輯“或”，廣泛應(yīng)用于邏輯回路和程序控制回路中。

2)雙壓閥。雙壓閥如圖10-2-9所示，當(dāng)僅有P1口或P2口單獨(dú)供氣時(shí)，閥芯被推向右端或左端，通入氣流的一側(cè)流向A口的通路被關(guān)閉，無(wú)氣流輸出，但另一側(cè)流向A口的通路被打開(kāi)。當(dāng)P1口和P2口同時(shí)供氣時(shí)，設(shè)P1口氣壓高，則閥芯被推向右端，將P1口至A口的通路切斷。而P2口至A口的通路被打開(kāi)。從P2口流人的壓縮空氣經(jīng)A口輸出。可見(jiàn)，人有當(dāng)P1和P2口都有輸入時(shí)，才有輸出。其作用相當(dāng)于邏輯“與”。

3)快速排氣閥?？焖倥艢忾y可以實(shí)現(xiàn)氣壓傳動(dòng)元件的快速排氣，圖10-2-10所示為膜片式快速排氣閥結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖及圖形符號(hào)。當(dāng)P口有壓縮空氣輸人時(shí)，膜片被壓下，封住O口，氣流經(jīng)膜片四周小孔流至A口輸出。當(dāng)P口無(wú)壓縮空氣輸入時(shí)，在A口和P口壓差的作用下，膜片被立即頂起，封住P口，氣流自O(shè)口直接流至A口排出，排氣速度很快。

3.輔助元件氣壓傳動(dòng)輔助元件主要有冷卻器、除油器、儲(chǔ)氣罐、干燥器、過(guò)濾器、油霧器和消聲器等。由于空氣壓縮機(jī)產(chǎn)生的壓縮空氣含有油污、水分和灰塵等雜質(zhì)，必須經(jīng)過(guò)降溫、除油、干燥和過(guò)濾等一系列處理后才能供氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)使用。(1)冷卻器壓縮氣體時(shí)，氣體體積縮小、壓強(qiáng)增大，溫度隨之升高，空氣壓縮機(jī)的排氣溫度一般可達(dá)140℃～170℃。冷卻器安裝于空氣壓縮機(jī)的排氣口，用來(lái)冷卻排出的壓縮空氣,并將其中在高溫下汽化的水汽、油霧等冷凝成水滴和油滴析出。冷卻器有風(fēng)冷式和水冷式兩種，一般采用水冷式。圖10-2-11所示為蛇管式冷卻器。

2)除油器除油器又稱(chēng)為油水分離器，用于分離壓縮空氣中凝聚的水分和油分等雜質(zhì)，以初步凈化空氣。除油器有撞擊擋板式、環(huán)形回轉(zhuǎn)式、離心旋轉(zhuǎn)式和水浴式等。圖10-2-12所示為撞擊擋板式除油器。

3)儲(chǔ)氣罐儲(chǔ)氣罐用來(lái)儲(chǔ)存空氣壓縮機(jī)排出的氣體，可以減小輸出壓縮空氣的壓力脈動(dòng)，增大其壓力穩(wěn)定性和連續(xù)性,進(jìn)一步分離水分和油分等雜質(zhì)，并在空氣壓縮機(jī)意外停機(jī)時(shí)，避免氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)立即停止工作。儲(chǔ)氣罐一般采用圓筒狀焊接結(jié)構(gòu)，有立式和臥式兩種，大多為立式，如圖10-2-13所示。

(4)干燥器經(jīng)過(guò)冷卻器、除油器和儲(chǔ)氣罐三者初步凈化處理后的壓縮空氣已能滿(mǎn)足一般氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)的使用要求，但對(duì)于一些精密機(jī)械和儀表等裝置，還需進(jìn)行進(jìn)一步的干燥和精過(guò)濾處理。目前使用的干燥器主要有吸附式、冷凍式和潮解式(吸收式)三種。(5)過(guò)濾器過(guò)濾器用來(lái)清除壓縮空氣中的水分、油分和固體顆粒雜質(zhì)，按過(guò)濾效率由低到高可分為一次過(guò)濾器、二次過(guò)濾器和高效過(guò)濾器三種。過(guò)濾器的結(jié)構(gòu)和圖形符號(hào)如圖10-2-14所示。

6)油霧器氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)中的控制閥、氣馬達(dá)和氣缸等大都需要潤(rùn)滑。油霧器是一種特殊的潤(rùn)滑裝置,它可將潤(rùn)滑油霧化后混合于壓縮空氣中，并隨其進(jìn)人需要潤(rùn)滑的部位。這種潤(rùn)滑方法具有潤(rùn)滑均勻、穩(wěn)定，耗油量少和不需要大的儲(chǔ)油設(shè)備等優(yōu)點(diǎn)。過(guò)濾器、油霧器和減壓閥常組合使用，統(tǒng)稱(chēng)氣源處理裝置。圖10-2-15所示為普通油霧器的結(jié)構(gòu)示意圖。

(7)消聲器和轉(zhuǎn)換器氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)用的壓縮空氣一般直接排人大氣，由于氣體體積急劇膨脹將產(chǎn)生刺耳的噪聲。為降低噪聲，可在氣壓傳動(dòng)裝置的排氣口安裝消聲器。按消聲原理不同，常用的消聲器可分為吸收型消聲器、膨脹干涉型消聲器和膨脹干涉吸收復(fù)合型消聲器三種。4.執(zhí)行元件氣壓傳動(dòng)執(zhí)行元件用來(lái)將壓縮空氣的壓力能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，從而實(shí)現(xiàn)所需的直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)、擺動(dòng)或回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)等。與液壓系統(tǒng)相似，氣壓傳動(dòng)執(zhí)行元件主要有氣缸和氣馬達(dá)兩大類(lèi)。(1)氣缸氣缸是氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)中最常用的一種執(zhí)行元件，用于實(shí)現(xiàn)往復(fù)直線(xiàn)移動(dòng)，輸出推力和位移。氣缸的種類(lèi)很多，按氣缸活塞的受壓狀態(tài)可分為單作用氣缸和雙作用氣缸。1)單作用氣缸。只有一端進(jìn)氣，活塞單方向的直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)由壓縮空氣驅(qū)動(dòng)，而活塞的返回則依靠彈簧力或重力等其他外力實(shí)現(xiàn)。其結(jié)構(gòu)原理如圖10-2-16所示。

2)雙作用氣缸。兩端都可進(jìn)氣，活塞雙方向的往復(fù)直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)都由壓縮空氣驅(qū)動(dòng)完成。圖10-2-17所示為單桿雙作用氣缸，是應(yīng)用最為廣泛的一種普通氣缸。

(2)氣馬達(dá)氣馬達(dá)的作用相當(dāng)于電動(dòng)機(jī)或液壓馬達(dá)，將壓縮空氣的壓力能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，輸出力矩和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。氣馬達(dá)按結(jié)構(gòu)形式可分為葉片式、活塞式和薄膜式等,最為常見(jiàn)的是活塞式和葉片式氣馬達(dá)。

1)葉片式氣馬達(dá)。如圖10-2-18所示，當(dāng)壓縮空氣從A口進(jìn)入氣室時(shí)，驅(qū)使葉片帶動(dòng)轉(zhuǎn)子做逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。廢氣從排氣口C排出，而殘留氣體則從B口排出。如需改變氣2)活塞式氣馬達(dá)。如圖10-2-19所示，壓縮空氣經(jīng)配氣閥配氣后再由進(jìn)氣口進(jìn)入氣缸，推動(dòng)活塞及連桿組件運(yùn)動(dòng)，使曲軸旋轉(zhuǎn);固定在曲軸上的配氣閥同步轉(zhuǎn)動(dòng)，使壓縮空氣隨著配氣閥角度位置的改變而進(jìn)人不同的活塞缸內(nèi)，依次推動(dòng)各個(gè)活塞運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)曲軸連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。

3)薄膜式氣馬達(dá)。薄膜式氣馬達(dá)的結(jié)構(gòu)如圖10-2-20所示四、氣壓傳動(dòng)基本回路氣壓傳動(dòng)基本回路是由--些氣壓傳動(dòng)元件組成的，能夠完成氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)某一特定功能的回路。氣壓傳動(dòng)基本回路主要有壓力控制回路、速度控制回路和換向控制回路等。1.壓力控制回路(1)一次壓力控制回路一次壓力控制回路主要用來(lái)控制儲(chǔ)氣罐內(nèi)的壓力，使其不超過(guò)規(guī)定值。一次壓力控制回路如圖10-2-21所示，在空氣壓縮機(jī)的出口安裝溢流閥，當(dāng)儲(chǔ)氣罐內(nèi)壓力達(dá)到調(diào)定值時(shí)，溢流閥即開(kāi)啟排氣。也可在儲(chǔ)氣罐上安裝電接點(diǎn)壓力計(jì)，當(dāng)壓力達(dá)到調(diào)定值時(shí)，用其直接控制空氣壓縮機(jī)的停止或啟動(dòng)。

(2)二次壓力控制回路二次壓力控制回路主要用來(lái)控制氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)中設(shè)備進(jìn)口處:的壓力。如圖10-2-22所示，該回路通過(guò)安裝一個(gè)減壓閥來(lái)實(shí)現(xiàn)壓力控制，提供給氣壓傳動(dòng)設(shè)備穩(wěn)定的工作壓力。

(3)高低壓轉(zhuǎn)換回路氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)中，各氣壓傳動(dòng)設(shè)備所需的工作壓力可能不同。高低壓轉(zhuǎn)換回路采用兩個(gè)減壓閥得到兩個(gè)不同的控制壓力，并用換向閥控制輸出氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)所需的壓力，如圖10-2-23所示。

2.速度控制回路(1)單作用氣缸速度控制回路1)調(diào)速回路。通過(guò)兩個(gè)反向安裝的單向節(jié)流閥，可實(shí)現(xiàn)對(duì)氣缸活塞伸出和縮回速度的雙向控制，如圖10-2-24所示。

2)快速返回回路。氣缸活塞上升時(shí)，可通過(guò)節(jié)流閥實(shí)現(xiàn)節(jié)流調(diào)速;而活塞下降時(shí)，則可通過(guò)快速排氣閥快速排氣，使活塞桿快速返回，如圖10-2-25所示。

(2)雙作用氣缸速度控制回路圖10-2-26所示為雙作用氣缸單向調(diào)速回路。圖10-2-26a、b分別為進(jìn)口節(jié)流調(diào)速回路和出口節(jié)流調(diào)速回路，通常也稱(chēng)為節(jié)流供氣和節(jié)