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氣動(dòng)元件
概述
氣動(dòng)元件通過氣體的壓強(qiáng)或膨脹產(chǎn)生的力來做功的元件，即將壓縮空氣的彈性能量轉(zhuǎn)換為動(dòng)能的機(jī)件。如氣缸、氣動(dòng)馬達(dá)、蒸汽機(jī)等。氣動(dòng)元件是一種動(dòng)力傳動(dòng)形式，亦為能量轉(zhuǎn)換裝置，利用氣體壓力來傳遞能量。
應(yīng)用
氣動(dòng)技術(shù)是以壓縮空氣為介質(zhì)來傳動(dòng)和控制機(jī)械的一門專業(yè)技術(shù)。由于它具有節(jié)能、無污染、高效、低成本、安全可靠、結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于各種機(jī)械和生產(chǎn)線上。
氣動(dòng)元件的應(yīng)用主要為兩個(gè)方面：維修和配套。過去國產(chǎn)氣動(dòng)元件的銷售要用于維修，近幾年，直接為主要配套的銷售份額逐年增加。國產(chǎn)氣動(dòng)元件的應(yīng)用，從價(jià)值數(shù)千萬元的冶金設(shè)備到只有1~2百元的椅子。鐵道扳岔、機(jī)車輪軌潤滑、列車的煞車、街道清掃、特種車間內(nèi)的起吊設(shè)備、軍事指揮車等都用上了專門開發(fā)的國產(chǎn)氣動(dòng)元件。這說明氣動(dòng)技術(shù)已“滲透”到各行各業(yè)，并且正在日益擴(kuò)大。
氣動(dòng)技術(shù)的特點(diǎn)：
1、氣動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)簡單、輕便、安裝維護(hù)簡單。介質(zhì)為空氣，較之液壓介質(zhì)來說不易燃燒，故使用安全。
2、工作介質(zhì)是取之不盡的空氣、空氣本身不花錢。排氣處理簡單，不污染環(huán)境，成本低。
3、輸出力以及工作速度的調(diào)節(jié)非常容易。氣缸的動(dòng)作速度一般小于1M/S，比液壓和電氣方式的動(dòng)作速度快。
4、可靠性高，使用壽命長。電器元件的有效動(dòng)作次數(shù)約為百萬次，而一般電磁閥的壽命大于3000萬次，某些質(zhì)量好的閥超過2億次。
5、利用空氣的壓縮性，可貯存能量，實(shí)現(xiàn)集中供氣。可短時(shí)間釋放能量，以獲得間歇運(yùn)動(dòng)中的高速響應(yīng)。可實(shí)現(xiàn)緩沖。對沖擊負(fù)載和過負(fù)載有較強(qiáng)的適應(yīng)能力。在一定條件下，可使氣動(dòng)裝置有自保持能力。
6、全氣動(dòng)控制具有防火、防爆、防潮的能力。與液壓方式相比，氣動(dòng)方式可在高溫場合使用。
7.壓縮空氣可集中供應(yīng)，遠(yuǎn)距離輸送。
氣動(dòng)技術(shù)缺點(diǎn)：
1、由于空氣有壓縮性，氣缸的動(dòng)作速度易受負(fù)載的變化而變化。采用氣液聯(lián)動(dòng)方式可以克服這一缺陷。
2、氣缸在低速運(yùn)動(dòng)時(shí)候，由于摩擦力占推力的比例較大，氣缸的低速穩(wěn)定性不如液壓缸。
3、雖然在許多應(yīng)用場合，氣缸的輸出力能滿足工作要求，但其輸出力比液壓缸小。
分類
氣動(dòng)元件分為：
①驅(qū)動(dòng)元件：利用空氣壓縮而獲得推力的元件，如氣缸、氣爪、氣動(dòng)馬達(dá)。
②真空元件：利用空氣壓縮而產(chǎn)生真空環(huán)境或吸附其他產(chǎn)品的元件，如真空發(fā)生器、真空吸盤。
③控制元件：控制驅(qū)動(dòng)元件啟停的元件，如電磁閥、手動(dòng)閥等。
④氣源處理元件：除掉壓縮機(jī)產(chǎn)生的壓縮空氣的水份、油份、垃圾等雜質(zhì)或者調(diào)節(jié)壓力的元件，如減壓閥、過濾器、空氣干燥劑、排水器、除油器、增壓閥。
⑤檢測元件：檢測壓縮器，真空壓力以及流量的元件，如壓力傳感器、真空傳感器、流量傳感器。
⑥輔助元件：與驅(qū)動(dòng)元件、真空元件等一同使用的附屬元件，如接頭、軟管、消音器、速度控制器、逆止閥、紛歧管、壓力表。
選型指南
1、氣缸的選擇
1)、類型的選擇
根據(jù)工作要求和條件，正確選擇氣缸的類型。要求氣缸到達(dá)行程終端無沖擊現(xiàn)象和撞擊噪聲應(yīng)選擇緩沖氣缸;要求重量輕，應(yīng)選輕型缸;要求安裝空間窄且行程短，可選薄型缸;有橫向負(fù)載，可選帶導(dǎo)桿氣缸;要求制動(dòng)精度高，應(yīng)選鎖緊氣缸;不允許活塞桿旋轉(zhuǎn)，可選具有桿不回轉(zhuǎn)功能氣缸;高溫環(huán)境下需選用耐熱缸;在有腐蝕環(huán)境下，需選用耐腐蝕氣缸。在有灰塵等惡劣環(huán)境下，需要活塞桿伸出端安裝防塵罩。要求無污染時(shí)需要選用無給油或無油潤滑氣缸等。
2)、安裝形式
根據(jù)安裝位置、使用目的等因素決定。在一般情況下，采用固定式氣缸。在需要隨工作機(jī)構(gòu)連續(xù)回轉(zhuǎn)時(shí)(如車床、磨床等)，應(yīng)選用回轉(zhuǎn)氣缸。在要求活塞桿除直線運(yùn)動(dòng)外，還需作圓弧擺動(dòng)時(shí)，則選用軸銷式氣缸。有特殊要求時(shí)，應(yīng)選擇相應(yīng)的特殊氣缸。
3)、作用力的大小
即缸徑的選擇。根據(jù)負(fù)載力的大小來確定氣缸輸出的推力和拉力。一般均按外載荷理論平衡條件所需氣缸作用力，根據(jù)不同速度選擇不同的負(fù)載率，使氣缸輸出力稍有余量。缸徑過小，輸出力不夠，但缸徑過大，使設(shè)備笨重，成本提高，又增加耗氣量，浪費(fèi)能源。在夾具設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡量采用擴(kuò)力機(jī)構(gòu)，以減小氣缸的外形尺寸。
4)、活塞行程
與使用的場合和機(jī)構(gòu)的行程有關(guān)，但一般不選滿行程，防止活塞和缸蓋相碰。如用于夾緊機(jī)構(gòu)等，應(yīng)按計(jì)算所需的行程增加10～20㎜的余量。
5)、活塞的運(yùn)動(dòng)速度
主要取決于氣缸輸入壓縮空氣流量、氣缸進(jìn)排氣口大小及導(dǎo)管內(nèi)徑的大小。要求高速運(yùn)動(dòng)應(yīng)取大值。氣缸運(yùn)動(dòng)速度一般為50～800㎜/s。對高速運(yùn)動(dòng)氣缸，應(yīng)選擇大內(nèi)徑的進(jìn)氣管道;對于負(fù)載有變化的情況，為了得到緩慢而平穩(wěn)的運(yùn)動(dòng)速度，可選用帶節(jié)流裝置或氣—液阻尼缸，則較易實(shí)現(xiàn)速度控制。選用節(jié)流閥控制氣缸速度需注意：水平安裝的氣缸推動(dòng)負(fù)載時(shí)，推薦用排氣節(jié)流調(diào)速;垂直安裝的氣缸舉升負(fù)載時(shí)，推薦用進(jìn)氣節(jié)流調(diào)速;要求行程末端運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)避免沖擊時(shí)，應(yīng)選用帶緩沖裝置的氣缸。
氣缸的選型
程序：根據(jù)操作形式選定氣缸類型：
氣缸操作方式有雙動(dòng)，單動(dòng)彈簧壓入及單動(dòng)彈簧壓出等三種方式
程序：選定其它參數(shù)：
1、選定氣缸缸徑大小 根據(jù)有關(guān)負(fù)載、使用空氣壓力及作用方向確定
2、選定氣缸行程 工件移動(dòng)距離
3、選定氣缸系列
4、選定氣缸安裝型式 不同系列有不同安裝方式，主要有基本型、腳座型、法蘭型、U型鉤、軸耳型
5、選定緩沖器 無緩沖、橡膠緩沖、氣緩沖、油壓吸震器
6、選定磁感開關(guān) 主要是作位置檢測用，要求氣缸內(nèi)置磁環(huán)
7、選定氣缸配件 包括相關(guān)接頭
2、方向閥的選擇
1)、選用閥的適用范圍應(yīng)與使用現(xiàn)場的條件相一致。
即應(yīng)根據(jù)使用場合的氣源壓力大小、電源條件(交直流、電壓大小及波動(dòng)范圍)、介質(zhì)溫度、濕度、環(huán)境溫濕度、粉塵、振動(dòng)等選用適合在此條件下可靠使用的閥。
2)、選用閥的功能及控制方式應(yīng)符合系統(tǒng)工作要求
即應(yīng)根據(jù)氣動(dòng)系統(tǒng)對元件的位置數(shù)、通路數(shù)、記憶性、靜置時(shí)通斷狀態(tài)和控制方式等的要求選用符合所需功能及控制方式的閥。
3)、選用閥的流通能力應(yīng)滿足系統(tǒng)工作要求
即應(yīng)根據(jù)氣動(dòng)系統(tǒng)對元件的瞬時(shí)最大流量的要求按平均氣流速度15～25m/s計(jì)算閥的通徑，查出所需閥的流通能力C值(或KV)、CV值、額定流量下的壓降、標(biāo)準(zhǔn)額定流量及S值等，據(jù)此選用滿足系統(tǒng)流通能力要求的閥。
4)、選用閥的性能應(yīng)滿足系統(tǒng)工作要求
即應(yīng)根據(jù)氣動(dòng)系統(tǒng)最最低工作壓力或最低控制壓力、動(dòng)態(tài)性能、最高工作頻率、持續(xù)通電能力、閥的功耗、壽命及可靠性等的要求選用符合所需性能指標(biāo)的閥。
5)、選用閥的安裝方式應(yīng)根據(jù)閥的質(zhì)量水平、系統(tǒng)占有空間要求及便于維修等綜合考慮
目前我國廣泛的應(yīng)用換向閥為板式安裝方式，它的優(yōu)點(diǎn)是便于裝拆和維修，ISO標(biāo)準(zhǔn)也采用了板式安裝方式，并發(fā)展了集裝板式安裝方式。因此，推薦優(yōu)先采用板式安裝方式。但由于元件質(zhì)量和可靠性不斷提高，管式安裝方式的閥占有空間小，也可以集裝安裝，故也得到了應(yīng)用。所以，選用時(shí)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況確定。
6)、盡量選用標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品
由于標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品采用了批量生產(chǎn)手段，質(zhì)量穩(wěn)定可靠、通用化程度較高、價(jià)格便宜。
7)、選用閥的價(jià)格應(yīng)與系統(tǒng)水平及可靠性要求相適應(yīng)
即應(yīng)根據(jù)氣動(dòng)系統(tǒng)先進(jìn)程度及可靠性要求來考慮閥的價(jià)格。在保證系統(tǒng)先進(jìn)、可靠、使用方便的前提下，力求價(jià)格合理，不要不顧質(zhì)量而追求低成本。
8)、大型控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，要考慮盡可能使用集成閥和信號的總線控制型式
方向控制閥的選型
、方向控制閥系列的選擇
應(yīng)根據(jù)所配套的不同的執(zhí)行元件選擇不同功能系列的閥
、方向控制閥規(guī)格的選擇
選擇閥的流通能力應(yīng)滿足系統(tǒng)工作要求，即應(yīng)根據(jù)氣動(dòng)系統(tǒng)對元件的瞬時(shí)最大流量的要求來計(jì)算閥的通徑。
、控制方式的選擇
應(yīng)根據(jù)工作要求及氣缸的動(dòng)作方式選擇合適的換向閥控制方式。
、使用電壓的選擇
3、減壓閥的選擇
1)、根據(jù)氣動(dòng)控制系統(tǒng)最高工作壓力來選擇減壓閥，氣源壓力應(yīng)比減壓閥最大工作壓力大0.1Mpa。
2)、 要求減壓閥的出口壓力波動(dòng)小時(shí)，如出口壓力波動(dòng)不大于工作壓力最大值的±0.5%，則選用精密型減壓閥。
3)、如需遙控時(shí)或通徑大于20㎜以上時(shí)，應(yīng)盡量選用外部先導(dǎo)式減壓閥。
減壓閥的選擇
、根據(jù)通過減壓閥的最大流量，選擇閥的規(guī)格。
、根據(jù)功能要求，選擇閥的品種。如調(diào)壓范圍、穩(wěn)壓精度(是否要選精密型減壓閥)、需遙控否(遙控應(yīng)選外部先導(dǎo)式減壓閥)、有無特殊功能要求(是否要選大流量減壓閥或復(fù)合功能減壓閥)。
4、溢流閥的選用
1)、根據(jù)需要的溢流量來選擇溢流閥的通徑。
2)、對溢流閥來說，希望氣動(dòng)回路剛一超過調(diào)定壓力，閥門便立即排氣，而一旦壓力稍低于調(diào)定壓力便能立即關(guān)閉閥門。這種從閥門打開到關(guān)閉過程中，氣動(dòng)回路中的壓力變化越小，溢流特性越好。在一般情況下，應(yīng)選用調(diào)定壓力接近最高使用壓力的溢流閥。
3)、如果管徑大(如通徑15㎜以上)并遠(yuǎn)距離操作時(shí)，宜采用先導(dǎo)式溢流閥。
5、過濾器的選用
1)、選擇過濾器的類型。根據(jù)過濾對象的不同，選擇不同類型的過濾器。
2)、按所需處理的空氣流量QV(換算成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下)選擇相應(yīng)規(guī)格的過濾器。所選用的過濾器額定流量QO與實(shí)際處理流量Qr之間應(yīng)有如下關(guān)系：Qr≤QO。
6、油霧器的選擇
應(yīng)根據(jù)通過油霧器的最大輸出流量和最小滴下流量的要求，選擇油霧器的規(guī)格。通過最大輸出流量時(shí)，兩端壓降不宜大于0.02Mpa。
維護(hù)保養(yǎng)
一套氣動(dòng)裝置，如果不注意維護(hù)保養(yǎng)工作，就會(huì)過早損壞或頻繁發(fā)生故障，使裝置的使用壽命大大降低。氣動(dòng)裝置進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)時(shí)，要注意以下幾點(diǎn)：
1.維護(hù)保養(yǎng)工作的中心任務(wù)是保證供給氣動(dòng)系統(tǒng)清潔干燥的壓縮空氣，保證氣動(dòng)系統(tǒng)的氣密性，保證油霧潤滑元件得到必要的潤滑，保證氣動(dòng)元件和系統(tǒng)得到規(guī)定的工作條件(如使用壓力，電壓等)，以保證氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)按預(yù)定的要求進(jìn)行工作。
2.油霧器最好選用一周補(bǔ)油一次的規(guī)格，補(bǔ)油時(shí)，要注意油量減少情況。若耗油量太少，應(yīng)重新調(diào)整滴油量，調(diào)整后滴油量仍減少或不滴油，應(yīng)檢查油霧器進(jìn)出口是否裝反，油道是否堵塞，所選油霧器的規(guī)格是否合適。
3.每月每季度的維護(hù)工作應(yīng)比每日和每周的維護(hù)工作更仔細(xì)，但仍限于外部能夠檢查的范圍。其主要內(nèi)容是：仔細(xì)檢查各處泄露情況，緊固松動(dòng)的螺釘和管接頭，端子臺(tái)檢查換向閥排出空氣的質(zhì)量，檢查各調(diào)節(jié)部分的靈活性，檢查指示儀表的正確性，檢查電磁閥切換動(dòng)作的可靠性，檢查氣缸活塞桿的質(zhì)量以及一切從外部能夠檢查的內(nèi)容。
4.維護(hù)工作可以分為經(jīng)常性的維護(hù)工作和定期的維護(hù)工作。前者是指每天必須進(jìn)行的維護(hù)工作，后者可以是每周，每月或每季度進(jìn)行的維護(hù)工作。維護(hù)工作應(yīng)有記錄。維護(hù)工作應(yīng)有記錄，以利于今后的故障診斷和處理。
5.檢查漏氣時(shí)應(yīng)采用在各個(gè)檢查點(diǎn)涂肥皂液等辦法，因其顯示漏氣的效果比聽聲音更靈敏。
6.檢查換向閥排出空氣的質(zhì)量時(shí)應(yīng)注意如下三方面：一是了解排氣中所含潤滑油是否適度，其方法是將一張清潔的白紙放在換向閥的排氣口附近，閥在工作三至四個(gè)循環(huán)后，若白紙上只有很輕的斑點(diǎn)，表明潤滑良好，二是了解排氣中是否含有冷凝水，三是了解不該排氣的排氣口是否有漏氣。少量漏氣預(yù)示著元件的早期損傷(間隙密封閥存在微漏是正常的)。若潤滑不良，化工泵應(yīng)考慮油霧器的安裝位置是否合適，所選規(guī)格是否恰當(dāng)，滴油量調(diào)節(jié)得是否合理及管理方法是否符合要求，若有冷凝水排出，應(yīng)考慮過濾器的位置是否合適，各類除水元件實(shí)際和選用是否合理，冷凝水管理是否符合要求。泄露的主要原因是閥內(nèi)或缸內(nèi)的密封不良，氣壓不足等所致。此系密封閥的泄露較大時(shí)，可能是閥芯，閥套磨損所致。
7.氣缸活塞桿常露在外面。觀察活塞桿是否被劃傷，腐蝕和存在偏磨。根據(jù)有無漏氣，可判斷活塞桿與前蓋內(nèi)的導(dǎo)套，密封圈的接觸情況，壓縮空氣的處理質(zhì)量，氣缸是否存在橫向載荷等。
8.像安全閥，緊急開關(guān)閥等，壓鑄模具平時(shí)很少使用。定期檢查時(shí)，必須確認(rèn)它們的動(dòng)作可靠性。
9.讓電磁閥反復(fù)切換，從切換聲音可判斷閥的工作是否正常。對交流電磁閥，若有蜂鳴聲，應(yīng)考慮動(dòng)鐵心與靜鐵心沒有完全吸合，吸合面有灰塵，分磁環(huán)脫落或損壞等。
故障排除
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