【学习目标】

1）了解气压传动系统的工作原理、运行特点和应用范围。

2）了解气压传动系统的组成和各部分的作用。

【任务描述】

了解气压传动系统的基本知识。

【知识准备】

气压传动简称气动，是一门独立的新兴技术，是当今应用最广、发展最快，也是最易被接受和重视的技术之一。气压传动是以气体为工作介质进行能量传递的一种传动形式。

一、气压传动的特点

1.优点

气压传动以空气和惰性气体作为工作介质。空气的供给量充足而且无需成本。更重要的是，空气和惰性气体对周围环境不造成污染，是清洁介质。气动技术可以做到远距离供气，减少本地机械设备，节省厂房空间。

2.缺点

气体的可压缩性使得气动元件的动作速度容易受到负载变化的影响。气动设备的输出力能满足大部分工业操作的需要，但是和液压设备相比，气动设备的输出力还是要小一些。另外，气缸在低速运动时受摩擦力影响较大，稳定性稍差。

二、气压传动的应用和发展

1.应用

气压传动广泛应用于机械制造、电子及家用电器、石油、化工、轻工食品包装、机器人及其他行业，在各种自动化装备和生产线上应用尤为广泛，被誉为工业自动化的“肌肉”。

（1）机械制造行业 包括机械加工生产线上工件的装夹及搬运，铸造生产线上的造型、捣固、合箱等，以及汽车制造业中的汽车自动化生产线、车体部件自动搬运与固定、自动焊接等。

（2）电子及家用电器行业 例如用于硅片的搬运、元器件的插装与锡焊、家用电器的组装等。

（3）石油化工行业 用管道输送介质的自动化流程绝大多数采用气动控制，如石油提炼加工、气体加工、化肥生产等。

（4）轻工食品包装行业 包括各种半自动或全自动包装生产线，如酒类、油类、煤气的罐装，各种食品的包装等。

（5）机器人 例如装配机器人、喷漆机器人、搬运机器人及焊接机器人等。

（6）其他 例如车辆制动装置、车门开闭装置、颗粒物质的筛选装置、鱼雷及导弹自动控制装置等。

2.发展

气动行业的发展也是趋向于保护环境、提高产品的性能、降低成本，同时性能的提高和成本的降低又有助于节省能源，从而利于环境保护，因此其关键在于提高气动行业的自动化水平，使其产品更加优越。图5-1所示为常见的几种气动设备。

（1）小型化、集成化 气动元件在有些使用场合中，如制鞋，电阻、电容制造和电路板检测等，有限的空间要求气动元件的外形尺寸尽量小，小型化是主要发展趋势。

（2）组合化、智能化 最常见的组合是带阀与开关的气缸。

（3）精密化 为了减小普通气缸活塞杆的摆动，开发了非圆活塞气缸、并列双缸气缸、带导杆气缸等。

（4）高速化 为了提高劳动生产率，要求气缸活塞的运动速度越来越快，高速气缸甚至可达到3～4m/s。

（5）无油、无味、无菌化 由于人类对环境的要求越来越高，不希望气动元件排放的废气带着油雾污染环境，因此无油润滑的气动元件将会普及。有些特殊行业，如食品、饮料、制药、电子等，对空气的要求更为严格，除无油外，还要求无味、无菌等，这类特殊要求的过滤器将被不断开发出来。

（6）高寿命、高可靠性和智能诊断功能 气动元件大多用于自动化生产中，元件的故障往往会影响设备的运行，使生产线停止工作，造成严重的经济损失，因此对气动元件的工作可靠性提出了更高的要求。(www.daowen.com)

（7）节能、低功耗 气动元件功耗低，能够节约能源，并能更好地与微电子技术相结合。

（8）机电一体化 为了精确地达到预定的控制目标，应采用闭路反馈控制方式。

（9）应用新技术、新工艺、新材料 在气动元件制造中，型材挤压、铸件淬火和模块拼装等技术已在国内广泛应用；超精加工、纳米技术也将被移植。

三、气压传动系统的组成

1.气源装置

组成：空气压缩机。

作用：把机械能转换成压力能，并经净化处理，为各类气压传动设备提供压缩空气。

图5-1 几种常见的气动设备

a）气动扳手 b）气动葫芦 c）气动压力机

2.执行元件

组成：气缸、气动马达。

作用：把气体的压力能转换成机械能。

3.控制元件

组成：压力阀、流量阀、方向阀、逻辑阀。

作用：对气动系统中气体的压力、流量和流动方向进行控制和调节。

4.辅助元件

组成：过滤器、油雾器、消声器、干燥器和转换器等。

作用：对工作介质进行储存、过滤、输送、密封。

5.工作介质

组成：压缩空气。

作用：对气动系统起着能量的传递作用。

四、气压传动系统实例运用——气动剪切机

如图5-2所示，气动剪切机是利用气压传动来对所需材料进行剪切加工的。图示位置尚未剪切，当上料装置把工料送入剪切机并到达规定位置时，工料压下行程阀。此时气控换向阀的下腔通过行程阀与大气相通，在弹簧力的推动下，气控换向阀的阀芯向下移动。由空气压缩机产生的压缩空气经冷却器、油水分离器、气罐、分水滤气器、减压阀、油雾器及换向阀与大气相通，气缸活塞向上运动，带动剪刀上行，剪断工料。工料被剪下后，即与行程阀脱开。行程阀阀芯在弹簧作用下复位，阀芯将排气通道堵死。气控换向阀控制端气压升高，迫使换向阀的阀芯上移至图示位置，气路换向，压缩空气进入气缸的上腔，而气缸的下腔经换向阀与大气相通，气缸活塞向下运动，带动剪刀复位，准备第二次下料。

图5-2 气动剪切机的工作原理图

a）结构原理图 b）图形符号