保全培训资料气压部分.docx
- 文档编号:24461917
- 上传时间:2023-05-27
- 格式:DOCX
- 页数:52
- 大小:908.12KB
保全培训资料气压部分.docx
《保全培训资料气压部分.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《保全培训资料气压部分.docx(52页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
保全培训资料气压部分
气压
第1章气压·油压的概要
第1章气压的概要
1.1气压·油压的特征
(1)最大的特征是,以流体为媒介将能量传递到机械装置的技术,可与机械方式、电气·电子方式一起使用,应用于自动化设备。
(2)可利用流量调节阀随意控制驱动机械装置的速度,驱动力也可通过压力控制阀随意控制。
(3)能够很容易地获取直线运动及旋转运动。
(4)能很容易地获取连续运动·间隔运动。
能(能量):
进行物理学动作的诸量(动能·势能等)的总称。
1.2气压和油压的比较
(1)工作液体
气压→压缩气体
油压→非压缩性液体
(2)速度控制
气压→由于是压缩气体,在低速状态下,会出现爬行现象。
不适用于10~50mm/sec以下的低速进给。
油压→工作油的粘性比空气大,所以不适用于高速进给。
适用于中低速,但更多用于需要特别稳定的低速进给的情况。
(3)操作压力
气压→在低压(0.4~1.0MPa)状态下使用。
在高压状态下使用的话,会出现爆炸,非常危险。
油压→在高压(1.5~35.0MPa)下使用。
(4)操作力
气压→低压工作,适合推力的限度为1吨左右。
用于较轻的作业。
油压→高压工作,适合推力的限度为数十吨。
1吨=1,000KG
第1章气压·油压的概要
1.3气压的优点(相对油压)
(1)空气存在于工厂的每个地方。
(2)空气是一种非常容易得到的能源。
(3)不会对周边造成污染。
(4)出现故障后,容易排除。
(5)空气不具有起火性,非常安全。
(6)适用温度的范围比油压大。
(油压温度如果超过60度,会迅速老化)
(7)空气具有可压缩性及蓄压性。
(固定状态下,还具有弹性功能)
(8)对于高空设备,不须考虑流体自身的重量。
1.4气压的缺点(相对油压)
(1)高压状态下,容易发生爆炸。
(一般使用压力为约0.5MPa)
(2)由于空气的粘性较小,速度过快的话,会带来危险。
(油压的约3倍)
(3)由于在低压状态下工作,很难得到较大的力。
(4)运动方向切换时的速度敏感度远低于油压。
(5)对负荷的特性变化非常明显。
(油压不明显)
(6)对定位的确动性不稳定。
(油压较好)
(7)虽然气体可任意使用空气,但空气不具润滑性,而且含有水份,所以,必须考虑回路机器的润滑和防锈。
(使用油压时,工作油自身同时也是润滑剂·防锈剂)
※另外,不管是气压还是油压,在断开电源后,仍有残留压力,作用于调节器(工作设备),需要引起注意。
第1章气压·油压的概要
1.5气压装置的基本构成
气压装置由下列机器构成。
·压力发生源(压缩机·空气罐)
·控制阀压力控制阀.............减压阀·顺序(动作)阀(顺序操作阀)
流量调节阀.............速度调节阀·节流阀
换向阀.................切换阀·单向阀
·附属机器(加油器·气压过滤器·消音器)
·调节器(统称为工作装置,包括气缸·气压马达等)
·连接各机器的配管
图1·1气压装置的基本构造
气压情况下,在气罐内贮存约1.0MPa左右的压缩空气,通过减压阀减压到约0.4~0.6MPa的压力后,输送到调节器,来驱动机械装置。
流量调节阀(速度调节阀)控制速度,换向阀实施前进·后退操作。
气压情况下,需要气压过滤器及加油器等改善空气质量的附属机器。
过滤器主要是去除空气中的水份及灰尘,加油器主要是在空气中混入喷雾状的润滑油,对各机器及配管进行润滑,及防止生锈。
1.6气压的应用范围
气压是低于油压的压力下工作,所以,适合用于小功率的作业,即使出现少量的潮湿也不会出现影响,主要用于食品机械·造纸机械等。
①进行往复式运动的机器......气锤·风钻
②进行旋转运动的机器......气动传动装置、凿岩机、风动砂轮机
③机床等设备......气动卡盘、夹紧装置
④其它......输送装置、空气缓冲器、测定机器(气动测微仪)等
第2章气压的原理
第2章气压的原理
2-1关于气压
我们生活的地球被空气所包围。
该空气层称为大气层。
大气层最高可距地表相当高度。
随着高度的增加,不断发生变化(密度)。
高山上的气压变小,海面(0米)的气压变大。
地表附近空气中的成份几乎是相同的,主要由氮(78.02%)和氧(20.99%)两种物质构成,约占99%。
此外,空气中还含有蒸气及灰尘等,有的地方的空气还含有二氧化硫、碳氢化合物等有毒气体。
将大气进行机械处理(压缩),使其压力高于空气,制成压缩空气,专业称呼为气压。
利用电动马达等压缩机来压缩空气,一般情况下,压缩到原来的1/8体积,作为气压来使用。
2-2空气的状态和变化
下面介绍一下空气的状态。
例如,在日本最高的山是富士山。
由于富士山海拔3776米,其空气为634[hpa],只有约64%的空气。
另外,富士山顶的温度比海面温度低约25.4度。
(每超过150米,温度下降1度)喷气式飞机等在约10000米的高度飞行。
这里的气压为264[hpa],只有26%的空气。
这里的温度比地表气温低,为负65度左右。
据说,在同温层内,一般保持该温度。
实际情况是,在喷气式飞机上空气调节器,在一定程度上对空气进行加压。
所以,机舱内的气压不会下降。
喷气式飞机在设计上必须增强其密封性能。
但,随着飞机飞行速度变快,机体表面就会处于负压状态。
(伯努利原理)而且,随着飞行高度的增加,机内气压会下降。
但机内的压力始终被调整为920{hpa}、海拔约800米的状态。
但,我们还是有耳鸣的感觉。
第2章气压的原理
第2章气压的原理
2-1关于气压
我们生活的地球被空气所包围。
该空气层称为大气层。
大气层最高可距地表相当高度。
随着高度的增加,不断发生变化(密度)。
高山上的气压变小,海面(0米)的气压变大。
地表附近空气中的成份几乎是相同的,主要由氮(78.02%)和氧(20.99%)两种物质构成,约占99%。
此外,空气中还含有蒸气及灰尘等,有的地方的空气还含有二氧化硫、碳氢化合物等有毒气体。
将大气进行机械处理(压缩),使其压力高于空气,制成压缩空气,专业称呼为气压。
利用电动马达等压缩机来压缩空气,一般情况下,压缩到原来的1/8体积,作为气压来使用。
2-2空气的状态和变化
下面介绍一下空气的状态。
例如,在日本最高的山是富士山。
由于富士山海拔3776米,其空气为634[hpa],只有约64%的空气。
另外,富士山顶的温度比海面温度低约25.4度。
(每超过150米,温度下降1度)喷气式飞机等在约10000米的高度飞行。
这里的气压为264[hpa],只有26%的空气。
这里的温度比地表气温低,为负65度左右。
据说,在同温层内,一般保持该温度。
实际情况是,在喷气式飞机上空气调节器,在一定程度上对空气进行加压。
所以,机舱内的气压不会下降。
喷气式飞机在设计上必须增强其密封性能。
但,随着飞机飞行速度变快,机体表面就会处于负压状态。
(伯努利原理)而且,随着飞行高度的增加,机内气压会下降。
但机内的压力始终被调整为920{hpa}、海拔约800米的状态。
但,我们还是有耳鸣的感觉。
第2章气压的原理
2-3标准状态和基准状态
(1)关于标准状态和基准状态
比较常用的表示空气体积的单位是[N]加上体积。
比如:
[Nm3]、[NLiter]。
对于该[N],在日本有多种解释。
JIS明确规定基准状态(温度0度、绝对压力760[mmHg]时干燥状态的空气状态)为NormalCondition、标准状态(温度20度、绝对压力760[mmHg]、相对温度65[%]的空气状态)为StandardCondition。
JPAS(日本气压工业会)称[N]一般指标准状态。
所以,对于[N]的定义非常模糊。
随着SI单位的引进,及使用力的单位牛顿,有时会出现不易辨别的情况。
为了避免出现这样的混乱,日本气压工业会标准部会在研讨了各公司能进行统一使用,而且获得国际认可的文字标记,按照ISO/TC131/SC1进行研究。
在DP5589HydraulicandPowerGlossary的2.2.7项中有相当于日本标准状态的法语conditionsdel`atomospherenormaledereference(A·N·R)的标记,通过使用该标记,作为团体规格。
(JPAS008-1980)
另外,在实际使用时,一般不在文字之间加[·],作为团体规格也以[A·N·R]的格式使用。
基准状态
标准状态
干燥空气
相对湿度65[%]
温度0[C]
温度20[C]
760[mmHg]
760[mmHg]
图2-1大气压
第2章气压的原理
2-4压力单位
力学相关的单位分为绝对单位和重力单位。
以前一直用重力单位来表示。
但现在有统一的需要,学校教育、技术公布等逐渐开始用绝对单位来表示。
本文优先使用绝对单位。
绝对单位和重力单位的最大区别是,以质量为基准还是以重量为基准进行区分。
绝对单位:
长度[M]·质量[Kg]·时间[S]
重力单位:
长度[M]·重量[Kgf]·时间[S]
详细内容见专业资料。
从结果看,重力单位、重量因作用于质量的重力加速度g来存在,他们的相互关系是:
1[kfg]=1[kg]×g[m/s2](g≒9.8)。
绝对单位,力使用牛顿[N]单位,用以作用于单位质量1[kg]上的加速度1[m/s2]作用时的力来表示。
1[N]=[kg]×[m/s2]
工学单位下的1[Kgf],表示作用于1[kg]的重力加速度产生的力。
所以,
1[kfg]=g×[kg] g:
重力加速度=9.80665[m/s2]
=9.80665×[Kg]×[m/s2]
=9.08665[N]
由于用小数点后的5位数来表示的话,非常困难。
所以,本文中以1[kfg]=9.8[N]来表示。
另外,压力也使用重力(力)单位。
所以,分为绝对单位和工学单位2种。
即,压力=力/面积的关系相同,所以,单位使用绝对单位,为帕斯卡[Pa]。
以前为[kgf/cm2]。
压力表示力的强度,指单位面积上作用力的大小。
单位面积1平方米上作用1N(牛顿......1kfg-9.8N)的力称之为1Pa(帕斯卡)。
另外,每1mm2作用1N的压力为1MPa。
上述N(牛顿)、Pa(帕斯卡)、MPa(兆帕斯卡)是国际单位(SI)。
另外,以前的单位1kfg/cm2约为9.8×1-2MPa。
总结如下:
力1N≒1/9.8[kgf]1[kfg]≒9.8[N]
压力1[MPa]≒10.2[kgf/cm2]1[kgf/cm2]≒0.098[MPa]
第2章气压的原理
以前气压的表示方法为5[kgf/cm2]、20[kgf/cm2]等,转换成[MPa]的话,则为5[kgf/cm2]=0.49[MPa]、20[kgf/cm2]=1.96[MPa]。
有时会一时难以分辩开来,所以,以前的10kgf/cm2等于0.98MPa,如果精确度要求不高的话,可按10kgf/cm2=1MPa的标准进行换算。
2-5帕斯卡原理
(1)帕斯卡原理
所有的流体都遵循帕斯卡原理。
帕斯卡原理的定义是,作用于密闭容器内部分流体的压力同时会以相同的强度传递到全部的流体,该压力垂直作用于容器的内面。
压力是指作用于单位面积上的力。
如图2-2(a)所示,用截面为1cm2的活塞将容器密封,然后施加10[N](牛顿)的力,这时的压力为0.1[MPa]。
另外,如图2-2(b)所示,在截面为2cm2的活塞上施加50[N]的力,则其产生的压力为0.25[MPa]。
图2-2中,根据帕斯卡原理,作用于活塞的压力会以相同的大小传递到容器内面的所有部位,而且垂直作用于内面。
最后,表示包括单位换算的压力公式。
图2-2力的压力
新公式P[MPa]=F[N]/{100×[cm2]}
P=压力(MPa)
A=截面积(cm2)
F=针对气缸的力(N)
旧公式P[kgf/cm2]=F[kgf]/A[cm2]
P=压力(Kgf/cm2)
A=截面积(cm2)
F=针对气缸的力(kgf)
第2章气压的原理
2-6力的增加
如图2-3所示,将截面积为A1和A2的气缸连接起来,在两个活塞上分别作用力F1·F2,活塞处于静止,平衡状态时的压力P:
P=F1/A1=F2/A2
上面的公式表明,压力与作用于活塞的力成正比,与其截面积成反比。
另外,上述公式可换算为:
F2=F1×A2/A1=P·A2
由此可见,在小直径A1的活塞上作用较小的力F1,在大直径A2的活塞上就能够得到较大力F2。
如图2-3所示,应用帕斯卡原理,可以很容易地增大作用于流体的力。
比如,截面积A1和A2分别为1cm2和10cm2,作用于A1的力F1=20N时,压力P和作用于A2的输出F2,可通过下列公式进行计算:
压力P=F1/100·A1=20N/100×1cm2=0.2MPa
输出F2=100·P·A2=100×0.2(MPa)×10(cm2)=200N
由此可以看出,2N(牛顿)的力被增大到200N的输出。
油压千斤顶等就是充分利用该增大作用的例子。
图2-3力的增幅
第2章气压的原理
2-7输出的无级变更
通过调整减压阀的压力,可实现输出的无级变更。
气缸的输出F由F=A×P决定,所以,可与压力P连动实现无级变更。
另外,A为气缸的受压面积。
但,气压的使用压力范围较窄,所以,输出的变更范围也较小。
图2-4输出的无级变更(气压)
图2-5输出的无级变更(油压)
第2章气压的原理
2-8流量和速度
将气缸内的活塞速度设为Vm/sec、将气缸面积设为Amm2、流量设为QL/sec的话,可用V=(Q/A)×1000m/sec表示。
图2-6(a)中的活塞向右移动时,设活塞的直径为Dmm,那么:
Amm2A/1000000[m2]
QL/sec=Q/1000×[m3/sec]
Vm/sec=1000×Q[L/sec]/[(π/4×D×D)[mm2]
参考资料·油压的情况
Vm/sec=21×(A[L/sec]/D×D[mm2])
由此可见,在气缸内径一定的情况下,速度与流量成正比。
另外,流量一定的情况下,气缸内径越小,速度越快,内径越大的气缸,其速度越慢。
图2-6流量和速度
另外,在实际的油压·气压装置上安装流量调节阀,通过操作手柄(把手)可实现流量的无级调节,气缸的速度也能够简单地实现无级调节。
但,由于空气为压缩性流体,在低速时不能切实对速度进行调节,所以,应引起注意。
第3章气压机器
第3章气压机器
3-2压力调整组件
作为压力调整组件,经常将将气压过滤器、压力调节阀、加油器等3个元件组合在一起使用。
过滤器加油器
图3-2压力调整组件
(1)气压过滤器
a)气压过滤器的作用
压缩空气中除有多量的水份外,还混有压缩机的润滑用油、配管中的水锈(氧化被膜)及灰尘(喷溅、尘埃)等。
上述异物如果直接进入压力调整阀、切向阀、气缸等气压机器内的话,会引起生锈及咬合等现象,从而导致工作不良及出现故障。
所以,利用气压过滤器来去除水份、油滴、水锈、灰尘等,保证气压机器能正常工作。
有必要对压缩机输送的空气中的水分引起特别的注意。
分离水分的方法有:
离心力分离法、碰撞板分离法、使用吸湿材料的方法等。
灰尘及水锈等可利用
b)气压过滤器的种类
·离心式—最常用的方法。
使空气旋转,利用其离心力将空气中的灰尘、水分等去除。
·碰撞板吸收方式—将颗粒状或者雾状的水分冲撞到碰撞板上进行分离的方式。
·吸湿剂式—分离能力强。
(氧化硅胶)阻止空气流动的功能强大,一般用于大型的设备。
图3-3离心式过滤器的构造
各部分的名称
①机体
②机架O形圈(箱形屏蔽套上的O形圈)
③机箱用O形圈
④滤芯(过滤元件)
⑤隔板
⑥机箱(机盒)
第3章气压机器
(2)减压阀(压力调节阀)
a)减压阀的功能
一般情况下,空气罐中贮存有高于使用压力的压缩空气,减压阀的作用就是将这些高压力的压缩空气减压到适合使用的压力。
减压阀的作用就是将高压力的压缩空气减压到适合气压装置工作条件的压力,避免浪费空气,延长气压机器及装置的使用寿命。
减压阀有降压功能的阀(气体进出调节器)。
压力调节阀的功能是保持一定的压力。
一般情况下,所谓的减压阀同时具备减压功能和压力调整功能。
减压阀不受一次侧供给压力变动影响,而且不受二次侧空气使用量的变化影响。
始终保证向二次侧输出一定气压的空气。
通常,减压阀的一次侧压力为0.5~0.7MPa,二次侧压力为0~0.4MPa。
b)减压阀的种类和构造
直动式减压阀的构造
各部名称
①机体
②外体压板
③隔膜(橡胶隔膜)
④阀体
⑤弹簧(调节弹簧)
⑥阀O形圈
⑦O形圈
⑧O形圈
图3-4直动式减压阀
·直动式――最广泛使用的减压阀。
压力调整方法是,在调节弹簧的力和二次侧的压力作用下,中间的隔膜工作,阀体实现开关,从而达到压力调整的目的。
第3章气压机器
※引导式减压阀的构造
各部的名称
⑴机体
⑵外体隔板
⑶操作用分室
⑷阀支架
⑸排气阀
⑹主阀隔膜(橡胶隔膜)
⑺主阀组件
⑻调压弹簧(弹簧)
⑼阀弹簧
⑽柄(手柄)
⑾隔膜(橡胶隔膜)
⑿导阀(控制调整阀)
⒀上部控制调节阀
⒁控制支脚
⒂调节孔
⒃隔膜室(橡胶隔膜室)
图3-5引导式减压阀
·引导式――与直动式压力调整弹簧不同,引导式减压阀利用压缩空气(内部压力)的力,间接实现阀体的开关。
原理与直动式相同,分为内部式(内部引导式)和外部式(外部引导式)两种。
向右旋转手柄10,压缩调整弹簧8,通过隔膜11,打开导阀12,IN侧的压缩空气的压力进入上部控制调节室(上部引导室)13。
压缩空气的压力和调压弹簧8的力出现对抗并最终达到平衡。
接着,在压力作用下,通过主阀一侧的隔膜6及控制支脚14,提升主阀7,将压力引入OUT一侧。
同时,压缩空气通过调节孔15,被引入隔膜室16,来设定OUT一侧的压力(二次侧压力)。
第3章气压机器
(3)加油器(雾状油供给器)
a)加油器的作用
电磁阀及气缸等气压机器都有滑动部,为了保证上述部位能长时间正常工作,必须对其进行润滑。
与油压不同,气压本身不具备润滑作用,所以,有必要将油混在空气中进行输送。
加油器就是利用了空气的流动,向配管内输送雾状油,对各种气压机器实施润滑,保证气压装置能正常工作的设备。
b)加油器的种类和构造
·全量型-喷嘴喷出的全部油都被输送到需要润滑的部位的型式。
雾状颗粒多为数微米以上的较大颗粒,一般用作气压机器的润滑油。
·选择型-喷嘴喷出的油中,只将2u(微米)以下的物体进行分离,输送到需要润滑的部位,较大颗粒的油回收的形式。
各部的名称
①机体
②润滑口
③减震器挡板
④喷油细孔
⑤机盒(容器)
⑥外箱O形圈
⑦减震器(震动吸收器)
图3-6加油器的构造
(4)安全阀
保护空气罐及机器等加压的设备。
一般情况下安装在气罐上,当气罐内的压力超过设定压力时,阀打开,进行放气。
第3章气压机器
3-3气压作动器(作动装置)
气压作动器(作动装置)是将空气动力转移成机械能的设备。
分为,气缸、马达、摇动液压马达等。
(1)气缸
气缸是将空气动力(压缩空气)转移成直线往复运动,来驱动机械装置的设备。
A)气缸的特征
·气缸的最高使用压力一般为0.7MPa(约7kgf/cm2)。
这主要是基于作动气缸的电磁阀的最高使用压力为0.7MPa(约77kgf/cm2),气源最常使用的一级往复压缩机的吐出压力为1.0MPa(10kgf/cm2),及考虑到压力损耗及使用减压阀等综合因素而决定的。
·理想的活塞平均速度是200mm/sec。
最低为50mm/sec,最高500mm/sec。
如果速度过低的话,气缸工作会出现爬行现象;另外,速度过快,那么缓冲器(减震部)不能进行良好的减震。
·使用气缸比较合适的环境温度是5~70度。
理由如下:
①一般的活塞垫圈的界限耐热值为约70度。
②环境温度低于5度,压缩空气会出现绝热膨胀,气缸内部的水分会结冰。
③不会妨碍气缸的正常工作等。
B)气缸的种类和构造
活塞型分为单动型和复动型2种。
·单动型···空气的入口只有1个,而且只能朝1个方向动作。
由于弹簧或者自重的原因,不能返回到相反的方向。
·复动型···最常使用的方式,空气入口2个,可朝2个方向动作。
※复动型气缸的构造
图3-7气缸的内部构造
第3章气压机器
气缸的种类
分类
型式
特征
基座型
(安装支脚型)
轴直角基座型(LA)
气缸有安装支脚,通常安装固定在杆的垂直方向。
法兰型
(凸肩型)
头侧法兰型(FA)
轴承盖侧法兰型(FB)
用连接法兰固定,分为头侧法兰型和轴承盖侧法兰型。
根据用途选择使用。
枢轴型
(旋转型)
一角U字型(CA)
二角U字型(CB)
在垂直于杆中心线上有销孔,还有U字或者I字型支撑部。
根据用途选择使用。
耳轴型
(中间摆动型)
孔耳轴型(TE)
与杆中心线垂直的气缸的两侧,用伸出的一对圆筒状的枢轴(旋转轴)支撑的安装方法。
另外,还有轴(TD)、阴螺纹(TF)各种耳轴型。
第3章气压机器
C)气缸的输出
气缸的输出用驱动压力P[MPa]、气缸有效面积A[cm2]、气缸输出F[N]表示,按如下方式计算。
从F=A·PF:
气缸输出[N]
P:
气压[MPa]
F(N)=100·π/4·D·AD·P·uD:
气缸直径[cm]
U:
气缸效率[80%]
※使用气缸时的注意事项
为了有效使用气缸,选择符合使用条件的气缸非常重要。
必须注意如下事项进行选择。
①尽量不要在活塞杆上施加横向负荷。
②不要将冲程端全部使用(移动到另一端的距离)。
③选择大于设定输出的气缸。
④注意环境温度及使用环境。
⑤压缩空气要保持干净,及时润滑。
(2)气压马达(动力发生机)
气压马达是将空气动力转移成旋转运动的设备。
与电动机相比,具有如下特征:
·重量轻,体积小,便于移动。
·不使用电,没有引火性。
·在过负荷状态下,自动停止。
可承受一定程度的阻力变化。
※气压马达的种类
①活塞型-转速不快。
(100~2500rmp)
有脉动,但低速运转时较稳定。
起动扭矩(旋转力)好,空气消费量也较其它马达少。
②叶轮型-转速快(2000~10000rmp)
低速旋转时,不稳定。
最好不要用于500rpm以下的情况。
起动扭矩(旋转力)较差。
(3)摇动马达
摇动马达是将空气动力转移成往复旋转运动的装置。
第3章气压机器
3.4配管及配管接头
配管在气压装置中用于连接各种机器,输送流体。
所以,如果配管不合适的话,不管使用怎样好的机器及回路,也会发生泄漏及震动,不能充分发挥装置的作用,最终导致故障及破损等。
(1)配管概要
气压配管一般分为输气配管和控制配管。
输气配管将压缩空气从压缩机输送到气压装置,使用镀锌的碳钢钢管。
如果使用不镀锌的钢管,那么管内的水分(无用的水分)会在内表面生锈,导致钢管出现故障,缩短钢管的使用寿命。
控制配管为了控制机械而将机器连接起来,在
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 保全 培训资料 气压 部分