气压传动由气源、气动执行元件、气动控制元件和气动辅元件组成,如图8-2-2所示。
图8-2-2 气压传动系统图
气源一般由空气压缩机提供。气动执行元件把压缩气体的压力能转换为机械能,用来驱动工作部件,包括气缸和气动马达。气动控制阀用来调节气流的方向、压力和流量,它可分为方向控制阀、压力控制阀和流量控制阀。气动辅件包括净化空气用的分水滤气器,改善空气润滑性能的油雾器,消除噪声的消声器,管子连接件等。
(一)空气压缩机
空气压缩机是气源装置中的主体,它是将原动机(通常是电动机)的机械能转换成气体压力能的装置,是压缩空气的气压发生装置。
空气压缩机的种类很多,按工作原理可分为容积式压缩机、往复式压缩机、离心式压缩机。容积式压缩机的工作原理是压缩气体的体积,使单位体积内气体分子的密度增加,从而提高压缩空气的压力;离心式压缩机的工作原理是提高气体分子的运动速度,使气体分子具有的动能转化为气体的压力能,从而提高压缩空气的压力;往复式压缩机(又称活塞式压缩机)的工作原理是直接压缩气体,当气体达到一定压力后排出。图8-2-3所示为NPT5型空气压缩机,该压缩机为三缸活塞式压缩机,主要配置在SS3、DF4B、DF4D、DF5、DF7C、DF7G型铁路机车上。
图8-2-3 铁路机车用NPT5型空气压缩机工作原理
1—齿轮式油泵;2—机体;3—油压表;4—空气滤清器;5、8—进气阀片;6—排气阀片;7,9—低压活塞;10—高压活塞;11—总风缸;12—调压阀;13—上集气箱;14—散热管;15—下集气箱。
(二)气动执行元件
气压传动系统中的气动执行元件主要有气缸和气马达两种。
1. 气 缸
气缸的分类有多种。
(1)按压缩空气的作用方向分,有单作用气缸和双作用气缸(图8-2-4)。
(2)按气缸的结构特征分,主要有活塞式气缸、叶片式气缸、薄膜式气缸、伸缩式气缸等。
(3)按气缸的功能分,有普通气缸和特殊气缸。常用的特殊气缸如气液阻尼气缸(图8-2-5)、冲击气缸、回转气缸、无油润滑气缸等。
图8-2-5 气液阻尼气缸
2. 气马达
气马达是将压缩空气的压力能转换成旋转的机械能的装置,在气压传动中使用最广泛的是叶片式和活塞式气动马达。
图8-2-6所示为叶片式气马达的工作原理,当压缩空气从进气口A进入气室后立即喷向叶片3,作用在叶片3的外伸部分,产生转矩带动转子2做逆时针转动,输出旋转的机械能,废气从排气口C排出,残余气体则经B排出(二次排气)。若进、排气口互换,则转子反转,输出相反方向的机械能。转子转动的离心力和叶片底部的气压力、弹簧力(图中未画出)使得叶片紧密地抵在定子1的内壁上,以保证密封,提高容积效率。
图8-2-6 叶片式气马达的工作原理
1—定子;2—转子;3—叶片。
(三)气压控制元件
气压控制元件是指控制和调节压缩空气压力、流量和流向的控制元件,主要包括方向控制阀、压力控制阀和流量控制阀(www.xing528.com)
1. 方向控制阀
(1)单向阀:只能使气流沿一个方向流动,不允许气流反向倒流(图8-2-7)。
图8-2-7 单向阀及图形符号
(2)换向阀:利用换向阀阀芯相对阀体的运动,使气路接通或断开,从而使气动执行元件实现启动、停止或变换运动方向(图8-2-8和图8-2-9)。
图8-2-8 二位三通电磁换向阀及图形符号
图8-2-9 二位三通气控换向阀及图形符号
2. 压力控制阀
(1)减压阀(图8-2-10):将从储气罐传来的压力调到所需的压力,减小压力波动,保持系统压力的稳定。
减压阀通常安装在过滤器之后,油雾器之前。在生产实际中,常把这三个元件做成一体,称为气源三联件(气动三大件),如图8-2-11所示。
图8-2-10 减压阀及图形符号
图8-2-11 气源三联件及图形符号
(2)顺序阀:依靠回路中压力的变化来控制执行机构按顺序动作的压力阀,如图8-2-12所示。
(3)溢流阀(图8-2-13):在系统中起过载保护作用,当储气罐或气动回路内的压力超过某气压溢流阀调定值时,溢流阀打开向外排气;当系统的气体压力在调定值以内时,溢流阀关闭。
图8-2-12 顺序阀及图形符号
图8-2-13 溢流阀及图形符号
3. 流量控制阀
(1)排气节流阀(图8-2-14),安装在气动元件的排气口处,调节排入大气的流量,以此控制执行元件的运动速度。它不仅能调节执行元件的运动速度,还能起到降低排气噪声的作用。
(2)单向节流阀(图8-2-15),气流正向流入时,起节流阀作用,调节执行元件的运动速度;气流反向流入时,起单向阀的作用。
图8-2-14 排气节流阀及图形符号
图8-2-15 单向节流阀及图形符号
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