一、動(dòng)工具原理簡(jiǎn)介
氣動(dòng)工具由于具有:
1、可以使用于爆炸性、腐蝕性、高溫及潮濕的工作環(huán)境中;
2、可超負(fù)荷操作而不致使馬達(dá)燒毀;
3、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、堅(jiān)固耐用、維護(hù)相對(duì)容易;
4、輸出扭矩大、重量輕、效率高;
5、可實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速,以及可產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)、往復(fù)及沖擊運(yùn)動(dòng);
等優(yōu)點(diǎn),而被廣泛的應(yīng)用于現(xiàn)代機(jī)械制造、船舶制造、汽車制造等許多領(lǐng)域,特別是在汽車制造業(yè),廣泛應(yīng)用在整車生產(chǎn)過(guò)程中的打磨、拋光、噴涂、裝配等工況,是現(xiàn)代汽車批量大規(guī)模生產(chǎn)不可缺少的重要工裝設(shè)備之一,而由于在汽車制造業(yè)中,整車裝配近90%的聯(lián)接形式采用螺紋聯(lián)接,因此氣動(dòng)擰緊工具在整車裝配中應(yīng)用特別廣泛。
從廣義上講,氣動(dòng)工具主要是利用壓縮空氣帶動(dòng)氣動(dòng)馬達(dá)而對(duì)外輸出動(dòng)能工作的一種工具,一般氣動(dòng)工具主要由動(dòng)力輸出部分、作業(yè)形式轉(zhuǎn)化部分、進(jìn)排氣路部分、運(yùn)作開啟與停止控制部分、工具殼體等主體部分,當(dāng)然氣動(dòng)工具運(yùn)作還必須有能源供給部分、空氣過(guò)濾與氣壓調(diào)節(jié)部分以及工具附件等。
1、動(dòng)力輸出部分:它是氣動(dòng)工具主要組成部件之一,主要有氣動(dòng)馬達(dá)及動(dòng)力輸出齒輪組成,它依靠高壓力的壓縮空氣吹動(dòng)馬達(dá)葉片而使馬達(dá)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng),對(duì)外輸出旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),并通過(guò)齒輪帶動(dòng)整個(gè)作業(yè)形式轉(zhuǎn)化部分運(yùn)動(dòng)。按定子與轉(zhuǎn)子是否同心,氣動(dòng)馬氣動(dòng)馬達(dá)可分為同心馬達(dá)和偏心馬達(dá),按進(jìn)氣孔的數(shù)量多少,可分為單進(jìn)氣孔馬達(dá)、雙進(jìn)氣孔馬達(dá)和多進(jìn)氣孔馬達(dá)等。無(wú)論是何種形式的氣動(dòng)馬達(dá),都是依靠壓縮空氣吹動(dòng)馬達(dá)葉片帶動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的,馬達(dá)葉片在高速旋轉(zhuǎn)時(shí),時(shí)刻與定子內(nèi)壁發(fā)生摩擦,它是馬達(dá)內(nèi)最為常見的易損部件,因而它對(duì)壓縮空氣的質(zhì)量和壓縮空氣中是否含潤(rùn)滑油分子要求很高;
2、作業(yè)形式轉(zhuǎn)化部分:它主要是將馬達(dá)輸出的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行相應(yīng)的轉(zhuǎn)化。在汽車制造業(yè)中,由于以螺紋聯(lián)接的方式甚多,大部分是旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),當(dāng)然也有直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)。對(duì)于不同類型的氣動(dòng)工具,作業(yè)形式轉(zhuǎn)化部分主要分為機(jī)械式離合器及行星齒輪組、摩擦片式離合器及行星齒輪組、液壓油缸、扭力桿及錘打塊組等。以上部件均以旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)為基礎(chǔ)的重要部件,它決定著該氣動(dòng)擰緊工具的扭力大小、轉(zhuǎn)速快慢、擰緊精度等重要參數(shù),由于它不停的離合、受壓或扭矩轉(zhuǎn)變,故它的組成部件易受損壞;
3、進(jìn)排氣路部分:顯而易見,進(jìn)排氣路部分是壓縮空氣進(jìn)出的相關(guān)通道,是保障馬達(dá)正常運(yùn)動(dòng)的能源供給系統(tǒng);
4、運(yùn)動(dòng)開啟與停止控制部分,即通常所述的氣動(dòng)開關(guān),由于它時(shí)刻和操作人員及外界物體直接接觸,且多工程塑料制品,故易出現(xiàn)損壞;
5、能源供給部分:壓縮空氣主要是空壓機(jī)將大氣進(jìn)行壓縮后而形成的,由壓縮空氣管道輸送至相關(guān)的用氣電,且呈脈動(dòng)狀;
6、空氣過(guò)濾及氣壓調(diào)節(jié)部分:由于壓縮空氣通常是通過(guò)無(wú)縫鋼管制造的管道進(jìn)行輸送的,在長(zhǎng)期使用時(shí),其內(nèi)壁的銹蝕物、壓縮空氣中的水分、粉塵等將不斷形成。若這樣的壓縮空氣不進(jìn)行任何處理,直接進(jìn)入氣動(dòng)馬達(dá),則將導(dǎo)致馬達(dá)壽命大大縮短,從而致使整把工具動(dòng)力輸出不足、且不穩(wěn)定,易造成馬達(dá)等零部件連環(huán)損壞的現(xiàn)象,為此在由管道輸送的壓縮空氣至氣動(dòng)工具之間,必須設(shè)置壓縮空氣過(guò)濾、調(diào)節(jié)裝置,氣動(dòng)三聯(lián)件承擔(dān)了該項(xiàng)任務(wù)。氣動(dòng)三聯(lián)件主要由氣壓表、過(guò)濾器、油霧器、調(diào)壓器等部分組成,其中過(guò)濾器中內(nèi)置濾芯,在使用一段時(shí)間后要進(jìn)行維護(hù)清洗、定期更換;
7、工具附件:這里的工具附件是指安裝在氣動(dòng)工具本體上直接與工件直接接觸的工具,氣動(dòng)三聯(lián)件承擔(dān)了該項(xiàng)任務(wù)。氣動(dòng)三聯(lián)件主要由氣壓表、過(guò)濾器、油霧器、調(diào)壓器等部分組成,其中過(guò)濾器中內(nèi)置濾芯,在使用一段時(shí)間后要進(jìn)行維護(hù)清洗、定期更換;這樣的壓縮空氣不進(jìn)行任何處理,直接進(jìn)入氣動(dòng)馬達(dá),則將導(dǎo)致馬達(dá)壽命大大縮短,從而致使整把工具動(dòng)力輸出不足、且不穩(wěn)定,易造成馬達(dá)等零部件連環(huán)損壞的現(xiàn)象,為此在由管道輸送的壓縮空氣至氣動(dòng)工具之間,必須設(shè)置壓縮空氣過(guò)濾、調(diào)節(jié)裝置,包括各類氣動(dòng)套筒、接桿、轉(zhuǎn)換接頭、刀頭等;
上述各部分相互依存、相互制約、不能單獨(dú)孤立存在實(shí)現(xiàn)作業(yè)。
1、先找?guī)妆練鈩?dòng)技術(shù)的入門教材書看看,推薦SMC的現(xiàn)代實(shí)用氣動(dòng)技術(shù)一書,是比較通俗易懂和全面的,弄清楚幾個(gè)主要的氣動(dòng)元件組成,比如過(guò)濾器,電磁閥、氣缸,了解用途、外形、大致分類,不需要看理論與計(jì)算部分。
2、查看實(shí)物,在經(jīng)銷商或者工廠里看看氣動(dòng)元件是什么樣子,重點(diǎn)關(guān)注常用的原件,逐漸形成氣動(dòng)系統(tǒng)的觀念。
3、擴(kuò)大知識(shí)面,開始了解一些市場(chǎng)常用型號(hào),嘗試選配簡(jiǎn)單的氣動(dòng)元件,比如氣缸多大,電磁閥要多大之類的。
4、接下來(lái)就是自己的知識(shí)的積累了,通過(guò)工作中接觸與自己的學(xué)習(xí),逐漸的懂得多起來(lái),了解越來(lái)越深,知識(shí)越來(lái)越細(xì),這靠時(shí)間。
《SMC的現(xiàn)代實(shí)用氣動(dòng)技術(shù)》是SMC與北京理工大學(xué)合作編寫的,作為高校與中專的教材使用,針對(duì)的是沒有基礎(chǔ)的學(xué)員,幾乎包含了所有的氣動(dòng)知識(shí),當(dāng)然產(chǎn)品以SMC 的型號(hào)為主,講解結(jié)構(gòu)與使用知識(shí),但是SMC的產(chǎn)品最具代表性,品種最多,同時(shí)不同品牌的元件的結(jié)構(gòu)原理大同小異,有這一本書可以在理論方面學(xué)得比較完善。
這本書是專業(yè)書,書店可能不好買,網(wǎng)上有賣的。
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氣動(dòng)元件通過(guò)氣體的壓強(qiáng)或膨脹產(chǎn)生的力來(lái)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(lái)傳遞能量,氣動(dòng)元件的優(yōu)點(diǎn):1、氣動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、輕便、安裝維護(hù)簡(jiǎn)單。
介質(zhì)為空氣,較之液壓介質(zhì)來(lái)說(shuō)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(jiǎn)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(zhǎng)。 電器元件的有效動(dòng)作次數(shù)約為百萬(wàn)次,而一般電磁閥的壽命大于3000萬(wàn)次,某些質(zhì)量好的閥超過(guò)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)??蓪?shí)現(xiàn)緩沖。
對(duì)沖擊負(fù)載和過(guò)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(chǎng)合使用,7、由于空氣流動(dòng)損失小,壓縮空氣可集中供應(yīng),遠(yuǎn)距離輸送。
氣壓是氣體分子不斷運(yùn)動(dòng)、碰撞產(chǎn)生的壓力,公式參考
PV=NRT
P為壓強(qiáng),單位N/M^2
V為氣體體積,單位M^3
N為氣體物質(zhì)的量單位MOL
R為常數(shù),8.314
T為氣體溫度
可見氣體壓強(qiáng)與V,N,T有關(guān)
但這只適用于壓強(qiáng)均勻的氣體(即重力對(duì)壓強(qiáng)影響忽略的氣體)
理想氣體狀態(tài)方程
理想氣體狀態(tài)方程(ideal gas,equation of state of),描述理想氣體狀態(tài)變化規(guī)律的方程。質(zhì)量為M的理想氣體,其狀態(tài)參量壓強(qiáng)p、體積V和絕對(duì)溫度T之間的函數(shù)關(guān)系為ρV=MRT/μ=νRT
式中μ和v分別是理想氣體的摩爾質(zhì)量和摩爾數(shù);R是氣體常量。對(duì)于混合理想氣體,其壓強(qiáng)p是各組成部分的分壓強(qiáng)p1、p2、……之和,故
pV=( p1+ p2+……)V=(v1+v2+……)RT,式中v1、v2、……是各組成部分的摩爾數(shù)。
以上兩式是理想氣體和混合理想氣體的狀態(tài)方程,可由理想氣體嚴(yán)格遵循的氣體實(shí)驗(yàn)定律得出,也可根據(jù)理想氣體的微觀模型,由氣體動(dòng)理論導(dǎo)出。在壓強(qiáng)為幾個(gè)大氣壓以下時(shí),各種實(shí)際氣體近似遵循理想氣體狀態(tài)方程,壓強(qiáng)越低,符合越好,在壓強(qiáng)趨于零的極限下,嚴(yán)格遵循。
公式
pV=nRT(克拉伯龍方程)
p為氣體壓強(qiáng),單位Pa。V為氣體體積,單位m3。n為氣體的物質(zhì)的量,單位mol,T為體系溫度,單位K。
R為比例系數(shù),數(shù)值不同狀況下有所不同,單位是J/(mol·K)
推導(dǎo)
經(jīng)驗(yàn)定律
(1)Boyle定律
當(dāng)n,T一定時(shí) V,p成反比,即V∝(1/p)①
(2)Charles---Gay·Lussac定律
當(dāng)n,p一定時(shí) V,T成正比,即V∝T ②
(3)Avogadro定律
當(dāng)T,p一定時(shí) V,n成正比,即V∝n ③
由①②③得
V∝(nT/p) ④
將④加上比例系數(shù)R得
V=(nRT)/p 即pV=nRT
只要是氣體方面的都可以用這個(gè)方程解答的 對(duì)于高中知識(shí)來(lái)說(shuō)
1 氣動(dòng)行業(yè)的現(xiàn)狀 1。
1 經(jīng)濟(jì)運(yùn)行態(tài)勢(shì)良好,生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)穩(wěn)步上升 我國(guó)氣動(dòng)行業(yè)通過(guò)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整,改善經(jīng)營(yíng)管理,自20世紀(jì)90年代后期開始,一直保持著良好的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行態(tài)勢(shì),生產(chǎn)穩(wěn)步、持 續(xù)增長(zhǎng)。近年來(lái)氣動(dòng)行業(yè)銷售收入增長(zhǎng)情況,如圖所示。
據(jù)中國(guó)液壓氣動(dòng)密封件工業(yè)協(xié)會(huì)2002年對(duì)氣動(dòng)行業(yè)55個(gè)主要企業(yè)統(tǒng)計(jì),各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)完成情況見下表。 1。
2 氣動(dòng)技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域逐漸擴(kuò)大,新產(chǎn)品不斷涌現(xiàn) 國(guó)產(chǎn)氣動(dòng)元件的發(fā)展經(jīng)歷著聯(lián)合設(shè)計(jì)、技術(shù)引進(jìn)和自主開發(fā)三個(gè)階段。近幾年根據(jù)市場(chǎng)需求,開發(fā)了很多新產(chǎn)品,通用的氣動(dòng)元件有:橢圓缸筒氣缸、平行雙桿氣缸、多級(jí)伸縮氣缸、新型氣液阻尼氣缸、節(jié)能增壓缸、振動(dòng)缸、新型夾緊氣缸、氣控先導(dǎo)減壓閥等;特殊用途的氣動(dòng)元件有:汽車尾氣凈化系統(tǒng)、環(huán)保汽車燃?xì)庀到y(tǒng)、電力機(jī)車受電弓升降氣控系統(tǒng)、汽車剎車氣控電磁閥、高速列車噴脂用電磁閥、紡織和印刷用高頻電磁閥、鐵路扳道專用氣缸、石油天然氣管道閥門專用氣缸、鋁鎂行業(yè)專用氣缸、木工機(jī)械專用氣缸、彩色水泥瓦氣控生產(chǎn)線等等。
這些產(chǎn)品的開發(fā)和應(yīng)用,擴(kuò)大了氣動(dòng)產(chǎn)品的應(yīng)用領(lǐng)域,也為企業(yè)帶來(lái)了良好的經(jīng)濟(jì)效益。 新產(chǎn)品正在向高新技術(shù)發(fā)展,例如高頻電磁閥,工作頻率為10~30Hz,最高可達(dá)40Hz,耐久性? 3億次,接近國(guó)際水平;氣電轉(zhuǎn)換器的開發(fā),為實(shí)現(xiàn)氣電反饋控制奠定了基礎(chǔ),將氣動(dòng)技術(shù)提高到新水平。
新產(chǎn)品開發(fā)中,新技術(shù)、新材料和新工藝被愈來(lái)愈多的采用,如工業(yè)陶瓷在氣閥上的應(yīng)用,大大提高了閥的技術(shù)性能、工作可靠性和使用壽命。 1。
3 企業(yè)技術(shù)裝備水平和產(chǎn)品質(zhì)量普遍提高 據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),近幾年氣動(dòng)專業(yè)分會(huì)40余個(gè)會(huì)員單位進(jìn)行了不同程度的技術(shù)改造,提高了裝備水平,數(shù)控機(jī)床等先進(jìn)設(shè)備得到普及。 建立質(zhì)量保證體系是近幾年改進(jìn)企業(yè)管理的重點(diǎn)。
會(huì)員單位中大多數(shù)企業(yè)已通過(guò)了ISO9000質(zhì)量管理體系認(rèn)證。不少國(guó)產(chǎn)氣動(dòng)元件的內(nèi)在質(zhì)量和外觀質(zhì)量已接近國(guó)外水平。
在標(biāo)準(zhǔn)方面,2003年標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)氣動(dòng)分標(biāo)委上報(bào)了6項(xiàng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)制定計(jì)劃,其中2項(xiàng)獲國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)批準(zhǔn)立項(xiàng)。 氣動(dòng)分標(biāo)委還積極參與了ISO國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織下達(dá)的工作,兩年來(lái)對(duì)5項(xiàng)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)草案進(jìn)行了翻譯、審核、投票等,還對(duì)所有與氣動(dòng)相關(guān)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了清理,公布了現(xiàn)行有效的標(biāo)準(zhǔn)目錄,有助于各企業(yè)貫徹標(biāo)準(zhǔn)和向國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)化。
1。4 企業(yè)改制增添了活力,民營(yíng)企業(yè)正在壯大 統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明,行業(yè)中由國(guó)有企業(yè)轉(zhuǎn)制為股份制的企業(yè),經(jīng)歷了一段時(shí)間改革調(diào)整,大都增添了新的活力,2002年產(chǎn)值、工業(yè)增加值、銷售收入和利潤(rùn),與上年同期相比,都有大幅度增長(zhǎng)。
近幾年外資企業(yè)迅速增長(zhǎng),它們的規(guī)模、產(chǎn)值、銷售、利潤(rùn)、技術(shù)水平等在行業(yè)中起著越來(lái)越重要的領(lǐng)先作用。 1。
5 企業(yè)改革逐步深入,管理水平進(jìn)一步提高 在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中, 企業(yè)重新研究了市場(chǎng)定位,在調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、改進(jìn)工藝流程、加強(qiáng)成本管理等方面取得了較大進(jìn)展。 一些企業(yè)加強(qiáng)了物資采購(gòu)和協(xié)作加工管理,實(shí)行目標(biāo)成本管理,有利于保證質(zhì)量,降低成本。
有的企業(yè)已開始實(shí)施ERP管理。 2 行業(yè)發(fā)展形勢(shì)展望 2。
1 行業(yè)結(jié)構(gòu)將作重大調(diào)整 繼日本SMC公司先后投資3億美元建廠之后,臺(tái)灣亞德客公司首批投資5000萬(wàn)元在大陸建立氣動(dòng)元件生產(chǎn)廠,并將進(jìn)一步擴(kuò)大。 這種趨勢(shì)的發(fā)展,有可能使中國(guó)逐漸成為世界氣動(dòng)元件的加工基地之一。
在國(guó)家擴(kuò)大對(duì)外開放方針指引下,將加速吸引外資,同時(shí)會(huì)帶進(jìn)各種自動(dòng)化程度較高的生產(chǎn)裝備,它會(huì)促進(jìn)國(guó)內(nèi)氣動(dòng)市場(chǎng)的開拓,又將吸引更多的國(guó)外氣動(dòng)公司來(lái)華投資,形成一個(gè)良性循環(huán)。 外資企業(yè)的增多將帶來(lái)行業(yè)結(jié)構(gòu)的重大調(diào)整。
現(xiàn)有的小型企業(yè),有些會(huì)發(fā)展成為有一定實(shí)力的企業(yè),產(chǎn)品有特色,占領(lǐng)著若干市場(chǎng)領(lǐng)地;有些企業(yè)經(jīng)重組,成為大中型企業(yè)提供配套的零部件加工廠;配套件生產(chǎn)廠將成為行業(yè)中一支勁旅,專業(yè)化程度將更高,如線圈、活塞桿、缸筒、活塞、端蓋、氣缸安裝件、桿端連接件、閥芯、閥體、濾芯、殼體、彈簧、膜片等都將實(shí)現(xiàn)專業(yè)生產(chǎn),做到質(zhì)優(yōu)價(jià)廉,且出口前景廣闊。 也有些企業(yè)在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中會(huì)轉(zhuǎn)產(chǎn)或被淘汰。
行業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整,必然帶來(lái)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展,預(yù)計(jì)至2010年我國(guó)大陸的氣動(dòng)產(chǎn)品產(chǎn)值(包括外資企業(yè))將達(dá)到50億元,年均增長(zhǎng)率約15%左右。 2。
2 國(guó)產(chǎn)元件的性能和質(zhì)量進(jìn)一步提高 氣動(dòng)元件新開發(fā)的產(chǎn)品大都具有較高水平,它顯示了行業(yè)的技術(shù)人才和工藝裝備等水平的提高,為今后的產(chǎn)品開發(fā)奠定了基礎(chǔ)。 隨著國(guó)家工業(yè)化和自動(dòng)化的發(fā)展,今后若干年內(nèi),在國(guó)家支持下,有實(shí)力的企業(yè)將陸續(xù)開發(fā)適應(yīng)氣動(dòng)技術(shù)發(fā)展的新產(chǎn)品,如氣機(jī)電一體化的產(chǎn)品與系統(tǒng),快響應(yīng)、高壽命的氣動(dòng)元件,較大流量膜式精密過(guò)濾器,先進(jìn)接線技術(shù)的集成閥,帶傳感器和邏輯回路的組合元件以及能充分發(fā)揮氣壓特性的產(chǎn)品等。
隨著壓延、拉拔、鑄造、機(jī)械加工、清洗去毛刺、裝配和檢測(cè)等技術(shù)水平的提高,氣動(dòng)元件的外觀和內(nèi)在質(zhì)量也將不斷提高。工業(yè)陶瓷、高性能軟磁鐵、塑封新材料已在新產(chǎn)品上使用。
今后新材料的應(yīng)用會(huì)越來(lái)越多,促使國(guó)產(chǎn)電磁閥等元件的性能、質(zhì)量和工。
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