气动技术
气动技术
目录
1.
1 应用
2 特点
气动技术应用的最典型的代表是工业机器人。代替人类的手腕、手以及手指能正确并迅速的做抓取或放开等细微的动作。除了工业生产上的应用之外，在游乐场的过山车上的刹车装置，机械制作的动物表演以及人形报时钟的内部，均采用了气动技术，实现细小的动作。
液压可以得到巨大的输出力但灵敏度不够；另一方面要用电能来驱动物体，总需要用一些齿轮，同时不能忽视漏电所带来的危险。而与此相比，使用气动技术即安全又对周围环境无污染，即使在很小的空间里，也可以实现细小的动作。如果尺寸相同，其功率能超过电气。与此特性所带来的需求完全相一致的就是半导体产业。在生产线上，实现前进、停止、转动等细小简单的动作，在自动化设备中不可或缺。在其它方面，如制造硅晶片生产线上不可缺少的电阻液涂抹工序中使用的定量输出泵以及与此相配合的周边机器。
另外，虽然气动技术在各工业部门已经获得了广泛应用，但是，在许多应用之间还是存在着相当大差异的。就应用气动技术来说，最基本条件就是要有一台空气压缩机，对已有用于其它用途的空气压缩机的地方，应用气动技术就更方便些。特别是在--些非生产加T部门，如畜牧业、种植业或服装业，情况更是如此。在机器设备制造领域中，大多数场合都有空气压缩机，且气动技术已有应用，每个应用项目在本质上也有许多相似之处，因此，我们可以对机器设备制造中的气动技术应用情况进行归纳终结，并列成表格形式。
气动技术适用于宇宙开发 姿态控制 生命维持系统、医疗器械、气垫床 人造心脏 、省力产业 机器人 真空搬运 住宅产业 空气门 气控喷涂 空气幕帘 空调计量设备 气动量仪 液面检测装置纺织 气动精纺化学工业 过程控制 液化气体控制 可动元件 纯流体元件海洋开发 水中空气呼吸器 海底送气系统 潜水车辆 气动门 气动离合器 气动刹车 空气轮胎矿山业 风镐(凿岩机)造船 防暴控制 气垫船气动工具 气动研磨机 空气铆钉枪 空气锤农业 空气消毒 喷雾防虫娱乐产业 空气00枪/空气垫 充气帐篷 充气船 运输 空气传送带工业机械 机床的自动控制 食品机械自控制 包装机械的自动控制 冲压机械的自动控制。
(1) 农业
1)田间作业
田间工作设备的倾斜、提升和旋转装置;农作物保护和杂草控制设备;包装袋提升机和其它搬运设备。
2)动物饲养
饲料计量和传送;粪便收集和清除;蛋类分选系统;通风设备;剪羊毛和屠宰。
3)动物饲料生产
动物饲料生产和包装的装卸设备;计量装置;搅拌和称量系统;存贮、计数和监测装置。
4)林业
堆料场控制。
5)种植业
温室通风设备;收割机;水果和蔬菜分选。
(2) 公共设施
1)热电站
锅炉房通风设备;遥控阀;气动开关控制。
2)核电站
燃料和吸收器进给装置;迸料口和手控气锁之间的互锁;测试和计量装置;自动操作。
3)供水系统
水位控制;遥控阀;下水道和废水处理中的耙式齿轮滤网和控制阀的操作。
(3) 采矿
在露天和地下矿场中直接或间接开采矿石的辅助设备。
(4) 化学工业
容器盖密封;计量系统;(混合物)搅拌杆调节;实验室中化学物混合装置;浸入电解槽中的升降装置;控制阀操作;称量装置控制;包装;制模;水位控制和过程控制系统。
(5) 石油工业
与化学工业相似，用于工厂和实验室的辅助设备。
(6) 塑料橡胶工业
1)塑料生产
大批量材料传送和分发的控制系统;控制阀操作;料箱l门。
2)塑料加工
压延辊调整;切断机操作;塑模闭合;成形、模压和焊机的关闭装置;薄膜进给和传送监测;成形和粘合装置;安全装置(如设备门)操作;断开装置。
3)橡胶加工
安全装置;整个传送和生产装置中的控制和驱动;混合器和硫化压机中的关闭装置;测试设备。
(7) 石材、陶瓷和玻璃工业
1)岩石和矿石
锯床进给驱动;夹紧装置。
2)砖块、毛坯石和瓷砖
成形机驱动;料箱门;碎石机进给装置;料斗中防止材料(沙、水泥和粒料)拱起的振动器;传送和搬运装置;火窑门操作;推进和分选装置。
3)玻璃、陶器和瓷器
成形机驱动;料箱门;装饰机;吹型机。
(8) 重工业
1)钢铁
轧钢机的辅助设备;分割机驱动;捆绑机。
2)有色金属
熔炉的辅助设备;切断机和锯机的夹紧和驱动装置;捆绑机;卷线机;打标机。
3)铸造
成形机;型芯分离装置;堆放和搬运装置;毛边修整机;用于有色金属的铸锭模压盖机;浇包设备;铸造设备的辅助驱动;炉门控制。
4)金属预制件和钢制家具
装配辅助设备;冲压机;折边装置;切断机;压边机驱动。
5)废金属及回收
罐头盒挤压机;废金属打包机;地板下金属屑输送的步迸驱动。
(9) 轻工业
1)伐木
框锯的滚筒调整;横割锯驱动;接合压机;进给导向装置;自动搬运。
2)家具
进给装置和固定压机驱动;夹紧装置;装配辅助设备;框式压饥;钻头进给装置;胶合板切断机;木板停止和输送控制;胶进给装置;压型机;木钉胶合。
3)木材加工
仿形驱动;靠模成形机;锺孔驱动;夹紧和进给装置。
4)清扫制件
进给装置;夹紧装置;压机;打标装置;切断机。
5)造纸业和印刷业
l 造纸业
造纸机的滚筒调整和压紧装置;码垛机。
2 纸张和纸板加工
迸给装置;夹紧装置;切断机;压印花装置;冲压装置;捆绑机;废料打包驱动;废料打包机;切断机及剪刀的驱动;折弯装置;卷筒纸进给监测。
3 印刷术
装饰网版印刷机驱动;压印花装置;码垛机;手动机械。
6)纺织工业
l 离心纺纱机和编织机
清洗系统的控制阀操作;通风设备;纱线进给监测。
2 服装加工
缝纫机的辅助装置;码垛装置;进给装置;切断机;码边机。
3 毛线编织机
打捆机;式样图进给装置;毛线迸给装置;胶夹;切断机;式样程序控制(全气动程序控制)。
4 制绳
加工绳子(单股或双股绳)时，捆扎机的控制和驱动。
7)皮革业
l 皮革加工
切断机;打标装置;冲压装置;迸给装置;成形饥驱动。
2 制鞋
成形机;打标装置;切断机;孔眼冲压机驱动;鞋根和鞋底成形饥;翻转装置;鞋底胶合压紧;制作运动鞋等时，硬化设备中的模型关闭装置。
8)食品和饮料业
l 磨坊
料箱门控制;计量和称量控制;包装机;搬运存放装置。
2 面包烘制
按重量或体积进行生面授配的装置;成形饥;包装设备。
3 牛奶制品
灌装设备;包装设备;塑料袋成形和封口装置。
4 鱼、肉制品
屠宰装置;传送和搬运装置;罐头分类;密封检验装置;包装设备;搬动存放装置。
5 饮料
瓶子搬运和分类;瓶盖检验器;标签敷贴机;进给和输送装置;包装设备;搬运存放装置;灌装设备;计量和原料投配系统。
9)建筑业
料箱门控制;称量-原料投配混合控制;混凝土搅拌;砖石运输设备;沥青和建筑材料的投配;喷漆装置。
10)运输
火车刹车系统;公共汽车和有轨电车车门操作;喷砂控制;紧急制动锁;十字门控制和驱动器;入口门控制;路标装置;铁路检测装置。
11)教育、广告策划
可视系统控制;投影屏幕和黑板操作;示范模型;训练模型(用于控制系统和逻辑功能);显示。
优点
气动技术是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。
缺点
气体的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的工业操作需要，但是和液动设备相比，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。
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，同时由于性能的提高和成本的降低又助于节省能源从而利于环境保护，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，所以气动行业的发展方向大致为： 1 .机电气一体化一体化一体化一体化 2.高压、小型化 3.高效、低成本 4.无油化 5.高寿命、高可靠性 6.集成化、复合型、多功能 7.高速化 随着气动产品越来越多地应用于生物工程、医药、原子能、微电子、机器人等各行业，相应地提出了许多新的要求，因此大力发展新材料、铸造技术、表面热处理、密封技术、计算机技术、传感技术等许多基础技术越来越受到人们的重视。
我国气动行业通过产品结构调整，改善经营管理，自20世纪90年代后期开始，一直保持着良好的经济运行态势，生产稳步、持续增长。由于它具有节能、无污染、高效、低成本、安全可靠、结构简单等优点，广泛应用于各种机械和生产线上。 气动技术应用面的扩大是气动工业发展的标志。气动元件的应用主要为两个方面：维修和配套。过去国产气动元件的销售要用于维修，近几年，直接为主要配套的销售份额逐年增加。国产气动元件的应用，从价值数千万元的冶金设备到只有1~2百元的椅子。铁道扳岔、机车轮轨润滑、列车的煞车、街道清扫、特种车间内的起吊设备、军事指挥车等都用上了专门开发的国产气动元件。这说明气动技术已“渗透”到各行各业，并且正在日益扩大。
1. 与电子技术结合，大量使用传感器，气动元件智能化.
带开关的气缸国内已普遍使用，开关体积将更小，性能更高，可嵌入气缸缸体；有些还带双色显示，可显示出位置误差，使系统更可靠。用传感器代替流量计、压力表、能自动控制压缩空气的流量、压力，可以节能并保证使用装置正常运行。气动伺服定位系统已有产品进入市场。该系统采用三位五通气动伺服阀，将预定的定位目标与位置传感器的检测数据进行比较，实施负反馈控制。气缸最大速度达2m/s、行程300mm时，系统定位精度±0.1mm。日本试制成功一种新型智能电磁阀，这种阀配带有传感器的逻辑回路，是气动元件与光电子技术结合的产物。它能直接接受传感器的信号，当信号满足指定条件时，不必通过外部控制器，即可自行完成动作，达到控制目的。它已经应用在物体的传送带上，能识别搬运物体的大小，使大件直接下送，小件分流。
2.体积更小，重量更轻，功耗更低.
在电子元件、药品等制造行业中，由于被加工件体积很小，势必限制了气动元件的尺寸，小型化、轻型化是气动元件的第一个发展方向。国外已开发了仅大拇指大小、有效截面积为0.2mm2的超小型电磁阀。能开发出外形尺寸小而流量较大的元件更为理想。为此，相同外形尺寸的阀，流量已提高2~3.3倍。有一种系列的小型电磁阀，其阀体宽仅10mm，有效面积可达5mm2;宽15mm,有效面积达10mm2等。国外电磁阀的功耗已达0.5W，还将进一步降低，以适应与微电子相结合。
3.执行元件的定位精度提高刚度增加，活塞杆不回转，使用更方便.
为了提高气缸的定位精度，附带制动机构和伺服系统的气缸应用越来越普遍。带伺服系统的气缸，即使供气压力和所负的载荷变化，仍可获得±0.1mm的定位精度。在国际展览会上，各种异型截面缸筒和活塞杆的气缸甚多
4. 更高的安全性和可靠性
从近几年的气动技术国际标准可知，标准不仅提出了互换性要求，并且强调了安全性。管接头、气源处理外壳等耐压试验的压力提高到使用压力的4~5倍，耐压时间增加到5~15min，还要在高、低温度下进行试验。如果贯彻这些国际标准，国内的缸筒、端盖、气源处理铸件和管接头等都难达到标准要求。除耐压试验处，结构上也作了某些规定，如气源处理的透明壳外部规定要加金属防护罩。
5. 向高速、高频、高响应、高寿命方向发展
为了提高生产设备的生产效率，提高执行元件的工作速度势在必行。现在我国的气缸工作速度一般在0.5m/s以下。根据日本专家预测，五年以后大部分的气缸工作速度将提高到1~2m/s，有的要求达5m/s。气缸工作速度的提高，不仅要求气缸的质量提高，而且结构上也要相应改进，例如要配置油压吸震器以增加缓冲效果等。电磁阀的响应时间将小于10ms，寿命提高到5000万次以上。美国有一种间隙密封的阀，由于阀芯悬浮在阀体内，相互不接触，在无需润滑下，寿命高达2亿次。
6.各种异型截面缸筒和活塞杆的气缸甚多
这类气缸由于活塞杆不会回转，应用在主机上时，无须附加导向装置即可保持一定精度。此外还开发了不少带各种导向机构的气缸和气缸滑动组件，例如具有两根导向杆的气缸、双活塞杆双缸筒气缸等y。 气缸筒外形已不限于圆形、而是方形、米字形或其它形状，在型材上开了导向槽、传感器和开关的安装槽等，让用户安装使用更方便。多功能化，复合化.为了方便用户，适应市场的需要开发了各种由多只气动元件组合并配有控制装置的小型气动系统。如用于移动小件物品的组件，是将带导向器的两只气缸分别按X轴和Z轴组合而成。该组件可搬动3kg重物，配有电磁阀、程控器，结构紧凑，占有空间小，行程可调整。又如一种上、下料模块，有七种不同功能的模块形式，能完成精密装配线上的上、下料作业，可按作业内容将不同模块任意组合。还有一种机械手是由外形小并能改变摆动角度的摆动气缸与夹头的组合件，夹头部位有若干种夹头可选配。
7. 普遍使用无油润滑技术，满足某些特殊要求
由于环境污染以及电子、医疗、食品等行业的要求，环境中不允许有油，因此无油润滑是气动元件的发展趋向，同时无油润滑可使系统简化。欧洲市场上油雾器已属淘汰的产品，普遍做到了无油润滑。此外，为了满足某些 特殊要求，除臭、除菌和精密过滤器正在不断开发，过滤精度已达0.1~0.3μm，过滤效率已达99.9999%。 针对某些特殊要求，改进和开发气动产品，即可占领一块市场，获得不小的经济效益，这已被大家共识。济南华能气动元器件公司为铁路编组和轮轨润滑的特殊要求开发了气缸和阀，受到了铁道部门的关注。 使用新材料，与新技术相结合.国外开发了膜式干燥器，该干燥器利用高科技的反渗析薄膜滤去压缩空气中的水分，有节能、寿命长、可靠性高、体积小、重量轻等特点、适用于流量不大的场合。 以聚四氟乙稀为主体的复合材料制造的气动密封件能耐热（260℃），耐寒（-55℃）和耐磨，其使用场合越来越多。为了提高质量，真空压铸、氢氧爆炸去毛刺等新技术正在气动元件制造中逐步推广。便于保养、维修和使用.国外正在研究使用传感器实现气动元件及系统具有故障预报和自诊断功能。
