氣動系統(tǒng)設計要點目錄

提高氣動系統(tǒng)使用經(jīng)濟性，已成為當前應該重視問題。對氣動系統(tǒng)來說，減少耗氣量就是節(jié)能。氣動系統(tǒng)節(jié)能可以從幾個方面著手：

（1）完善氣源系統(tǒng)要解決氣動系統(tǒng)節(jié)能問題，應從完善氣源系統(tǒng)入手，即從壓縮空氣生產(chǎn)、處理、輸送、分配整個氣源系統(tǒng)全盤考慮，采取綜合措施。

結構型式不同空氣壓縮機生產(chǎn)同樣多壓縮空氣，其效率不一，消耗能量就有差異。速度型透平式空壓機效率低，如把10m3自由空氣壓縮成0.6MPa壓縮空氣，由排量為1000m3/h透平式空壓機生產(chǎn)，耗能1.77kW?h。而生產(chǎn)同樣數(shù)量和壓力壓縮空氣，如用同樣排量活塞式空壓機生產(chǎn)，僅耗能0.83kW?h。 從節(jié)能角度出發(fā)，空壓機節(jié)能與空壓機結構型式有關。

選擇空壓機時，采用具有完善級間冷卻多極壓縮機可節(jié)省能量、提高效率。例如二級壓縮比單級壓縮節(jié)能15%以上，三級壓縮比二級壓縮又節(jié)能5%~10%。

改變傳統(tǒng)設計觀念，將全廠集中由大型空壓機供氣空壓站，轉變?yōu)橛蓺鈩酉到y(tǒng)附近分布廠區(qū)內多臺較小型空壓機供氣更為經(jīng)濟。例如，由一個空壓站集中供氣，壓縮空氣輸送管道長，沿程壓力損失大，為保證用氣設備有足夠工作壓力，空壓機出口壓力較高。而用多臺空壓機供氣系統(tǒng)，空壓機耗氣車間附近安裝，沿程損失小，可以降低出口壓力。試驗證明僅此一項可節(jié)能20%。

空壓機吸入空氣溫度每增加3℃，就要增加壓縮功約1%。因空壓機房室內溫度均高于室外溫度，，空壓機進氣管道應接到室外溫度較低，環(huán)境干凈，干燥方。冬季室外比室內溫度低15℃，可節(jié)能約5.1%。

使空壓機生產(chǎn)壓縮空氣時，氣體流濾設備壓力損失小，是氣源系統(tǒng)減少損失又一個節(jié)能因素。過濾設備必須保持良好工作狀態(tài)。消除氣動系統(tǒng)泄漏，是氣動系統(tǒng)節(jié)能另一個重要措施。泄漏使壓縮空氣能量白白消耗掉，而使生產(chǎn)成本上升。

（2）采用氣—電或氣—液復合傳動控制系統(tǒng)，實現(xiàn)節(jié)能微電子技術飛速發(fā)展，計算機應用也進入了氣動控制技術領域。用于控制氣動執(zhí)行元件，由普通氣動元件組成，復雜氣動邏輯控制回路，現(xiàn)已可由微型計算機或可編程序控制器代替。編制不同程序便能實現(xiàn)氣動裝置生產(chǎn)自動化不同過程。目前，氣動電磁閥電磁鐵消耗功率大多1.8W以下，小型閥也有功率僅為0.45W，直動型閥功率一般也都小于4W。電磁鐵低功耗意義僅節(jié)約電能，提高電磁鐵可靠性，另也為氣動技術與微電子技術相結合，創(chuàng)造了必要條件。低功耗氣動元件，作為可編程序控制器直接驅動元件，實現(xiàn)復雜大規(guī)模程序控制，可獲很好節(jié)能效果。

（3）開發(fā)節(jié)能氣動元件開發(fā)氣動節(jié)能元件，可從以下幾方面進行：

減少漏氣，降低能源消耗。開發(fā)防泄漏、耐磨性能好、無給油材料制成軟密封件。

開發(fā)低功耗氣動元件，降低能量消耗。

采用無給油潤滑，使?jié)櫥拖臏p少，改善環(huán)境污染。無給油潤滑氣動系統(tǒng)是由過濾器、減壓閥何不供油潤滑閥類、氣缸組成系統(tǒng)。無給油潤滑氣動系統(tǒng)所用工作介質——空氣中不含油霧，排出廢氣中含油霧。無給油潤滑氣動元件是一種元件中預先注入潤滑脂，可長時間工作而不需補充潤滑脂氣動元件。無給油潤滑氣動系統(tǒng)中可不設油霧器。無給油潤滑氣動系統(tǒng)簡單、成本低、維修方便，國外設備普遍采用這種系統(tǒng)。這種系統(tǒng)工作過程中潤滑條件基本不變，受外界條件變化干擾，性能穩(wěn)定，壽命長。

無潤滑氣動系統(tǒng)中無潤滑氣缸是一種構造特殊，并選用有自潤滑性材料制造元件，材料和制造困難，目前也有應用。

（4）合理設計氣動系統(tǒng)、擇優(yōu)選取和合理使用氣動元件，減少耗氣量把氣動流體力學、氣動系統(tǒng)動力學理論與實驗相結合，運用計算機仿真技術，可對氣動系統(tǒng)進行優(yōu)化設計，擇優(yōu)選取最佳參數(shù)。例如氣缸公稱直徑是按公比1.25等比級數(shù)分檔，如把氣缸直徑隨意擴大一個檔次，則耗氣量要增大56%。若行程再增加，耗氣量還將增加。參數(shù)擇優(yōu)選取對節(jié)能是十分重要。合理使用元件也是節(jié)能措施，例如對短行程氣缸，使用單作用彈簧復位氣缸，顯然較雙作用氣缸節(jié)省壓縮空氣，減少了耗氣量。

（5）氣動系統(tǒng)中使用不同工作壓力氣動系統(tǒng)重要節(jié)能途徑之一是對系統(tǒng)不同部分不同情況使用不同工作壓力。例如，對氣壓傳動系統(tǒng)供給高壓氣源，對氣動控制系統(tǒng)供給低壓氣源；氣缸克服外負載工作行程供給高壓氣源，無外負載行程供給低壓氣源，可獲可觀節(jié)能效益。有關資料介紹使正行程用高壓氣源，回程用低壓氣源（0.1~0.2MPa表壓），可節(jié)能25%~35%。

（6）重復利用無桿腔中有壓空氣使活塞返回，變雙程耗氣為單程耗氣。

生產(chǎn)實踐中廣泛使用氣缸，許多是正行程有外加負載，回程只需克服自身摩擦力。對這種系統(tǒng)把活塞桿伸出后無桿腔中有壓氣體用于活塞退回，使原雙程耗氣改為單程耗氣，可達到節(jié)能近50%效果。

?氣壓傳動和控制是生產(chǎn)過程自動化和機械化最有效手段之一，但其工作介質（壓縮空氣）制造成本高，能量利用率又相當?shù)汀鈩訄?zhí)行元件主要用于作直線往復運動。工程實際中，這種運動形式應用最多，如許多機器或設備上傳送裝置、產(chǎn)品加工時工件進給、工件定位和夾緊、工件裝配以及材料成形加工等都是直線運動形式。但有些氣動執(zhí)行元件也可以作旋轉運動，如擺動氣缸（擺動角度可達360°）。氣動技術應用范圍內，除個別情況外，對完成直線運動形式來說，是從技術從成本角度看，全機械設備都無法與氣動設備相比。（從技術和成本角度看，氣缸作為執(zhí)行元件是完成直線運動最佳形式，如同用電動機來完成旋轉運動一樣。）氣動技術中，控制元件與執(zhí)行元件之間相互作用是建立一些簡單元件基礎上。任務要求，這些元件可以組合成多種系統(tǒng)方案。氣動控制使機構或設備機械化程度大大提高，并能夠實現(xiàn)完全自動化，氣動技術“廉價”自動化方面做出了重大貢獻。實際上，單個氣動元件（如各種類型氣缸和控制閥）都可以看成是模塊式元件，這是氣動元件必須進行組合，才能形成一個用于完成某一特定作業(yè)控制回路。廣義上講，氣動設備可以應用于任何工程領域。氣動設備常常是由少量氣動元件和若干個氣動基本回路組合而成。氣動控制系統(tǒng)組成具有可復制性，這為組合氣動元件產(chǎn)生與應用打下了基礎。一般來說，組合氣動元件內帶有許多預定功能，如具有12步氣-機械步進開關，被裝配成一個控制單元，但卻可用來控制幾個氣動執(zhí)行元件。間歇式進料器也常作為整個機器一個部件來提供。這樣就大大簡化了氣動系統(tǒng)設計，減少了設計人員和現(xiàn)場安裝調試人員工作量，使氣動系統(tǒng)成本大大降低。