氣動系統概述

氣體以某種狀態存在于空間，氣體的狀態通常以壓力、溫度和體積三個參數來表示。氣體由一種狀態到另一種狀態的變化過程稱為氣體狀態變化過程。氣體狀態變化中或變化后處于平衡時各參數的關系用氣體狀態方程進行描述。自然空氣可視為理想氣體（不計黏性的氣體）。

氣壓傳動與控制以干空氣（去除水分的、不含有水蒸氣的空氣）為工作介質。

氣源動力裝置是指提供執行裝置或工作目的所需壓縮空氣的壓力和流量的裝置，是氣壓傳動與控制系統的核心元件，通常指空氣壓縮機。一般把排氣壓力高于0.2Mpa的氣流輸送機械稱為空氣壓縮機（簡稱空壓機）。空氣壓縮機按照工作原理可以分為速度型和溶劑型兩種。壓縮空氣是由大氣壓縮而成，大氣中混有灰塵和水蒸氣等雜質，經過壓縮后混在壓縮空氣中。空氣壓縮機輸出的壓縮空氣必須進行凈化與干燥處理，即除去壓縮空氣中混入的灰塵、水分、油分等雜質后才能作為氣動系統的動力源使用。

進出口壓力比較大，在吸入口形成負壓（真空），排氣口直接和大氣相通的氣流輸送機械稱為真空泵，它用于真空吸附系統中的動力源。

氣動執行元件按照潤滑的形式分為給油氣動執行元件、無給油氣動執行元件、無油潤滑氣動執行元件。按運動的性質分為氣缸、氣動馬達、擺動馬達。氣動執行元能驅動機構實現直線往復運動、擺動、旋轉運季動或沖擊動作，是將壓縮空氣的壓力能轉化為機械能的一種傳動裝置。

氣動控制元件是用于信號傳感與轉換、邏輯控制、參量調節等的各類氣動裝置，以保證氣動執行元件按照氣動控制系統規定的程序正確而可靠地動作。氣動控制通常可分為斷續控制和連續控制兩類。

在斷續控制（又稱開關控制）系統中，通常要進行壓力、流量的調節和氣流流動方向和通斷程序的控制，分別要采用壓力控制閥、流量控制閥、開關式方向控制閥以及氣動邏輯元件等。在連續控制系統中，除了要采用壓力、流量調節的控制閥之外，還要采用伺服／比例控制閥等，以便對系統進行連續控制。氣動傳感元件和轉換元件即將被控參數檢測出來并變成氣壓信號的氣動傳感元件（如各種傳感器和行程閥等）以及將氣信號與電、液等信號互相轉換的元件。

氣動輔助元件是使壓縮空氣凈化、潤滑、消聲以及用于元件間連接等所需要的一些裝置。如過濾器、油霧器、排污器、消聲器、轉換器及管件等。

氣動系統是利用空氣作為工作介質的傳動系統，在一般的氣壓傳動的氣動控制系統中，為了達到科研生產過程自動控制的目的，通常要由氣壓發生裝置、氣源處理裝置、氣動控制元件、氣動執行元件及氣動輔件等幾個部分的裝置和元件組成。包括氣壓傳動系統和氣壓控制系統兩個部分。

氣壓傳動系統按供氣方式分為壓縮機直供式、貯氣罐供氣式、管網供氣式；按執行元件運動特征分為：直接往復運動式、旋轉運動式、擺動式；按工作介質循環方式分為開式循環、閉式循環。

氣壓控制系統包括氣閥控制系統（包括電控和氣控兩種）、邏輯元件控制系統、射流元件控制系統。典型的氣動系統由電動機、空壓機、壓力控制閥、方向控制閥、流量控制閥、行程閥、邏輯元件、氣缸、消聲器、油霧器、油水分離器、截止閥、氣動傳感器、壓力表、儲氣罐、安全閥等組成。

氣動系統的優點與缺點

優點：

結構簡單、維護方便、成本低、投資回收快工作環境適應性好；能在溫度變化范圍寬、濕度高、多灰塵、振動等環境中可靠地工作；稍有泄漏不會污染環境，無火災爆炸危險，使用安全；工作壽命長，電磁閥壽命可達3000～5000萬次，氣缸壽命可達2000～6000km；執行元件輸出速度高、直線運動可達15m/s；有過載保護能力，執行元件在過載時會自動停止，無損壞危險、功率不夠時會在負載作用下保持不動。缺點：

由于空氣具有可壓縮性，使得工作部件運動速度穩定性差；工作壓力低，氣動執行元件的輸出推力比液壓傳動小；遠距離傳遞信號的速度較慢，氣壓信號傳遞不適用高速傳遞復雜的回路；因工作壓力低、而結構尺寸不宜過大，故輸出力小，通常不大于10～40kN。