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气动执行元件和控制元件
气动执行元件是一种能量转换装置，它是将压缩空气的压力能转化为机械能，驱动机构实现直线往复运动、摆动、旋转运动或冲击动作。气动执行元件分为气缸和气马达两大类。气缸用于提供直线往复运动或摆动，输出力和直线速度或摆动角位移。气马达用于提供连续回转运动，输出转矩和转速。
气动控制元件用来调节压缩空气的压力流量和方向等，以保证执行机构按规定的程序正常进行工作。气动控制元件按功能可分为压力控制阀、流量控制阀和方向控制阀。
气缸
一、气缸的工作原理、分类及安装形式
1.气缸的典型结构和工作原理
以气动系统中常使用的单活塞杆双作用气缸为例来说明，气缸典型结构。它由缸筒、活塞、活塞杆、前端盖、后端盖及密封件等组成。双作用气缸内部被活塞分成两个腔。有活塞杆腔称为有杆腔，无活塞杆腔称为无杆腔。
当从无杆腔输入压缩空气时，有杆腔排气，气缸两腔的压力差作用在活塞上所形成的力克服阻力负载推动活塞运动，使活塞杆伸出；当有杆腔排气时，使活塞杆缩回。若有杆腔和无杆腔交替进气和排气，活塞实现往复直线运动。
2.气缸的分类
气缸的种类很多，一般按气缸的结构特征、功能、驱动方式和安装方法等进行分类。分类的方法也不同，按照结构特征，气缸主要分为活塞式气缸和膜片式气缸两种。按照运动形式为直线运动气缸和摆动气缸两类。
3.气缸的安装形式，气缸的安装形式可分为
1、固定式气缸：气缸安装在机体上固定不动，有脚座式和法兰式。
2、轴销式气缸：气缸围绕固定轴可作一定角度的摆动，有U形钩式和耳轴式。
3、回转式气缸：气缸固定在机床主轴上，可随机床主轴作高速旋转运动。这种气缸常用于机床上气动卡盘中，以实现工件的自动装卡。
4、嵌入式气缸：气缸缸筒直接制作在夹具体内。
AIRTEC微型气缸HM-32-125，德国爱尔泰克AIRTEC气缸；
爱尔泰克AIRTEC微型气缸
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空气压缩站(简称空压站)是气动自动化控制系统的重要组成部分，为气动设备提供满足要求的压缩空气动力源。空压站的主要组成装置有气压发生装置(空气压缩机，简称空压机)、贮气罐和后冷却器。
空压机是气压发生装置是将机械能转换为气体压力能的转换装置。常见的空压机有活塞式空压机、叶片式空压机和螺杆式空压机气种。
活塞式空压机的工作原理。在气缸内作往复运动的活塞向右移动时，气缸内活塞左腔的压力低于大气压力Pa，吸气阀开启，外界空气吸入缸内，这个过程称为压缩过程当缸内压力高于输出空气管道内压力P后，排气阀打开。压缩空气送至输气管内，这个过程称为排气过程。活塞的往复运动是由电动机带动的曲柄滑块机构形成的。曲柄的旋转运动转换为滑动——活塞的往复运动。这种结构的压缩机在排气过程结束时总有剩余容积存在。在下一次吸气时，剩余容积内的压缩空气会膨胀，从而减少了吸人的空气量，降低了效率，增加了压缩功。且由于剩余容积的存在，当压.缩比增大时，温度急剧升高：故当输出压力较高时，应采取分级压缩。分级压缩可降低排气温度，节省压缩功，提高容积效率，增加压缩气体排气量。
叶片式空压机的工作原理，把转子偏心安装在定子(机体)内，叶片插在转子的放射状槽内，叶片能在槽内滑动二叶片、转子和机体内壁沟成的容积空问在转子回转过程中逐渐变小，由此从进气口吸入的空气就逐渐被压缩排出。这样，在回转过程中不需要活塞式空压机中具有的吸气阀和排气阀：在转子的每一次回转中，将根据叶片的数目多次进行吸气、压缩和排气，所以输出压力的脉动小。通常情况下，叶片式空压机需采用润滑油对叶片、转子和机体内部进行润滑、冷却和密封，所以排出的压缩空气中含有大量的油份。因此在排气口需要安装油分离器和冷却器，以便把油份从压缩空气中分离出来进行冷却并循环使用。通常所说的无油空压机，是采用石墨或有机合成材料等自润滑材料作为叶片材料。运转时无需添加任何润滑油，压缩空气不被污染，满足了无油化的要求。此外，在进气口设置空气流量调节阀，根据排出气体压力的变化自动调节流量，使输出压力保持恒定。
叶片式空压机的优点是能连续排出脉动小的额定压力的版缩空气，所以一般无需设置贮气罐，并且结构简单，制造容易，操作维修方便，运转噪声小。缺点是叶片、转子和机体之间机械摩擦较大。产生较高的能量损失，因而效率也较低。
螺杆式空压机的工作原理。在壳体中装有一对互相啮合的螺旋转子，其中一根转子具有凸面齿形，另一根转子具有凹面齿形，两根转子之间及壳体围成的空间，在转子回转过程中沿轴向移动，其容积逐渐减小。这样，从进口吸人的空气逐渐被压缩，并从出口排出。螺杆式空压机与叶片式空压机一样，也需要加油进行冷却，润滑及密封，所以在出口处也要设置油分离器。螺杆式空压机的优点是排气压力脉动小，输出流量大，无需设置贮气罐，结构中无易损件，寿命长，效率高。缺点是制造精度要求高，运转噪声大。且由于结构刚度的限制，只适用于中低压范围使用。
贮气罐
贮气罐的作用是：
（1）用来贮存一定量的压缩空气，调节空压机输出气量与用户耗气量之间的不平衡状况，保证连续、稳定的气流输出。
（2）当出现空压机停机、突然停电等意外事故时，可用贮气罐中贮存的压缩空气实施紧急处理保证安全。
（3）减小空压机输出气流脉动，稳定空压站管道中的压力此外，还能降低压缩空气温度，分离压缩空气中的部分水份和油份。
后冷却器
后冷却器的作用是使温度高达120~180℃的空压机排出气体冷却到40~50℃，并使其中的水蒸气和油雾冷凝成水滴和油滴，以便对压缩空气实施进一步净化处理。
后冷却器有风冷式和水冷式两大类。风冷式是靠风扇产生的冷空气吹向带散热片的热空气管道，经风冷后的压缩空气的出口温度大约比环境温度高15℃左右。水冷式是通过强迫冷却水洽压缩空气流动方向的反方向流动来进行冷却，压缩空气出日温度大约比环境温度高10℃左右 。 |
