氣動元件概述

氣動元件通過氣體的壓強(qiáng)或膨脹產(chǎn)生的力來做功的元件，即將壓縮空氣的彈性能量轉(zhuǎn)換為動能的機(jī)件。如氣缸、氣動馬達(dá)、蒸汽機(jī)等。氣動元件是一種動力傳動形式，亦為能量轉(zhuǎn)換裝置，利用氣體壓力來傳遞能量。

氣動技術(shù)應(yīng)用面的擴(kuò)大是氣動工業(yè)發(fā)展的標(biāo)志。氣動元件的應(yīng)用主要為兩個(gè)方面：維修和配套。過去國產(chǎn)氣動元件的銷售要用于維修，近幾年，直接為主要配套的銷售份額逐年增加。國產(chǎn)氣動元件的應(yīng)用，從價(jià)值數(shù)千萬元的冶金設(shè)備到只有1~2百元的椅子。鐵道扳岔、機(jī)車輪軌潤滑、列車的煞車、街道清掃、特種車間內(nèi)的起吊設(shè)備、軍事指揮車等都用上了專門開發(fā)的國產(chǎn)氣動元件。這說明氣動技術(shù)已“滲透”到各行各業(yè)，并且正在日益擴(kuò)大。

我國的氣動工業(yè)雖然達(dá)到了一定規(guī)模與技術(shù)水平，但是與國際先進(jìn)水平相比，差距甚大。我國氣動產(chǎn)品產(chǎn)值只占世界總產(chǎn)值的1.3%，僅為美國的1/21，日本的1/15，德國的1/8。這與10多億人口的大國很不相稱。從品種上看，日本一家公司有6500個(gè)品種，我國只有它的1/5。產(chǎn)品性能和質(zhì)量水平的差距也很大。

由于氣動技術(shù)越來越多地應(yīng)用于各行業(yè)的自動裝配和自動加工小件、特殊物品的設(shè)備上，原有傳統(tǒng)的氣動元件性能正在不斷提高，同時(shí)陸續(xù)開發(fā)出適應(yīng)市場要求的新產(chǎn)品，使氣動元件的品種日益增加，其發(fā)展趨勢主要有以下幾個(gè)方面：

體積更小，重量更輕，功耗更低.在電子元件、藥品等制造行業(yè)中，由于被加工件體積很小，勢必限制了氣動元件的尺寸，小型化、輕型化是氣動元件的第一個(gè)發(fā)展方向。國外已開發(fā)了僅大拇指大小、有效截面積為0.2mm2的超小型電磁閥。能開發(fā)出外形尺寸小而流量較大的元件更為理想。為此，相同外形尺寸的閥，流量已提高2~3.3倍。有一種系列的小型電磁閥，其閥體寬僅10mm，有效面積可達(dá)5mm2;寬15mm,有效面積達(dá)10mm2等。

國外電磁閥的功耗已達(dá)0.5W，還將進(jìn)一步降低，以適應(yīng)與微電子相結(jié)合。

氣源處理組合件，國內(nèi)外大多采用了積木式的砌塊結(jié)構(gòu)，不僅尺寸緊湊，而且結(jié)合、維修都很方便。

執(zhí)行元件的定位精度提高，剛度增加，活塞桿不回轉(zhuǎn)，使用更方便.為了提高氣缸的定位精度，附帶制動機(jī)構(gòu)和伺服系統(tǒng)的氣缸應(yīng)用越來越普遍。帶伺服系統(tǒng)的氣缸，即使供氣壓力和所負(fù)的載荷變化，仍可獲得±0.1mm的定位精度。

在國際展覽會上，各種異型截面缸筒和活塞桿的氣缸甚多，這類氣缸由于活塞桿不會回轉(zhuǎn)，應(yīng)用在主機(jī)上時(shí)，無須附加導(dǎo)向裝置即可保持一定精度。此外還開發(fā)了不少帶各種導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的氣缸和氣缸滑動組件，例如具有兩根導(dǎo)向桿的氣缸、雙活塞桿雙缸筒氣缸等。

氣缸筒外形已不限于圓形、而是方形、米字形或其它形狀，在型材上開了導(dǎo)向槽、傳感器和開關(guān)的安裝槽等，讓用戶安裝使用更方便。

多功能化，復(fù)合化.為了方便用戶，適應(yīng)市場的需要開發(fā)了各種由多只氣動元件組合并配有控制裝置的小型氣動系統(tǒng)。如用于移動小件物品的組件，是將帶導(dǎo)向器的兩只氣缸分別按X軸和Z軸組合而成。該組件可搬動3kg重物，配有電磁閥、程控器，結(jié)構(gòu)緊湊，占有空間小，行程可調(diào)整。又如一種上、下料模塊，有七種不同功能的模塊形式，能完成精密裝配線上的上、下料作業(yè)，可按作業(yè)內(nèi)容將不同模塊任意組合。還有一種機(jī)械手是由外形小并能改變擺動角度的擺動氣缸與夾頭的組合件，夾頭部位有若干種夾頭可選配。

與電子技術(shù)結(jié)合，大量使用傳感器，氣動元件智能化.帶開關(guān)的氣缸國內(nèi)已普遍使用，開關(guān)體積將更小，性能更高，可嵌入氣缸缸體;有些還帶雙色顯示，可顯示出位置誤差，使系統(tǒng)更可靠。用傳感器代替流量計(jì)、壓力表、能自動控制壓縮空氣的流量、壓力，可以節(jié)能并保證使用裝置正常運(yùn)行。氣動伺服定位系統(tǒng)已有產(chǎn)品進(jìn)入市場。該系統(tǒng)采用三位五通氣動伺服閥，將預(yù)定的定位目標(biāo)與位置傳感器的檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，實(shí)施負(fù)反饋控制。氣缸最大速度達(dá)2m/s、行程300mm時(shí)，系統(tǒng)定位精度±0.1mm。日本試制成功一種新型智能電磁閥，這種閥配帶有傳感器的邏輯回路，是氣動元件與光電子技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物。它能直接接受傳感器的信號，當(dāng)信號滿足指定條件時(shí)，不必通過外部控制器，即可自行完成動作，達(dá)到控制目的。它已經(jīng)應(yīng)用在物體的傳送帶上，能識別搬運(yùn)物體的大小，使大件直接下送，小件分流。

更高的安全性和可靠性.從近幾年的氣動技術(shù)國際標(biāo)準(zhǔn)可知，標(biāo)準(zhǔn)不僅提出了互換性要求，并且強(qiáng)調(diào)了安全性。管接頭、氣源處理外殼等耐壓試驗(yàn)的壓力提高到使用壓力的4~5倍，耐壓時(shí)間增加到5~15min，還要在高、低溫度下進(jìn)行試驗(yàn)。如果貫徹這些國際標(biāo)準(zhǔn)，國內(nèi)的缸筒、端蓋、氣源處理鑄件和管接頭等都難達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。除耐壓試驗(yàn)處，結(jié)構(gòu)上也作了某些規(guī)定，如氣源處理的透明殼外部規(guī)定要加金屬防護(hù)罩。