5.1任務5.1氣源裝置故障診斷及排除

任務5.1氣源裝置故障診斷及排除一、學習要求1.弄清空氣壓縮機、空氣過濾器等動力元件的工作原理和結構。2.學會拆卸及裝配空氣壓縮機、空氣過濾器等元件。3.弄懂氣源裝置故障診斷及排除。4.養(yǎng)成恪守工程倫理的習慣。二、知識準備1．氣動系統(tǒng)的組成和工作原理如圖所示為氣動剪切機的工作原理圖，這種氣動剪切機由空氣壓縮機1、冷卻器2、分水排水器3、儲氣罐4、空氣過濾器5、減壓閥6、油霧器7、行程閥8、換向閥9、氣缸10等組成。

當空氣壓縮機1產(chǎn)生的壓縮空氣經(jīng)冷卻器2、分水排水器3、儲氣罐4、空氣過濾器5、減壓閥6、油霧器7到達換向閥9，部分氣體經(jīng)節(jié)流通路a進入換向閥9的下腔，使上腔彈簧壓縮，換向閥閥芯位于上端；大部分壓縮空氣經(jīng)換向閥9后由b路進入氣缸10上腔，而氣缸的下腔的氣體經(jīng)c路、換向閥與大氣相通，因此氣缸活塞處于下端位置。

當上料裝置把工料11送入剪切機并到達規(guī)定位置時，工料壓下行程閥8，此時換向閥閥芯下腔的壓縮空氣經(jīng)d路、行程閥排入大氣，在彈簧的推動下?lián)Q向閥閥芯向下運動至下端；壓縮空氣則經(jīng)換向閥后由c路進入氣缸的下腔，上腔經(jīng)b路、換向閥與大氣相通，氣缸活塞向上運動，剪刀刃隨之上行剪斷工料。工料剪下后，即與行程閥脫開，行程閥閥芯在彈簧作用下復位，d路堵死，換向閥閥芯上移，氣缸活塞向下運動，又恢復到剪斷前的狀態(tài)。由此可見，氣壓傳動與液壓傳動系統(tǒng)的工作原理相似，它們都是先將機械能轉換成壓力能，再將壓力能轉換成機械能的轉換過程。一個完整的氣動系統(tǒng)與液壓傳動系統(tǒng)也相似，它由以下幾部分組成：①工作介質(zhì)——壓縮空氣，其作用是實現(xiàn)運動和動力的傳遞。②動力元件——氣源裝置，其作用是將原動機所輸出的機械能轉換成氣體的壓力能，向氣動系統(tǒng)提供壓縮空氣，是氣動系統(tǒng)的心臟部分。③執(zhí)行元件——氣缸和氣壓馬達，其作用是將氣體的壓力能轉換成機械能以驅(qū)動工作機構進行工作。④控制元件——壓力、方向、流量控制閥，其作用是對系統(tǒng)中工作介質(zhì)的壓力、流量、方向進行控制和調(diào)節(jié)，以保證執(zhí)行元件達到所要求的輸出力、運動速度和運動方向。⑤輔助元件——管道、管接頭、油箱或儲氣罐、過濾器等輔助元件，其作用是提供必要的條件使系統(tǒng)得以正常工作，是系統(tǒng)不可缺少的組成部分。2．氣壓傳動的應用行業(yè)應用舉例交通運輸業(yè)汽車的制動系統(tǒng)、汽車的自動門系統(tǒng)、列車的制動系統(tǒng)等輕工、紡織、食品業(yè)氣動上下料裝置、食品包裝生產(chǎn)線等電子工業(yè)印刷電路板自動生產(chǎn)線、家電生產(chǎn)線石油化學業(yè)化工原料輸送裝置、石油鉆采裝置等機械工業(yè)各類機械制造的生產(chǎn)線、工業(yè)機械人3．氣壓傳動的發(fā)展氣壓傳動早在公元前，埃及人就開始采用風箱產(chǎn)生壓縮空氣助燃，從18世紀的產(chǎn)業(yè)革命開始逐漸應用于各類行業(yè)中。1829年出現(xiàn)了多級空氣壓縮機，為氣壓傳動的發(fā)展創(chuàng)造了條件，1871年開始在采礦業(yè)使用風鎬，1868年美國人G·威斯汀豪斯發(fā)明了氣動制動裝置，并于1872年用于鐵路車輛的制動上，顯示了氣壓傳動簡單、快速、安全和可靠的優(yōu)點，開創(chuàng)了氣壓傳動早期的應用局面。第二次世界大戰(zhàn)后，隨著各國生產(chǎn)的迅速發(fā)展，氣壓傳動以它的低成本優(yōu)勢，廣泛用于工業(yè)自動化產(chǎn)品和生產(chǎn)流水線上。目前氣動技術正向小型化、模塊化、高集成化、低能耗、無油化、智能化及機電液氣相結合的綜合控制技術等方面發(fā)展。4．氣壓傳動的優(yōu)缺點（1）優(yōu)點①工作介質(zhì)是空氣，來源方便，成本低，無污染。與液壓傳動相比，不必設置回收的油箱和管道。②與液壓傳動相比，氣壓傳動動作迅速、反應快、可在較短的時間內(nèi)達到所需的壓力和速度。③安全可靠，在易燃、易爆場所不需要昴貴的防爆設施。壓縮空氣不會爆炸或著火，特別是在易燃、易爆、多塵埃、強磁、輻射、振動、沖擊等惡劣工作環(huán)境中，比液壓、電子、電氣控制優(yōu)越。④因空氣的黏度很小，其損失也很小，所以便于集中供氣、遠距離輸送，并且不易發(fā)生過熱現(xiàn)象。課程思政案例恪守工程倫理：氣壓傳動對環(huán)境無污染解析：氣壓傳動的工作介質(zhì)是空氣，來源方便，成本低，無污染，對環(huán)境無害。啟示：工程倫理問題是一個關乎工程本身、社會、人類和自然的復雜問題。我們在工作中，恪守工程倫理，不僅要考慮工程本身、社會、人類，也要考慮自然環(huán)境。氣壓傳動的工作介質(zhì)是空氣，對環(huán)境無害，這正是我們追求的。（2）缺點①有可壓縮性，不易準確的速度控制和很高的定位精度，穩(wěn)定性不夠。但采用氣液聯(lián)動裝置會得到較滿意的效果。②空氣的壓力較低（一般為0.3～1MPa），只適用于壓力較?。ㄒ话悴灰舜笥?0～40kN）的場合。③排氣噪聲大，在高速排氣時要加消聲器。④氣動裝置中的氣信號傳遞速度在聲速以內(nèi)比電子及光速慢，因此氣動控制系統(tǒng)不宜用于元件級數(shù)過多的復雜回路。5．氣源裝置的結構和工作原理（1）空氣壓縮機的結構和工作原理氣壓傳動系統(tǒng)中最常用的空氣壓縮機是往復活塞式空氣壓縮機，其結構和工作原理如動畫所示。它由排氣閥、氣缸、活塞、活塞桿、十字頭、滑道、連桿、曲柄、吸氣閥、彈簧10等組成。（2）壓縮空氣的凈化裝置的結構和工作原理常見的壓縮空氣的凈化裝置有后冷卻器、油水分離器、儲氣罐、空氣干燥器和空氣過濾器。①后冷卻器的結構和工作原理后冷卻器安裝在空氣壓縮機出口處的管道上。它的作用是將空氣壓縮機排出的壓縮空氣溫度由140～170℃降至40～50℃。這樣就可使壓縮空氣中的油霧和水汽迅速達到飽和，使其大部分析出并凝結成油滴和水滴分離出來。后冷卻器的結構形式有：蛇形管式、列管式、散熱片式、管套式。冷卻方式有水冷和氣冷兩種方式。如圖所示為蛇形管水冷式后冷卻器的結構、工作原理和圖形符號圖，壓縮空氣在蛇形管內(nèi)流動，冷卻水在蛇形管外水套中流動，在管道壁面進行熱交換。水冷式后冷卻器散熱面積比風冷式的大很多倍，熱交換均勻，分水效率高。②油水分離器的結構和工作原理油水分離器安裝在后冷卻器出口管道上，它的作用是分離并排出壓縮空氣中凝聚的油分、水分和灰塵雜質(zhì)等，使壓縮空氣得到初步凈化。油水分離器的結構形式有環(huán)形回轉式、撞擊折回式、離心旋轉式、水浴式以及以上形式的組合使用等。如圖7-4所示為撞擊折回并回轉式油水分離器的撞擊折回并回轉式油水分離器的結構、工作原理和圖形符號圖。

當壓縮空氣由入口進入分離器殼體后，氣流先受到隔板阻擋而被撞擊折回向下(見圖中箭頭所示流向)；之后又上升產(chǎn)生環(huán)形回轉，這樣凝聚在壓縮空氣中的油滴、水滴等雜質(zhì)受慣性力作用而分離析出，沉降于殼體底部，由放水閥定期排出。為提高油水分離效果，應控制氣流在回轉后上升的速度不超過0.3～0.5m／s。③儲氣罐的結構和工作原理儲氣罐的主要作用是消除由于空氣壓縮機斷續(xù)排氣而對系統(tǒng)引起的壓力脈動，保證輸出氣流的連續(xù)性和平穩(wěn)性；儲存一定數(shù)量的壓縮空氣，調(diào)節(jié)用氣量或以備發(fā)生故障和臨時需要應急使用；進一步分離壓縮空氣中的油、水等雜質(zhì)。儲氣罐一般采用圓筒狀焊接結構，以立式居多，其結構如圖7-5所示。立式儲氣罐的高度為其直徑的2～3倍，同時應使進氣管在下，出氣管在上，并盡可能加大兩管之間的距離，以利于進一步分離空氣中的油質(zhì)和水分。④空氣干燥器的結構和工作原理空氣干燥器有作用是吸收和排除壓縮空氣中的油質(zhì)、水分和雜質(zhì)。經(jīng)過后冷卻器、油水分離器和儲氣罐后得到初步凈化的壓縮空氣，已滿足一般氣壓傳動的需要，但如果用于精密的氣動裝置、氣動儀表等，上述壓縮空氣還必須進行干燥處理。壓縮空氣干燥方法主要采用吸附法和冷卻法。吸附法是利用具有吸附性能的吸附劑(如硅膠、鋁膠或分午篩等)來吸附壓縮空氣中含有的水分，而使其干燥；冷卻法是利用制冷設備使空氣冷卻到一定的露點溫度，析出空氣中超過飽和水蒸氣部分的多余水分，從而達到所需的干燥度。吸附法是干燥處理方法中應用最為普遍的一種方法。如圖所示為不加熱再生吸附式干燥器的結構和工作原理圖。這種干燥器有兩個填滿吸附劑的容器1、2，當空氣從容器1的下部流到上部時，把吸附劑中的水分帶走并放入大氣。兩容器定期的交換工作（5～10min）使吸附劑產(chǎn)生吸附和再生，這樣可得到連續(xù)輸出的干燥壓縮空氣。⑤空氣過濾器的結構和工作原理空氣過濾器，也稱分水濾氣器，它的主要作用是除去壓縮空氣中的固態(tài)雜質(zhì)、水滴和油污等污染物。如圖所示為空氣過濾器的結構、工作原理和圖形符號圖。這種空氣過濾器由旋風葉子1、濾芯2、存水杯3、擋水板4、手動排水閥5等組成。

壓縮空氣從輸入口進入后，被引入旋風葉子l，旋風葉子上有很多成一定角度的小缺口，使空氣沿切線反向產(chǎn)生強烈的旋轉，這樣夾雜在氣體中的較大水滴、油滴和灰塵便獲得較大的離心力，與水杯3內(nèi)壁碰撞，而從氣體中分離出來，沉淀于存水杯3中，然后氣體通過中間的濾芯2，進一步過濾掉更加細微的雜質(zhì)微粒，潔凈的空氣便從輸出口輸出。擋水板4是防止氣體漩渦將杯中積存的污水卷起而破壞過濾作用。為保證分水濾氣器正常工作，必須及時將存水杯中的污水通過排水閥5放掉。在某些人工排水不方便的場合，可采用自動排水式分水濾氣器。

6．活塞式空氣壓縮機的拆卸及裝配步驟和方法（1）準備好內(nèi)六角扳手一套、耐油橡膠板一塊、油盤一個及鉗工工具一套等器具。（2）按先外后內(nèi)的順序拆下壓縮各零件，并將零件標號按順序擺好。（3）觀察主要零件的作用和結構。（4）按拆卸的反向順序裝配壓縮機。裝配前清洗各零部件，將活塞與氣缸筒內(nèi)壁之間、氣閥與氣閥導向套之間等配合表面涂潤滑液，并注意各處密封的裝配。（5）將壓縮機外表面擦拭干凈，整理工作臺。7．空氣過濾器的拆卸及裝配步驟和方法（1）準備好內(nèi)六角扳手一套、耐油橡膠板一塊、油盤一個及鉗工工具一套等器具。（2）卸下手動排水閥5。（3）卸下存水杯3。（4）卸下?lián)跛?。?）卸下濾芯2。（6）觀察主要零件的作用和結構（7）按拆卸的反向順序裝配空氣過濾器。裝配前清洗各零部件，并注意各處密封的裝配。（8）將空氣過濾器外表面擦拭干凈，整理工作臺。8．往復式空氣壓縮機常見故障診斷與維修序號故障現(xiàn)象故障原因維修方法1啟動不良（1）電壓低（2）熔絲熔斷（3）電動機單相運轉（4）排氣單向閥泄漏（5）卸流動作失靈（6）壓力開關失靈（7）電磁繼電器故障（8）排氣閥損壞（1）與供電部門聯(lián)系解決（2）測量電阻，更換熔絲（3）檢修或更換電動機（4）檢修或更換排氣單向閥（5）拆修（6）檢修或更換壓力開關（7）檢修或更換電磁繼電器（8）檢修或更換排氣閥序號故障現(xiàn)象故障原因維修方法2壓縮不足（1）吸氣過濾器阻塞（2）閥的動作失靈（3）活塞環(huán)咬緊缸筒（4）氣缸磨損（5）夾緊部分泄漏（1）清洗或更換過濾器（2）檢修或更換閥（3）更換活塞環(huán)（4）檢修或更換氣缸（5）固緊或更換密封3運轉聲音異常（1）閥損壞（2）軸承磨損（3）皮帶打滑（1）檢修或更換閥（2）更換軸承（3）調(diào)整張力4壓縮機過熱（1）冷卻水不足、斷水（2）壓縮機工作場地溫度過高（1）保證冷卻水量（2）注意通風換氣5潤滑油消耗過量（1）曲柄室漏油（2）氣缸磨損（3）壓縮機傾斜（1）更換密封件（2）檢修或更換氣缸（3）修正壓縮機位置9．空氣干燥器常見故障診斷與維修序號故障現(xiàn)象故障原因維修方法1干燥器不啟動（1）電源斷電或熔絲斷開（2）控制開關失效（3）電源電壓過低（4）風扇電機故障（5）壓縮機卡住或電動機燒毀（1）檢查電源有無短路，更換熔絲（2）檢修或更換開關（3）檢查排除電源故障（4）更換電扇電機（5）檢修壓縮機或更換電動機序號故障現(xiàn)象故障原因維修方法2干燥器運轉，但不制冷（1）制冷劑嚴重不足或過量（2）蒸發(fā)器凍結（3）蒸發(fā)器、冷凝器積灰太多（4）風扇軸或傳動帶打滑（5）風冷卻器積灰太多（1）檢查制冷劑有無泄漏，測高、低壓力，按規(guī)定充灌制冷劑，如果制冷劑過多則放出（2）檢查低壓壓力，若低于0.2MPa會結凍（3）清除積灰（4）更換軸或傳動帶（5）清除積灰3干燥器運轉，但制冷不足，干燥效果不好（1）電源電壓過不足（2）制冷劑不足、泄漏（3）蒸發(fā)器凍結、制冷系統(tǒng)內(nèi)混入其他氣體（4）干燥器空氣流量不匹配，進氣溫度過高，放置位置不當（1）檢查電源（2）補足制冷劑（3）檢查低壓壓力，重充制冷劑（4）正確選擇干燥實際流量，降低進氣溫度，合理選址4噪聲大機件安裝不緊或風扇松脫堅固機件或風扇10．空氣過濾器常見故障診斷與維修序號故障現(xiàn)象故障原因維修方法1壓力過大（1）使用過細的