氣動(dòng)技術(shù)在新型工業(yè)化進(jìn)程中的應(yīng)用

高業(yè)

（費(fèi)斯托氣動(dòng)有限公司，山東 濟(jì)南 250000）

0 引言

在新型工業(yè)化背景下，對(duì)于氣動(dòng)技術(shù)提出了更高的要求，其必須滿足系統(tǒng)和設(shè)備的自動(dòng)化控制要求。在食品加工、汽車和電子等領(lǐng)域，氣動(dòng)技術(shù)的應(yīng)用越來(lái)越多，費(fèi)斯托氣動(dòng)有限公司致力于氣動(dòng)技術(shù)的研發(fā)和創(chuàng)新，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造中取得了巨大成果，為用戶提供了更加可靠的服務(wù)。氣動(dòng)技術(shù)也具有專業(yè)性的特點(diǎn)，在實(shí)踐應(yīng)用中應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)各個(gè)環(huán)節(jié)的嚴(yán)格控制，在發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢(shì)的同時(shí)，真正推動(dòng)我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)的轉(zhuǎn)型，解決傳統(tǒng)發(fā)展模式的弊端。

1 氣動(dòng)技術(shù)在的特點(diǎn)

氣動(dòng)技術(shù)的應(yīng)用，使得工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備的體積和質(zhì)量逐漸縮小，因此在應(yīng)用中更具便捷性，為設(shè)備安裝和后期維護(hù)管理奠定基礎(chǔ)，能夠延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命。空氣是氣動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行中的主要介質(zhì)，因此可以輕易滿足系統(tǒng)需求，排出的氣體不會(huì)對(duì)周圍環(huán)境造成污染，因此具有綠色化特點(diǎn)，符合我國(guó)工業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的要求。氣動(dòng)技術(shù)的應(yīng)用，也使得系統(tǒng)更具適應(yīng)性，在多種惡劣環(huán)境下都可以保障系統(tǒng)的可靠性，包括了易燃易爆環(huán)境和振動(dòng)高溫環(huán)境等[1]。氣動(dòng)技術(shù)也可以提高系統(tǒng)動(dòng)作效率，根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)需求合理調(diào)節(jié)運(yùn)動(dòng)速度，能夠降低成本投入，具有良好的經(jīng)濟(jì)性特點(diǎn)。如果系統(tǒng)長(zhǎng)期處于高負(fù)荷運(yùn)行中，氣動(dòng)技術(shù)會(huì)增強(qiáng)其自動(dòng)保護(hù)功能，防止過載運(yùn)行而造成安全事故。

2 氣動(dòng)系統(tǒng)及相關(guān)元件的構(gòu)成

在空氣壓縮機(jī)的作用下會(huì)產(chǎn)生大量的壓縮空氣，需要運(yùn)用多種氣源處理元件實(shí)施處理，包括了干燥器和過濾器等，借助于調(diào)速閥和流量閥、壓力閥等實(shí)現(xiàn)對(duì)氣體的有效控制。氣源設(shè)備、氣源處理元件、控制元件、執(zhí)行元件和輔助元件等，是氣動(dòng)系統(tǒng)的主要構(gòu)成。后冷卻器、空氣壓縮機(jī)和氣罐等屬于常見的氣源設(shè)備，具備動(dòng)力輸出功能，實(shí)現(xiàn)電能向壓力能的快速轉(zhuǎn)化，也是維持氣動(dòng)系統(tǒng)高效運(yùn)轉(zhuǎn)的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)。空氣中含有較多的雜質(zhì)，比如灰塵和油污等，可以在過濾器的作用下全面去除，不僅能夠改善系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，而且有利于延長(zhǎng)使用年限[2]。而針對(duì)多余的水分，則可以運(yùn)用干燥器實(shí)施處理。對(duì)于流量、壓力和方向的控制依賴于控制元件，因此對(duì)于流量閥、壓力閥和方向閥的性能要求更高。壓力能向機(jī)械能的轉(zhuǎn)化過程中借助于執(zhí)行元件，比如擺動(dòng)氣缸和氣缸等。為了滿足信號(hào)轉(zhuǎn)換和噪聲控制、潤(rùn)滑等功能需求，在系統(tǒng)運(yùn)行中還要借助于各類氣動(dòng)輔助元件，包括了壓力開關(guān)、消聲器和潤(rùn)滑元件等。氣動(dòng)系統(tǒng)組成。

3 氣動(dòng)技術(shù)在新型工業(yè)化進(jìn)程中的應(yīng)用措施

3.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

控制回路的運(yùn)行狀況是決定系統(tǒng)可靠性與否的關(guān)鍵，因此應(yīng)該根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)需求確定氣路原理圖，確保回路簡(jiǎn)單性，為后期維護(hù)和檢修提供便利。了解氣動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)行要求，合理選擇氣動(dòng)元件及相關(guān)輔助元件，確保其規(guī)格和型號(hào)、性能等達(dá)到工業(yè)生產(chǎn)要求。在選擇氣缸時(shí)，應(yīng)該考慮到應(yīng)用過程中的實(shí)際狀態(tài)和負(fù)載情況等，確定行程時(shí)要明確具體的操作距離，防止在生產(chǎn)中造成浪費(fèi)問題。不同類型的氣缸適用于不同的生產(chǎn)環(huán)境，比如擺動(dòng)氣缸可以滿足旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)需求，薄型氣缸適用于行程不長(zhǎng)的生產(chǎn)作業(yè)環(huán)境，因此要了解具體生產(chǎn)任務(wù)來(lái)選擇合適的氣缸。氣缸的安裝方式也是影響氣動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行狀況的主要因素，包括了法蘭型、耳軸型和腳座型安裝方式等，除了要明確系統(tǒng)用途外，還要了解現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行環(huán)境。氣缸運(yùn)動(dòng)會(huì)受到流量控制閥的影響，因此在使用控制閥時(shí)要考慮到運(yùn)行速度要求，明確最大控制流量，防止造成故障問題。嚴(yán)格檢查氣動(dòng)輔助元件的性能，防止質(zhì)量不合格而引發(fā)錯(cuò)誤動(dòng)作或者燒毀故障、泄漏故障等。

3.2 氣體射流

在金屬切削機(jī)床當(dāng)中會(huì)用到吹除切屑裝置，能夠保障良好的生產(chǎn)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)吹除的效果。為了能夠?qū)饬鲊娚鋾r(shí)間加以合理控制，通常會(huì)運(yùn)用氣動(dòng)定時(shí)器。在空氣射流搬運(yùn)工件裝置中也會(huì)用到氣動(dòng)技術(shù)，溜槽運(yùn)送的工件在擒拿機(jī)械作用下輸送到鉆床當(dāng)中，工件的信息可以被傳感器設(shè)備快速獲取，以便運(yùn)用夾緊氣缸保障工件的穩(wěn)固性。在完成加工作業(yè)后，傳感器噴嘴中會(huì)有空氣射流吹出，進(jìn)入到氣動(dòng)溜槽中為后續(xù)生產(chǎn)提供保障[3]。NCT系列氣動(dòng)執(zhí)行器在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用，能夠?yàn)榉墙佑|搬運(yùn)提供保障。噴出潔凈壓縮空氣后會(huì)有較大的負(fù)壓出現(xiàn)，這是保障良好吸附效果的關(guān)鍵，空氣層的存在是維持非接觸狀態(tài)的前提。在CD和半導(dǎo)體芯片的搬運(yùn)工作當(dāng)中，非接觸搬運(yùn)方式的應(yīng)用較多，能夠防止在生產(chǎn)過程中造成嚴(yán)重污染。在多種氣力運(yùn)輸和噴氣織布等工業(yè)生產(chǎn)中，氣體射流得到廣泛應(yīng)用。

3.3 真空系統(tǒng)

按照工作氣壓的不同，可以分為氣動(dòng)元件和真空元件，在工業(yè)生產(chǎn)中的夾緊、吸附、搬運(yùn)等工作，可以在真空系統(tǒng)的支持下高效完成。如果在實(shí)踐工作中面臨較多的堆疊物品，機(jī)械手的應(yīng)用則會(huì)受到較大限制，因此可以采取真空吸盤實(shí)施處理，在機(jī)械手的輔助作用下能夠保障定位準(zhǔn)確性。變形撓曲問題會(huì)對(duì)加工作業(yè)產(chǎn)生影響，傳統(tǒng)固定措施效率低下而且難以保障良好的固定效果，真空吸盤在處理上述問題中可以發(fā)揮關(guān)鍵作用，能夠按照變形撓曲狀況來(lái)設(shè)置真空吸盤，防止在后續(xù)加工作業(yè)中產(chǎn)生嚴(yán)重的變形問題。

3.4 氣動(dòng)執(zhí)行元件

空氣能量在多種氣動(dòng)元件的作用下轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，包括了擺動(dòng)氣缸和氣馬達(dá)等，能夠?yàn)樯a(chǎn)作業(yè)提供支持，滿足固定和運(yùn)輸、裝配要求。其中，平行移動(dòng)爪氣動(dòng)卡盤在實(shí)踐中的應(yīng)用效果較好，驅(qū)動(dòng)力來(lái)自于扁平型擺動(dòng)氣缸，應(yīng)該合理設(shè)置擺動(dòng)角度，以達(dá)到節(jié)能運(yùn)行的要求，通常在30°左右[4]。長(zhǎng)行程大輸出力氣壓機(jī)在應(yīng)用中可以設(shè)置不同的氣缸，這是保障系統(tǒng)良好節(jié)能效果的關(guān)鍵。

4 氣動(dòng)技術(shù)在新型工業(yè)化進(jìn)程中的發(fā)展趨勢(shì)

4.1 節(jié)能降耗

綠色化發(fā)展是新型工業(yè)化進(jìn)程中的主要目標(biāo)，只有合理控制設(shè)備及系統(tǒng)能耗，才能實(shí)現(xiàn)資源高效化利用，落實(shí)可持續(xù)發(fā)展的要求。因此，在應(yīng)用氣動(dòng)技術(shù)時(shí)也應(yīng)該以節(jié)能降耗為重點(diǎn)，通過節(jié)能改造優(yōu)化系統(tǒng)運(yùn)行模式。氣動(dòng)系統(tǒng)的耗電量相對(duì)較大，通常占比在20%左右，特別是在壓縮空氣時(shí)會(huì)消耗大量的能量，因此應(yīng)該結(jié)合工業(yè)生產(chǎn)的實(shí)際需求制定節(jié)能方案，實(shí)現(xiàn)資源高效利用。在氣動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行中，應(yīng)該對(duì)其各項(xiàng)參數(shù)實(shí)施監(jiān)測(cè)，包括了壓力和流量等，以確保運(yùn)行狀況達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)要求。對(duì)于空氣泄漏的控制也是實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的關(guān)鍵點(diǎn)，針對(duì)接頭位置和管路接口位置等實(shí)施密封處理，避免造成嚴(yán)重泄漏。

4.2 數(shù)字化

數(shù)字化也是未來(lái)氣動(dòng)技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)，與數(shù)字技術(shù)的融合，可以使系統(tǒng)運(yùn)行更具安全性、高效性和穩(wěn)定性。比如泄漏診斷應(yīng)用程序是維持系統(tǒng)可靠運(yùn)行的重要程序，可以針對(duì)各類元器件加以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，包括了軟管、驅(qū)動(dòng)裝置、閥門和連接件等，在出現(xiàn)泄漏問題時(shí)及時(shí)發(fā)出告警信息并實(shí)現(xiàn)預(yù)測(cè)性維護(hù)，起到防患于未然的作用。數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用于能源效率模塊，可以借助智能單元實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)構(gòu)件的智能化控制，包括了開關(guān)閥、現(xiàn)場(chǎng)總線和傳感器等，針對(duì)壓縮空氣消耗量實(shí)施監(jiān)測(cè)，嚴(yán)格控制系統(tǒng)壓力值[5-8]。

4.3 無(wú)油潤(rùn)滑技術(shù)

部分行業(yè)在生產(chǎn)中的要求較高，為了避免對(duì)元器件造成污染，會(huì)在氣動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行中采用無(wú)油潤(rùn)滑技術(shù)，這也是未來(lái)發(fā)展的基本要求，能夠簡(jiǎn)化系統(tǒng)運(yùn)行。近年來(lái)，精密過濾器逐漸得到應(yīng)用，能夠?qū)⑦^濾精度控制在0.3μm以內(nèi)，過濾效率更高。膜式干燥器也是工業(yè)生產(chǎn)中的常用器件，借助于反滲析薄膜的作用，能夠起到良好的干燥效果，同時(shí)降低了設(shè)備體積和重量，如果生產(chǎn)過程中的流量較小，可以采用該器件改善生產(chǎn)條件。在啟動(dòng)密封件的生產(chǎn)制造中可以融合聚四氟乙烯材料，可以改善設(shè)備的耐高溫性能[9]。多種傳感器元件的應(yīng)用，能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)故障的自動(dòng)化診斷，以便為養(yǎng)護(hù)和維修工作提供支持。

5 結(jié)語(yǔ)

氣動(dòng)技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用，能夠有效增強(qiáng)設(shè)備運(yùn)行可靠性，滿足綠色化生產(chǎn)的要求，同時(shí)保障作業(yè)安全性，有效提高生產(chǎn)效率，已經(jīng)成為新型工業(yè)化中不可或缺的重要技術(shù)。在實(shí)踐應(yīng)用中，應(yīng)該做好系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能的全面優(yōu)化，掌握氣體射流、真空系統(tǒng)和氣動(dòng)執(zhí)行元件應(yīng)用的要點(diǎn)，降低生產(chǎn)作業(yè)中的風(fēng)險(xiǎn)。在未來(lái)發(fā)展中，應(yīng)該以節(jié)能降耗、數(shù)字化和無(wú)油潤(rùn)滑技術(shù)等為重點(diǎn)，不斷提升氣動(dòng)技術(shù)的應(yīng)用實(shí)效性，推動(dòng)我國(guó)工業(yè)化進(jìn)步與發(fā)展。