一、什么是气动系统
气压系统是以压缩空气为工作介质来进行能量和信号的传递的系统。最早的气动系统甚至可以追溯到2000多年前著名的希腊发明家Alexandria发明的一种包含气动弹射器的气动装置。
二、为什么要使用气动系统
如果您曾经看过牙医,您可能已经在不知不觉中与气动机构近距离接触。气动牙科器械往往是牙医的首选,因为器械动力强劲,运行平稳。
使用气动系统的一些好处是:
• 气动机器可以做的非常轻便小巧,响应迅速,动力强劲。
• 与液压油相比,空气没有成本,且非常轻。
• 压缩空气易于存储。
• 潮湿环境下,气动机器也是安全的。
• 气动机器在过载情况下,机器可以停止、继续压缩或通过压力释放阀释放空气。
气动系统的一些缺点是:
• 如果液压机中的软管泄漏,流体会导致周围区域变得危险。
• 请注意,任何流体,甚至是空气,在高压下都有潜在危险。
三、气动机构工作原理
气压机构的工作原理是利用外部做功将机械能转变为空气的压力能,然后在控制元件的控制和辅助元件的配合下,通过执行元件把空气的压力能转变为机械能,从而完成直线或回转运动并对外做功。
将机械能转变为空气的压力能,是通过将空气压缩进行实现的。我们知道空气虽然看不见,但是是由很多分子构成的,这些分子具有重量和质量,当空气被置于密闭容器中并被进行压缩时,被压缩的空气分子将含有势能。当压缩空气的外力消失时,压缩空气将持续膨胀直到与容器外压力相同。

四、乐高气动元件介绍
泵、气缸和阀门是构成气动系统的三大基本组件。
1·、气泵
泵用于压缩空气,为了控制泵内的气流,泵内使用了一种专门设计的活塞和柔性隔膜。在下压过程中,泵活塞的密封件将成密闭特性;而在回程时,活塞的密封件则允许空气流过活塞,同时柔性隔膜将卡回原位并组织压缩空气流回泵筒。


2、气缸
气缸的工作原理是将膨胀空气的力(势能)转换为机械运动(动能)。当空气进入气缸时,膨胀空气的力向上或向下推动活塞,具体取决于空气的来向。所有乐高®气缸元件都是双向作用气缸,即压缩空气可以通过气缸的两个进气口进气。


3、三位阀
三位阀具有一个进气口和两个排气口,通过不同阀位来引导气流通任意一出口,或者直接停止气流流动。橡胶阀密封件有一个专门设计的腔室,用于将空气从进气口引导至其中一个排气口。未用于压缩空气的出口会自动打开,允许空气排出。

4、气压计
气压计是测量气压的仪器。乐高气压计元件目前只在2008年的乐高教育气动套装9641中出现过。

5、管子、T形件和储气罐
软管有不同的长度和颜色,用于输送压缩空气。不同的颜色有助于区分和排查连接错误。T形件可以让空气同时流向多个管道。储气罐用于存储压缩空气。

6、气动元件连接

上图是利用一个气泵,一个三位阀和一个气缸组成的典型气动元件连接方式,通过三位阀的不同阀位可以控制气缸的运动方向。在实际搭建过程中,也可以利用多个三位阀来进行扩展,以实现一个气泵控制多个气缸的目的。
五、乐高气动套装介绍
最近上市的乐高气动套装是2021年刚刚上市的42128重型拖车。该套装内包含1台气泵元件,3个气缸元件和3个三位阀,以及若干长短不一的管子。


在42128之前,比较著名的气动套装包括:
2018年的42080森林采伐机,该套装内包含1个气泵,3个气缸及2个三位阀。此外套装内还有电动组件。


2016年的42053沃尔沃EW 160E挖掘机,该套装内包含2个气泵,3个气缸和3个三位阀。

2015年的42043梅赛德斯奔驰卡车,该套装包含1个气泵,4个气缸和4个三位阀,以及配有电动组件。该套装内的气动元件是乐高的气动系统2.0版本,对此前的气动元件进行了改进。

乐高首次推出气动系统是1984年的8851套装挖掘机。

此外1992年推出的8868 机械组气动抓斗车也包含有气动系统。

8851才是第一个气动吧,1984年的,另外这是8860
谢谢指正,8851确实是第一个,查了下也是属于机械组,已更正。另外下面的车查了下应该是8868.
8110乌尼莫克