氣壓傳動(dòng)和控制是生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化和機(jī)械化的zui有效手段之一，但其工作介質(zhì)（壓縮空氣）的制造成本高，能量的利用率又相當(dāng)?shù)?。提高氣?dòng)系統(tǒng)使用的經(jīng)濟(jì)性，已成為當(dāng)前應(yīng)該重視的問(wèn)題。
對(duì)氣動(dòng)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，減少耗氣量就是節(jié)能。氣動(dòng)系統(tǒng)的節(jié)能可以從幾個(gè)方面著手：
（1） 完善氣源系統(tǒng) 要解決氣動(dòng)系統(tǒng)的節(jié)能問(wèn)題，應(yīng)從完善氣源系統(tǒng)入手，即從壓縮空氣的生產(chǎn)、處理、輸送、分配的整個(gè)氣源系統(tǒng)全盤(pán)考慮，采取綜合措施。
結(jié)構(gòu)型式不同的空氣壓縮機(jī)生產(chǎn)同樣多的壓縮空氣，由于其效率不一，消耗的能量就有差異。速度型的透平式空壓機(jī)的效率低，如把10m3自由空氣壓縮成0.6MPa的壓縮空氣，由排量為1000 m3/h的透平式空壓機(jī)生產(chǎn)，耗能1.77kW?h。而生產(chǎn)同樣數(shù)量和壓力的壓縮空氣，如用同樣排量的活塞式空壓機(jī)生產(chǎn)，僅耗能0.83kW?h。因此，從節(jié)能角度出發(fā)，空壓機(jī)的節(jié)能與空壓機(jī)的結(jié)構(gòu)型式有關(guān)。
在選擇空壓機(jī)時(shí)，采用具有完善級(jí)間冷卻的多極壓縮機(jī)可節(jié)省能量、提率。例如二級(jí)壓縮比單級(jí)壓縮節(jié)能15%以上，三級(jí)壓縮比二級(jí)壓縮又節(jié)能5%~10%。
改變傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)觀念，將全廠集中的由大型空壓機(jī)供氣的空壓站，轉(zhuǎn)變?yōu)橛稍跉鈩?dòng)系統(tǒng)附近的分布在廠區(qū)內(nèi)的多臺(tái)較小型空壓機(jī)供氣更為經(jīng)濟(jì)。例如，由一個(gè)空壓站集中供氣，壓縮空氣輸送管道長(zhǎng)，沿程壓力損失大，為保證用氣設(shè)備有足夠的工作壓力，空壓機(jī)出口壓力較高。而用多臺(tái)空壓機(jī)的供氣系統(tǒng)，空壓機(jī)在耗氣車(chē)間附近安裝，沿程損失小，可以降低出口壓力。試驗(yàn)證明*一項(xiàng)可節(jié)能20%。
空壓機(jī)吸入空氣的溫度每增加3℃，就要增加壓縮功約1%。因空壓機(jī)房室內(nèi)溫度均高于室外溫度，因此，空壓機(jī)進(jìn)氣管道應(yīng)接到室外溫度較低，環(huán)境干凈，干燥的地方。在冬季室外比室內(nèi)溫度低15℃，可節(jié)能約5.1%。
使空壓機(jī)在生產(chǎn)壓縮空氣時(shí)，氣體流經(jīng)過(guò)濾設(shè)備的壓力損失小，是氣源系統(tǒng)減少損失的又一個(gè)節(jié)能因素。所以過(guò)濾設(shè)備必須保持良好的工作狀態(tài)。
消除氣動(dòng)系統(tǒng)的泄漏，是氣動(dòng)系統(tǒng)節(jié)能的另一個(gè)重要措施。泄漏使壓縮空氣的能量白白消耗掉，而使生產(chǎn)成本上升。
（2） 采用氣—電或氣—液復(fù)合傳動(dòng)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)節(jié)能 由于微電子技術(shù)的飛速發(fā)展，計(jì)算機(jī)的應(yīng)用也進(jìn)入了氣動(dòng)控制技術(shù)的領(lǐng)域。用于控制氣動(dòng)執(zhí)行元件的，由普通氣動(dòng)元件組成的，復(fù)雜的氣動(dòng)邏輯控制回路，現(xiàn)在已可由微型計(jì)算機(jī)或可編程序控制器代替。只要編制不同的程序便能實(shí)現(xiàn)氣動(dòng)裝置生產(chǎn)自動(dòng)化的不同過(guò)程。目前，氣動(dòng)電磁閥的電磁鐵消耗功率大多在1.8W以下，小型閥也有功率僅為0.45W的，直動(dòng)型閥的功率一般也都小于4W。電磁鐵低功耗的意義不僅僅在于節(jié)約電能，提高電磁鐵的可靠性，另一方面也為氣動(dòng)技術(shù)與微電子技術(shù)相結(jié)合，創(chuàng)造了必要條件。低功耗的氣動(dòng)元件，作為可編程序控制器直接驅(qū)動(dòng)的元件，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的大規(guī)模程序控制，可獲得很好的節(jié)能效果。
（3） 開(kāi)發(fā)節(jié)能氣動(dòng)元件 開(kāi)發(fā)氣動(dòng)節(jié)能元件，可從以下幾方面進(jìn)行：
減少漏氣，降低能源消耗。開(kāi)發(fā)防泄漏、耐磨性能好的、無(wú)給油的材料制成軟密封件。
開(kāi)發(fā)低功耗氣動(dòng)元件，降低能量消耗。
采用無(wú)給油潤(rùn)滑，使?jié)櫥拖臏p少，改善環(huán)境污染。無(wú)給油潤(rùn)滑氣動(dòng)系統(tǒng)是由過(guò)濾器、減壓閥何不供油潤(rùn)滑的閥類(lèi)、氣缸組成的系統(tǒng)。無(wú)給油潤(rùn)滑氣動(dòng)系統(tǒng)所用的工作介質(zhì)——空氣中不含油霧，排出的廢氣中也不含油霧。無(wú)給油潤(rùn)滑氣動(dòng)元件是一種在元件中預(yù)先注入潤(rùn)滑脂，可長(zhǎng)時(shí)間工作而不需補(bǔ)充潤(rùn)滑脂的氣動(dòng)元件。無(wú)給油潤(rùn)滑氣動(dòng)系統(tǒng)中可不設(shè)油霧器。無(wú)給油潤(rùn)滑氣動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)單、成本低、維修方便，國(guó)外設(shè)備普遍采用這種系統(tǒng)。這種系統(tǒng)在工作過(guò)程中潤(rùn)滑條件基本不變，也不受外界條件變化的干擾，因而性能穩(wěn)定，壽命長(zhǎng)。
無(wú)潤(rùn)滑氣動(dòng)系統(tǒng)中的無(wú)潤(rùn)滑氣缸是一種構(gòu)造特殊，并選用有自潤(rùn)滑性材料制造的元件，由于材料和制造困難，目前也有應(yīng)用。
（4） 合理設(shè)計(jì)氣動(dòng)系統(tǒng)、擇優(yōu)選取和合理使用氣動(dòng)元件，減少耗氣量 把氣動(dòng)流體力學(xué)、氣動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的理論與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，運(yùn)用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，可對(duì)氣動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，擇優(yōu)選取*參數(shù)。例如氣缸的公稱(chēng)直徑是按公比1.25的等比級(jí)數(shù)分檔的，如把氣缸直徑隨意的擴(kuò)大一個(gè)檔次，則耗氣量要增大56%。若行程再增加，耗氣量還將增加。所以參數(shù)的擇優(yōu)選取對(duì)節(jié)能是十分重要的。合理使用元件也是節(jié)能的措施，例如對(duì)短行程的氣缸，使用單作用彈簧復(fù)位的氣缸，顯然較雙作用氣缸節(jié)省壓縮空氣，減少了耗氣量。
（5） 在氣動(dòng)系統(tǒng)中使用不同的工作壓力 氣動(dòng)系統(tǒng)重要的節(jié)能途徑之一是對(duì)系統(tǒng)的不同部分根據(jù)不同情況使用不同的工作壓力。例如，對(duì)氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)供給高壓氣源，對(duì)氣動(dòng)控制系統(tǒng)供給低壓氣源；在氣缸克服外負(fù)載的工作行程供給高壓氣源，無(wú)外負(fù)載的行程供給低壓氣源，可獲得可觀的節(jié)能效益。有關(guān)資料介紹使正行程用高壓氣源，回程用低壓氣源（0.1~0.2MPa表壓），可節(jié)能25%~35%。
（6） 重復(fù)利用無(wú)桿腔中的有壓空氣使活塞返回，變雙程耗氣為單程耗氣。
生產(chǎn)實(shí)踐中廣泛使用的氣缸，許多是正行程有外加負(fù)載，回程只需克服自身的摩擦力。對(duì)這種系統(tǒng)把活塞桿伸出后無(wú)桿腔中的有壓氣體用于活塞的退回，使原雙程耗氣改為單程耗氣，可達(dá)到節(jié)能近50%的效果。

 

氣動(dòng)技術(shù)的應(yīng)用
氣動(dòng)執(zhí)行元件主要用于作直線(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)。在工程實(shí)際中，這種運(yùn)動(dòng)形式應(yīng)用zui多，如許多機(jī)器或設(shè)備上的傳送裝置、產(chǎn)品加工時(shí)工件的進(jìn)給、工件定位和夾緊、工件裝配以及材料成形加工等都是直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)形式。但有些氣動(dòng)執(zhí)行元件也可以作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，如擺動(dòng)氣缸（擺動(dòng)角度可達(dá)360°）。在氣動(dòng)技術(shù)應(yīng)用范圍內(nèi)，除個(gè)別情況外，對(duì)完成直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)形式來(lái)說(shuō)，無(wú)論是從技術(shù)還是從成本角度看，全機(jī)械涉筆都無(wú)法與氣動(dòng)設(shè)備相比。
（從技術(shù)和成本角度看，氣缸作為執(zhí)行元件是完成直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的*形式，如同用電動(dòng)機(jī)來(lái)完成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)一樣。）
在氣動(dòng)技術(shù)中，控制元件與執(zhí)行元件之間的相互作用是建立在一些簡(jiǎn)單元件基礎(chǔ)上的。根據(jù)任務(wù)要求，這些元件可以組合成多種系統(tǒng)方案。由于氣動(dòng)控制使機(jī)構(gòu)或設(shè)備的機(jī)械化程度大大提高，并能夠?qū)崿F(xiàn)*自動(dòng)化，因此，氣動(dòng)技術(shù)在“廉價(jià)”自動(dòng)化方面做出了重大貢獻(xiàn)。實(shí)際上，單個(gè)氣動(dòng)元件（如各種類(lèi)型氣缸和控制閥）都可以看成是模塊式元件，這是因?yàn)闅鈩?dòng)元件必須進(jìn)行組合，才能形成一個(gè)用于完成某一特定作業(yè)的控制回路。廣義上講，氣動(dòng)設(shè)備可以應(yīng)用于任何工程領(lǐng)域。氣動(dòng)設(shè)備常常是由少量氣動(dòng)元件和若干個(gè)氣動(dòng)基本回路組合而成的。
氣動(dòng)控制系統(tǒng)的組成具有可復(fù)制性，這為組合氣動(dòng)元件的產(chǎn)生與應(yīng)用打下了基礎(chǔ)。一般來(lái)說(shuō)，組合氣動(dòng)元件內(nèi)帶有許多預(yù)定功能，如具有12步的氣-機(jī)械步進(jìn)開(kāi)關(guān)，雖然被裝配成一個(gè)控制單元，但卻可用來(lái)控制幾個(gè)氣動(dòng)執(zhí)行元件。間歇式進(jìn)料器也常作為整個(gè)機(jī)器的一個(gè)部件來(lái)提供。這樣就大大簡(jiǎn)化了氣動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，減少了設(shè)計(jì)人員和現(xiàn)場(chǎng)安裝調(diào)試人員的工作量，使氣動(dòng)系統(tǒng)成本大大降低。
采用氣動(dòng)技術(shù)解決工業(yè)生產(chǎn)中的問(wèn)題時(shí)，其特征是靈活性強(qiáng)，既適用于解決某種問(wèn)題的氣動(dòng)技術(shù)方案，也適用于解決其它場(chǎng)合的相同或相似的問(wèn)題。
既然空氣動(dòng)力在氣源與完成各種操作的工位之間不需要安裝復(fù)雜的機(jī)械設(shè)備，因此，在各工位相距較遠(yuǎn)的場(chǎng)合應(yīng)用氣動(dòng)技術(shù)是再合適不過(guò)了。對(duì)于需要高速驅(qū)動(dòng)情況，優(yōu)先選擇全氣動(dòng)設(shè)備是合適的。氣-液進(jìn)給裝置作為特殊元件可以應(yīng)用在機(jī)床上。在各種材料的操作過(guò)程中，很少要求各順序動(dòng)作具有較高的進(jìn)給精度，且在這些操作中設(shè)計(jì)的力也較小，因此，采用氣動(dòng)技術(shù)不僅可以完成這些操作，而且進(jìn)給精度不會(huì)超越其技術(shù)允許范圍，當(dāng)然個(gè)別情況應(yīng)除外。
為完成生產(chǎn)加工中的多種作業(yè)，除了在標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備上應(yīng)用外，氣動(dòng)技術(shù)還應(yīng)用于一些輔助設(shè)備和機(jī)床上。在工程實(shí)際中往往有許多基本設(shè)備，這些設(shè)備或者直接用于生產(chǎn)，或者作為一種*的輔助設(shè)備。從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)角度來(lái)看，實(shí)現(xiàn)這些設(shè)備機(jī)械化需要一些簡(jiǎn)捷的元件，而氣動(dòng)技術(shù)恰好能夠滿(mǎn)足這個(gè)要求。
除了通過(guò)機(jī)械化來(lái)達(dá)到降低成本、提高生產(chǎn)率的目的外，在實(shí)際工程中，決定采用氣動(dòng)技術(shù)主要是由于其具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、事故少、可用于易燃易爆和有輻射危險(xiǎn)場(chǎng)合等特點(diǎn)?？v觀整個(gè)生產(chǎn)加工過(guò)程，有許多要掌握的技術(shù)問(wèn)題，但這些技術(shù)問(wèn)題在不同工程領(lǐng)域中是相似或相同的。同樣，對(duì)相同或相似的技術(shù)問(wèn)題，若采用氣動(dòng)技術(shù)作為其解決方案，也存在著不同領(lǐng)域技術(shù)上的重復(fù)問(wèn)題。因此，若給出各種合理應(yīng)用準(zhǔn)則，那么，在工業(yè)部門(mén)的許多領(lǐng)域中，就可以廣泛應(yīng)用氣動(dòng)技術(shù)，以提供功能強(qiáng)大、成本低、效率高的控制和驅(qū)動(dòng)。
在應(yīng)用氣動(dòng)技術(shù)時(shí)，首先應(yīng)考慮從信號(hào)輸入到zui后動(dòng)力輸出的整個(gè)系統(tǒng)，盡管其中某個(gè)環(huán)節(jié)采用某項(xiàng)技術(shù)更合適，但zui終決定選擇哪項(xiàng)技術(shù)*是基于所有相關(guān)因素的總體考慮。例如，雖然產(chǎn)生壓縮空氣的成本較高，但在zui后分析論證技術(shù)方案時(shí)，其并不是主要的決定因素。有時(shí)對(duì)于要完成的任務(wù)來(lái)說(shuō)，力和速度的無(wú)級(jí)控制才是更重要的因素。另外，系統(tǒng)掌握容易、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單或操作方便以及綜合考慮整個(gè)系統(tǒng)的可靠性和安全性有時(shí)是更重要的決定因素。除此之外，系統(tǒng)維護(hù)保養(yǎng)也是決不可忽視的決定因素。