液压与气压传动第九章

3、湿度和含湿量 、 （1）湿度：表征湿空气中含有水蒸汽量多少的物 ）湿度： 理量。 理量。 绝对湿度： 绝对湿度：单位体积的湿空气中所含水蒸汽 的质量。 表示，单位： 的质量。用 χ 表示，单位：kg/m3。 相对湿度：单位体积的湿空气中所含水蒸汽 相对湿度： 的质量与同温度下饱和湿空气中所含水蒸汽 质量之比。 表示，无量纲。 质量之比。用 ϕ 表示，无量纲。
不饱和湿空气： 不饱和湿空气：由干空气和过热水蒸 湿空气 汽组成的湿空气。 汽组成的湿空气。 饱和湿空气： 饱和湿空气：由干空气和饱和水蒸汽 组成的湿空气。 组成的湿空气。
二、空气的物理性质 1、密度和重度 2、粘度
空气粘性受压力变化的影响极小，通常可忽略。 空气粘性受压力变化的影响极小，通常可忽略。空气粘 性随温度变化而变化，温度升高，粘性增加；反之亦然。 性随温度变化而变化，温度升高，粘性增加；反之亦然。
相对湿度是 即：相对湿度是表征湿空气中水蒸汽含量接近饱和 的程度。 的程度。
ϕ =0，空气绝对干燥，其吸收水蒸汽能力最强； ，空气绝对干燥，其吸收水蒸汽能力最强；
％ 空气中水蒸汽达到饱和， ϕ =100％，空气中水蒸汽达到饱和，其吸收水蒸汽 能力为0 能力为 ； ϕ =60％－ ％，人体感觉最舒适 ； ％－70％， ％－ ％，人体感觉最舒适
第二节
一、空气的组成
空气的物理性质及状态方程
组成： 由多种气体所组成的混合体。 1、组成： 由多种气体所组成的混合体。 干空气： 干空气：N2 、 O2、Ar、CO2 、其它气体。 、 2、类型： 类型： 湿空气： 湿空气：N2 、 O2、Ar、CO2 、H2O（气）、其 、 （
它气体。 它气体。
ϕ ≤ 90％，气动元件要求的相对湿度 ； ％，气动元件要求的相对湿度 ％，
（2）含湿量：1 kg 干空气中所含水蒸汽的质量（g）。 ）含湿量： 干空气中所含水蒸汽的质量（ ）。 表示，单位： 干空气。 用 d 表示，单位：g/kg干空气。 干空气
结论： 结论： 1） ϕ 值大小保证湿空气吸收水蒸汽的能力； ） 值大小保证湿空气吸收水蒸汽的能力； ϕ（干燥） 2）在压力一定情况下， 温度 ↓（干燥） ）在压力一定情况下， 温度↑ 温度↓ 温度 4、粘度 、 粘性：空气质点相对运动时产生阻力的性质。用 粘性：空气质点相对运动时产生阻力的性质。 粘度来度量。 粘度来度量。 温度↑ 温度 分子运动加剧 粘度↑ 粘度 碰撞机会 ↑
第九章 气压传动基础知识
本章重点： 本章重点：
1、气压传动系统的组成、特点及发展概况； 气压传动系统的组成、特点及发展概况； 空气的组成、物理性质及状态方程； 2、空气的组成、物理性质及状态方程； 气体流动的基本规律。 3、气体流动的基本规律。
本章难点： 本章难点：
理想气体状态方程、 理想气体状态方程、气体流动的基本规律
n p1v1n = p2 v2 = const.
式中： 为多变指数。 式中：n为多变指数。 n=0， n=0，等压变化过程 n=1， n=1，等温变化过程 n=k， n=k，绝热变化过程 n=± 等容变化。 n=±∞ , p v = p v = v = const. 等容变化。
0 1 n
n=0， 1：n=0，等压变化 n=± 2：n=±∞ ,等容变化 1,等温变化 3：n= 1,等温变化 1.4， 4：n= 1.4，绝热变化 n=n，多变过程。 5：n=n，多变过程。
第一节
一、气动系统组成
气动系统组成及特点
射流元件
D
气源装置 执行元件 控制元件 辅助元件
1、气源装置
组成： 贮气罐、 组成 ： 由 空 气 压 缩 机 、 贮气罐 、 空气净化装置和输气管道等 组成。其核心为空压机，将机械能转变成压力能。 组成。其核心为空压机，将机械能转变成压力能。 作用：为气动设备提供洁净、 作用 ： 为气动设备提供洁净 、 干燥的具有稳定压力和足够流 量的压缩空气。 量的压缩空气。
p1v1 = p2 v2 = const.
如：气缸工作、管道输送空气等。 气缸工作、管道输送空气等。 (4)绝热变化 (4)绝热变化 一定质量的气体， 一定质量的气体，在状态变化过程中系统与外界 无热交换。 无热交换。 k k
p1v1 = p2 v2 = const.
式中： 为绝热指数。对干空气取1.4 1.4； 式中：k为绝热指数。对干空气取1.4；对饱和 蒸汽取1.3 1.3。 蒸汽取1.3。
传动效率低、产生的推力小。 5、传动效率低、产生的推力小。 气动反应快，动作迅速，管路不易堵塞。 6、气动反应快，动作迅速，管路不易堵塞。 排气有噪声，工作时需装消声器。 7、排气有噪声，工作时需装消声器。 8、由于气体的可压缩性，工作时速度稳定性差。 由于气体的可压缩性，工作时速度稳定性差。
三、气动系统的发展 1、位置控制的高精度化
压力不变时，温度上升，气体比容增大（膨胀）； 压力不变时，温度上升，气体比容增大（膨胀）； 压力不变时，温度下降，气体比容减小（被压缩）。 压力不变时，温度下降，气体比容减小（被压缩）。
(3)等温变化（波意耳定律） (3)等温变化（波意耳定律） 等温变化 一定质量的气体， 一定质量的气体，在状态变化过程中温度保持不 变。
3、来自百度文库能化： 节能化：
如低功耗电磁阀：0.5w； 如低功耗电磁阀：0.5w；
4、无油化： 无油化：
第1阶段：预加润滑剂成功；第2阶段：全无油润滑元件开 阶段：预加润滑剂成功； 阶段： 发；
5、机电一体化： 机电一体化：
PC → 接口（interface） →小型阀（small valve） →气缸 接口（ 小型阀（ ） 小型阀 ） 气缸 （pneumatic cylinder）。 气动技术由开关控制 反馈控制 ）。 气动技术由开关控制→反馈控制
T1 v2 = T2 v1
k −1
p1 = p2
k −1 k
如：空压机压缩空气(上升至250℃ )；高速气流流 空压机压缩空气(上升至250℃ 250 经阀口(下降至-100℃ 经阀口(下降至-100℃ )。 (5)多变过程 (5)多变过程 不加任何限制的过程称为多变过程。 不加任何限制的过程称为多变过程。
4、辅助元件
保证气动系统正常工作不可缺少的元件，为压缩空气净化、 保证气动系统正常工作不可缺少的元件，为压缩空气净化、 元件润滑、元件间连接及消声所必须。包括分水滤气器、 元件润滑、元件间连接及消声所必须。包括分水滤气器、 油雾器、消声器以及各种管路附件等。 油雾器、消声器以及各种管路附件等。
二、气动系统特点 1、气动系统对工作环境适应性好。 气动系统对工作环境适应性好。 成本低、寿命长、维修方便。 2、成本低、寿命长、维修方便。 便于集中供气和远距离输送。 3、便于集中供气和远距离输送。 4、自动化程度高。 自动化程度高。
2 2 2 1
2 1 2 2
v −v k = ⋅ R (T2 − T1 ) 2 k −1
如：锁紧气缸：±0.5mm，配以控制系统达±0.2mm； 锁紧气缸： 0.5mm，配以控制系统达±0.2mm； 定位气缸： 定位气缸： ±0.01mm ；
2、小型化： 小型化：
如低功耗电磁阀尺寸：15× 38× 39mm，重量:50 :50克 如低功耗电磁阀尺寸：15× 38× 39mm，重量:50克；
2
不考虑位能
v2 1 + ∫ ⋅ dp = const. 2 ρ
1、气体沿管道作低速流动时，认为不可压缩。密度 气体沿管道作低速流动时，认为不可压缩。 为常数。 为常数。 2
v p + = const. 2 ρ
1
气体作绝热流动时，考虑压缩性，密度变化。 2、气体作绝热流动时，考虑压缩性，密度变化。
k p1v1k = p2 v2
v=
ρ
p ρ = ρ1 p1
1 k
ρ
p1
k 1
=
ρ
p2
k 2
=
p
ρk
代入上式积分得
2
k p v ⋅ + = const k −1 ρ 2
若沿气体流动方向任意取两个截面1 则有： 若沿气体流动方向任意取两个截面1－1、2－2，则有：
p1 v p2 v k k ⋅ + = ⋅ + k − 1 ρ1 2 k −1 ρ2 2
2、执行元件
以压缩空气为工作介质， 以压缩空气为工作介质，并将压缩空气的压力能转变为机械 能的能量转换装置。包括气缸、气动马达和摆动马达等。 能的能量转换装置。包括气缸、气动马达和摆动马达等。
3、控制元件
是用来控制压缩空气流的压力、流量和流动方向等，以便使 是用来控制压缩空气流的压力、流量和流动方向等， 执行机构完成预定运动规律的元件。包括各种压力阀、 执行机构完成预定运动规律的元件。包括各种压力阀、方向 流量阀、逻辑元件、射流元件、行程阀、 阀、流量阀、逻辑元件、射流元件、行程阀、转换器和传感 器等。 器等。
第三节
一、连续性方程
气体流动基本规律
根据质量守恒定律， 根据质量守恒定律，通过管道任一截面的气体 质量流量相等。 质量流量相等。
A1v1 ρ1 = A2 v2 ρ 2 = const.
二、伯努利方程 根据能量守恒定律，对理想气体有： 根据能量守恒定律，对理想气体有：
v dp +h+∫ = const. 2g ρg
ϕ 冷凝） ↑ （冷凝）
三、理想气体状态方程 1、理想气体状态方程 气体处于某一平衡状态时，其压力、 气体处于某一平衡状态时，其压力、温度和比 容间的关系。 容间的关系。
pv = RT
pV = mRT
p
ρ
= RT
v 为比容，单位m3/kg 为比容，单位m
2、状态变化方程 (1)等容变化 查理定律） 等容变化（ (1)等容变化（查理定律） 一定质量的气体， 一定质量的气体，在状态变化过程中体积保持不 变。
p1 p2 = = const. T1 T2
体积不变时，压力与温度成正比。 体积不变时，压力与温度成正比。
如：车胎、液化气罐等。 车胎、液化气罐等。 (2)等压变化（盖－吕萨克定律） (2)等压变化（ 吕萨克定律） 等压变化 一定质量的气体， 一定质量的气体，在状态变化过程中压力保持不 变。
v1 v2 = = const. T1 T2