第十章气压传动

➢ 气体状态变化过程
➢ 等温过程 p1V1= p2V2= 常量
➢ 绝热过程 一定质量的气体和外界没有热量交换时的状 态变化过程叫做绝热过程。
➢ p1V1k = p2V2k =常量
➢ 气动系统中快速充、排气过程可视为绝热过程。
第十章气压传动
气体的流动规律
气体流动基本方程
连续性方程 伯努利方程
ρ1v1A1 =ρ2v2A2 （注意ρ1≠ρ2）
对运动产生阻力的性质。 ➢ 较液体的粘度小很多，随温度的升高而升高。
第十章气压传动
空气的物理性质
➢ 空气的压缩性和膨胀性
➢ 体积随压力和温度而变化的性质分别表征为压缩性和膨 胀性。
➢ 空气的压缩性和膨胀性远大于固体和液体的压缩性和膨 胀性。
➢ 湿空气
➢ 所含水份的程度用湿度和含湿量来表示。湿度的表示方 法有 绝对湿度和相对湿度之分。
第十章 气压传动
气压传动技术包含两方面的内容：传动技术和控制技术。
传动技术的应用极为广泛，例如，各种类型的气缸、气—液
缸传动和风动机的应用以及直接使用压缩空气输送物料等。
控制技术方面，采用了气动逻辑元件来实现设备的数字和模
拟控制，采用电磁阀实现电—气联合控制。气压传动还能实
现简单的复杂的程序控制。所以，气压传动不仅可以实现单
➢ 一般包括后冷却器、油水分离器、贮气罐、干燥
器
第十章气压传动
管道系统和气动三大件
气动三大件：
分水过滤器 作用是除去空气中的灰尘、杂质，并将空气中的水分分离出 来。
➢原理：回转离心、撞击， ➢性能指标：过滤度、水分离率、滤灰效率、流量特性 油雾器 特殊的注油装置。 ➢原理 当压缩空气流过时，它将润滑油喷射成雾状，随压缩空气流入需
第二节 气压传动基础知识
空气的物理性质
➢ 气压传动是以压缩空气作为工作介质进行能量的传 递和控制的一种传动形式。
➢ 空气的组成 ➢ 主要成分有氮气、氧气和一定量的水蒸气。 ➢ 含水蒸气的空气称为湿空气，不含水蒸气的空气 称为干空气。
➢ 空气的密度 单位体积内空气的质量。 ➢ 空气的粘度 气体在流动过程中，空气质点之间相
第十章气压传动
充气过程
➢ 充气时，容器中的压力逐渐上升， 充气过程基本上分为声速和亚声速 两个充气阶段。当容器中气体压力 小于临界压力，在最小截面处气流 的速度都是声速，流向容器的气体 流量将保持为常数。
➢ 在容器中压力达到临界压力以后，
管中气流的速度小于声速，流动进 入亚声速范围，随着容器中压力的 上升，充气流量将逐渐降低。
➢ 因气体可以压缩（ ρ ≠常数） ，又因气体流动很快，来
不及与周围环境进行热交换，按绝热状态计算，则有
v2/2+ gz + kp /（k-1）ρ＋ghw= 常数
➢ 因气体粘度小，不考虑摩擦阻力，则有
v2/2+ gz + kp /（k-1）ρ= 常数
➢ 在低速流动时，气体可认为是不可压缩的（ ρ ＝常数）， 则有v2/2+ gz + p /ρ= 常数
第十章气压传动
气压传动存在的缺点是：
1．由于空气的可压缩性，气动装置的动作稳定性差。 2．由于工作压力低，气动装置的出力受到一定限制。 3．气动装置中的信号传递速度比光、电控制速度慢。 4．气动装置的噪音大
二、气压传动系统的组成:
1．动力元件2．执行元件 3．控制元件 4．辅助元 件
第十章气压传动
➢ 向容器充气的过程视为绝热过程，容器内压力由p1 升高到p2，，容器内温度也由室温T1升高到T2，
充气后的温度为
T2=kTs/［1+p1(k-1)/p2］ 式中:Ts为热力学温度，设定Ts=Ti ；k为绝热指数。
➢ 但容器内温度下降至室温，其内的气体压力也要下 降，下降后的稳定值为
p=p2T1/T2
机自动化，而且可以控制流水线和自动线的生产过程。它与
电子、电气和液压技术一样，是实现自动控制的一种重要方
法。因此，以压缩空气为能源的气动技术，近年来在国内外
都发展很快。
第十章气压传动
第一节 概述
一、气压传动的优缺点
气动技术能够得到迅速发展和广泛应用原是由于它 具有如下优点 :
1.气压传动使用空气作为介质，空气可以从大气中取之不尽， 故无介质供应的困难和介质费用的支出。 2.气压传动反应快，动作迅速。 3.压缩空气的工作压力较低。 4.空气的粘度很小，在管道中流动时的压力损失较小。 5.空气的性质受温度的影响小。 6.便于实现系统的过载自动保护。 7. 气动元件维护使用方便。
第十章气压传动
第三节 气压传动能源元件及辅助元件
❖ 气压传动能源元件是各种空气压缩机，是 气压传动与控制系统的核心元件
第十章气压传动
气源装置
➢ 气源装置为气动系统提供满 足一定质量要求的压缩空气， 是气动系统的重要组成部分。
➢ 气动系统对压缩空气的主要 要求：具有一定压力和流量， 并具有一定的净化程度。
第十章气压传动
气动元件的通流能力
➢ 定义:气动元件的通流能力，是指单位时间内通 过阀、管路等的气体质量。
➢ 有效截面积 ➢ 由于实际流体存在粘性，流速的收缩比节流孔 实际面积小，此最小截面积称为有效截面积， 它代表了节流孔的通流能力。
第十章气压传动
充气、放气温度与时间的计算
➢ 定积容器充气问题 ➢ 充气时引起的温度变化
➢ 压缩空气的析水量
➢ 压缩空气一旦冷却下来，相对湿度将大大增加，到温度 降到露点以后，水蒸气就要凝析出来。
第十章气压传动
理想气体的状态方程
➢ 理想气体的状态方程 ➢ 不计粘性的气体称为理想气体。空气可视为理想气体。 ➢ 一定质量的理想气体在状态变化的瞬间，有如下气体状 态方程成立
pV / T = 常量 或 p=ρRT
➢ 气源装置由以下四部分组成
➢ 气压发生装置——空气 压缩机；
➢ 净化、贮ห้องสมุดไป่ตู้压缩空气的 装置和设备；
➢ 管道系统；
➢ 气动三大件。
第十章气压传动
气压发生装置
➢空气压缩机将机械能转化为气体的压力能，供
气动机械使用。
➢空气压缩机的分类：容积型和速度型。 ➢空气压缩机的选用原则：依据是气动系统所需
要的工作压力和流量两个参数。
第十章气压传动
压缩空气的净化装置和设备
➢气动系统对压缩空气质量的要求：压缩空气要具
有一定压力和足够的流量，具有一定的净化程度。 不同的气动元件对杂质颗粒的大小有具体的要求。
➢ 混入压缩空气中的油分、水分、灰尘等杂质会产
生不良影响，必须要设置除油、除水、除尘，并 使压缩空气干燥的提高压缩空气质量、进行气源 净化处理的辅助设备。