气动技术基础知识

可不按压力容器处理。 选用
按空压机功率(对应空压机吸入流量)选定气罐容积。最终气罐容积应按下面两公式的最大值选 定。
公式计算一
公式计算二
气源处理的必要性
[从空压机输出的压缩空气，含有大量的水分、油和粉尘等污染物] [变质油分形成焦油状物质，导致橡胶及塑料材质变质和老化] [水分对气动元件影响较大：管道生锈，水结成冰，使润滑油变质及破坏油膜] [锈屑及粉尘会使相对运动件磨损，加速密封件损伤，导致漏气] [液态油水及粉尘从排气口排出，会污染环境、影响产品质量] 空气质量不良是气动系统出现故障的主要因素，会使气动系统的可靠性和使用寿命大大降低， 由此造成的损失会大大超过起源处理装置的成本和维护费用。 压缩空气中，绝对不许含有化学药品、有机溶剂的合成油、盐分和腐蚀性气体等。 湿度
空气压缩机
产生、处理和贮存压缩空气的设备称为气源设备。由气源设备组成的系统称为气源系统。典型 的气源系统如图所示：
空压机按压力高低可分为低压型（0.2～1.0Mpa）、中压型（1.0～10Mpa）和高压型（>10Mpa）；
按工作原理可分成：
容积型：通过缩小气体体积来提高气体的压力的方法称为容积型。 速度型：提高气体的速度、让动能转化为压力能，来提高气例题
公式一
公式二
换算关系
例题
空气的湿度
解释一：在一定的空气压力下，逐渐降低空气的温度，当空气中所含水蒸气达到饱和状态，开 始凝结形成水滴时的温度叫做该空气在空气压力下的露点温度。即当温度降至露点温度以下， 湿空气中便有水滴析出。降温法清除湿空气中的水分，就是利用此原理。
解释二：在日常生活中我们可以看到，到夜间空气温度降低时，空气中的水分会有一部分析出， 形成露水或霜。这说明在水蒸气含量不变的情况下，由于温度的降低，能够使空气中原来未达 饱和的水蒸气可变成饱和蒸气，多余的水分就会析出。使水蒸气达到饱和时的温度就叫作“露点”。
高精度 高速度
定位精度可达 0.5~0.1mm，过滤精度可达 0.01um，除油率可达 1m3 标准大气中的油雾 在 0.1mg 以下
小型电磁阀的换向频率可达数十赫兹，气缸的最大速度可达 3m/s
低能耗
电磁阀的功率可降至 0.1W。环保、节能
轻量化
元件采用铝合金及塑料等新型材料制造，零件进行等强度设计
温
应的饱和水分含量为 0.038g/m3，说明空气中尚含有这些水分。如果露点为-60℃，则饱和水分含
度] 量为 0.011g/m3。露点越低，说明干燥程度越高。
解释三：它是指气体中的水份从未饱和水蒸气变成饱和水蒸气的温度，当未饱和水蒸气变成饱 和水蒸气时，有极细的露珠出现，出现露珠时的温度叫做“露点”，它表示气体中的含水量，露点 越低，表示气体中的含水量约少，气体越干躁。露点和压力有关，因此又有大气压露点（常压 露点）和压力下露点之分。大气压露点是指在大气压力下水份的凝结温度，而压力下露点是指 该压力下的水份凝结温度，两者有换算关系（可查换算表），如压力 0.7Mpa 时压力露点为 5℃， 则相应的大气压（0.101Mpa）露点则为-20℃。在气体行业中，若无特殊说明，所指的露点均为 大气压露点。
[绝对湿度] 每 m3 湿空气中含有的水蒸气的质量，称为绝对湿度。也就是湿空气的水蒸气密度。
[全压力]
湿空气是干空气和水蒸气的混合气体。干空气和水蒸气的混合气体的压力称为全压力， 故全压力是干空气的分压力和水蒸气的分压力之和。
[绝对湿度]
绝对湿度只能说明湿空气中所含水蒸气的多少，但不能说明湿空气所具有的吸收水蒸 气的能力，为了了解湿空气继续吸收水分的能力和离饱和状态的远近，人们引入相对 湿度的概念清楚地说明了这个问题。
注意事项
气罐属于压力容器，应遵循压力容器的有关规定。必须有产品耐压合格证明书。
气罐上必须装有安全阀、压力表，且安全阀与气罐之间不得再装其他的阀等。最低处应设有排水
阀，每天排水 1 次。
绝对压力低于 0.1MPa、真空度小于 0.02Mpa、容积内径小于 150mm 和公称容积小于 25L 的容器，
[压力 露点]
解释一：即湿空气被压缩后开始析出水滴时的温度。压力越高，开始析出水滴的温度也越高。 解释二：其他条件不变，但是大气压力不同的情况下，露点是不同的。最大压力露点就是大气 压力最大的情况下露点温度值。 解释三：我们说的压力露点是：同样的气体，其在相同温度下， 因为压力改变所以湿度有变化。温度为 20℃时，常压露点为-50℃。当压力变为十公斤时，压力 露点为-27.5℃,压力霜点为-29.66℃
［真空度］ 低于当地大气压的压力值。
［真空压力］ 绝对压力与大气压之差。真空压力在数值上与真空度相同，但应在其数值前加负号。
［温度 T］ 在工程计算中常用热力学温度 T，其单位名称为开[尔文]，单位符号为 K，和我们生活中
的摄氏温度（℃）换算关系为：T=t-T0，T0=273.15K
［标准状态］ [基准状态］［理想气体］［完全气体］
后冷却器最低处应设置自动或手动排水器，以排除冷凝水。适用于进口空气温度低于 200℃，且 处理空气量较大、湿度大、粉尘多的场合。
储气罐
功能 消除压力脉动。 依靠绝热膨胀及自然冷却降温，进一步分离掉压缩空气中的水分和油份。 贮存一定量压缩空气。可解决短时间内用气量大于空压机输出量的矛盾。 在空压机出现故障或停电时，维持短时间的供气，以便采取措施保证气动设备的安全。
生产自动化
机械加工生产线上零件的加工和组装，如工件的搬运、转位、定位、夹紧、进给、装 卸、装配、清洗、检测等工序。
机械设备
自动喷气织布机、自动清洗机、冶金机械、印刷机械、建筑机械、农业机械、制鞋机 械、塑料制品生产线、人造革生产线、玻璃制品加工线等许多场合
电子半导体 家电制造业
例如硅片的搬运、元器件的插入与锡焊，彩电、冰箱的装配生产线
气动技术基础知识
气动技术概况
气动（PNEUMATIC）是“气动技术”或“气压传动与控制”的简称。气动技术是以空气压缩 机为动力源，以压缩空气为工作介质，进行能量传递或信号传递的工程技术，是实现各种生产 控制、自动控制的重要手段。
纵观世界气动行业的发展趋势，气动元件的发展动向可归纳为:
高质量
电磁阀的寿命可达 1 亿次，气缸的寿命可达 5000-8000Km
后部冷却器
风冷式 空压机输出的压缩空气温度可达 180℃，在此温度下空气中的水分完全呈气态。后冷却器的作用就
是将空压机出口的高温空气冷却至 40℃以下，将大量水蒸气和变质油雾冷凝成液态水滴和油滴，以便 将它们清除掉。
风冷式是靠风扇产生的冷空气吹向带散热片的热气管道来降低压缩空气的温度的。 水冷式
它把冷却水与热空气隔开，强迫冷却水沿热空气的反方向流动，以降低压缩空气的温度。水冷式后 冷却器出口空气温度约比冷却水的温度高 10℃。
也叫透平型或涡轮型。 全称“往复活塞式空气压缩机”，是容积式压缩机的一种形式，也是目前工业应用的最多 的空气压缩机。此类压缩机按压缩级数分为单级、双级和多级。单级常用于需要 0.3～0.7Mpa 压力范围的系统。单级空压机压力超过 0.6Mpa，产生的热量太大，空压机工作效率太低，故 常使用两级活塞式空压机。若最终压力为 1.0Mpa，则第一级通常压缩至 0.3Mpa。设置中间冷 却器是为了降低第 2 级活塞的进口空气温度，以提高空压机的工作效率。活塞式空压机需设置 气罐。 往复式压缩机以活塞作为挤压部件，使气体直接受到压缩而提高压力。一般由汽缸、活塞、 连杆、曲轴和进排气阀等主要部件构成，通过曲轴连杆机构将原动机（电动机、内燃机等）提 供的旋转运动转化为活塞的往复运动，使汽缸与活塞之间的容积发生周期性变化，从而完成气 体的吸入、压缩和排出等过程。排气量主要取决于容积系数的高低及同一次级并联汽缸的数目。 活塞式压缩机具有使用范围广、效率较高、对不同气体的适应性较强等优点，但体积庞大、 易磨损件多，输气欠均匀、气体易被润滑油污染。
化肥、化工、粮食、食品、药品、生物工程等实现粉末、粒状、块状物料的自动计量
包装自动化
包装。用于烟草工业的自动化卷烟和自动化包装等许多工序。用于对粘稠液体（如油
漆、油墨、化妆品、牙膏等）和有毒气体（如煤气等）的自动计量灌装
空气的物理性质
［密度 ρ］
气体状态参数 1
气体状态参数 2
气体状态方程
单位体积内所含气体的质量称为密度。单位为 kg/m3 。
查理法则（等容） 一定质量的气体，若其状态变化是在体积不变的条件下进行的，则称为等容过程。
P1/T1=P2/T2 密闭气罐中的气体,由于外界环境温度的变化,使罐内气体状态发生变化的过程也可看作等容 过程。
盖吕萨克法则(等压) 一定质量的气体，若其状态变化是在压力不变的条件下进行的，则称为等压过程。
［压力 p］ 压力可用绝对压力、表压力和真空度来衡量。
［绝对压力］ 以绝对真空作为起点的压力值。一般在表示绝对压力的符号的右下脚标注“ABS”，即 PABS
［表压力］
高出当地大气压的压力值。由压力表测得的压力值即为表压力。在工程计算中，常将当地 大气压力用标准大气压力代替，即令 Pa=101325Pa。
螺杆式空压机具有容积效率高、结构紧凑，运行平稳，易磨损件少、使用寿命长等优点； 但转子线形复杂，加工难度较高，且运行噪音较大。
离心式空压机
离心式压缩机时透平压缩机的一种结构形式。它主要由：叶轮、轴、轴承、密封、扩压器、 导流器等部件组成。由于叶轮在高速旋转，使气体在离心力作用下产生一定的径向流速和压力， 随之气流又在扩压器、导流器等通道中受到“扩压”作用，使气体压力进一步提高，然后被导 入下一级的叶轮入口。其排气量随排气压力变化而相应变化。转速一定时，增大排气量会使排 气压力降低，反之则升高。排气量增大到某一最大值时排气压力降到最低值，排气量减少到某 一临界值以下时，则会使压缩机发生不正常的“喘振”现象。因此，每一台离心式压缩机都有 某一稳定的工作区域。离心式压缩机广泛应用于中低压排气压力和大排气量的场合，如高炉鼓 风、空气分离、合成氨、煤气输送、喷织等。
[露 测得露点温度，就可以从水蒸气的饱和含量表中查得其水蒸气含量。由于温度降低过程中水蒸
点 气含量并没有改变，因此，测定露点实际上就是测定了空气中的绝对湿度。如果露点越低，表
及 示空气中的水分含量越少。
露
点
露点可用专用的露点仪测定。例如，空气经干燥器后的露点为-50℃，由表 8 可查得：与-50℃对
螺杆式压缩机
螺杆式空压机是回转式空压机的一种结构形式。利用一对互相啮合的阳、阴螺杆（即螺旋 形的主、从动转子）作为挤压部件以提高气体压力。它主要由进气阀组、汽缸（腔体）、阳螺 杆、阴螺杆、同步齿轮（有时还有增速齿轮）、轴密封、轴承、油气分离桶等主要部件构成。 当原动机带动阳阴两个螺杆作相反方向旋转时 ，它们当中的自由空间的容积沿轴向逐渐减小， 气体便自一端被吸入汽缸，从而两转子间的空气逐渐被压缩后由一端连续排出。若转子和机壳 之间相互不接触，则不需润滑，这样的空压机便可输出不含油的压缩空气。它可连续输出无脉 动的流量大的压缩空气，出口空气温度为 60 度左右。
无给油化
不供油润滑元件组成的系统不污染环境，系统简单，维护也简单，节省润滑油
复合集成化 减少配线（如串行传送技术）、配管和元件，节省空间，简化拆装，提高工作效率
机电一体化 典型的是“计算机远程控制+可编程控制器+传感器+气动元件”组成的控制系统
气动技术应用
汽车制造业
其中包括焊装生产线、夹具、机器人、输送设备、组装线、涂装线、发动机、轮胎生 产装备等方面
[相对湿度]
每立方米湿空气中，水蒸气的实际含量（即未饱和空气的水蒸气密度 ρvb）与同温度下 最大可能的水蒸气含量（即饱和水蒸气密度 ρb）之比称为相对湿度。记为 φ。气动系 统中使用的空气，希望相对湿度越低越好。通常当空气的相对湿度在 60％－70％时， 人感觉舒适。相对湿度既反映了湿空气的饱和程度也反映了湿空气离饱和程度的远近。
TIV1=T2V2 例如，大气罐中的气体长时间的经小孔向外放气，气罐中气体的状态变化过程可看作是等 温过程。
流体力学的基础知识
式中 P。―――速度为零处的压力，称为总压力 P―――静压力
流速高处压力低，流速低处压力高。它表明单位体积气体的压力能和动能之和保持不变。
Cv 值
B、C 值
新旧对比
公式 1