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1、第九章 气压传动基础知识,本章重点：,1、气压传动系统的组成、特点及发展概况； 2、空气的组成、物理性质及状态方程； 3、气体流动的基本规律。,本章难点：,理想气体状态方程、气体流动的基本规律,第一节 气动系统组成及特点,一、气动系统组成,气源装置 执行元件 控制元件 辅助元件,1、气源装置,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。 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。,2、执行元件,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。,3、控制元件,是用来控
2、制压缩空气流的压力、流量和流动方向等，以便使执行机构完成预定运动规律的元件。包括各种压力阀、方向阀、流量阀、逻辑元件、射流元件、行程阀、转换器和传感器等。,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、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。,二、气动系统特点,1、气动系统对工作环境适应性好。,2、成本低、寿命长、维修方便。,3、便于集中供气和远距离输送。,4、自动化程度高。,5、传动效率低、产生的推力小。,6、气动反应快，动作迅速，管路不易堵塞。,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。,
3、三、气动系统的发展,1、位置控制的高精度化,如：锁紧气缸：0.5mm，配以控制系统达0.2mm； 定位气缸： 0.01mm ；,2、小型化： 如低功耗电磁阀尺寸：15 38 39mm，重量:50克；,3、节能化： 如低功耗电磁阀：0.5w；,4、无油化： 第1阶段：预加润滑剂成功；第2阶段：全无油润滑元件开发；,5、机电一体化： PC 接口（interface） 小型阀（small valve） 气缸（pneumatic cylinder）。 气动技术由开关控制反馈控制,第二节 空气的物理性质及状态方程,一、空气的组成,1、组成：,由多种气体所组成的混合体。,2、类型：,干空气：N2 、 O2
4、、Ar、CO2 、其它气体。,湿空气：N2 、 O2、Ar、CO2 、H2O（气）、其它气体。,湿空气,不饱和湿空气：由干空气和过热水蒸汽组成的湿空气。,饱和湿空气：由干空气和饱和水蒸汽组成的湿空气。,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。空气粘性随温度变化而变化，温度升高，粘性增加；反之亦然。,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理量。,绝对湿度：单位体积的湿空气中所含水蒸汽的质量。用 表示，单位：kg/m3。,相对湿度：单位体积的湿空气中所含水蒸汽的质量与同温度下饱和湿空气中所含水蒸汽质量之比。用 表示，无量纲。,
5、即：相对湿度是表征湿空气中水蒸汽含量接近饱和的程度。,=0，空气绝对干燥，其吸收水蒸汽能力最强；,=100，空气中水蒸汽达到饱和，其吸收水蒸汽能力为0 ；,=6070，人体感觉最舒适 ；, 90，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）。 用 d 表示，单位：g/kg干空气。,结论： 1） 值大小保证湿空气吸收水蒸汽的能力； 2）在压力一定情况下， 温度 （干燥）,温度 （冷凝）,4、粘度,粘性：空气质点相对运动时产生阻力的性质。用粘度来度量。,温度 分子运动加剧 碰撞机会 ,粘度,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
6、压力、温度和比容间的关系。,2、状态变化方程,(1)等容变化（查理定律）,一定质量的气体，在状态变化过程中体积保持不变。,为比容，单位m3/kg,体积不变时，压力与温度成正比。,如：车胎、液化气罐等。,(2)等压变化（盖吕萨克定律）,一定质量的气体，在状态变化过程中压力保持不变。,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）。,(3)等温变化（波意耳定律）,一定质量的气体，在状态变化过程中温度保持不变。,如：气缸工作、管道输送空气等。,(4)绝热变化,一定质量的气体，在状态变化过程中系统与外界无热交换。,式中：k为绝热指数。对干空气取1.4；对饱和
7、蒸汽取1.3。,如：空压机压缩空气(上升至250 )；高速气流流经阀口(下降至-100 )。,(5)多变过程,不加任何限制的过程称为多变过程。,式中：n为多变指数。,n=0，等压变化过程 n=1，等温变化过程 n=k，绝热变化过程 n= , 等容变化。,1：n=0，等压变化 2：n= ,等容变化 3：n= 1,等温变化 4：n= 1.4，绝热变化 5：n=n，多变过程。,第三节 气体流动基本规律,一、连续性方程,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。,二、伯努利方程,根据能量守恒定律，对理想气体有：,不考虑位能,1、气体沿管道作低速流动时，认为不可压缩。密度为常数。,2、气体作绝热流动时，考虑压缩性，密度变化。,代入上式积分得,若沿气体流动方向任意取两个截面11、22，则有：,
