气动传动基础知识

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1、第十章 气动传动基础知识 第一节 第二节 第三节 第四节 第二节气体状态方程 一、理想气体的状态方程 所谓理想气体是指没有粘性的气体，当气体处于某一平衡状态时，气体的压力、温度和比体积之间的关系为或者 式中式中 p p 为气体的绝对压力为气体的绝对压力(N(Nmm。) )；v v 为空气的比体积为空气的比体积(m3(m3kg)kg)；R R 为气体常数，干空气为气体常数，干空气 R R=287?1N.m(kg.K)=287?1N.m(kg.K)、水蒸气、水蒸气 R=462R=46205N.m05N.m(kg.K)(kg.K)；T T 为空气的热力学温度为空气的热力学温度(K)(K)；mm 为空

2、气的质量为空气的质量(kg)(kg)；V V 为气为气体的体积体的体积(m(m s) s)。但由于实际气体具有粘性，因而严格地讲它并不完全依从理想气体方程式，随着压力和温度的变化，其户但由于实际气体具有粘性，因而严格地讲它并不完全依从理想气体方程式，随着压力和温度的变化，其户 p pRTRT并不是恒等于并不是恒等于 1 1。当压力在。当压力在 0 010100MPa0MPa，温度在，温度在 0 0200200之间变化时之间变化时RTRT 的比值仍接近于的比值仍接近于 1 1其误差小于其误差小于4 4。在气动技术中，气体的工作压力一般在。在气动技术中，气体的工作压力一般在 2 20MPa0MPa

3、 以下，因而此时将实际气体看成理想气体，由此引起的误以下，因而此时将实际气体看成理想气体，由此引起的误差是相当小的。差是相当小的。二、理想气体的状态变化过程1等容变化过程(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时，则有式(10-7)表明，当体积不变时压力的变化与温度的变化成正比，当压力上升时，气体 的温度随之上升。2等压变化过程(盖-吕萨克定律) 一定质量曲气体在状态变化过程中当压力保持不变时，有 式(10 8)表明，当压力不变时，温度上升，气体比体积增大(气体膨胀)；当温度下降 时 t 气体比体积减小(气体被压缩)。3等温变化过程(波意耳定律)一定质量的气体，在其状态变化过程

4、中，当温度不变时，有式(109)表明 t 在温度不变的条件下，气体压力上升时，气体体积被压缩，比体积下降； 压力下降时，气体体积膨胀，比体积上升。4 绝热变化过程一定质量的气体，在状态变化过程中，与外界完全无热量交换时，有式中 为等熵指数，对于干空气 =1.4，对饱和蒸气 =13。上一节|第 1 2 页|下一节第三节 气体流动规律 一、连续性方程 根据质量守恒定律，通过流管任意截面的流体质量流量 qm 为 式中， A 为流管的任意截面面积；v 为该截面上的平均流速。 二、伯努利方程 在流管的任意截面上，根据能量守恒定律，单位质量稳定的空气流的流动 压力 p、平均流速 、位置高度 H 和阻力损失

5、 hf，满足下列方程( 伯努利方 程 )，即 因气体是可以压缩的，按式 (10l0) 绝热状态计算，对于可压缩气体， 常数，因而有 又因为 p=p/ 常数，以式 1014)可写成 若不考虑摩擦阻力。且忽略位置高度的影响则有 而在低速流动时，气体可以认为是不可压缩的，且忽略摩擦和位置高度的 影响，则式(10-l4) 可写成 若任取两个截面列写伯努利方程，经整理，由式(10 16)可得出如下常用的 公式 式中 1 、2 分别为两个截面上的平均流速； p1.p2 分别为两个截面上的 压力；T1 、T2 分别为两个截面上的绝对温度。 三、通流能力 在气压传动系统中，阀或管路的通流能力，是指单位时间内通

6、过阀或管路 的流体体积流量或质量。目前表示通流能力大致有以下几种表示方法。即有教 截面面积 A，流量系数 C 和流量 q 等。 1 有效截面积 A 在整个气动系统中，通常认为使元件过流截面与相应的管道截面等效。而 实际上气动元件的过流截面与有效截面积还是有差异的，有效截面积是指一个 无粘性气流中的理想节流小孔的流量等于实际气体流过气动元件的流量。这个 有效截面积只能用实验方法捌定，经常用由定积容器放气法来测定，测出有关 数据后再用下式来计算 式中 V 为容器的体积(L)；t 为通气时间(s)；P0 为容器内初始压力(MPa)；声为 放气后容器内残余压力 (MPa)； T 为室温 (K)；A 为

7、有效截面积(mm 2 )。 若在回路中有多个阀类元件连接使用时。可用一总有效面积来代替。 1) 当 n 个元件并联时总有效面积为 2) 当 n 个元件串联时的总有效面积为 2 流量系数 C 、Cv 当阀全开时，阀两端压差为 1.0MPa ，密度为 1000kgm3 的水所通过阀 时的流量系数 C 为 式中 qv 为实测水的流量(m3h) 。 流量系数 Cv 是阀全开时，以 600 F(约 15.6)的清水，在阀前后压差保 持为 lbfin 2 。( 约为 O.007MPa) ，流经闽的流量值用加仑mm 表示的数 值 (1 加仑 min=3.785Lmin) 。 A 、 C 和 Cv 间的换算关系为 3 流量 q v 当气流通过气动元件时，使元件进口压力 A 保持不变，使出口压力 p2 降 低，若降低到 p2=0.5281 或 p1=1.893p2 时，则气流达到声速；当 p2/p10.528 l 时称之为亚声速区。流量分别接下式计算。 当 p2/p10. 528( 在亚声速区 ) 时 式中 p1、p2 户。分别为进口和出口压力(MPa)；A 为有效截面积(mp2)；T 为进 口气体温度(K);qv 为换算成自由状态后的空气流量(Lmin)。 自由状态的流量帆与受压状态的流量 qv 之间的关系为 式中 p 为受压状态下的压力(MPa)。