数控系统机床结构编码器液压与气压传动主讲人：目 录1液压与气压传动概述2液压传动基础知识3气压传动基础知识4液压元件5气源装置及气动元件6液压基本回路7气动基本回路9气动系统安装调试及使用维护8典型液压系统原理及故障分析03气压传动基础知识项目导读气压设备与液压、电气设备一样都是生产 过程自动化和机械化最有效的手段之一 在现代化大生产中的自动化过程中乐三分 之一是用电气设备来实现的 本项目主要介绍气压传动中空气的物理性 质、理想气体的状态方程及其变化过程、 理想气体流动性规律，使学习者对气压传 动的介质有概括性了解，为后续学习奠定 一定的基础知识目 标能力目标Ø 掌握空气的物理性质 Ø 了解理想气体的状态方程及其变化过程 Ø 了解理想气体流动性规律Ø 能够对气压传动中的工作介质特性熟练掌 握 Ø 在气压传动使用过程中能够准确判断其状 态任务3.1 空气的物理性质任务3.2 理想气体的状态方程及其状态变 化过程任务浏览任务3.3 理想气体流动性规律任务3.1空气的物理性质3.1.1空气的组成与性质、湿度与含湿量1.空气的组成 自然界的空气是由很多气体混合而成的，其主要成分有氮和氧；其他气体如氩气、二氧 化碳等气体占的比例极小；此外，空气中常含有一定量的水蒸气。
2.空气的性质 （1）空气的密度 空气具有一定质量，其密度是单位体积内空气的质量，用ρ表示，即ρ=m/V 对于干空气的密度计算 对于湿空气的（2）空气的粘性 空气的粘性是空气在流动过程中产生的内摩擦阻力 （3）空气的可压缩性和膨胀性 气体因分子间的距离大，内聚力小，故分子运动的平均自由路径大 因此，分子的体积容易随压力和温度发生变化，气体与液体相比具有明显的可压缩性和 膨胀性 气体的体积受压力和温度变化的影响极大，与液体和固体相比较，任务3.1空气的物理性质3.1.1空气的组成与性质、湿度与含湿量3空气的湿度与含湿量 （1）湿度 自然状态下的空气基本上都是湿空气湿空气的湿度将使气动元件腐蚀生锈，润滑变稀、变质等 ，影响了气动系统的稳定性和寿命为保证系统的正常工作，应在压缩机的出口处安装冷却器， 使压缩空气的水蒸气凝结，还要在贮气筒出口处安装空气干燥器，进一步清除空气中的水分 根据达尔顿（Dalton）法则，混合在一起的各种气体相互之间不发生化学反应，各气体将互不干 涉地单独运动混合气体的压力（全压力）等于各气体的压力之和。
因此，湿空气的压力ps，应 为干空气的压力pg与水蒸气的压力之和pw即ps=pg+pw（34）湿度的表示方法有两种：绝对湿度和相对湿度湿空气所含水分的程度用含湿度量来表示湿空 气不仅会腐蚀元件，还会对系统工作的稳定性带来不良影响，因此各种气动元件对压缩空气的含 水量有明确的规定，而且常采用相应的措施去除压缩空气中的水分 ①绝对湿度 ②相对湿度值在0~100%之间变化，干空气的相对温度为0，饱和空气的相对湿度为100%值越 小，表示湿空气吸收水蒸气的能力越强因此，绝对温度说明湿空气中含有水蒸气的多少相对 湿度说明湿空气所具有的吸收水蒸气的能力 当空气的相对湿度在60%~70%范围内人体感觉到舒适气动技术规定各种阀体的相对湿度不得超 过90%~95%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 有时也用于同一温度下，湿空气的绝对湿度与饱和绝对湿度的比值，即=χ χb×100% （38）（2）空气的含湿量 除了用绝对湿度、相对湿度表示湿空气中所含水蒸气的多少外，还可用空气的含湿量来表示单 位质量的干空气中所混合的水蒸汽的质量，称为空气的含湿量，用d表示即d=mw mg×100% (39)式中：mw——水蒸汽的质量（kg）；mg——干空气的质量（kg）。
空气中水蒸汽的含量是随温度而变化的当温度下降时，水蒸汽的含量下降；温度升高时含量增 加若要减少进入气动设备中空气的水份，必须降低空气的温度所以降低进入气动装置空气的 温度，对于减少空气中的含水量是有利的3.空气的湿度与含湿量（1）湿度 自然状态下的空气基本上都是湿空气 根据达尔顿（Dalton）法则，混合在一起的各种气体相互之间不发生化学反应，各气体将互不 干涉地单独运动混合气体的压力（全压力）等于各气体的压力之和因此，湿空气的压力ps ，应为干空气的压力pg与水蒸气的压力之和pw即ps=pg+pw（2）空气的含湿量 除了用绝对湿度、相对湿度表示湿空气中所含水蒸气的多少外，还可用空气的含湿量来表示 单位质量的干空气中所混合的水蒸汽的质量，称为空气的含湿量，用d表示即d=mw/mg×100%任务3.1空气的物理性质3.1.1空气的组成与性质、湿度与含湿量1.压缩空气的污染及其影响 压缩空气中混入或产生某些污染物被称作压缩空气污染，其污染物主要是固体杂质、 油分、水等 污染物的来源主要有压缩机吸入的空气中包含的水分、粉尘和烟尘等； 气动系统内部产生的压缩机润滑油、运动元件的磨损产生的碎屑、冷凝水和锈蚀物等 ；安装、装配时或维修时混入的湿空气和异物等。
水分造成管道及金属零件锈蚀，甚至阀体动作失灵，水分会使润滑油变质，还会在低 温时结冰，是管路冻结，气动元件动作不良2.压缩空气质量等级 不同的工作对象对气压传动 装置及作业环境的清洁度有不同的要求，同时对压缩 空 气质量要求也不同任务3.2理想气体的状态方程及其状态变化过程3.2.1理想气体的状态方程 1.理想气体的状态方程 一定质量的理想气体，在状态变化的某一稳定瞬时，其压力﹑温度和密度之间的关系称为理 想气体状态方程pν=RT 或 pV=mRT 2.理想气体的状态变化过程及规律 （1）等压过程（盖-吕萨克定律） 一定质量的气体，在压力保持不变（p＝常数）时，从某一状态变化到另一状态的过程，称等 压过程 （2）等容过程（查理定律） 一定质量的气体，在容积保持不变（V=常数）时，从某一状态变化到另一状态的过程，称为 等容过程 （3）等温过程（波意耳定律） 一定质量的气体在温度保持不变（T＝常数）时，从某一状态变化到另一状态的过程，称为等 温过程 （4）绝热过程 气体在状态变化过程中，系统与外界无热量交换的状态变化过程，称为绝热过程 （5）多变过程 不加任何限制条件的气体状态变化过程，称为多变过程。
实际上大多数变化过程为多变过 程等容、等压﹑等温﹑绝热这四种变化过程不过是多变过程的特例而已任务3.3理想气体流动性规律3.3.1理想气体流动的基本方程 声速与马赫数1.理想气体流动的基本方程（1）理想气体的连续性方程 连续性方程，实质上是质量守恒定律在流体力学中的一种表现形式 理想气体在管道中作定常流动时，流过管道每一通流截面的质量流量为一定值，即qm=ρAv=C（2）理想气体的动量方程 在纳维斯托克方程基础上，动量方程实质是动量守恒定律在流体力学中的一种表现形式 vdv+dp/ρ=0理想气体的状态方程的微分形式为dp/p=dT/T+dρ/ρ（3）理想气体的能量方程（伯努利方程） 在流管的任意截面上，根据能量守恒定律，理想气体的流动单位质量应满足伯努利方程 v2/2+gH+∫dp/ρ+ghf=C任务3.3理想气体流动性规律3.3.1理想气体流动的基本方程 声速与马赫数2.声速与马赫数 （1）声速 声音所引起的波称为声波声波在介质中的传播速度称为声速对于气体，比值取决于微弱扰动所 引起的热力学过程气体在管道中流动时，某点的声速为（2）马赫数 在气体动力学中，常用气体流速与当地声速之比作为气体流动的一个重要参数，称为马赫（Mach） 数，即Ma=v/c任务3.3理想气体流动性规律3.3.2气体在管道中流动的特性1.管道通流截面积变化与平均流速的关系 流经管道的通流截面时的理想气体，它的平均流速变化的快慢，由管道通流截面积的 变化与出口的压力差值决定。
得微分后的方程整理得到2.气流达到声速的临界压力比气流通过气动元件，使元件进口压 力保持不变，出口压力降低如果 当气流压力之比＞1.893或＜0.528 时，流速在声速区任务2.3液体动力学分析3.3.3充气、放气温度与时间的计算如图3-6所示，向气罐充气，充气的过程进行得较快，热量来不及通过气罐向外界交换， 这种过程称为绝热充气 向罐内充气时，气罐内的压力从p1升高到p2，温度又T1上升到T2根据能量守恒定律， 得到充气后的温度为 当T=T1时，气源与被充气罐均为室温时，有 气罐充气到气源压力时所需的充气时间为如图3-7所示为气罐放气时，气罐内气体的初始压力为p1，初始温度为，气罐的气体通过 小孔向外放气，压力降为p2，温度降为T2则放气后的温度为 气罐放气结束所需时间实训任务实训目的①了解工农业生产中气压传动技术的应用，并与其他传动技术相比具有的特点②掌握压缩空气的品质，了解气源净化参数测量，了解工作介质参数的测量 实训内容：在有气动设备的工厂或气动实验室参观学习，并对其传动的工作过程进行分析数控系统机床结构编码器本项目学习结束THANKSLOGO诚信立足创新致远追求卓越本项目学习结束THANKS。