（中職）液壓與氣壓傳動第7章教學(xué)課件

1、YCF正版可修改PPT（中職）液壓與氣壓傳動第7章教學(xué)課件 第7章氣壓傳動概7.1概述7.2氣壓傳動基礎(chǔ)知識7.1概述7.1.1氣壓傳動工作原理 氣壓和液壓傳動原理近似，是以壓縮氣體為工作介質(zhì)，靠氣體的壓力傳遞動力或信息的流體傳動。傳遞動力的系統(tǒng)是將壓縮氣體經(jīng)由管道和控制閥輸送給氣動執(zhí)行元件，把壓縮氣體的壓力能轉(zhuǎn)換為機械能而做功;傳遞信息的系統(tǒng)是利用氣動邏輯元件或射流元件以實現(xiàn)邏輯運算等功能，亦稱氣動控制系統(tǒng)。下一頁返回7.1概述7.1.2氣壓傳動系統(tǒng)組成 氣壓傳動由氣源、氣動執(zhí)行元件、氣動控制閥和氣動輔件組成。氣源一般由壓縮機提供。氣動執(zhí)行元件把壓縮氣體的壓力能轉(zhuǎn)換為機械能，用來驅(qū)動工作部件

2、，包括氣缸和氣動電動機。氣動控制閥用來調(diào)節(jié)氣流的方向、壓力和流量，相應(yīng)地分為方向控制閥、壓力控制閥和流量控制閥。氣動輔件包括:凈化空氣用的分水濾氣器，改善空氣潤滑性能的油霧器，消除噪聲的消聲器，管子聯(lián)接件等。在氣壓傳動中還有用來感受和傳遞各種信息的氣動傳感器。上一頁下一頁返回7.1概述7.1.3氣動元件圖形符號 氣壓傳動系統(tǒng)中各元件均按GB/T786. 1-1993液壓氣動圖形符號(見附錄)規(guī)定繪制。其繪制方法及規(guī)則同液壓元件。氣壓傳動系統(tǒng)原理圖應(yīng)按標(biāo)準(zhǔn)圖形符號、傳動原理和邏輯關(guān)系繪制。牢記各種元件的標(biāo)準(zhǔn)畫法是掌握和應(yīng)用氣壓傳動與控制技術(shù)的基礎(chǔ)。上一頁下一頁返回7.1概述7.1.4氣壓傳動優(yōu)缺

3、點 1.優(yōu)點 .以空氣為工作介質(zhì)，工作介質(zhì)獲得比較容易，用后的空氣排到大氣中，處理方便，與液壓傳動相比不必設(shè)置回收的油箱和管道; .因空氣的私度很小(約為液壓油動力私度的萬分之一)，其損失也很小，所以便于集中供氣、遠(yuǎn)距離輸送，外泄漏不會像液壓傳動那樣嚴(yán)重污染環(huán)境; .與液壓傳動相比，氣壓傳動動作迅速、反應(yīng)快、維護簡單、工作介質(zhì)清潔，不存在介質(zhì)變質(zhì)等問題;上一頁下一頁返回7.1概述 .工作環(huán)境適應(yīng)性好，特別在易燃、易爆、多塵埃、強磁、輻射、振動等惡劣工作環(huán)境中, .成本低，過載能自動保護。 2.缺點 .由于空氣具有可壓縮性，因此工作速度穩(wěn)定性稍差。但采用氣液聯(lián)動裝置會得到較滿意的效果;.因工作壓

4、力低，又因結(jié)構(gòu)尺寸不宜過大，總輸出力不宜大于10 -40 k1V; .噪聲較大，在高速排氣時要加消聲器; .氣動裝置中的氣信號傳遞速度在聲速以內(nèi)比電子及光速慢，因此，氣動控制系統(tǒng)不宜用于元件級數(shù)過多的復(fù)雜回路。上一頁返回7.2氣壓傳動基礎(chǔ)知識7.2.1空氣及其物理性質(zhì)1.空氣的組成在空氣的組成中，氮和氧是空氣中比例最大的兩種氣體，其次是氨和二氧化碳，其他包括氖、氦、氫、氖以及水蒸氣和砂土等細(xì)小顆粒。組成成分的比例與空氣所處的狀態(tài)和位置有關(guān)，例如位于地表的空氣和高空的空氣有差別，但在距離地表20 km以內(nèi)，其組成可以看成均一不變。 在空氣有污染的情況下，還會含有二氧化硫、亞硝酸、碳?xì)浠衔锏任镔|(zhì)

5、。一般因為空氣的組成中比例最大的氮氣具有穩(wěn)定性，不會自燃，所以，空氣作為工作介質(zhì)可用在易燃、易爆場所。但利用空氣作為介質(zhì)時必須了解當(dāng)?shù)乜諝獾膶嶋H組成成分。下一頁返回7.2氣壓傳動基礎(chǔ)知識2.空氣的密度 單位體積空氣的質(zhì)量及重量，分別稱為空氣的密度及重度，氣體密度與氣體壓力和溫度有關(guān)，壓力增加，密度增加，而溫度上升，密度減少。 干空氣的密度用Pd表示 (7-1)上一頁下一頁返回7.2氣壓傳動基礎(chǔ)知識式中 熱力學(xué)溫度是T、絕對壓力是P的干空氣密度(kg/m3 ) 基準(zhǔn)狀態(tài)下干空氣的密度， ，基準(zhǔn)狀態(tài)是指溫度t=0，壓力 P=0. 1013 MPa; T-熱力學(xué)溫度(K),T=t+273.16; P

6、絕對壓力(MPa ); Po基準(zhǔn)狀態(tài)下的干空氣壓力， .濕空氣的密度用 表示 (7-2)上一頁下一頁返回7.2氣壓傳動基礎(chǔ)知識式中 濕空氣的密度(kg/m3 ) 基準(zhǔn)狀態(tài)下干空氣的密度， ，基準(zhǔn)狀態(tài)是指溫度t = 0，壓 力P=0. 1013 MPa; T-熱力學(xué)溫度(K),T=t+273.16; P絕對壓力(MPa ); Ps在熱力學(xué)溫度T時，飽和空氣中水蒸氣的分壓力(MPa )，見表7-1; 空氣的相對濕度。上一頁下一頁返回7.2氣壓傳動基礎(chǔ)知識3.空氣的壓力 空氣的壓力是指單位面積上承受的垂直作用于作用面的力。 壓力一般分為絕對壓力和相對壓力，絕對壓力是以完全真空為基準(zhǔn)計算的壓力;相對壓

7、力是以大氣壓力為基準(zhǔn)計算的壓力。通常壓力表和真空表上顯示的壓力為相對壓力，分別稱為表壓力和真空度。在運算公式中一般采用絕對壓力。4.空氣的黏性氣體在流動過程中產(chǎn)生的內(nèi)摩擦阻力的性質(zhì)叫做氣體的赫性，用赫度表示其大小。黏度大，內(nèi)摩擦阻力大，氣體流動相對容易;黏度小，內(nèi)摩擦阻力小，氣體流動相對困難。壓力對空氣黏度的影響甚微，通?？珊雎圆挥?。表7-1為壓力在0. 1013MPa時，空氣的運動黏度與溫度的關(guān)系。上一頁下一頁返回7.2氣壓傳動基礎(chǔ)知識5.空氣的壓縮性和膨脹性 空氣的體積是易變的，它隨壓力和溫度的變化而變化，即氣體體積隨溫度和壓力的變化規(guī)律遵循氣體狀態(tài)方程空氣的體積隨壓力和溫度變化較大。空氣

8、隨壓力增大而體積減小的性質(zhì)稱為氣體的可壓縮性。空氣隨溫度增高而體積增大的性質(zhì)稱氣體的膨脹性?？諝獾膲嚎s性和膨脹性比液體的壓縮性和膨脹性大的多。因此，在氣壓傳動設(shè)計中應(yīng)給予考慮。上一頁下一頁返回7.2氣壓傳動基礎(chǔ)知識 6.空氣的濕度和含濕量 (1)濕空氣的絕對濕度每1 m3的濕空氣中所含水蒸氣的質(zhì)量稱為濕空氣的絕對濕度，用x表示 (7-3)式中mv水蒸氣的質(zhì)量(kg); V-濕空氣的體積(m3 ) Pv水蒸氣的分壓力(MPa) ; Rv水蒸氣的氣體常數(shù)，Rv = 462. 05 J/ ( kgK); T-熱力學(xué)溫度(K) , T=273. 16 +t, t為濕空氣溫度(); 水蒸氣的密度(kg/

9、m3 )。上一頁下一頁返回7.2氣壓傳動基礎(chǔ)知識(2)飽和絕對濕度在一定溫度下，1m3飽和濕空氣中所含水蒸氣的質(zhì)量稱為該溫度下的飽和絕對濕度，用xs表示 (7-4)式中Ps-飽和濕空氣中水蒸氣的分壓力(MPa) ; Rv水蒸氣的氣體常數(shù)，Rv = 462. 05 J/ ( kgK); T-熱力學(xué)溫度(K) , T=273. 16 +t,t為攝氏溫度(); 飽和濕空氣中水蒸氣的密度(kg/m3 )上一頁下一頁返回7.2氣壓傳動基礎(chǔ)知識(3)相對濕度在同一溫度和壓力下，濕空氣的絕對濕度和飽和絕對濕度之比稱為該溫度、壓力下的相對濕度，用 表示 (7-5)當(dāng)空氣的相對濕度中 時即為絕對干燥。當(dāng)空氣的相

10、對濕度中 時即為飽和濕度。氣壓傳動中，要求進人控制元件的空氣相對濕度不得大于90% 。(4)含濕量含濕量可用質(zhì)量含濕量和容積含濕量表示。質(zhì)量含濕量是指1 kg干空氣中所含水蒸氣的質(zhì)量，用d表示。容積含濕量是指1m3干空氣中所含水蒸氣的質(zhì)量，用d表示上一頁下一頁返回7.2氣壓傳動基礎(chǔ)知識 (7-6)式中mv水蒸氣質(zhì)量(g); md干空氣質(zhì)量(kg); Ps-飽和水蒸氣分壓力(MPa ); P濕空氣全壓力(MPa )。 (7-7)式中d質(zhì)量含濕量(g/kg); 干空氣的密度(kg/m3 )。上一頁下一頁返回7.2氣壓傳動基礎(chǔ)知識(5)析水量濕空氣被壓縮時，其壓力、溫度、絕對濕度將增加。壓縮空氣隨著

11、冷卻降溫，其相對濕度增加。當(dāng)溫度降低到露點時將有水滴被析出。利用空氣壓縮機將自然空氣壓縮后，再通過冷卻器降溫、分離后可除去析出的水分。每小時從壓縮空氣中析出水的質(zhì)量稱為析水量，用qm表示。 (7-8)上一頁下一頁返回7.2氣壓傳動基礎(chǔ)知識7.2.2 氣體的狀態(tài)方程1.理想氣體狀態(tài)方程 理想氣體是指赫性小到可以忽略的氣體。自然空氣可視為理想氣體。一定質(zhì)量的理想氣體在狀態(tài)變化的某一瞬時，其狀態(tài)方程為 (7-9) (7-10) (7-11)上一頁下一頁返回7.2氣壓傳動基礎(chǔ)知識式中P氣體絕對壓力(MPa );V-氣體體積(m3);T-氣體熱力學(xué)溫度(K);Vm氣體的單位質(zhì)量體積(m3/kg); 氣體

12、的密度(kg/m3 );R氣體常數(shù)J/ ( kgK);干空氣為Rd =287. 1 J/ (kgK)，濕空氣為Rw = 462. 05 J/ ( kgK)。上一頁下一頁返回7.2氣壓傳動基礎(chǔ)知識2.氣體狀態(tài)變化過程 (1)等溫過程等溫過程是指氣體溫度保持不變的條件下，一定質(zhì)量氣體所進行的狀態(tài)變化過程。在整個等溫過程中，系統(tǒng)與其外界處于熱平衡狀態(tài)。通常把氣體狀態(tài)緩慢變化的過程視為等溫變化過程。等溫過程的狀態(tài)方程為 PVm=常數(shù) p1Vm1=p2Vm2 (7-12)式中P1,P2起始狀態(tài)和終了狀態(tài)下的絕對壓力(MPa );Vm1,Vm2起始狀態(tài)和終了狀態(tài)下的單位質(zhì)量體積(m3/kg)上一頁下一頁返

13、回7.2氣壓傳動基礎(chǔ)知識(2)等容過程等容過程是指氣體的質(zhì)量或體積不變的條件下所進行的狀態(tài)變化過程。由于在等容過程中系統(tǒng)對外界不做功，所以，當(dāng)系統(tǒng)的溫度升高時，將從外界吸收熱量Q，并全部轉(zhuǎn)變?yōu)樽陨韮?nèi)能的增加。對一定質(zhì)量理想氣體等容過程的特征是壓強和絕對溫度按正比的變化。等容過程的狀態(tài)方程為 (7-14)式中P1,P2起始狀態(tài)和終了狀態(tài)的絕對壓力(MPa ); T1,T2起始狀態(tài)和終了狀態(tài)的熱力學(xué)溫度(K)。上一頁下一頁返回7.2氣壓傳動基礎(chǔ)知識 (3)等壓狀態(tài)過程等壓過程是指氣體壓力保持不變的條件下，一定質(zhì)量氣體所進行的狀態(tài)變化過程。等壓過程能量轉(zhuǎn)化特點是系統(tǒng)吸收的熱量等于系統(tǒng)內(nèi)能的增量和系統(tǒng)

14、對外所做功之和;等于系統(tǒng)態(tài)函數(shù)燴的變化。等壓過程的狀態(tài)方程為 (7-14)V1m,V2m起始狀態(tài)和終了狀態(tài)下的單位質(zhì)量體積(m3/kg );T1,T2起始狀態(tài)和終了狀態(tài)下的熱力學(xué)溫度(K)上一頁下一頁返回7.2氣壓傳動基礎(chǔ)知識(4)絕熱過程絕熱過程是指在氣體與外界無熱量交換條件下，一定質(zhì)量氣體所進行的狀態(tài)變化過程。通常把氣體狀態(tài)快速變化過程視為絕熱變化過程。絕熱狀態(tài)過程方程為 式中k等嫡指數(shù)，k = cP/cv，對于自然空氣視為雙原子氣體，可取k=1.4。其他參數(shù)同前。上一頁下一頁返回7.2氣壓傳動基礎(chǔ)知識3.氣體運動基本方程(1)氣體運動連續(xù)性方程理想氣體在管道內(nèi)的連續(xù)性方程為 (7-21)式中 理想氣體的密度(kg/m3 ) A通流截面的有效作用面積(m2) ; u通流截面上的氣體流速(m/s) .可壓縮氣體連續(xù)性方程為 (7-22)上一頁下一頁返回7.2氣壓傳動基礎(chǔ)知識