認識氣動傳動.認識氣動傳動

液壓氣動技術(shù)及創(chuàng)新應用項目八氣動元件的認識

任務一認識氣壓傳動【任務描述】氣壓傳動是以空氣壓縮機為動力源，以壓縮空氣為工作介質(zhì)，進行能量傳遞或信號傳遞的工程技術(shù)，是實現(xiàn)生產(chǎn)自動化的重要手段之—?！炯寄苣繕恕?.了解氣壓傳動的基本介質(zhì)，及其簡單的數(shù)據(jù)計算。2.認知氣壓傳動實驗設備，進—步了解氣壓傳動基本原理。3.掌握氣動實驗臺組成及其性能?！緦W習目標】

通過氣動原理，了解氣壓傳動的發(fā)展趨勢及其優(yōu)缺點；利用所學理論知識驗證實訓設備部分性能；掌握氣體在管道中的流動特性。

【所需設備、工具和材料】

表7—1—1名稱規(guī)格數(shù)量名稱規(guī)格數(shù)量氣動實驗臺QPC-08A2開口扳手19-221一字起2#*200mm1十字起2#1內(nèi)六角扳手5mm1內(nèi)六角扳手10mm1氣壓傳動概述

氣動（pneumatic）技術(shù)是“氣壓傳動與控制”技術(shù)的簡稱，是以壓縮空氣作為動力源驅(qū)動氣動執(zhí)行元件完成一定的運動規(guī)律的應用技術(shù)，是實現(xiàn)各種生產(chǎn)控制、自動化控制的重要手段之一。氣動技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中應用十分廣泛，它可以應用于包裝、進給、計量、材料的輸送、工件的轉(zhuǎn)動與翻轉(zhuǎn)、工件的分類等場合，還可車、銑、鉆、鋸等機械加工的過程。

【相關(guān)知識】氣壓傳動技術(shù)的工作原理及應用氣壓傳動系統(tǒng)的工作原理及組成

【相關(guān)知識】

遠古時期，人們就已經(jīng)利用空氣的能量完成很多的工作，例如飛翔、航行等；但是氣動技術(shù)應用的雛形大約開始于1776年科學家發(fā)明的空氣壓縮機。1880年，人們第—次利用氣缸做成氣動剎車裝置，將它成功地用到火車的制動上。20世紀30年代初，氣動技術(shù)成功地應用于自動門的開閉及各種機械的輔助動作上。進入60年代，尤其是70年代初，隨著工業(yè)機械化和自動化的發(fā)展，氣動技術(shù)才廣泛應用于生產(chǎn)自動化的各個領(lǐng)域，形成現(xiàn)代氣動技術(shù)。改革開放以來，我國的氣動技術(shù)得到了快速的發(fā)展和提高，廣泛應用于機械、電子、輕工、紡織、食品、醫(yī)藥、包裝、冶金、石化、航空、交通運輸?shù)雀鱾€工業(yè)部門。氣動機械手、組合機床、加工中心、自動生產(chǎn)線、自動檢測和實驗裝置等已大量涌現(xiàn)，它們在提高生產(chǎn)效率、自動化程度、產(chǎn)品質(zhì)量、工作可靠性和實現(xiàn)特殊工藝等方面顯示出了極大的優(yōu)越性?！?、氣壓傳動的應用及發(fā)展趨勢【相關(guān)知識】

氣動元件的發(fā)展方向可以歸納為：高質(zhì)量電磁閥的壽命可達3000萬次以上，氣缸的壽命可達2000～5000；高精度定位精度達0.50.1，過濾精度可達0.0l；高速度小型電磁閥的換向頻率可達數(shù)十赫茲，氣缸最大速度可達3；低功耗電磁閥的功耗可降至0.1；小型化元件制成超薄、超短、超小型；輕量化元件采用鋁合金及塑料等新型材料制造，強度不變，重量大幅度降低；復合集成化減少配線、配管和元件，節(jié)省空間，簡化拆裝，提高工作效率。二、氣壓傳動的優(yōu)缺點（1)氣動裝置簡單、輕便、安裝維護簡單，壓力等級低，使用安全。（2)以空氣作為工作介質(zhì)，排氣處理簡單，不會污染環(huán)境，成本低。(3)調(diào)節(jié)速度快，氣缸動作速度—般為50mm/s500mm/s，比液壓和電氣方式的動作速度快。(4)可靠性高，使用壽命長，電器元件的有效動作次數(shù)約為數(shù)百萬次，而新型電磁閥的壽命大于3000萬次，小型閥超過2億次。(5)適于標準化、系列化、通用化。(6)利用空氣的可壓縮性，可儲存能量，實現(xiàn)集中供氣；可短時間釋放能量，以獲得間歇運動中的高速響應；可實現(xiàn)緩沖；對沖擊負載和過負載有較強的適應能力；在—定條件下，可使氣動裝置有自保持能力。(7)具有防火、防爆、耐潮濕的能力；與液壓方式相比，氣動方式可在惡劣的環(huán)境下進行正常工作。(8)由于空氣的粘性很小，流動的能量損失遠小于液壓傳動，宜于遠距離輸送和控制，壓縮空氣可集中供應。1.氣壓傳動的優(yōu)點2.氣壓傳動存在的缺點：(1)空氣具有壓縮性，氣缸的動作速度易受負載的影響，平穩(wěn)性不好。(2)目前氣動系統(tǒng)的壓力級—般小于0.8，系統(tǒng)的輸出力較小，傳動效率低。(3)氣壓傳動裝置的信號傳遞速度限制在聲速(約340m/s)范圍內(nèi)，所以它的工作頻率和響應速度遠不如電子裝置，并且信號要產(chǎn)生較大的失真和延滯，也不便于構(gòu)成較復雜的回路。(4)工作介質(zhì)沒有潤滑性，系統(tǒng)中必須采取措施進行給油潤滑。(5)噪聲大，尤其在超聲速排氣時需要加裝消聲器。

三、空氣的性質(zhì)

1.空氣的性質(zhì)及基本計算

(1)空氣的組成表7-1-2干空氣的組成表比值成分氮氣氧氣氬氣二氧化碳氫氣其他氣體體積分數(shù)（﹪）78.0320.930.9320.030.010.068質(zhì)量分數(shù)（﹪）75.5023.101.280.0450.0010.074氣體的狀態(tài)參數(shù)有六個：溫度、體積、壓力、熱力學能、焓、熵。其中前三個參數(shù)可以測量，稱為基本狀態(tài)參數(shù)。由這三個基本狀態(tài)參數(shù)可以算出另外的三個狀態(tài)參數(shù)。根據(jù)三個基本狀態(tài)參數(shù)規(guī)定了空氣的兩種狀態(tài)：基準狀態(tài)和標準狀態(tài)，而這兩種狀態(tài)是計算空氣其他狀態(tài)的出發(fā)點?；鶞薁顟B(tài)：溫度為，壓力為的干空氣的狀態(tài)。基準狀態(tài)下干空氣的密度。標準狀態(tài)：溫度為，相對濕度為65％，壓力為0.1時的空氣狀態(tài)。在標準狀態(tài)下，空氣的密度。按國際標準，標準狀態(tài)下的單位后面可標注“”。

(2)空氣的基本狀態(tài)參數(shù)(3)空氣的密度空氣的密度是表示單位體積內(nèi)的空氣的質(zhì)量，用表示，單位為。

(8-1)密度的倒數(shù)稱為質(zhì)量體積，用表示，。它表示單位質(zhì)量的氣體所占有的體積。對于干空氣，密度又可寫成

(8-2)式中m—氣體的質(zhì)量（kg）；

V—氣體的體積（）；

—基準狀態(tài)下干空氣密度（）；

p—絕對壓力()；

—熱力學溫度(K)，為氣體的攝氏溫度。(4)空氣的壓縮性(5)空氣的粘性

空氣的粘性是指空氣質(zhì)點相對運動時產(chǎn)生阻力的性質(zhì)?？諝獾恼承允軌毫ψ兓挠绊憳O小，可忽略不計。它主要受溫度變化的影響，主要是溫度升高后，空氣內(nèi)分子運動加劇，原本間距較大的分子之間碰撞增多的緣故，空氣的粘度隨溫度的變化如表8-1-2所示。（6）空氣的濕度和含濕量濕空氣中的水分對氣動控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和壽命有很大影響，因此不僅各種氣動元件對壓縮空氣的含水量有明確的規(guī)定，而且需采用相應的措施除去壓縮空氣中的水分。濕空氣中含有水分的程度用濕度和含濕量來表示，濕度又分為絕對濕度和相對濕度。飽和絕對濕度是指濕空氣中水蒸氣的分壓力達到該溫度下水蒸氣的飽和壓力時的絕對濕度。相對濕度是指在相同溫度和壓力下，絕對濕度與飽和絕對濕度之比。四、氣體的狀態(tài)變化1.理想氣體狀態(tài)方程理想氣體是指沒有粘性的氣體，當氣體處于某—平衡狀態(tài)時，氣體的壓力、溫度和質(zhì)量體積之間的關(guān)系為

(8-7)或者

(8-8)2.理想氣體的狀態(tài)變化過程（1）等容過程

(8-9)當體積不變時，壓力的變化與溫度的變化成正比，當壓力上升時，氣體的溫度隨之上升。（2）等壓過程

(8-10)當壓力不變時，溫度上升，氣體質(zhì)量體積增大(氣體膨脹)；當溫度下降時，氣體質(zhì)量體積減小(氣體被壓縮)。（3）等溫過程

(8-11)在溫度不變的條件下，氣體壓力上升時，氣體體積被壓縮，質(zhì)量體積下降；壓力下降時，氣體體積膨脹，質(zhì)量體積上升。2.理想氣體的狀態(tài)變化過程（4）絕熱過程

(8-12)（5）多變過程在實際問題中，氣體的變化過程往往不能簡單地