气动基础知识.docx

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1、第二章 气动根底学问2.1 气动技术常用单位换算各换算关系入表2.1所示： 表21 单位换算表 一, 长度m110011121二, 质量()11三, 面积2m2221四, 重量或力()千克力千克力N()磅-力11五, 压力()22()(2)l六 , 流量()m33l1七, 体积()m33或l311000l2.2 气动技术常用公式：一, 根本单位：长度，质量m：，时间t：S，体积：m3或l一、 根本公式：（一） 力(): ； 牛顿定律（二） 重量()： ；的连续性原理（三） 压力： ()； 110-5上式为巴斯卡原理(s )（四） 波义尔定律：见图2.1说明压力与体积成反比（五） 查理定律s ：

2、图2.2 流体的流量计算的连续性原理 说明压力与体积的变 化与温度成正比。（六） 流量公式： 说明白流量为管路截面积与流速之乘积，见图2.2。（七） 自由空气的体积流量： m3或 N L 图2.3 志向流体伯努利方程为我们在确定温度, 确定压力作用下的气体流量转换为在统一标准的自由空气下的体积流量供应了计算方法。在选择空压机, 气动三联件及各种样本说明书中所提到的流量, 额定流量,都是指自由空气的体积流量。只有在共同的压力标准下评价气体流量的大小才有意义。自由空气状态下单位时间内的体积流量,可用表示。也可写成 。（八） 密度： 单位体积的质量（九） 伯努利力定理(s ) 为单位体积流体的压力能

3、，为单位体积流体位能，为单位体积流体的动能。因此，上述伯努利方程的物理意义是：在密闭管道内作恒定流淌的志向流体具有三种形式的能量，即压力能, 位能和动能。在流淌过程中，三种能量可以相互转化，但各个过流断面上三种能量之和恒为定值。当流体速度愈快，其压力愈低，反之速度减低，压力增加，如图图2.3所示。（十） 气缸的相关计算： 1 气缸截面积计算：m2D:气缸内径(m)2 理论力： NP:压力3 实际力估算：（1） 单作用气缸的实际正向力： （2） 双作用气缸的实际正向力：（3） 双作用气缸的实际反向力： d:活塞杆直径（十一） 气缸每分钟空气消耗量计算：某气动回路的最大耗气量是指该气动回路在单位时

4、间内所消耗气体排到大气中的多少。明显,最大耗气量与气缸行程单作用, 双作用,气缸直径, 行程动作频度, 方向阀到气缸间的管路容积及气缸的数量有关。可依据最大耗气量选择空气压缩机的容量。（1） 空气消耗量： ：压缩比 L:气缸行程（2） 单作用气缸空气消耗量：（3） 双作用气缸空气消耗量：（4） 气缸每分钟空气消耗量： n:每分钟气缸往复次数图1.4 气动技术中所示用的压力单位2.3 气动技术中的各种压力关系换算： 在标准中压力的单位为帕斯卡112，由于这个单位特殊小，为了防止很大的数字，常用0.1()为压力单位：在工程上有时也运用老的公制单位2, 2以满足实际须要。图2.5 气阻在物理学中压力

5、用确定压力表示，即相对于真空的压力。而在工程上为便利，接受的气动压力为表压，即高于大气压的那局部压力。在真空技术中，也运用低于大气压的压力即真空度来表示。在图2.4中以标准大气压1013作为基准，列出了压力的各种表示方法。留意标准大气压不是，但在常规的气动计算时，这个差异也可以忽视。2.4气阻及有效断面积：一, 气阻的概念和气阻的流量公式 在气动系统中,阻碍气体流淌, 产生压降的机构和元件,称为气阻。在气压传动中,可利用气阻和气容来调整气体的流速和压力,以到达运用目的。气阻可抽象为图2.5所示的阻尼形式: 任何一个气动元件,都可认为是一个气阻。P1为进口压力2为出口压力12为压差。流量增大，压

6、差也增大。当气体的流速没有到达音速, 出口压力与进口压力之比大于0.528时,就称为亚音速流。在亚音速流状况下,气体的进, 出口压差同流量的关系如下：亚音速流P210.528： 2-1 式中1, P2是气体的进口和出口压力1是进气口气体的温度。是指该气阻的有效断面积,用以描述气阻的流通实力。当出口压力与进口压力之比小于0.528时,那么气体的流速到达了音速。音速流的气阻的流量公式如下:音速流 (P21)0.528： 2-2 从上式可看出,当气体流速到达音速流时,它的流量就不再和出口压力P2有关,而只同入口压力有确定的关系。从上式中可知,气阻的流量计算公式同液压技术中的有关计算不同,它是气动技术

7、中的一个重要的根本概念和根本计算公式。二, 气阻有效断面积一管路的等价有效断面积 任一组成气动回路的各元件,都含有气阻。通常都接受各气阻元件的有效断面积来描述气阻的大小,以计算出联接这些气动元件的管路的压力损失。在工程上,通常是把一段管路的压力损失折合成这段管路的等价有效断面积。具体计算公式如下： 2-3计算管路有效断面积的直径系数，管道的长度 从式2-3可知,一段管路的等价有效断面积同这一段管路的长度成反比,而同管路的直径成正比。例如：在气压回路中常用的尼龙管,的选取如表2-2所示：表2-2 管路有效断面积直径 系数表D()469182843 当一段管路的直径和长度时,可通过查表得到相应的0

8、,运用式2-3,可求出这段管路的等价有效断面积。管路的等价有效面断面积间接地描述了这段路的压力损失气阻,因此,我们也可等价地将一段管路看成为一个气阻元件。二多个气阻的复合有效断面积在气动回路中,通常是将多个气动组件串联或者并联起来,而形成具有确定功能的气动回路系统,图2.6是一个典型的气动回路。 图2.6 典型的气动回路该系统有两个气缸,一个单作用气缸和一个双作用气缸。为了限制这两个气缸,回路中选用了换向阀和调速阀。为了使空气干净,在回路上游设有过滤器。回路中的调速阀, 换向阀和过滤器均可看作气阻组件,而联接这些气阻组件的管路,也可看成是一个气阻组件。在工程上常把这种气阻的串联或并联用“复合有

9、效断面积进展综合评价。如在图2.6中,调速阀的有效断面积是S3,从过滤器到气缸间管路的等价有效断面积为,电磁换向阀的有效断面积为S2,管路上游过滤器的有效断面积为S1。那么这条管路上的有效断面积可分别表示为S1, , S2, S3。这个串联组成的气阻组件,如图2.7所示：图2.8 气阻的并联 多个气阻的串联 它的复合有效断面积,可通过下式计算： EMBED Equation.3 EMBED Equation.3 (2-4) 在图2.9中的过滤器, 方向阀, 调速阀及从过滤器到气缸间的连接收路的有效断面积分别用 S1, S2, S3, S4表示时,这段回路可看成是一个整体组件,它的复合有效断面积

10、的平方的倒数等放各气阻组件的有效断面积的平方的倒数之和。当气阻并联时,如图2.8所示，那么它的复合有效断面积可用下式表示： 并 S1S2S3 2-5上式说明多个气阻并联时,其复合有效断面积等于每个气阻组件有效断面积之和。(三) 有效断面积与值目前,气动组件的流通实力常用气阻的有效断面积或流量特性系数值来描述。日本的标准中接受，而欧洲国家那么接受值表示。两者可用下式进展换算：18 2-6阀的流量特性系数可用下式计算： 2-7Q:流量 P: P12 P1入口压力，P2出口压力:大气压力 T1:温度 0K G:气体系数2.5 压缩空气的露点温度一, 相对湿度与露点温度 自然界的空气是申很多气体混合而

11、成的。其主要成分有氮(N2)和氧(O2)，其他气体占的比例微小。此外，空气中常含有确定量的水蒸气。水蒸气的含量取决于大气的湿度和温度。我们把通常把把含有水蒸气的空气称为湿空气，把不含水蒸气的空气称为干空气。标准状态下(即温度为0, 压力为0.1013 )干空气的组成如表2-3所示。表2-3 干空气的组成 成 分氮气N2氧气O2 氩 二氧化碳2 其他气体 体积百分数 O932 O078 质量百分数 O075大气中通常含有水份,但除了急剧的恶劣天气状况外(如温度突然下降)，一般大气都不会饱和。物理学中将实际水份含量与饱和时水份含量的比值叫相对湿度，以百分比表示： 2-7 露点是指在规定的空气压力下

12、，当温度始终下降到成为饱和状态时，水蒸气开场凝合的那一刹那的温度。假如空气接着冷却，那么它不能保存全部的水份，过量的水份那么以小液滴的形式凝合出来形成冷凝水。空气中水份的含量完全取决于温度，表2.4列出了从-40到+40的温度范围内每立方米大气所能含有的饱和水份的克数。全部大气的含量都用标准体积m n 3表示，不需计算。温度0C0510 n 3 (标准) n 3(大气压)温度0C0-5-10-15-20-25-30-35-40 n 3 (标准)1 n 3(大气压) 注：1大气压=98.1 1标准大气压=101.331 1100 露点又可分为大气压露点和压力露点两种，大气压力露点是指在大气压下水分的凝合温度。图2-9给出了温度在3080范围内每立方米大气所含有水分的克数，而压力露点是指气压系统在某一高压下的凝合温度以空气压缩机为例，其吸入口为大气压露点，输出口为压力露点。图2-10为大气压露点与压力露点之间的换算表。如要求大气压露点为22，在压力为7 状况下的压力露点，那么可在图2-10中查到压力露点为4，意为在压力为7 ，当空气冷却到4时，假设将其减压成大气压，那么水分在22以下会凝合，湿空气便有水滴析出。降温法去除湿空气中的水分利用的就是此原理。图29 露点表 图210 压力露点与大气压露点的换算