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第六章 气压传动基础 第一节 气压传动概述 一、气压传动的组成及工作原理 气压传动，是以压缩空气为工作介质进行能量传递和信号传递的一门技术。气压传动的工作原理是利用空压机把电动机或其它原动机输出的机械能转换为空气的压力能，然后在控制元件的作用下，通过执行元件把压力能转换为直线运动或回转运动形式的机械能，从而完成各种动作，并对外做功。由此可知，气压传动系统和液压传动系统类似。气压传动的组成如下图所示： 图6-1 气压传动及控制系统的组成 1电动机2—空气压缩机3—气罐4—压力控制阀5—逻辑元件6—方向控制阀7—流量控制阀8—行程阀9—气缸10—消声器；11—油雾器12—分水滤气器 只需0.020.3s就可达到工作压力和速度。液压油在管路中流动速度一般为15m/s，而气体的流速最小也大于10ms，有时甚至达到音速，排气时还达到超音速； 件可运宜大于1040kN； (3)气动装置中的信号传动速度比光、电控制速度慢，所以不宜用于信号传递速度要求十分高的复杂线路中。同时实现生产过程的遥控也比较困难，但对一般的机械设备，气动信号的传递速度是能满足工作要求的； (4)噪声较大，尤其是在超音速排气时要加消声器。 我们把所学的液压传动与气动作个比较能够看出它们各自的特点，如下表： 表6-1气压传动与其它传动的性能比较 类 型 操作力 动作快慢 环境要求 构造 负载变化影响 操作距离 无级调速 工作寿命 维护 价格 气压传动 中等 较快 适应性好 简单 较 大 中距离 较好 长 一般 便宜 液压传动 最大 较慢 不怕振动 复杂 有一些 短距离 良好 一般 要求高 稍贵 电 传 动 电气 中等 快 要求高 稍复杂 几乎没有 远距离 良好 较短 要求较高 稍贵 电子 最小 最快 要求特高 最复杂 没有 远距离 良好 短 要求更高 最贵 机械传动 较大 一般 一般 一般 没有 短距离 较困难 一般 简单 一般 第二节 空气的物理性质 ?????要了解和正确设计气压传动系统，首先必须了解空气的性质，掌握气压传动的基本概念及计算。一、空气的性质????1．空气的组成自然界的空气其主要成分是氮()和氧()，其它气体占的比例极小此外，空气中常含有一定量的水蒸气，对于有水蒸气的空气称之为湿空气不含有水蒸气的空气称之为干空气 2．空气的密度和粘度????(1)密度空气的密度是表示单位体积内的空气的质量，用表示 （kg/m3，N· (6-1) 式中，为气体质量（kg/m3，N·为气体体积（m3）。 对干空气 （kg/m3） (6-2) 式中，为绝对压力(MPa)；为温度在0℃、压力在01013MPa时干空气的密度，=1293 （kg/m3，N·；273+=为绝对温度(K)。 （kg/m3） (6-3) 式中，为湿空气的全压力(MPa)；为温度在℃时饱和空气中水蒸汽的分压力(MPa)；为空气的相对湿度(％)。(2)粘度如表6-表6空气的运动粘度与温度的关系 0 5 10 20 30 40 60 80 100 (m2·s-1) 0.133 0.142 0.147 0.157 0.166 0.176 0.196 0.21 0.238 3．气体的易变特性 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，气体的体积是易变的，称为气体的易变特性。例如，液压油在一定温度下，工作压力为02MPa，若压力增加01MPa时，体积将减少120000；而空气压力增加01MPa时，体积减少12，空气和液压油体积变化相差10000倍。又如，水温度每升高1℃时，体积只改变120000；而气体温度每升高1℃时，体积改变1273，两者的体积变化相差20000／273倍。气体与液体体积变化相差悬殊，主要原因在于气体分子间的距离大而内聚力小，分子运动的平均自由路径大。 表示，即 （kg/m3） (6-4) 或由气体状态方程导出 （kg/m3） (6-5) 式中，为湿空气中水蒸汽的质量(kg)；(m3)；为水蒸汽的分压力(Pa)；为绝对温度(K)；为水蒸汽的密度(kg／m3)为水蒸汽的气体常数，=462.05[J／(kg·K)]表示，即 (kg／m3)(6-6) 式中， 为饱和湿空气中水蒸汽的分压力()；为饱和湿空气中水蒸汽的密度(kg／m3)表示，即： (6-7) 式中，为绝对湿度(kg／m3