液压与气压传动课件第九章.ppt

气压传动基础知识 气压传动基础知识 气压传动基础知识 气压传动基础知识 气压传动基础知识 气压传动基础知识 气压传动基础知识 气压传动基础知识 气压传动基础知识 气压传动基础知识 气压传动基础知识 第九章 气压传动基础知识 气压传动是以压缩空气作为工作介质进行能量的传递和控制的一种传动形式。 除了具有与液压传动一样，操作控制方便，易于实现自动控制、中远程控制、过载保护等优点外，还具有工作介质处理方便，无介质费用、泄漏污染环境、介质变质及补充等优势。 但空气的压缩性极大的限制了气压传动传递的功率，一般工作压力较低（0.3～1MPa），总输出力不宜大于10～40kN，且工作速度稳定性较差。 应用非常广泛，尤其是轻工、食品工业、化工 气压传动基础知识 空气的物理性质 理想气体的状态方程 气体的流动规律 气体在管道中的流动特性 气动元件的通流能力 充、放气温度与时间的计算 空气的物理性质 空气的组成 主要成分有氮气、氧气和一定量的水蒸气。 含水蒸气的空气称为湿空气，不含水蒸气的空气称为干空气。 空气的密度 对于干空气ρ=ρo×273 /（273+t）×p / 0.1013 空气的粘度 较液体的粘度小很多，且随温度的升高而升高。 空气的压缩性和膨胀性 体积随压力和温度而变化的性质分别表征为压缩性和膨胀性。 空气的压缩性和膨胀性远大于固体和液体的压缩性和膨胀性。 湿空气 所含水份的程度用湿度和含湿量来表示。湿度的表示方法有 绝对湿度和相对湿度之分。 压缩空气的析水量 压缩空气一旦冷却下来，相对湿度将大大增加，到温度降到露点以后，水蒸气就要凝析出来。 理想气体的状态方程 理想气体的状态方程 不计粘性的气体称为理想气体。空气可视为理想气体。 一定质量的理想气体在状态变化的瞬间， 有如下气体状态方程成立 pV / T = 常量 或 p=ρRT 气体状态变化过程 等温过程 p1V1= p2V2= 常量 在等温过程中，无内能变化，加入系统的热量全部变成气体所做的功。在气动系统中气缸工作、管道输送空气等均可视为等温过程。 绝热过程 一定质量的气体和外界没有热量交换时的状态变化过程叫做绝热过程。 p1V1k = p2V2k =常量 式中k为绝热指数，对空气来说k=1.4。 气动系统中快速充、排气过程可视为绝热过程。 充气、放气温度与时间的计算 在气动系统中向气罐、气缸、管路及其它执行机构充气，或由它们向外排气所需的时间及温度变化是正确利用气动技术的重要问题。 向定积容器充气问题 充气时引起的温度变化 向容器充气的过程视为绝热过程，容器内压力由p1升高到p2，，容器内温度也由室温T1升高到T2，充气后的温度为 T2=kTs/［1+p1(k-1)/p2］ 式中 Ts为热力学温度，设定Ts=Ti ； k为绝热指数。 但容器内温度下降至室温，其内的气体压力也要下降，下降后的稳定值为 p=p2T1/T2 充气时间 容器内压力由p1充气到p2所需总时间 t ＝t1+t2 ＝(1.285－p1／p2)τ τ ＝ 5.217×10－3×（V /kS）(273/Ts)1/2 充气时，容器中的压力逐渐上升，充气过程基本上分为声速和亚声速两个充气阶段。当容器中气体压力小于临界压力，在最小截面处气流的速度都是声速，流向容器的气体流量将保持为常数。 在容器中压力达到临界压力以后，管中气流的速度小于声速，流动进入亚声速范围，随着容器中压力的上升，充气流量将逐渐降低。 容器的放气 绝热放气时容器中的温度变化 容器内空气的初始温度为T1，压力为p1，经绝热放气后温度降低到T2 ，压力降低到p2 ，则放气后温度为 T2=T1(p2/p1)（k-1）/k 但容器停止放气，容器内温度上升到室温，其内的压力也上升至 p p=p2T1/T2 放气时间 与充气过程一样，放气过程也分为声速和亚声速两个阶段。容器由压力p1 将到大气压力pa 所需绝热放气时间为 T=t1+t2 =｛（2k /k-1 ）［(p1/pe)(k-1)/2k-1) ］+0.945( p1/1.013×105 )(k-1)/2k｝τ τ= 5.