《液壓與氣壓傳動》（第二版）課件 第8章 氣壓傳動基礎(chǔ)知識

8.1氣壓傳動概述

8.2空氣的物理性質(zhì)

8.3理想氣體狀態(tài)方程

8.4氣體的流動規(guī)律氣動（Pneumatic）是氣壓傳動與控制的簡稱。現(xiàn)在氣壓傳動技術(shù)一詞的詞根，就是來源于古代希臘的“風(fēng)吹”的意思。

“風(fēng)吹”

——（Pneuma)8.1氣壓傳動概述氣壓傳動技術(shù)是以空氣壓縮機為動力源，以壓縮空氣為工作介質(zhì)，進(jìn)行能量傳遞或信號傳遞的工程技術(shù)。氣壓傳動技術(shù)是實現(xiàn)各種生產(chǎn)控制、自動控制的重要手段之一。8.1氣壓傳動概述8.1.1氣壓傳動的特點各種傳動與控制方式的比較表8-1各種傳動與控制方式的比較

主要方式項目氣壓方式液壓方式機械方式電氣方式電子方式驅(qū)動力較大（可達(dá)數(shù)十kN）大（可達(dá)數(shù)百kN以上）不太大不太大小驅(qū)動速度大小小大大響應(yīng)速度稍大大中大大受外負(fù)載影響大較小幾乎沒有幾乎沒有幾乎沒有構(gòu)造簡單稍復(fù)雜普通稍復(fù)雜復(fù)雜配線，配管稍復(fù)雜復(fù)雜無較簡單復(fù)雜溫度影響小于100℃普通小于70℃普通普通大大防潮性排放冷凝水普通普通差差防腐蝕性普通普通普通差差防振性普通普通普通差特差定位精度稍不良稍良好良好良好良好8.1氣壓傳動概述8.1.1氣壓傳動的特點各種傳動與控制方式的比較表8-1各種傳動與控制方式的比較（續(xù)）

主要方式項目氣壓方式液壓方式機械方式電氣方式電子方式維護(hù)簡單簡單簡單有技術(shù)要求技術(shù)要求高危險性幾乎沒有問題注意防火沒有特別問題注意漏電沒有特別問題信號轉(zhuǎn)換較難難難易易遠(yuǎn)程操作良好較良好難很好很好動力源出現(xiàn)故障有一定應(yīng)付能力若有蓄能器，可短時應(yīng)付不動作不動作不動作安裝自由度有有小有有承受過載能力好尚可較難不行不行無級變速稍良好良好稍困難稍困難良好速度調(diào)整稍困難容易稍困難容易容易價格普通稍高普通稍高高8.1氣壓傳動概述8.1.1氣壓傳動的特點2.氣壓傳動的優(yōu)點3.氣壓傳動的缺點4.氣動元件的發(fā)展趨勢（1）高質(zhì)量。（2）高精度。（3）高速度。（4）低功耗。（5）小型化。（6）輕量化。（7）無給油化。（8）復(fù)合集成化。（9）機電一體化。

5.氣壓傳動的應(yīng)用領(lǐng)域（1）汽車制造行業(yè)。（2）生產(chǎn)自動化。（3）機械設(shè)備。（4）電子半導(dǎo)體家電制造行業(yè)。（5）包裝自動化。（6）生命科學(xué)領(lǐng)域。8.1氣壓傳動概述8.1.2氣壓傳動系統(tǒng)的組成1.氣壓傳動系統(tǒng)的基本構(gòu)成

一個典型的氣氣壓傳動系統(tǒng)是由各種控制閥、氣動執(zhí)行元件、各種氣動輔助元件及氣源凈化元件所組成。圖8-1氣壓傳動系統(tǒng)的基本構(gòu)成8.1氣壓傳動概述8.1.2氣壓傳動系統(tǒng)的組成2.氣動元件的基本品種

氣動元件的基本品種包括：（詳見表8-2）★氣源設(shè)備★氣源處理元件★氣動執(zhí)行元件★氣動控制元件★氣動輔助元件★真空元件8.2空氣的物理性質(zhì)8.2.1空氣的性質(zhì)1.空氣的組成

表8-3干空氣的組成

成分比值氮（N2）氧（O2）氬（Ar）二氧化碳（CO2）其他氣體體積分?jǐn)?shù)（%）78.0320.930.930.030.08質(zhì)量分?jǐn)?shù)（%）75.5023.101.280.0450.0758.2空氣的物理性質(zhì)8.2.1空氣的性質(zhì)2.空氣的基本狀態(tài)參數(shù)

（1）密度(ρ)（2）壓力（p）

①絕對壓力

②相對壓力

③真空度

④真空壓力（3）溫度（T）圖8-2絕對壓力、表壓力和真空度的相互關(guān)系8.2空氣的物理性質(zhì)8.2.1空氣的性質(zhì)3.黏度

表8-4空氣的運動黏度與溫度的關(guān)系（壓力為0.1Mpa）t/℃05102030406080100ν/(10-4m2·s-1)0.1330.1420.1470.1570.1660.1760.1960.210.2388.2空氣的物理性質(zhì)8.2.1空氣的性質(zhì)4.可壓縮性

5.標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)、基準(zhǔn)狀態(tài)、理想氣體和完全氣體（1）標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)（2）基準(zhǔn)狀態(tài)（3）理想氣體（4）完全氣體8.2空氣的物理性質(zhì)8.2.2濕度和含濕量

濕度（1）絕對濕度

（2）飽和絕對濕度（3）相對濕度2.含濕量3.露點8.3理想氣體狀態(tài)方程8.3.1理想氣體狀態(tài)方程

8.3.2氣體狀態(tài)變化過程

8.3理想氣體狀態(tài)方程1.等溫變化過程（波意爾法則）

在氣體溫度保持不變（T=常數(shù)）的條件下，一定質(zhì)量氣體所進(jìn)行的狀態(tài)變化過程，稱為等溫過程。當(dāng)氣體狀態(tài)變化很慢時，可視為等溫變化過程，如氣動系統(tǒng)中的氣缸慢速運動、管道送氣過程等。

等溫過程狀態(tài)方程為：或圖8-3氣體等溫變化過程狀態(tài)圖8.3.2氣體狀態(tài)變化過程

8.3理想氣體狀態(tài)方程2.等容狀態(tài)過程（查理法則）

等容過程狀態(tài)方程為：

在氣體的質(zhì)量、體積保持不變（v=常數(shù)）的條件下，所進(jìn)行的狀態(tài)變化過程，稱為等容過程。等容過程狀態(tài)方程為：或圖8-4氣體等容變化過程狀態(tài)圖8.3.2氣體狀態(tài)變化過程

8.3理想氣體狀態(tài)方程3.等壓狀態(tài)過程（蓋—呂薩克法則）

在氣體壓力保持不變（p=常數(shù)）的條件下，一定質(zhì)量氣體所進(jìn)行的狀態(tài)變化過程，稱為等壓過程。

等壓過程狀態(tài)方程為：或圖8-5氣體等壓變化過程狀態(tài)圖8.3.2氣體狀態(tài)變化過程

8.3理想氣體狀態(tài)方程4.絕熱變化過程（查理法則）

在氣體與外界無熱量交換條件下，一定質(zhì)量氣體所進(jìn)行的狀態(tài)變化過程，稱為絕熱過程。當(dāng)氣體狀態(tài)變化很快，可視為絕熱變化過程，如氣動系統(tǒng)的快速充、排氣過程。

絕熱過程狀態(tài)方程為：圖8-6氣體絕熱變化過程狀態(tài)圖8.3.2氣體狀態(tài)變化過程

8.3理想氣體狀態(tài)方程5.多變變化過程圖8-5氣體等壓變化過程狀態(tài)圖

在沒有任何制約條件下，一定質(zhì)量氣體所進(jìn)行的狀態(tài)變化過程，稱為多變過程。嚴(yán)格地講，氣體狀態(tài)變化過程大多屬于多變過程；等容、等壓、等溫、絕熱這四種變化過程不過是多變過程的特例而已。pvn=常數(shù)p1v1n=p2v2n或8.4氣體的流動規(guī)律8.4.1氣體流動的基本方程

1.連續(xù)性方程

根據(jù)質(zhì)量守恒定律，當(dāng)氣體在管道中做穩(wěn)定流動時，同一時間流過每一通流斷面的質(zhì)量為一定值,即為連續(xù)性方程。8.4氣體的流動規(guī)律8.4.1氣體流動的基本方程

2.運動方程

8.4氣體的流動規(guī)律8.4.1氣體流動的基本方程

3.狀態(tài)方程

8.4氣體的流動規(guī)律8.4.1氣體流動的基本方程

4.伯努利方程（能量方程）8.4氣體的流動規(guī)律8.4.2氣動元件的通流能力

1.有效截面積S圖8-7節(jié)流閥的有效截面積圖8-8節(jié)流孔的收縮系數(shù)8.4氣體的流動規(guī)律8.4.2氣動元件的通流能力

2.流量q如果當(dāng)氣流壓力之比p1/p2＞1.893時，其流量公式為：如果當(dāng)氣流壓力之比p