气动基础知识

第二章气动基础知识各换算关系入表所示：表－单位换算表()()或七、体积(千克力)／／(千克力)(磅力)m )力F=m.a(N=kg.)；牛顿定律(三)压力：FNP=Pa=Am2上式为巴斯卡原理PV=PV(五)查理定律(’；’(说明压力与体积成图图波义尔定律图流体的流量计算图流体的流量计算PVPV11=22说明压力与体积的变化TT12m3m 说明了流量为管路截面积与流速之乘积，见图。(七)自由空气的体积流量：PTQa=Q(／)或(／)aQa为我们在一定温度、一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提供了计算方法。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积流量可用表示。也可写成。m (八)密度：p=(kg/m3)V图理想流体伯努利方程图理想流体伯努利方程(九)伯努利力定理1p+pgh+pv2=常数21为单位体积流体的压力能，pgh为单位体积流体位能，pv2为单位体积流体的动能。2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动的理想流体具有三种形式和动能。在流动过程中，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，所示。(十)气缸的相关计算：FA.P几 ()双作用气缸的实际反向力：F=(0.6~0.9)(D2d2).P4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间内所消耗气体(排到大气中)的多少。显然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。可根据最大耗气量选择空气压缩机的容量。()空气消耗量：Q=n.A.Ln：压缩比气缸行程()单作用气缸空气消耗量：Q=QS()双作用气缸空气消耗量：Q=2QD图气动技术中所示用的压力单位每分钟气缸往复次数在标准中压力的单位为帕斯卡()，由于这个单位非常小，为了避免很大的数字，常用在工程上有时也使用／以满足实际需在物理学中压力用绝程上为方便，采用的气动压力为表压()，即高于大气压的那部分压力。在真空技术中，也使用低于大气压的压力即真空度()来表示。在图中以标准大气压()作为基准，列出了压力的各种表示方法。注意标准大气压不是，但在常规的气动计算时，这个差别也可以忽略。在气动系统中阻碍气体流动、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阻阻所示的阻尼形式任何一个气动元件都可认为是一个气阻。为进口压力为出口压力为压差。流量增大，压差也增大。当气体的流速没有达到音速、出口压力与进口压力之比大于时就称为亚音速流。在亚音速流情况下气体的进、出口压差同流量的关系如下：亚音速流()＞：亚音速流()＞：Qa=0.227SeP2(P1P2)()T1Se效断面积用以描述气阻的流通能力。当出口压力与进口压力之比小于时则气体的流速达到了音速。音速流的气阻的流量公式如下TT1从上式可看出当气体流速达到音速流时它的流量就不再和出口压力有关而只同入口压力有一定的关系。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中的一个重要的基本概念和基本计算公式。(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。通常都采用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：11L()S—计算管路有效断面积的直径系数，L—管道的长度po从式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表管路有效断面积直径系数表SSpo当一段管路的直径和长度已知时可通过查表得到相应的运用式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一定功能的气动回路系统图是一个典型的气动回路。图气阻的并图气阻的并联图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。为了控制这两个气缸回路中选用了换向阀和调速阀。为了使空气洁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“复合有效断面积”进行综合评价。如在图中调速阀的有效断面积是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管路上游过滤器的有效断面积为。则这条管路上的有效断面积可分别表示为、图图多个气阻的串联它的复合有效断面积可通过下式计算：11111S2S2S2S2S2e123n在图中的过滤器、方向阀、调速阀及从过滤器到气缸间的连接管路的有效断面积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。当气阻并联时如图所示，合有效断面积可用下式表示：()并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能力常用气阻的有效断面积或流量特性系数值来描述。日本的标准中采用，而欧洲国家则采用值表示。两者可用下式进行换算：Q阀的流量特性系数可用下式计算：C=()VP.(P+P)22.482aT.G1流量()Δ——入口压力()，——出口压力()大气压力()温度气体系数自然界的空气是申很多气体混合而成的。其主要成分有氮和氧，其他气体占的比例极小。此外，空气中常含有一定量的水蒸气。水蒸气的含量取决于大气的湿度和温度。下即温度为℃、压力为干空气的组成如表所示。表干空气的组成成成分氮气氧气氩二氧化碳其他气体质量百分数／％．大气中通常含有水份但除了急剧的恶劣天气情况外如温度突然下降，一般大气都不会百分比表示：相对湿度rh=实际水含量100%().饱和水含量(露点)液滴的形式凝结出来形成冷凝水。米大气所能含有的饱和水份的克数。所有大气的含量都用标准体积表示，不需计算。含量大气压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结温度。图给出了温度在－℃