《变频器原理与应用》第5章气压传动基础知识.pptVIP

第5章 气压传动基础知识 目录 5.1 空气的物理性质 气压传动与控制技术简称为气动技术。气动技术是以压缩空气为工作介质来进行能量与信号传递的，是实现各种生产过程和自动控制的一门技术。近几十年来，气动技术被广泛应用于工业生产中，在促进工业自动化的发展中起到了极为重要的作用。 5.1.1 空气的组成与性质 1.空气的组成 2.空气的性质 1）空气的密度 空气密度与空气压力和温度有关，空气压力增大，空气密度增大；空气温度上升，空气密度反而减少。在标准状态下，干空气的密度为1.293 kg/m3。 2）空气的黏性 空气在流动过程中产生内摩擦阻力的性质称为空气的黏性。空气的黏性可用黏度来表示其大小。空气的黏度受压力的影响很小，一般可忽略不计。随着温度的升高，空气分子热运动加剧，因此，空气的黏度随温度的升高而略有增加。在标准状态下，空气的黏度随温度的变化关系见表5-2。 3）空气的可压缩性和膨胀性 气体与液体相比具有明显的可压缩性和膨胀性。空气的体积较易随压力和温度的变化而变化。例如，对于标准状态下的的气体进行等温压缩，若将其压力增大0.1 MPa，则体积减小一半。若将油的压力增大18 MPa，则体积仅缩小1%。在压力不变、温度变化1 ℃时，气体体积的变化约为1/273，而水的体积只改变1/20 000，空气体积变化的能力是水的73倍。气体体积在外界作用下容易产生变化，气体的可压缩性导致气压传动系统刚度差、定位精度低。气体体积随温度和压力的变化规律遵循气体状态方程。 5.1.2 空气的湿度和含湿量 1.空气的湿度 自然界中的空气基本上都是湿空气。由湿空气生成的压缩空气对气动系统的稳定性和寿命有不良的影响。如湿度大的空气会使气动元件腐蚀生锈，润滑剂稀释变质等。为保证气动系统正常工作，应在压缩机出口处要安装冷却器，使压缩空气中的水蒸气凝结。此外，还应在贮气罐出口处安装空气干燥器，以进一步消除空气中的水分。 5.1.3 压缩空气的品质 1.压缩空气的污染及其影响 压缩空气污染是指压缩空气中混入或产生某些污染物。主要污染物有水分、固体杂质和油分等。这些污染物的主要来源如下： （1）由压缩机吸入的空气所包含的水分、粉尘和烟尘等。 （2）由气动系统内部产生压缩机润滑油、气动元件磨损物、冷凝水和锈蚀物等。 （3）由安装、装配或维修时混入的湿空气和异物等。 2.压缩空气的质量等级 5.2 理想气体的状态方程及其状态变化过程 空气的体积易随压力和温度的变化而变化，在研究气体的性质时如果以实际的气体为研究对象，则情况较为复杂。因此，在研究气体压缩后的状态变化时，应以理想气体为研究对象。理想气体可认为是具有不可压缩性的特殊气体。 5.2.1 理想气体的状态方程 理想气体是一种假想没有黏性的气体，即把气体分子看成是一些有弹性、不占据体积空间的质点，忽略气体分子之间比较小的相互作用力——分子间除了碰撞外没有相互吸引力和排斥力。在实际应用中，除在高压（p＞20 MPa）和极低温（T253 K）情况下不可按理想气体考虑外，其余的气体均可按理想气体考虑。 一定质量的理想气体，在某一平衡状态的瞬时，有如下气体状态方程 pv＝RT （5-9） 或者 pv＝mRT （5-10） 5.2.2 理想气体的状态变化过程 理想气体作为气动系统的工作介质，在能量传递过程中其绝对压力p、比容v和绝对温度T三个状态参数都要发生变化。一般将理想气体状态变化简化为有附加限制条件的四种过程，即等压过程、等容过程、等温过程和绝热过程，而把不附加条件限制，更接近实际的变化过程称为多变过程。 1.等压过程 一定质量的理想气体，在绝对压力保持不变时，从某一状态变化到另一状态的过程称为等压过程。如图5-2所示，理想气体在保持绝对压力p不变的条件下，从状态1变化到状态2。根据式（5-9）可得 p1v1＝RT1，p2v2＝RT2由于等压过程p1＝p2，因而 2.等容过程 一定质量的理想气体，在比容保持不变时，从某一状态变化到另一状态的过程称为等容过程。如图5-3所示，理想气体在保