下载文档原格式
气动知识讲座第一讲 气动基本知识一、 气动的定义气动即气压传动是以压缩空气为工作介质进行能量的传递、转换与控制 的一种传动形式。
二、 气动的优点1.气动控制与电气控制相比较，有下列优点：（1） 以空气为工作介质，取之不尽，用之不竭； （2） 能源可以贮存，在突然停电时，工艺流程不致突然中断； （3） 不发生漏电、触电事故； （4） 用于石油、化工、火药等易燃、易爆场所绝对安全； （5） 对过载敏感性小，适应范围大。
电气元件容许电源的变动范围一般为（+）10%----（-）15%，而气动元件假定标准压力为表压0.4MPa 时，可以在表压0.25——0.7MPa 范围内正常工作； （6） 耐高温性强，电子元件一般要求在70℃以下进行工作，超过120℃即须采用复杂的绝热保护措施。
气动元件可在高温环境中进行正常工作。
因而适用于炼钢、轧钢、铸造、锻造等高温车间和轮船、机车发动机的自动控制；（7） 使用寿命长，气动逻辑元件一般使用寿命可达107——108次； （8） 制造成本低； （9） 对恶劣环境的适应性强（如冲击、震动、粉尘、腐蚀、温差和电磁变化大等）； （10） 以气体为介质，其动作可由人的感官直接觉察，使用维护均较方便； （11） 可用其检测任何工业参数； （12） 气动逻辑元件与气动执行元件，可以使用同一压力的气源，从而实现能源的单一化。
2． 气动控制与电气控制相比较，有下列缺点； （1） 反应速度慢，电子移动速度每秒约30万公里，而空气流速最高只能接近音速，即每秒约300米，相差近100万倍； （2） 在微型化方面不如电子技术； （3） 在气动技术中，压缩空气的工作压力一般不超过表压0.8MPa 。
线路越复杂，压力损失越大，信号传递速度越慢。
因而不适于摇控和在十分复杂的控制线路中使用； （4） 气动装置的配管接装较电线连接麻烦；（5）电气控制元件可成套购买，组成控制线路比较方便。
气动元件组成控制系统困难较多。
机械原理：气动知识点大全（空气概述、系统组成、气源装置）气压传动：能量传递过程中以空气为传动介质，通过空气的压力能来传递动力。
该过程，有2次能量转化，第一次是空气压缩机将机械能转变为气体的压力能，第二次是气缸或气马达将压力能转换为机械能。
一、学会气动，就必须了解空气的特性。
1，气体状态方程1）理想气体状态方程气体温度、压力、体积三个参数表征气体所处的状态PV／T=常数Pν=RTP=ρRTP-气体绝对压力（Pa）、V--气体体积（m3）、T--气体绝对温度（K）、ρ-气体密度（kg／m3）ν--气体的比体积（单位质量气体的体积m3／kg）=1／ρR--气体常数［N·m／（kg·K）］干空气R=287.1 湿空气R=462.052）气体状态变化过程①等容过程P／T=常数或 P1／T1=P2／T2②等压过程V／T=常数或 V1／T1=V2／T2③等温过程PV=常数或 P1V1=P2V2④绝热过程PVk =常数或 P1V1k=P2V2k2.气体的流动规律（方程）1）连续性方程（质量守恒）Qm= ρν A = 常数ρ1ν1 A1 =ρ2ν2 A 22）伯努利方程（能量守恒）P／ρg+ν2／2g+z=常数P1／ρg+ν12／2g+z1=P2／ρg+ν22／2g+z23.声速与马赫数1）声速声波在空气中的传播速度a=（kRT)0.5≈20T0.5a--声速（m／s）R--气体常数［N·m／（kg·K）］干空气R=287.1 湿空气R=462.05T--空气绝对温度（K）k--绝热指数（对于空气k=1.4）介质温度越高，声速越快。
15℃时，声速约为340（m／s）（2）马赫数气流在某处的速度ν与当地声速a之比称为马赫数，用符号Ma表示。
Ma=ν／aMa＜1，气流为亚声速流动Ma ＝1，气流为声速流动Ma＞1，气流超声速流动4，空气的基本特性参数干空气密度5，气体在管道中的流动特性二、气压传动系统组成1）气源装置：压缩空气的发生装置以及压缩空气的存贮、净化的辅助装置。
气动技术基本知识目录1. 气动技术概述 (3)1.1 气动技术的定义与应用 (4)1.2 气动技术的历史与发展 (5)2. 气动力学基础 (7)2.1 流体力学原理 (7)2.2 伯努利原理 (9)2.3 压差与流体动力 (10)3. 气动系统设计 (11)3.1 空口设计 (12)3.2 管道与管件设计 (13)3.3 阀门与调节器选择 (15)4. 气动元件 (16)4.1 气缸与活塞 (17)4.2 电磁阀与继电器 (18)4.3 空气压缩机与真空发生器 (19)5. 气动控制 (20)5.1 原理与方法 (22)5.2 逻辑控制器 (23)5.3 通讯协议与接口 (25)6. 气动应用 (26)6.1 工业自动化 (27)6.2 移动机器与机器人 (29)6.3 医疗设备 (30)7. 气动系统维护与保养 (31)7.1 日常维护 (32)7.2 故障诊断与排除 (33)7.3 更新与升级 (34)8. 安全与法规遵从 (36)8.1 气体类型与分类 (37)8.2 安全标准与规范 (38)8.3 应急措施与培训 (40)9. 节能减排 (41)9.1 气动系统的能效 (43)9.2 气动改造与效能提升 (44)9.3 环境影响与对策 (46)10. 气动技术发展趋势 (47)10.1 智能化与自动化 (48)10.2 信息化与数据管理 (50)10.3 绿色节能技术 (52)1. 气动技术概述又称航空力学，是一门研究气体流动与其周围物体的相互作用的科学，核心在于理解介于固体和流体之间的能量和力转化过程。
它涵盖了气流的本性、流动规律、力和机遇的预测以及如何应用这些原理来设计、优化和控制各种飞行器、机械设备和工程系统。
流体力学:研究流体静力学和流体力学的基本原理，包括压力、流速、粘滞性和伯努利定律等。
气流场分析:通过数值方法和实验方法，分析流体在不同形状结构周围运动的特性。
气动外形设计:根据气动原理，设计出具有良好阻力系数、升力和操控性的飞机、火箭、汽车等外形。
⽓动技术基本知识⼀、⽓动技术基本知识1. ⽓动技术中常⽤的单位1个⼤⽓压=760mmHg =1.013bar =101kpa 压⼒单位换算1N/㎡=bar 105-=1002.17-?kgf/m ㎡=1002.15-?kgf/c ㎡ 1kgf/c ㎡=0.1Mpa 2. ⽓动控制装置的特点⑴空⽓廉价且不污染环境，⽤过的⽓体可直接排⼊⼤⽓⑵速度调整容易⑶元件结构紧凑，可靠性⾼⑷受湿度等环境影响⼩⑸使⽤安全便于实现过载保护⑹⽓动系统的稳定性差⑺⼯作压⼒低，功率重量⽐⼩⑻元件在⾏程中途停⽌精度低3. ⽓动系统的组成⽓动系统基本由下列装置和元件组成(1)⽓源装置——⽓动系统的动⼒源提供压缩空⽓ (2)空⽓处理装置——调节压缩空⽓的洁净度及压⼒ (3)控制元件⽅向控制元件——切换空⽓的流向流量控制元件——调节空⽓的流量 (4)逻辑元件——与或⾮(5)执⾏元件——将压⼒能转换为机械功(6)辅助元件——保证⽓动装置正常⼯作的⼀些元件压缩机 a ）⽓源装置储⽓罐后冷却器过滤器油雾分离器减压阀 b ）空⽓调节油雾器处理装置空⽓净化单元⼲燥器其它电磁阀⽓缸⽓压控制阀带终端开关⽓缸⽅向控制阀机械操作阀带制动器⽓缸⼿动阀⽓缸带锁⽓缸其它带电磁阀⽓缸其它速度控制阀C ）控制元件速度控制阀 d ）执⾏元件节流阀摆动缸回转执⾏件逻辑阀空⽓马达管⼦接头消⾳器 e ）辅助元件压⼒计其它⼆、空⽓处理元件压缩空⽓中含有各种污染物质。
由于这些污染物质降低了⽓动元件的使⽤寿命。
并且会经常造成元件的误动作和故障。
表1列出了各种空⽓处理元件对污染物的清除能⼒。
1．空⽓滤清器空⽓滤清器⼜称为过滤器、分⽔滤清器或油⽔分离器。
它的作⽤在于分离压缩空⽓中的⽔分、油分等杂质，使压缩空⽓得到初步净化。
2．油雾分离器油雾分离器⼜称除油滤清器。
它与空⽓滤清器不同之处仅在于所⽤过滤元件不同。
空⽓滤清器不能分离油泥之类的油雾，原因是当油粒直径⼩于2～3цm 时呈⼲态，很难附着在物体上，分离这些微粒油雾需⽤凝聚式过滤元件，过滤元件的材料有：1）活性炭2）⽤与油有良好亲和能⼒的玻璃纤维、纤维素等制成的多孔滤芯 3．空⽓⼲燥器为了获得⼲燥的空⽓只⽤空⽓滤清器是不够的，空⽓中的湿度还是⼏乎达100%。
1、气动技术是以压缩空气为介质,以空气压缩机为动力源,实现能量传递或信号传递与控制的工程技术。
2、气动是气动技术或气压传动与控制的简称。
它是流体传动与控制的重要组成技术之一,也是实现工业自动化和机电一体化的重要途径。
3、一个较完善的机电一体化系统包括动力部分、执行部分、机械部分、检测传感部分、控制部分、信息处理部分,各部分之间通过接口相联系。
通过控制系统发送控制信号,由执行部分产生力和运动的输出。
4、气动技术的优点:简单、方便:气动装置结构简单、轻便、安装维护方便。
输出速度大:气缸动作速度一般为50～500mm/s,比液压和电气方式的速度快。
有良好的缓冲性:对冲击负载和负载过载具有较强的适应能力。
可靠性高、使用寿命长:电器元件的有效动作次数约为数百万次,而电磁阀(如SMC公司生产的电磁阀)的寿命大于3000万次,小型阀超过1亿次。
无污染:工作介质是空气,无污染。
安全性:气动压力等级低,具有防火、防爆、耐潮的能力,与液压方式相比可在高温条件下使用,同时,对于振动、腐蚀具有较强的耐受力,因而,具有很高的安全性。
在很多特殊场合具有不可比拟的优越性。
成本低:在自动化系统中,与单纯分别采用机械、电气、液压的传动与控制方式相比,气动方式成本低,经济性好。
5、气动技术的缺点:能量利用率低:电气传动的效率在90%以上,液压传动的的效率为70~80%,气压传动的的效率为30~40%。
实施精确控制的难度较大:气体的压缩性大。
6、气动元件的制造过程:精密压铸、挤压成型、精密加工、表面处理、装配、性能测试7、气源设备气源设备:空气压缩机:产生压缩空气的动力源气源处理设备:过滤器:清除压缩空气中的水分、油污和灰尘;干燥器:进一步清除压缩空气中的水分;自动排水器:自动排除冷凝水8、气动元件的类型及其功能气动执行元件:气缸:推动工件作直线运动。
摆动气缸:推动工件在一定角度范围内作摆动气马达:驱动工件作连续旋转运动。
气爪:抓取工件。
第二章 气动基础知识2.1 气动技术常用单位换算各换算关系入表2.1所示：表2－1 单位换算表一、长度（Length ）cm m in ft 1 0.01 0.39370.0328 100 1 39.3713.2809 2.54 0.0254 1 0.0833 30.48 0.3048 12 1 二、质量(Mass)kg lb1 2.20.4536 1三、面积（Area ） cm 2 m 2 in 2 ft 2 1 0.01 0.15500.001076 四、重量或力(Force) Kgf（千克力） Kp （千克力） N(Newton) lbf （磅-力）1 1 9.812.2 五、压力(Pressure) kg ／cm 2atm lb/in 2(psi) bar MPa(N/m 2) l 0.9678 14.2230.9807 0.09807六 、流量(Flow) m 3／hr Ft 3/hr l ／Min 1 35.317 16.6667七、体积(Volume)m 3 dm 3或l ft 3 1 1000 35.317 0.0283228.315l2.2 气动技术常用公式：一、基本单位：长度l:m ，质量m ：kg ，时间t ：S ，体积：m 3或l 一、基本公式：（一） 力(Force): a m F ⋅= （2s m kg N ⋅=）； 牛顿定律 （二） 重量(weight)：g m G ⋅= （2smkg N ⋅=）；（三） 压力：A F P =(2mN Pa =)； 1Pa=10-5bar 上式为巴斯卡原理(Pascal ’s theory)（四） 波义尔定律：见图2.1（说明压力与体积成反比）2211V P V P =（五） 查理定律（charle ’s Law ）：图2.1波义尔定律222111T V P T V P = 说明压力与体积的变 化与温度成正比。
（六） 流量公式：V A Q ⋅= （smm s m ⋅=23）说明了流量为管路截面积与流速之乘积，见图2.2。
A、三點組合（三聯件）：使用前應注意檢查元件在運輸過程中是否損壞，然後安裝使用。
安裝時請注意氣體流動方向（注意""方向）及接管牙型是否正確。
注意安裝條件是否符合技術要求，如工作壓力、溫度。
注意使用介質及安裝環境，儘量避免含氯、碳化物，芬香族類化合物及氧化性酸和強鹼等，避免損壞PC材質的水杯、油杯。
若要清潔保養，請用中性清潔劑，不可用有機溶劑、揮發性溶劑。
當出風口風量減少時，請更換濾芯。
注意防塵，拆下不用時應在進出氣口裝防塵套。
調節壓力時，先將旋轉鈕拉起，向右旋轉為調高壓力，向左旋轉為調低壓力。
應由小到大逐步調整到所需的壓力值。
調至定量後，將旋轉鈕壓下定位。
B、閥類：使用前注意檢查元件，在運輸過程中是否損壞，並遵守各項技術要求如電壓，動作頻率、工作壓力、溫度。
然後安裝使用。
安裝時請注意氣體流動方向及接管牙型是否正確，流體為空氣時，必須經過40μ濾網過濾。
機器調整時，若裝設3V、4V系列電磁閥，建議先用手動裝置測試，無誤後再通電測試。
若裝設2口2位系列電磁閥，注意線圈應在本體上方，不可倒裝。
避免在震動的環境下使用，並注意低溫的防凍措施，若閥體有排氣口，建議安裝消音器。
連接管路時，注意止泄帶纏繞不可超過牙端面，應先清除管內及接頭內的粉塵。
C、氣缸：工作負載有變化時，應以最大負載時為挑選標準，並遵守各項技術要求。
如使用壓力、溫度。
有特殊需求請與公司聯絡。
氣缸接入管道時，應先清除管內及接頭內的粉塵。
氣缸使用的空氣必須經過40μ以上濾網過濾。
並最好加油潤滑。
在低溫環境下應採取抗凍措施，防止水分凍結，在高溫時應挑選高溫氣缸。
氣缸在使用前應先空載測試，有附氣壓緩衝或流量控制閥時，應先調到最緊再逐步放大，避免產生過大衝擊而損傷。
氣缸在工作臺中，若沒有裝設導杆，則避免承受側向負載，以保證氣缸的正常工作和使用壽命。
氣缸長時間不使用，應注意表面防銹，進排氣口應加防塵套。
選用附磁石氣缸，建議使用AirTAC感應器，才能避免感應不良。
