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气动技术概况空气的物理性质空气压缩机原理第四章方向控制阀能改变气体流动方向或通断的控制阀称为方向控制阀。
一、分类方向控制阀的品种规格相当多，了解其分类的就比较容易掌握他们的特性，以利于选用。
1、按阀内气流的流通方向分类只允许气流沿一个方向流动的控制阀叫做单向型控制阀，如单向阀、梭阀、双压阀和快速排气阀等。
快排阀按其功能也可归入流量控制阀，可以改变气流流动方向的控制阀叫做换向控制阀。
如二位三通阀、三位五通阀。
2、按控制方式分类1）电磁控制电磁线圈通电时，静铁芯对动铁芯产生电磁吸引力，利用电磁力使阀芯切换，以改变气流方向的阀，称为电磁控制换向阀。
这种阀易于实现电－气联合控制和复杂控制，能实现远距离操作，故得到广泛的应用。
2）气压控制靠气压力使阀芯切换以改变气流方向的阀称为气压控制换向阀。
这种阀在易燃．易爆．潮湿．粉尘大．强磁场．高温等恶劣工作环境中。
以及不能使用电磁控制的环境中，工作安全可靠，寿命长。
但气压控制阀的切换速度比电磁阀慢些。
气压控制可分成加压控制．泄压控制．差压控制和延时控制等。
加压控制是指加在阀芯上的控制信号的压力值是渐升的。
当压力升至某压力值时，阀被切换。
这是常用的气压控制方式。
泄压控制是指加在阀芯上的控制信号的压力值是渐降的。
当压力降至某压力值时，阀被切换。
用于三位阀中，可省去复位弹簧，电磁先导阀要使用常通式。
但泄压控制阀的切换性能不如加压控制阀。
差压控制是利用阀芯两端受气压作用的有效面积不等，在气压作用力的差值下，使阀芯动作而换向。
差压控制的阀芯，靠气压复位，不需要复位弹簧。
延时控制是利用气流经过小孔或缝隙被节流后，再向气室内充气，经过一定的时间，当气室内压力升至一定值后，再推动换向阀芯动作而换向，从而达到信号延迟的目的。
常用于延时阀和脉冲阀上。
３）人力控制依靠人力使阀芯切换的换向阀称为人力控制换向阀。
它可分为手动阀和脚踏阀。
人力控制与其它控制方式相比，具有可按人的意志进行操作．使用频率低．动作速度较慢．操作力不宜大，故阀的通径小等特点。
气动技术简介 Revised by Jack on December 14,2020气动技术简介一、气源处理组件1、气源处理的必要性从空压机输出的压缩空气，含有大量的水分、油和粉尘等污染物，空气质量不良是气动系统出现故障的主要因素，会使气动系统的可靠性和使用寿命大大降低，由此造成的损失会大大超过起源处理装置的成本和维护费用。
压缩空气中，绝对不许含有化学药品、有机溶剂的合成油、盐分和腐蚀性气体等。
气源处理包括●空气过滤：主要目的是滤除压缩空气中的水分、油滴以及杂质，以达到启动系统所需要的净化程度，它属于二次过滤器。
●压力调节：调节或控制气压的变化，并保持降压后的压力值固定在需要的值上，确保系统压力的稳定性减小因气源气压突变时对阀门或执行器等硬件的损伤。
●油雾器：气压系统中一种特殊的注油装置，其作用是把润滑油雾化后，经压缩空气携带进入系统各润滑油部位，满足润滑的需要。
2、气动三联件为得到多种功能,将空气过滤器、减压阀和油雾器等元件进行不同的组合，就构成了空气组合元件。
各元件之间采用模块式组合的方式连接。
图1 气动三联件有些品牌的电磁阀和气缸能够实现无油润滑（靠润滑脂实现润滑功能），便不需要使用油雾器。
这时只须把空气过滤器和减压阀组合在一起，可以称为气动二联件。
3、YL335B的气源处理组件使用空气过滤器和减压阀集装在一起的气动二联件结构，组件及其回路原理图分别如图2 (a)和(b)所示。
图2 YL-335B的气源处理组件二、YL-335B上的气动执行元件1、单作用和双作用气缸：在气缸运动的两个方向上，按受气压控制的方向个数的不同，分为单作用气缸和双作用气缸。
只有一个方向受气压控制而另一个方向依靠复位弹簧实现复位的气缸称为单作用气缸。
两个方向都受气压控制的气缸称为双作用气缸。
图3 单作用和双作用气缸2、YL-335B上的气动执行元件●直线气缸。
●用于抓起工件的气爪。
图4 气动手指实物和工作原理●摆动气缸：利用压缩空气驱动输出轴在一定角度范围内作往复回转运动的气动执行元件。
气动技术原理和应用的关系1. 简介气动技术旨在利用空气或气体流动产生的力和能量，来实现各种机械装置的控制、传动和自动化。
它是一门应用广泛的技术，被广泛运用于工业生产、交通运输、航空航天、机械制造等领域。
气动技术的原理与应用密不可分，下面将详细介绍气动技术的原理，以及它在各个行业中的应用。
2. 气动技术的原理2.1 气动原理概述气动技术的原理基于空气或气体流动，通过控制气体的压力和流动方式，实现机械运动的控制和传动。
其核心原理包括气动元件、气动系统和气动控制。
2.2 气动元件气动元件是气动技术中的基本组成部分，主要包括气压源、执行器、控制元件和辅助元件等。
气压源提供气体压力，执行器将气压转换为机械动力，控制元件用于实现气体流动的控制，辅助元件用于辅助气动系统的工作。
气动元件的选择和组合决定了气动系统的性能和功能。
2.3 气动系统气动系统由气源、气路、执行元件和控制元件组成，用于实现机械装置的运动和控制。
气源提供气体压力，通过气路将气体传输到执行元件，并通过控制元件控制气体的流动方向和流量。
气动系统的设计和布置需要考虑气路的长度、流量损失、压力损失等因素，以确保系统的正常运行。
2.4 气动控制气动控制是气动技术的关键环节，通过控制元件实现对气体流动的控制和调节。
常用的气动控制方式包括手动控制、机械控制和电气控制等。
手动控制通过人工操作控制元件，机械控制通过机械装置实现气体流动的控制，而电气控制则利用电气信号来控制气动元件的开关和动作。
3. 气动技术在工业生产中的应用3.1 自动化生产线气动技术在自动化生产线中得到广泛应用。
通过气动元件和气动系统的协调工作，可以实现各种机械装置的自动操作和控制。
例如，气动驱动的气缸可以用于控制工件的上下移动，气动阀门可以用于控制流体的开关和流向等。
气动技术的应用可以提高生产效率，降低人工成本，并保证生产过程的稳定性和可靠性。
3.2 车辆制造气动技术在车辆制造中也有着重要的应用。
气动技术基本知识气动技术是通过空气流动来实现力或运动控制的一种技术。
它利用气体的压缩和膨胀特性，通过控制空气流动的方向、速度和压力，实现对机械设备的控制和驱动。
气动技术的基本原理是利用压缩空气作为介质传递能量。
通过压缩空气产生的压力和流量，可以驱动气缸、旋转马达等执行器，实现对机械设备的运动控制。
在气动系统中，一般会使用压缩空气作为动力源，通过压缩机将大气中的空气压缩至一定的压力水平，然后通过管道将压缩空气传输至需要的位置。
气动系统由压缩机、制气装置、管道、执行器和控制装置等组成。
其中，压缩机负责将大气中的空气压缩，并将压缩空气输送至制气装置。
制气装置的主要作用是除去压缩空气中的杂质和水分，确保其纯净度和干燥度，防止对系统和执行器的损坏。
管道用于将压缩空气从制气装置传输至执行器的位置，通常需要考虑管道的直径、长度和材质等参数。
执行器接受压缩空气的驱动，将其能量转化为机械运动，完成相应的任务。
控制装置用于对气动系统进行控制和调节，通常包括各种传感器、阀门、计时器、压力表等。
气动技术具有很多优点。
首先，气动系统的动作速度快，响应时间短，能够满足高速运动的需求。
其次，气动系统具有较高的功率密度，可以在较小的空间内提供较大的动力输出。
此外，气动元件结构简单、可靠性高，维修和更换方便，成本较低。
另外，气动系统还具有防腐、不易受污染等特点，适用于恶劣的工作环境。
然而，气动技术也存在一些缺点。
由于气体的可压缩性，气动系统在传递动力和运动过程中会有一定的能量损失。
此外，气动系统所使用的压缩空气需要经过制气装置处理，增加了系统的复杂性和成本。
此外，在一些对静音要求较高的环境下，气动系统可能产生噪音。
总的来说，气动技术是一种常用的力和运动控制技术，被广泛应用于机械制造、自动化生产线、工业机器人等领域。
了解气动技术的基本原理和构成，可以帮助人们更好地应用和维护气动系统，提高生产效率和产品质量。
气动技术在工业领域中得到了广泛应用，并成为实现力和运动控制的重要手段。
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。
第九章气动技术概述
本章主要介绍气动技术的应用、气动系统的组成及气动技术的特点。
§9-1 气动技术的应用与特点
一、气动技术的应用
1．气动技术：是以压缩空气工作介质来传递动力和控制信号，从而实现各种生产控制自动化的一门技术。
气动技术包括：气压传动和气动控制。
2．应用场合
气动技术的应用包括：物料包装；加工过程中的进给、计量；汽车的车门控制和刹车；材料输送所采用的夹紧、位移、定向；机械加工过程中的车、铣、刨、磨、钻及质量控制；石油机械中的动力机和工作机的控制、动力传递、气动平衡和设备的自动控制等。
二、气动系统的组成
气动系统与液压系统相似由四部分组成：气源装置、执行元件、控制元件和辅助元件。
1．气源装置（空气压缩机和储气罐）：将机械能转化为气体的压能。
2．执行元件（气缸和气马达）：将气体的压力能转化为机械能。
3．控制元件（各种阀件）：控制和调节压缩气的压力、流量和流动方向。
4．辅助元件（净化、冷却、润滑装置和管道）：净化、冷却、和润滑压缩空气并输送到所需的装置。
三、气动技术的特点
1．优点
（1）工作介质来源方便，废气排放方便且不污染环境；
（2）工作花镜适应性好，工作安全可靠；
（3）流动过程中能量损失小，便于长距离输送；
（4）动作迅速、反应快、使用和维护方便；
（5）成本低，具有过载自动保护；
（6）易实现标准化和系列化。
2．缺点
（1）工作速度的稳定性较差，也整个系统效率不高；
（2）不一获得较大的力和力矩；
（3）雨点子和光速相比信号传递慢；
（4）噪音较大。
§9-2 气动的基本计算
一、湿度与含湿量
空气中含有水分的多少对气动系统的稳定性和元件寿命有直接影响，因此各种元件对空气的含湿量都有明确的规定，并辞去一定的措施防止水分进入。
所以对湿度的概念应有一定的了解。
1．绝对湿度(x)：每1立方米的湿空气中所含的蒸气的质量为湿空气的绝对湿度。
用x表示。
即：
或由气态方程：导出：
⎪
⎭
⎫
⎝
⎛
=
3
m
kg
V
m
x s
⎪
⎭
⎫
⎝
⎛
=
=
3
m
kg
T
R
p
x
s
s
s
ρ
R
T
pV
=
RT
p
=
ρ
或
式中：
2.饱和绝对湿度(x b )
空气中水蒸气的含量达到饱和时，湿空气中水蒸气的分压力达到该温度下蒸气的饱和压力，则此时的绝对湿度为饱和绝对湿度。
用x b 比表示。
式中：p b 为饱和空气中水蒸气的分压力，N/m 2。
3．相对湿度Ф
相对湿度的概念反应了湿空气可继续吸收水分的能力和离开饱和状态的远近。
Ф值在0-100%之间变化，通常情况下，Ф=60-70%时，人感觉舒适。
气动技术规定Ф值不得大于90%。
当空气干燥时：p s =0 则 ]Ф=0 当空气达到饱和时：p s =p b 则 Ф=100% 4．含湿量（d ）
一千克质量的干空气中所混合的水蒸气的质量称为含湿量，用d 表示。
⎪⎭
⎫
⎝⎛=
3m kg T R p x s b b %100%100⨯=⨯=
b
s b p p x x
φ⎪⎭
⎫ ⎝⎛⨯-⨯⨯==⎪⎭
⎫ ⎝⎛=
kg g p p p p p d kg g m m d b b g s g s φφ622622
()。
绝对温度，—；水蒸气的气体常数，—；
水蒸气的密度，
—K T K kg m N R m kg s s ∙∙/3
ρ；
水蒸气得分压力，
—；湿空气的体积，—；水蒸气的质量，—2
3m N p m V kg m s s p
p p +=
式中：
二、 流通能力
一般说管路的流通能力是指单位时间内通过阀、管路等的流体体积或重量。
表示流通能力的方法：有效面积S 值，；流量系数C 、C v 值以及流量Q 等。
1．有效面积S
气体流过节流孔时，其流束断面由于收缩而比节流孔实际截面积还小，此最小截面积称为有效截面积，它代表了节流孔的流通能力，常用S 表示。
有效面积/实际面积=收缩系数α
对于管路：
2．流量系数C 、C v。
空气的相对湿度，—；湿空气的总压力，—；干空气的分压力，—；水蒸气的分压力，—；
干空气的质量，—；水蒸气的质量，—%φMPa p MPa p MPa p kg m g m g s g s ()
对于节流阀、气阀等或44
d S d S παπα⋅
==；
水蒸气得分压力，
—；湿空气的体积，—；
水蒸气的质量，—2
3m N p m V kg m s s 管子实际截面积。
—；
定时，它取决于系数，当管路、材料一
—S l/d 'ααmm
S S =
C 是当阀全开始，阀两端压力差p 1-p 2=105Pa ，用重度为9810N/m 3的水作为介质，则得通过阀的流量值（m 3/h ）。
流量系数Cv,Cv 是阀全开时，阀两端压差为1磅/吋2
，以加仑/分为单位所能流过水的流量值（1美加仑/分=3.785l/min ）.
S 、C 、Cv 的换算：
Cv = 1.167 C S= 16.98 Cv = 17 Cv 3．流量Q Z
入口压力不变，出口压力减小，
当p 2/p 1=0.528，或 p 1=1.893p 2时，气流达声速； 当p 2/p 1=0.528—1时，气流为亚声速； 流量计算式如下： 当p 1>1.893p 2在声速区时：
p 1=（1—1.893）p 2在亚声速区时：
p 1——入口压力，105帕； p 2——出口压力，105帕； Δp=(p 1-p 2),帕； T ——入口气体温度，K ； Q 2——换算成自由状态后的空气流量，l/min 。
三、充气、放气温度与时间的计算。
阀前后的压差，—，通过阀的水流量，—Pa p h m Q p
Q
C 10/∆∆=
γ
()
()m
in /273
1.0311.112l T
p S Q +=()
()m in 2/273
1.03.221
2l T p p S
Q +∆=
1．充气温度与时间的计算
当气罐充气时，压力从原来的p 1上升到p 2，由于充气时间很短，可看成是绝热压缩过程，则温度从T 1上升到T 2，则T 2可由下式求得：
式中：T s —气源绝对温度，K ； R —绝热指数。
当充气压力达到p 2时，立即关闭气阀，通过气罐壁散热，气罐温度在次降到室温时，罐内压力也降到p ，p 可由下式求得：
气罐充气达到气源压力时所需的时间t(秒)为：
式中：
2．放气温度与时间的计算
气罐内初始温度为T 1，压力p 1经绝热快速放气后的温度降至T 2，压力降到p 2，则放气后温度T 2为：
放气至压力为p 2时关闭气阀，停止放气一段时间后，气罐内温度上
s
s
T T T R p p R
T ⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛-+=
111212()MPa T T p p 2
1
2
=s
s T RS V p p t 273
217
.5285.11=⎪⎪⎭⎫ ⎝
⎛-=ττ。
，气体流道的有效截面积—；
气罐的容积，—；充气与放气的时间常数—；
，气罐内的初始绝对压力—；气源的绝对压力，—21mm S L V MPa p MPa p s τk
k p p T T 11212-⎪
⎪⎭
⎫
⎝⎛=
升至室温，此时气罐内的压力也上升至p 。
则：
式中：p —稳定状态时的绝对压力，Mpa ；
p 2—关闭气阀时气罐内的绝对压力，Mpa ； T 1—稳定后气罐内气体温度（室温），K ； T 2—刚关闭阀时气罐内气体的温度，K 。
气罐由压力为p 1放气至结束时所需的时间t 为：
式中：p 1—初始绝对压力，MPa ；
p e —临界压力，Mpa ； τ—时间常数。
2
12
T T p p =⎪⎭
⎪⎬⎫⎪⎩⎪⎨⎧⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=--k k k k e p p p k k t 211211013.1945.0112。
