SMC气动基础10-气动理论

Everythinginpneumatics;advanceintheworld气动技术基础理论SMC（中国）有限公司上海分公司营业技术部2004/1Everythinginpneumatics;advanceintheworldSMC气动技术培训教程压缩空气•我们呼吸的空气是无色无味，自由流动的物质。•想想看，空气无处不在，充满着各种空间。•空气主要是由氧气和氮气组成的。成分体积比Nitrogen78.09%N2Oxygen20.95%O2Argon0.93%ArOthers0.03%Everythinginpneumatics;advanceintheworldSMC气动技术培训教程空气的特性◆体积变化⇒控制气缸的动作影响〔速度／位置〕圧縮強⇔圧縮弱体积缩小体积增加◆压力变化⇒输出力影响〔气缸的输出力的大小〕圧縮強⇔圧縮弱高低◆温度变化⇒产生水分影响〔空气饱和水蒸气含量〕圧縮強⇔圧縮弱多少在空气的可压缩性中，要考虑使用绝对压力。可圧縮性空气的可压缩性体现为以下的状态变化Everythinginpneumatics;advanceintheworldSMC气动技术培训教程•标准大气压是由TheInternationalCivilAviationOrganisation制定的.海平面的压力和温度分别是1013.25×103bar绝对压力and288K(15OC)大气压1013.25mbarEverythinginpneumatics;advanceintheworldSMC气动技术培训教程体积和流量单位压力作用下体積ANR・m3ANR大气圧下ｍ３流量L/minM2/minANR·L/minANR·M2/min标准状态和基准状态标准状态(ANR)：温度20℃，相对湿度65%，压力0.1MPa基准状态：温度0℃，压力101.3KPa的干空气的状态Everythinginpneumatics;advanceintheworldSMC气动技术培训教程1MPa=1000Pa=10bar1bar=1atm=1kgf/cm2=14.5psi=100kPa1atm=76mmHg1psi=6.89kPa压力单位温度热力学温度T单位为K摄氏温度t单位为℃t=T-T0T0=273.15K可压缩性气体的分子间距大，故气体的体积容易随压力发生变化P1P2Everythinginpneumatics;advanceintheworldSMC气动技术培训教程压力和力Everythinginpneumatics;advanceintheworldSMC气动技术培训教程各压力单位之间的关系PaMPabarKgf/c㎡mmHg10.0000010.000010.00001020.0075011,000,00011010.25701100,0000.111.02750.1980700.098070.98071735.6133.30.0001330.0013330.001361Everythinginpneumatics;advanceintheworldSMC气动技术培训教程FA)/(2mNAFP压力压力表示法表压力绝对压力真空度大气压P=Pa绝对真空P=0绝对压力表压力：以大气压为基准，高于大气压的压力值，即相对压力，也即由压力表读出的压力真空度：以大气压为基准，低于大气压力的压力值，正值真空压力：绝对压力与大气压力之差，与真空度大小相同，符号相反PPaPPa！压力是由负载建立的！Everythinginpneumatics;advanceintheworldSMC气动技术培训教程压力和力•压缩空气在容器的内表面产生了一个力•容器内的流体将被压缩并产生这个压力•表压力1bar表示每平方厘米上受到10牛顿的力Everythinginpneumatics;advanceintheworldSMC气动技术培训教程•在压力的作用下，气缸活塞向前伸出，此推力等于压力×有效作用面积Thrust=D240PNewtonspDmmPbar这里D=气缸缸径mmP=压力bar.用牛顿来表示1bar=100000N/m2压力和力Everythinginpneumatics;advanceintheworldSMC气动技术培训教程•作用在气缸缸桶内部的力相当于气缸的投影面积×压力lDForce=D.l.P10Newtons这里D=气缸内径mml=受压腔室长度mmP=压力bar压力和力Everythinginpneumatics;advanceintheworldSMC气动技术培训教程•如果气缸活塞两侧同时受到压力作用。气缸活塞杆将在压差作用下向右伸出。•如果是双活塞杆气缸的话，那么气缸活塞杆将保持在原位。压力和力Everythinginpneumatics;advanceintheworldSMC气动技术培训教程•平衡式阀芯，压力作用在任何一个气口都不会引起阀芯的动作。因为阀芯左右的受力面积都是相等的。•P1和P2供气和排气压力。P1P2压力和力Everythinginpneumatics;advanceintheworldSMC气动技术培训教程•平衡式阀芯，压力作用在任何一个气口都不会引起阀芯的动作。因为阀芯左右的受力面积都是相等的。•P1和P2供气和排气压力。P1P2压力和力Everythinginpneumatics;advanceintheworldSMC气动技术培训教程气体的控制规律Everythinginpneumatics;advanceintheworldSMC气动技术培训教程气体的控制规律气体的状态•对于一定质量的气体来说，压力、体积、温度表明了气体所处的状态。对于一定质量的气体，状态方程可以表示成RTVPTVP222111•如果某一个状态设为常值，那么我们可以得到如下的状态方程•等温变化•等压变化•等容变化P.V=constant=constantVT=constantPTEverythinginpneumatics;advanceintheworldSMC气动技术培训教程等温变化（波义尔定律BOYLES）•对于一定质量的气体，在温度不变的条件下，压力和它的体积成反比•在等温变化的情况下，空气压缩与膨胀的过程中，热量变化是极其缓慢的。0246816024681012VolumeVPressurePbarabsoluteP1.V1=P2.V2=constant1012141416等温变化Everythinginpneumatics;advanceintheworldSMC气动技术培训教程等温变化（波义尔定律BOYLES）•在等温变化的情况下，空气压缩与膨胀的过程中，热量变化是极其缓慢的。02468160246810121012141416VolumeVPressurePbarabsoluteP1.V1=P2.V2=constant等温变化•对于一定质量的气体，在温度不变的条件下，压力和它的体积成反比Everythinginpneumatics;advanceintheworldSMC气动技术培训教程02468160246810121012141416VolumeVPressurePbarabsoluteP1.V1=P2.V2=constant等温变化（波义尔定律BOYLES）•在等温变化的情况下，空气压缩与膨胀的过程中，热量变化是极其缓慢的。等温变化•对于一定质量的气体，在温度不变的条件下，压力和它的体积成反比Everythinginpneumatics;advanceintheworldSMC气动技术培训教程02468160246810121012141416VolumeVPressurePbarabsoluteP1.V1=P2.V2=constant等温变化（波义尔定律BOYLES）•在等温变化的情况下，空气压缩与膨胀的过程中，热量变化是极其缓慢的。等温变化•对于一定质量的气体，在温度不变的条件下，压力和它的体积成反比Everythinginpneumatics;advanceintheworldSMC气动技术培训教程等压变化（查理定律CHARLES）•对于一定质量的气体，在压力不变的条件下，气体体积的增加和温度成正比。•在没有摩擦的情况下，气体的体积会在常压下变化。•一定压力下，温度每升高1℃，对于一定质量的气体，其体积增加1/273•0oCelsius=273K00.250.50.7512-60-40-200204060VolumeTemperatureCelsius1.251.51.7580100293KV1V2T1(K)T2(K)=c=等压变化Everythinginpneumatics;advanceintheworldSMC气动技术培训教程等压变化（查理定律CHARLES）•对于一定质量的气体，在压力不变的条件下，气体体积的增加和温度成正比。•在没有摩擦的情况下，气体的体积会在常压下变化。•一定压力下，温度每升高1℃，对于一定质量的气体，其体积增加1/273•0oCelsius=273K00.250.50.7512-60-40-200204060VolumeTemperatureCelsius1.251.51.7580100366.25KV1V2T1(K)T2(K)=c=等压变化Everythinginpneumatics;advanceintheworldSMC气动技术培训教程等压变化（查理定律CHARLES）•对于一定质量的气体，在压力不变的条件下，气体体积的增加和温度成正比。•在没有摩擦的情况下，气体的体积会在常压下变化。•一定压力下，温度每升高1℃，对于一定质量的气体，其体积增加1/273•0oCelsius=273K00.250.50.7512-60-40-200204060VolumeTemperatureCelsius1.251.51.7580100219.75KV1V2T1(K)T2(K)=c=等压变化Everythinginpneumatics;advanceintheworldSMC气动技术培训教程等压变化（查理定律CHARLES）•对于一定质量的气体，在压力不变的条件下，气体体积的增加和温度成正比。•在没有摩擦的情况下，气体的体积会在常压下变化。•一定压力下，温度每升高1℃，对于一定质量的气体，其体积增加1/273•0oCelsius=273K00.250.50.7512-60-40-200204060VolumeTemperatureCelsius1.251.51.7580100366.25K219.75K293KV1V2T1(K)T2(K)=c=等压变化Everythinginpneumatics;advanceintheworldSMC气动技术培训教程•对于一定质量的气体，在体积不变的条件下，气体的压力和温度成正比•20oC时10bar绝对压力的压缩空气在温度达到60oC时，空气压力会增加2.05bar。•0oCelsius=273K等容变化051020-60-40-200204060TemperatureCelsius158010002468bar10121416P1P2T1(K)T2(K)=c=barabsolute等容变化Everythinginpneumatics;advanceintheworldSMC气动技术培训教程•对于一定质量的气体，在体积不变的条件下，气体的压力和温度成正比•20oC时10bar绝对压力的压缩空气在温度达到60oC时，空气压力会增加2.05bar。•0oCelsius=273K等容变化051020-60-40-200204060TemperatureCelsius158010002468bar10121416P1P2T1(K)T2(K)=c=barabsolute等容变化Everythinginpneumatics;advanceintheworldSMC气动技术培训教程•对于一定质量的气体，在体积不变的条件下，气体的压力和温度成正比•20oC时10bar绝对压力