SMC气动基础10-气动理论

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,SMC,气动技术培训教程,Everything in pneumatics;advance in the world,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,2004/1,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%N,2,Oxygen20.95%O,2,Argon0.93%,Ar,Others0.03%,SMC,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,SMC,气动技术培训教程,标准大气压是由,The International Civil Aviation Organisation,制定的.海平面的压力和温度分别是,1013.25 10,3,bar,绝对压力,and 288 K(15,O,C),大气压,1013.25,m bar,SMC,气动技术培训教程,体积和流量单位,压力作用下,体積,ANR,m,3,ANR,大,气,圧下,流量,L/min,M,2,/min,ANRL/min,ANRM,2,/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0.1,MPa,基准状态：温度0，压力101.3,KPa,的干空气的状态,SMC,气动技术培训教程,1,MPa,=1000Pa=10bar,1bar=1atm=1kgf/cm,2,=14.5psi=100kPa,1atm=76mmHg,1psi=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-T,0,T,0,=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,P,1,P,2,SMC,气动技术培训教程,压力和力,SMC,气动技术培训教程,各压力单位之间的关系,SMC,气动技术培训教程,F,A,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,PPa,PPa,！,压力是由负载建立的！,SMC,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1,bar,表示每平方厘米上受到10牛顿的力,SMC,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,=,D,2,40,P,Newtons,p,D mm,P bar,这里,D,=,气缸缸径,mm,P,=,压力,bar.,用牛顿来表示,1bar=100000 N/m,2,压力和力,SMC,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,l,D,Force,=,D,.l.P,10,Newtons,这里,D,=,气缸内径,mm,l,=,受压腔室长度,mm,P,=,压力,bar,压力和力,SMC,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,SMC,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。,P1,P2,压力和力,SMC,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。,P1,P2,压力和力,SMC,气动技术培训教程,气体的控制规律,SMC,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,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,=,constant,V,T,=,constant,P,T,SMC,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。,0,2,4,6,8,16,0,2,4,6,8,10,12,Volume V,Pressure P,bar absolute,P1.V1=P2.V2 =constant,10,12,14,14,16,等温变化,SMC,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。,0,2,4,6,8,16,0,2,4,6,8,10,12,10,12,14,14,16,Volume V,Pressure P,bar absolute,P1.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,SMC,气动技术培训教程,0,2,4,6,8,16,0,2,4,6,8,10,12,10,12,14,14,16,Volume V,Pressure P,bar absolute,P1.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,SMC,气动技术培训教程,0,2,4,6,8,16,0,2,4,6,8,10,12,10,12,14,14,16,Volume V,Pressure P,bar absolute,P1.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,SMC,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1/273,0,o,Celsius=273K,0,0.25,0.5,0.75,1,2,-60,-40,-20,0,20,40,60,Volume,Temperature,Celsius,1.25,1.5,1.75,80,100,293,K,V1 V2,T1,(K),T2,(K),=,c,=,等压变化,SMC,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1/273,0,o,Celsius=273K,0,0.25,0.5,0.75,1,2,-60,-40,-20,0,20,40,60,Volume,Temperature,Celsius,1.25,1.5,1.75,80,100,366.25,K,V1 V2,T1,(K),T2,(K),=,c,=,等压变化,SMC,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1/273,0,o,Celsius=273K,0,0.25,0.5,0.75,1,2,-60,-40,-20,0,20,40,60,Volume,Temperature,Celsius,1.25,1.5,1.75,80,100,219.75,K,V1 V2,T1,(K),T2,(K),=,c,=,等压变化,SMC,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1/273,0,o,Celsius=273K,0,0.25,0.5,0.75,1,2,-60,-40,-20,0,20,40,60,Volume,Temperature,Celsius,1.25,1.5,1.75,80,100,366.25,K,219.75,K,293,K,V1 V2,T1,(K),T2,(K),=,c,=,等压变化,SMC,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,20,o,C,时10,bar,绝对压力的压缩空气在温度达到,60,o,C,时，空气压力会增加2.05,bar。,0,o,Celsius=273K,等容变化,0,5,10,20,-60,-40,-20,0,20,40,60,Temperature,Celsius,15,80,100,0,2,4,6,8,bar,10,12,14,16,P1 P2,T1,(K),T2,(K),=,c,=,bar absolute,等容变化,SMC,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,20,o,C,时10,bar,绝对压力的压缩空气在温度达到,60,o,C,时，空气压力会增加2.05,bar。,0,o,Celsius=273K,等容变化,0,5,10,20,-60,-40,-20,0,20,40,60,Temperature,Celsius,15,80,100,0,2,4,6,8,bar,10,12,14,16,P1 P2,T1,(K),T2,(K),=,c,=,bar absolute,等容变化,SMC,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,20,o,C,时10,bar,绝对压力的压缩空气在温度达到,60,o,C,时，空气压力会增加2.05,bar。,0,o,Celsius=273K,等容变化,0,5,10,20,-60,-40,-20,0,20,40,60,Temperature,Celsius,15,80,100,0,2,4,6,8,bar,10,12,14,16,P1 P2,T1,(K),T2,(K),=,c,=,bar absolute,等容变化,SMC,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,20,o,C,时10,bar,绝对压力的压缩空气在温度达到,60,o,C,时，空气压力会增加2.05,bar。,0,o,Celsius=273K,等容变化,0,5,10,-60,-40,-20,0,20,40,60,bar absolute,Temperature,Celsius,15,80,100,0,2,4,6,8,bar,10,12,14,16,P1 P2,T1,(K),T2,(K),=,c,=,等容变化,SMC,气动技术培训教程,综合等压、等温、等容变化三个过程，当气体的三个状态都发生变化时，那么体积、压力、温度之间的关系满足下列气体状态方程。,=,constant,P,1,.V,1,T,1,P,2,.V,2,T,2,=,气体状态方程,SMC,气动技术培训教程,理论上，气体的