Шрифт:
• обеспечить устойчивость к неблагоприятным факторам окружающей среды, таким как высокие и низкие температуры,
воздействие пыли, влаги, агрессивных химических веществ.
– миниатюризация управляющих устройств, применение группового монтажа (универсальные монтажные плиты, блочные конструкции распределителей, пневмоострова и т. п.).
– создание устройств стыковки пневматических и электронных систем (электропневматические
и пневмоэлектрические устройства).
– применение ресурсо- и энергосберегающих режимов работы пневмосистем (например, использование явления параметрического резонанса позволяет удешевить систему, сделать ее более компактной и существенно повысить КПД).
Основные параметры воздуха
Сжатый воздух, являющийся рабочим телом в системах пневматики, представляет собой смесь газов, молекулы которых, с достаточной для практических целей точностью можно представить в виде мельчайших упругих шариков, движущихся равномерно и прямолинейно в произвольном для каждого шарика направлении со скоростями примерно 1000 м/с. Шарики испытывают постоянные столкновения между собой и со стенками сосуда, в котором находится сжатый воздух. Столкновения молекул со стенками сосуда и создает давление газа.
Давление может быть определено как отношение силы к площади, на которой она распределена:
Единицы измерения
В международной системе единиц СИ, что является аббревиатурой французского SI (Siste’me International d’Unit’es), единице давления присвоено имя французского ученого Паскаля, автора известного закона о равномерном распространении статического давления по всем направлениям.
Один “Паскаль” равен давлению, создаваемому силой в 1 “ньютон", равномерно распределенной на площади в 1 м2 (Лат. 1 Ра= 1 N/m2).
Это очень малое давление и, поскольку эта единица неудобна, то для измерения используемых в технике стандартных уровней давления введена специальная единица – бар, равная 1/10 Мегапаскаля (Лат. bar. 1 бар = 0,1 МПа = 105 Па).
Удобство этой единицы состоит в том, что она практически равна традиционно используемой технической атмосфере (1 ат. = 1 кгс/см2).
Соотношение: 1 ат = 0,98067 бар.
1 бар = 1,01972 ат
Ожидается, что в будущем к системе СИ перейдут все страны, в том числе и страны с неметрическими системами единиц. В качестве единицы давления в этих странах всё еще используется 1 фунт-сила/кв. дюйм (1 psi).
Соотношение: 1 бар = 14,5 psi
1 psi = 0,06895 бар
Для измерения малых уровней давления используются также миллиметры водяного и ртутного столба.
Соотношение: 1 ат = 10000 мм. вод. ст. = 736 мм. рт. ст.
1 мм. вод. ст. = 9,80665 Па
1 мм. рт. ст. = 1,1333224 Па
Атмосфера Земли на её поверхности развивает давление в одну физическую атмосферу.
Соотношение: 1 атм. = 760 мм. рт. ст. = 1,01325 бар (нормальное давление).
Давление
Давление газа пропорционально его абсолютной температуре Т и концентрации молекул n, которую можно определить как отношение:
где N – число молекул, находящихся в сосуде;
V – объем сосуда.
Давление P газа равно:
Коэффициент пропорциональности k представляет собой постоянную Больцмана, равную
Чаще известен объем V сосуда и масса m заключенного в нем воздуха. В предположении, что воздух является идеальным газом, давление P внутри сосуда может быть определено по формуле Клапейрона:
где R – универсальная газовая постоянная
для воздуха, которая равна внешней работе, совершаемой при постоянном давлении одним килограммом воздуха при нагревании его на 1 градус;
T – температура в градусах Кельвина (абсолютная температура).
Нормальная температура в физике
Различают абсолютное P, избыточное (относительное) Pи и местное атмосферное Pа давления.
Абсолютное давление – это абсолютное значение силы, отнесенное к единице поверхности.
Поэтому абсолютное давление – это разность между давлением в данной точке среды и абсолютным нулем давления, соответствующим давлению в совершенном вакууме, рис. 1.
Рис. 1. Соотношения разных видов давления
Под избыточным (относительным) давлением понимают разность между абсолютным (полным) и местным атмосферным давлением: