气动力学

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气动力学(Pneumatics)是物理的一个分支,将空气或压缩空气应用在科技上。

用压缩空气作为能源的火车头
气动设备一览,在1728年的《百科全书;或艺术与科学通用字典》中

工业常用的气动系统一般是用压缩空气或压缩惰性气体来驱动。一般是有中央式,用电力驱动的压缩机产生压缩气体,再驱动气压缸气动马达或其他气动设备。相较于马达致动器,气动系统的好处是低价、可变性高,而且又比较安全。

牙医学建筑工地采矿业等都有用到气动系统。

和液压系统的比较

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气压系统和液压系统都是流体动力的应用。气动力学用容易压缩的空气或是气体做为动力来源,而液压系统用不容易压缩的液体(如液压油)为动力来源。大部分工业气压系统的压力约在80至100磅力每平方英寸(550至690千帕斯卡),而液压系统的压力约在1,000至5,000 psi(6.9至34.5 MPa),特殊应用可以超过10,000 psi(69 MPa)。[来源请求]

气压系统的优点

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  • 可简化设计及控制:用标准的气缸及元件即可设计,用简单的开关控制即可操作。
  • 可靠度:气动系统的寿命长,且不太需要维护,因为气体可压缩,设备较不会因为冲击而损坏。气体可以吸收过大的受力,而液压系统会直接将力传送出去。气动系统在电力中断后,因为压缩气体的压力,仍可以运作一小段时间。
  • 安全:相较于使用液压油的液压系统,气压系统失火的可能性小很多,新型的机器多半允许一定程度过载,而且在过载时机器处于安全状态。

液压系统的优点

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  • 液体不会吸收传送的能量。
  • 由于液体难以压缩,液压系统可以产生的力及可推动的负载都比气压系统大很多。

气动系统中用的气体

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若是气动系统安装在固定非移动的设备上(例如工厂),因为空气很容易取得,会用压缩空气作为气体来源。压缩空气中的湿气会先去除,在压缩机中也会加入一些油,以避免腐蚀及帮助润滑。

工厂气动系统的气体是压缩空气,因此不需担心有毒气体泄漏的问题。较小或是独立的系统可能会用其他的压缩气体,例如氮气,一般会称为无氧氮气(oxygen-free nitrogen),不过若压缩氮气大量释放,可能会有窒息的风险。

除了压缩空气外,其他气动系统中用压缩气体都有造成窒息的风险,包括占空气中78%的氮气。压缩氧气不会造成窒息、但因为容易着火、价格昂贵,效能没有比压缩空气要好,也不适合用在气动系统中。

便携式的气动工具及小型的车辆、机器可能会用压缩的二氧化碳作为压缩气体,储存二氧化碳的容器(如灭火器)很容易取得,而且由于二氧化碳液态和气态之间的相变,储存二氧化碳的容器可以比储存压缩空气的容器要轻。不过二氧化碳也会造成窒息,且若二氧化碳泄出,人员可能会因其挥发吸热而冻伤。

气动逻辑

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一个气动元件

气动逻辑系统常用在工业控制系统中,是包括以下逻辑单元的气动回路英语Pneumatic circuit

在工业程序上,气动逻辑是可靠及有机能性的控制方式。近年来,许多新的应用已经用电控系统取代气动逻辑,好处是数位系统的体积小、低价、高精准度及强大的功能性。不过若考虑升级的成本或是安全性,气动逻辑仍有其优势[1]

常见的气动系统及模组

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相关条目

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脚注

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  1. ^ KMC Controls. Air Today, Digital Tomorrow: Pneumatic to BAS Conversions. [8 April 2013]. (原始内容存档于2013年10月19日). 

参考资料

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  • Brian S. Elliott, Compressed Air Operations Manual, McGraw Hill Book Company, 2006, ISBN 0-07-147526-5.
  • Heeresh Mistry, Fundamentals of Pneumatic Engineering, Create Space e-Publication, 2013, ISBN 1-49-372758-3.

外部链接

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