基于气动技术的气体流量测控系统的设计及实现

以气动技术中的气体流量为测控对象,在气动原理明晰的前提下,对其工作原理进行分析,选定相应的传感器,设计数据采集电路及相应变换电路实现流量测量.工控机完成数据的采集、记录、后期数据分析及输出控制等工作.该系统以某舵机为实验对象,进行了气体流量的数据测量及分析,验证了系统的可靠性和稳定性.     

现代气动技术理论与实践第三讲:管路内的气体流动

0前言在气动系统中,管路将各种元器件连接成一个系统,将压缩空气从压缩机输送到终端用气设备以传递动力。这样的管路在本质上有别于一般的气动元器件,与可用集中参数描述的电磁阀、气缸、储气罐等不同,必须用分布参数来描述其特性和进行建模仿真。管路的存在使气动系统的整体特性变得复杂,特别是对动特性的影响很大[1]。     

气动系统内部结露原因及判别方法研究

分析了气动系统典型回路中内部结露的发生原因,提出了进水能力和排水能力的概念。当系统进水能力大于排水能力时,系统将发生内部结露,当进水能力小于排水能力时,则不发生内部结露。给出了内部结露的判别方法,即用凝结水滴的质量密度表征系统的进水能力,用容积比表征系统的排水能力,在凝结水滴的质量密度和容积比平面上,通过实验确定了不同供气压力条件下的内部结露临界线,并拟合得到临界线方程,为气动系统内部结露的判别提供了依据。     

基于试验分析的气动系统外部结露的判别方法

气动系统中的外部结露发生在系统的放气过程中,是由于压缩气体的膨胀降温导致气动元件外表面附近的环境气体的温度下降到当地露点或其以下,在元件外表面产生水滴(或结冰)的现象.因为外部结露产生的水滴会影响系统的正常使用或当环境温度较低时水滴会结冰引起阀口堵塞导致系统无法正常动作,所以正确判别和预防结露是气动系统正常使用中非常重要的问题.结露发生在压缩气体的状态变化和运动过程中,伴随着传热和相变等现象,因此如何依据系统的初始参数和元件结构参数等预先判别系统在使用中是否会发生结露是和流体力学、传热学、相变学、变质量系统热力学有关的复杂的理论难题、其研究更多借助于试验研究和基于试验的经验或半经验的研究方法.该文通过大量的试验、采用由系统元件结构参数组成的综合参数分析发生外部结露的试验点和不发生外部结露的试验点的数据分布规律,提出了在一定的初始条件下根据系统元件结构参数判别系统不发生外部结露的经验方法.①当系统的放气管无因次体积大于等于1时系统不会发生外部结露;②当系统的放气管无因次体积小于1时系统有可能发生外部结露,而且此时不发生外部结露的试验点在由系统元件结构参数组成的综合参数作为坐标变量的平面上存在临界值;在此临界下方既使系统的放气管无因次体积小于1也不会发生外部结露,此临界值可作为系统不发生外部结露的判别依据.     

气动系统元件结构参数对系统结露的影响的研究

气动系统的结露严重影响系统的性能和寿命,正确判别和预防系统的结露是工程实际面临的难题。气动系统的结露和很多因素有关,至今为止没有完善的、简便的判别方法。对1000多种由不同容积的容器和管路组成的气动系统进行了试验研究,提出元件结构参数中影响气动系统结露的主要参数为容器容积V、放气管过流面积A和长度l。引进放气管量纲一的体积和容器出口处量纲一的有效过流面积,对试验结果进行研究的结果表明,放气管量纲一的体积可作为系统是否发生结露和发生何种结露的判据,十分简便易用。以量纲一的体积为横轴,外部结露系统、不结露系统和内部结露系统从左到右依次排列。外部结露区、不结露区和内部结露区的临界点数值与运行条件有关,而与气动元件结构参数无关。     

气动系统内部结露的机理研究

以容积固定的气动充放系统为研究对象,利用空气动力学、热力学、凝结理论和气悬浮体理论等对内部结露进行了研究,揭示了内部结露的机理。并利用模糊数学的思想。综合各种影响因素给出了系统发生结露可能性的公式。     

气动人工肌肉静态特性实验研究

该文设计了气动人工肌肉静态特性实验系统。通过实验分析了橡胶弹性力、橡胶筒与纤维层间的摩擦力对气动人工肌肉静态特性的影响，结果表明对气动人工肌肉理论分析的正确性，为气动人工肌肉进一步的研究奠定了基础。     

现代气动技术理论与实践第一讲:气动元件的流量特性

0前言 设计气动系统时，准确地把握电磁阀、调速阀等元件的流量特性非常重要。流量特性表示元件的空气流通能力，将直接影响气动系统的动特性。在元件选型时如弄错流量特性．将可能导致气动执行元件达不到预期的输出力或输出速度。     

活塞式气动真空发生器节能控制研究

在真空吸盘吸取工件后的真空维持阶段,为了能够减少活塞式气动真空发生器的耗气量,提出了3种节能控制回路进行对比试验.结果表明,阶梯式流量控制方式节能效果显著、适应范围广.为此,深入研究了供给流量与工况参数、结构参数的相互影响关系,以此为依据设计了真空压差致动的阶梯式流量控制阀.试验结果表明,相比同级别射流式真空发生器,改进后的活塞式真空发生器不仅能够迅速达到要求的真空度,而且在60 s工作时间内减少约71%的耗气量,实现了节能.     

气动调节阀流量特性研究与试验分析

受管道阻力损失影响,气动调节阀的理论流量曲线会发生偏离,固有流量特性在大压差下更容易发生畸变。从理论和试验室条件下的试验数据,分析了曲线偏离的原因,提出在进行调节阀流量试验前,应根据试验室的资源条件提前确定阀门的临界压差,从而保证试验数据的准确性。     

非对称高速气动伺服阀的研究

介绍了一种新型非对称气动伺服阀.该阀作为硬件补偿,实现了气动系统下降时间与上升时间相同的快速响应特性.研制成的非对称气动伺服阀阀芯,在正反方向同等的阀位移时,下游节流口的通流能力为上游节流口的两倍.试验结果表明,非对称伺服阀频率响应带宽达200 Hz,阶跃响应上升时间达1 ms.对称阀的名义流量范围为 191至-171 NL/min,非对称阀的名义流量范围扩大为 191至-337 NL/min.理论分析结论和实验结果相吻合.     

气动控制阀流量特性检测系统的研究与设计

气动控制阀的流量特性是阀门设计和使用中的重要参数。传统的气动控制阀流量特性检测方法存在精度低、效率低、可操作性差等缺点。为提高气动控制阀流量特性检测系统的精度、效率和可操作性,采用虚拟仪器技术设计了一套气动控制阀流量特性检测系统。该系统以LabVIEW为软件开发平台,使用Ansys-fluent软件对气动控制阀的流场进行仿真模拟,根据仿真结果实时调整优化试验条件,使流量特性检测结果更加准确、可靠。通过对比实验验证了该检测系统的可靠性和精度,并对该检测系统的可行性进行了分析,为气动控制阀流量特性检测提供了一种新方法。     

新型气动人工肌肉特性测试系统的研究

气动人工肌肉作为一种新型的驱动器,具有一系列其它驱动器无法比拟的优点.为更好地运用气动人工肌肉,需要对其动态特性进行研究.该文提出了一种以低摩擦气缸为加栽的新型气动人工肌肉测试系统.并针对传统气动人工肌肉测试系统的不足之处进行了改进,特别是对于气动人工肌肉的定力测试引入了基于微分跟踪器的前馈PID控制器,并取得了良好的定力控制效果.同时,运用该测试系统对FES-TO气动人工肌肉进行测试并取得了良好的效果.     

新型气动人工肌肉特性测试系统的研究

该文通过对传统的气动人工肌肉特性测试系统的分析,提出了一种以交流伺服电机为加载的新型的气动人工肌肉特性测试系统.该测试系统以虚拟仪器为控制界面,提高了自动化程度.用该测试系统分别对两种人工肌肉进行特性测试,将实验曲线与仿真曲线对比,表明该气动人工肌肉特性测试系统能够很好地完成相关的特性测试,并具有通用性.     

气动消声技术研究现状及发展趋势

消声技术是噪声处理的核心技术之一,在噪声防治和治理中起到关键作用。随着科技的进步以及人们生活质量的提高,对工作环境和生活环境中的噪声提出了较高的要求。该文对气动消声技术进行了介绍,主要从气动消声技术分类、气动消声技术现存问题和气动消声技术发展趋势三方面进行介绍,为气动消声技术理论研究、性能优化及发展方向提供一定的帮助。     

真空元件流阻对射流式真空发生器流量特性的影响研究

射流式真空发生器抽吸侧通常安装有真空检测元件和控制元件等,以实现自动吸着、实时检测等功能。但是,真空检测元件和控制元件等气动真空元件的流阻会导致其流量特性发生改变,并伴随延长吸着响应时间。为了定量地描述气动真空元件的流阻对真空发生器流量特性的影响,该课题先采用等温容器对真空发生器静态流量特性进行了测量,并结合小孔流量特性的表达式,推导出存在流阻时真空输出端压力与流量关系的数学表达式;再根据真空回路中流量与压力的物理关系,提出了判断流阻对抽吸流量影响程度的无量纲数Gr^*;接着,测试真空输出端压力响应特性,并将根据真空输出端压力与流量关系的数学表达式和容腔放气模型得到的压力响应仿真曲线进行比较,得出测试曲线与仿真曲线相吻合;最后,对压力响应曲线进行无量纲化处理,指出无量纲数Gr^*的大小既能反映出流阻对流量特性的影响程度,又能帮助判断吸着响应时间的长短,在设计真空发生器回路时,可以参考Gr^*选择合适的气动真空元件,简便有效。     

气动人工肌肉执行系统动态特性的实验研究

通过基于实验的系统辨识方法对气动人工肌肉执行系统进行了较深入研究，指出气动人工肌肉执行系统为一个高阶系统，当系统工作在较低频率范围时，可以近似为二阶系统，为进一步研究气动人工肌肉执行系统的动态特性打下了良好基础。     

散粒料全自动包装机气动系统的研究与设计

结合散粒料全自动包装机的体系构成，给出了其气动系统的设计方案，该气动系统全面应用于包装作业的诸多重要工位中，充分显现了其应用特点和便捷性。同时，特别指出了在包装机中使用的进料门控制步进气缸结构和用压缩空气诱导真空的二次真空发生器的结构原理，这些技术的实施，体现了气动技术的进一步延伸。     

气动技术的应用

气动技术是以压缩空气或其他气体为工作介质，利用其能量完成各项工作。由于气体的可压缩性，相对液压、电力等，气动技术有以下特点。