3
Сравнительная оценка эффективности дроссельного регулирования пневмоприводов
При расчете энергетических характеристик пневмопривода с дрос-
сельным регулированием неизбежны трудности, обусловленные:
•
течением сжатого воздуха (далее газ) в дросселях;
•
особенностями заполнения пневматической емкости переменного
объема (полость высокого давления пневмоцилиндра);
•
особенностями опорожнения пневматической емкости перемен-
ного объема (полость выхлопа пневмоцилиндра);
•
одновременным заполнением и опорожнением пневматической
емкости постоянного объема (ресивера);
•
влиянием температуры окружающей среды на процессы движения
газа в узких каналах дросселирующих устройств, точностью по-
зиционирования поршня пневмоцилиндра и удержания нагрузки.
Связь между характеристиками газа и их взаимосвязанными из-
менениями определяется свойствами термодинамических процессов.
В пневмоприводах общепромышленного применения давление газа
p
0
в соответствии с нормами техники безопасности не должно превышать
1 МПа.
Для удельного объема газа, м
3
·кг
–1
,
1
m
V V
m
,
где
m
,
V
— масса, кг, и объем газа, м
3
; ρ
0
— плотность газа, зависящая
от абсолютного давления, кг·м
–3
, уравнение Менделеева — Клапейрона
имеет вид
pV
m
= RT
. (1)
Здесь
R
— газовая постоянная, равная работе расширения единицы
массы газа при его нагревании на 1 K в условиях постоянного давления
dp
= 0 (для осушенного газа
R
= 287 Дж/(кг∙K), Дж(кг∙K);
T
— абсолют-
ная температура, K. Общее уравнение термодинамического процесса
изменения состояния газа
dQ=dE + dA
, (2)
где
dQ
— подводимая к газу массой
m
теплота;
dE —
изменение вну-
тренней энергии в газе объемом
V
;
dA —
внешняя работа, совершаемая
газом при его расширении. Приводя слагаемые уравнения (2) к едини-
це массы
m dq
=
dQ
/
m
,
de
=
dE
/
m
,
da
=
dA
/
m
, получаем общий вид урав-
нения термодинамического процесса:
