| 单词 | 气压传动系统动力学 |
| 释义 | 【气压传动系统动力学】 拼译：pneumatic transmission system dynamics 气动系统是以压缩气体(空气或其他惰性气体和热气体)为工作介质进行能量和信号传递以实现生产过程自动化的系统。它分为传动系统和控制系统两部分。阿尔托巴列夫斯基(ц．ц．артобоаевскшй)于1977年指出：气动系统理论作为普通机械原理的一个新的独立分支学科大概起于1968年。气动系统理论包括气压传动系统理论，即气压传动系统动力学和气动控制系统理论两个主要内容。为了设计现代化的高性能机器的气动系统，必须有一套科学的、适于工程设计使用的动力学分析与综合方法。气压传动系统动力学是要通过理论与实验研究，深入考察气压传动系统在工作过程中各种动态参数的变化规律及其与系统结构参数之间的关系，从而制订出各种气压传动系统的动力学分析和综合计算方法。在其研究过程中应用了一系列现代学科(理论力学、机械原理、变质量系统气体动力学)的成就，还需要使用电子计算机等技术手段。 20世纪30年代，盖尔曼(А．л．Герман)将气压传动系统腔室中气体介质等温过程的热力学方程与运动部件的匀速运动方程联立，用逐次近似法进行数值计算。40年代，布哈林(H．А．Бухарнн)将单作用气压传动系统在空载条件下的活塞运动方程与腔室在等温过程下的热力学方程联立求解，计算了活塞的运动时间。马尔克维茨(H．M．Mарkевпч)把气体介质进出气缸腔室的过程和气体在腔室中的变化过程都视为等温过程，并忽略运动部件的质量进行了动力学计算。50年代，别让洛夫(Б．H．Бежанов)不仅计算了活塞的运动时间，而且还计算了活塞运动的准备时间，用分解为幂级数的方法；而对亚临界状态就用表格积分法近似求解了活塞的运动方程，并用改变流动过程的多变指数的方法计算气动管道中的压力损失。50年代末，出现了射流逻辑元件，随后出现了各种有可动件的气动逻辑元件，开始把数字技术和逻辑代数等控制技术引进气动领域，使主要用于传动的气动技术发展成为既用于传动又用于控制的现代气动技术，从而促进了气动技术的迅猛发展。与此相应地，在60年代后期，就逐渐形成了以气压传动系统动力学和气动控制系统理论为主要内容的一门新学科——气动系统理论。其间盖尔茨(Е．В．Герц)，克列依宁(Г、В、Крейннн)和美国的安德逊(B．W．Andersen)、英国的布莱因(W．A．Blaine)，法国的鲍特尔(D．Bouteille)等的著作，都研究了气压传动系统的动力学分析与综合计算问题。这段时间的大部分工作都在研究典型的气压传动系统，在忽略系统与外界的热交换和系统的内外泄漏条件下，列出系统的动力学微分方程组用计算机进行数值积分求解。为使问题简化，往往采用一些假定。例如：在运动部件质量较小且变化不大、行程较长时，假定活塞作匀速运动；在研究气锤和风动工具的传动系统时，假定为等加速运动；假定在系统工作过程中腔室中压力和温度不变；假定运动部件的质量和负载不变；此外还采用近似的空气流量计算公式和不变的多变指数。现代计算技术的进步促使气压传动系统动力学在70～80年代有大的发展，使用电子计算机能以必要精度解决动力学计算问题，有可能制定使用曲线图表进行气压传动系统动力学计算的工程计算方法。70年代，盖尔茨和克列依宁等人的著作研究了定负载和变负载的双作用和单作用气压传动系统的动力学分析计算方法。研究了稳定运动和非隐定运动的传动系统的动力学综合计算方法。将各种负载条件下活塞的运动方程与各腔室变质量系统的热力过程中各动态参数的变化方程联立，采用气体通过节流小孔作等熵流动的流量公式计算流量，用简化的经验公式计算摩擦阻力，在用电子计算机进行数值积分基础上，计算了活塞运动的动作时间，分别制定了动力学分析计算和综合计算用的曲线图表。由于分析计算与综合计算的已知数据、待求参数和计算目的不同，分别采用不同的无因次参数组合。由于采用无因次非线性的动力学微分方程组，使这些图表能适用于工业范围中同类型双作用和单作用传动系统的动力学计算，不但研究了无泄漏和与外界无热交换的系统，而且研究了有内外泄漏和与外界有热交换的系统的动力学计算问题。杰伯(H．S．Jeber)等研究了气动腔室的充放气热力过程。桑维尔(F．E．Sanville)提出了确定气动元件流通能力的新方法和气动元件的流量简化计算公式，将亚声速流动时的流量函数用1／4椭圆方程近似。国际标准ISO／DIS6358，“气动流体动力——可压缩性流体元件流量特性测试方法”就是根据桑维尔的成果制定的。桑维尔等人还研究了中速气压传动系统的动力学综合计算．波恩斯(D．E．Bowns)及伯拉德(R．L．Bollard)研究了气压传动系统的动态特性和密封摩擦对动特性的影响，进行了计算机仿真与实验研究，建立了能较准确地描述运动摩擦力的计算公式。由于研究工作是在惯性负载很小的情况下进行的，其所得关于活塞的动作时间对惯性负载变化不敏感的结论是有片面性的。派克(G．A．Parker)和贝尔(J．W．Bell)研究了气缸的缓冲特性分析。80年代初，盖尔茨等把气控气动换向阀的动力学问题作为一般气压传动系统动力学进行研究，引入活塞起动时负载突减系数β来处理系统的负载是否以摩擦阻力为主的问题。研究了各基本型式的腔室，推导出确定各类元件动作时间和腔室压力的计算公式。研究了管道容积和进出口节流阀对特性的影响，作出了确定容积换算系数的曲线图。进一步研究了不同系数β的双作用和单作用传动系统的动力学计算。80年代中期，盖尔茨等研究了高速气压传动系统和旋转运动的气压传动系统的动力学分析与综合。研究了复杂传动和成组传动系统动力学，将复杂传动系统的原始数据系统化和将方程编组及用计算机编组的算法。拉盖(S．Nagai)等研究了按有效利用能源进行气动元件和系统优化设计的计算机辅助仿真系统。李建藩等研究了双作用传动系统动特性计算机仿真与分析计算方法，运动摩擦力计算，分析了各种结构参数对系统动特性的影响。还研究了节能气动系统动力学。该种系统中有多个相关腔室同时参与工作，需分别用10多个非线性微分方程描述其工作的各个阶段的动特性，分别各个阶段研究了动特性仿真，并分析了各参数对系统特性的影响，研究了综合计算方法。当前在这个领域的研究热点为：(1)由典型系统研究转向更复杂的系统或某些特殊系统和极高速系统的研究；(2)研究气压传动系统按其外形尺寸、能耗、动作时间和其它指标进行最优化设计；(3)把执行元件和负载、控制元件及整个气源和辅助设备等，作为一个完整的系统进行动力学研究。【参考文献】：1 Andersen B W．The Analysis and Design of Pneumatic Systews，New York：John Wiley and Sons，Inc．，19672 Blaine W A．The Analysis and Design of Pneumatic Systems，London：Wiley，19673 Герц Е В．Крейнин Г В．Pacuет Пневмоирпволов、Москвa：Мaшиностроенце，19754 AртобоAевский，液压与气动．李建藩译．1981，(2)，55～575 Герц Е В．линамцкц ПневматnГескцх Cпстем Мащин，Москва：Мащчностроеньчею 1985．6 李建藩．气压传动系统动力学．广州：华南理工大学出版社，1991(华南理工大学李建藩教授撰) |
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