氣動力學
氣動力學（Pneumatics）是物理的一個分支，將空氣或壓縮空氣應用在科技上。
工業常用的氣動系統一般是用壓縮空氣或壓縮惰性氣體來驅動。一般是有中央式，用電力驅動的壓縮機產生壓縮氣體，再驅動氣壓缸、氣動馬達或其他氣動設備。相較於馬達及致動器，氣動系統的好處是低價、可變性高，而且又比較安全。
和液壓系統的比較
[編輯]氣壓系統和液壓系統都是流體動力的應用。氣動力學用容易壓縮的空氣或是氣體做為動力來源，而液壓系統用不容易壓縮的液體（如液壓油）為動力來源。大部份工業氣壓系統的壓力約在80至100磅力每平方英寸（550至690千帕斯卡），而液壓系統的壓力約在1,000至5,000 psi（6.9至34.5 MPa），特殊應用可以超過10,000 psi（69 MPa）。[來源請求]
氣壓系統的優點
[編輯]- 可簡化設計及控制：用標準的氣缸及元件即可設計，用簡單的開關控制即可操作。
- 可靠度：氣動系統的壽命長，且不太需要維護，因為氣體可壓縮，設備較不會因為衝擊而損壞。氣體可以吸收過大的受力，而液壓系統會直接將力傳送出去。氣動系統在電力中斷後，因為壓縮氣體的壓力，仍可以運作一小段時間。
- 安全：相較於使用液壓油的液壓系統，氣壓系統失火的可能性小很多，新型的機器多半允許一定程度過載，而且在過載時機器處於安全狀態。
液壓系統的優點
[編輯]- 液體不會吸收傳送的能量。
- 由於液體難以壓縮，液壓系統可以產生的力及可推動的負載都比氣壓系統大很多。
氣動系統中用的氣體
[編輯]若是氣動系統安裝在固定非移動的設備上（例如工廠），因為空氣很容易取得，會用壓縮空氣作為氣體來源。壓縮空氣中的濕氣會先去除，在壓縮機中也會加入一些油，以避免腐蝕及幫助潤滑。
工廠氣動系統的氣體是壓縮空氣，因此不需擔心有毒氣體泄漏的問題。較小或是獨立的系統可能會用其他的壓縮氣體，例如氮氣，一般會稱為無氧氮氣（oxygen-free nitrogen），不過若壓縮氮氣大量釋放，可能會有窒息的風險。
除了壓縮空氣外，其他氣動系統中用壓縮氣體都有造成窒息的風險，包括佔空氣中78%的氮氣。壓縮氧氣不會造成窒息、但因為容易着火、價格昂貴，效能沒有比壓縮空氣要好，也不適合用在氣動系統中。
可攜式的氣動工具及小型的車輛、機器可能會用壓縮的二氧化碳作為壓縮氣體，儲存二氧化碳的容器（如滅火器）很容易取得，而且由於二氧化碳液態和氣態之間的相變，儲存二氧化碳的容器可以比儲存壓縮空氣的容器要輕。不過二氧化碳也會造成窒息，且若二氧化碳泄出，人員可能會因其揮發吸熱而凍傷。
氣動邏輯
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氣動邏輯系統常用在工業控制系統中，是包括以下邏輯單元的氣動迴路：
- AND閘
- OR閘(梭動閥)
- 氣動繼電器或氣動放大器
- 閂鎖元件
- 計時器元件
- Sorteberg 繼電器
- 浮子放大器，其中除了空氣外，沒有其他可動件
在工業程序上，氣動邏輯是可靠及有機能性的控制方式。近年來，許多新的應用已經用電控系統取代氣動邏輯，好處是數位系統的體積小、低價、高精準度及強大的功能性。不過若考慮升級的成本或是安全性，氣動邏輯仍有其優勢[1]。
常見的氣動系統及模組
[編輯]相關條目
[編輯]腳註
[編輯]- ^ KMC Controls. Air Today, Digital Tomorrow: Pneumatic to BAS Conversions. [8 April 2013]. （原始內容存檔於2013年10月19日）.
參考資料
[編輯]- 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.
