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◆ 前言：◆
改革开放四十多年,我国已经基本形成了完善的工业体系,各工业领域的发展和技术进步日新月异。近年来世界各国制定了明确的低碳经济发展目标,更加促进了产业的转型升级,加快推进制造业的IT化和自动化进程,并以此为基础,逐步建成高效智能制造体系。
气压传动以其洁净、小型轻量化、集成化、易于推广和普及的特点,广泛应用于汽车制造、机械、电气、纺织、化工、医药食品、包装印刷、轻工等领域。在那些令人兴奋的自动化装置和高效率的生产线上,处处可以看到小巧的气动元件的身影,气动技术是实现工业自动化的重要技术手段。在半导体、液晶面板、太阳能电池、生物医药、医疗设备等高端装备领域,看起来似乎少了传统气动元件的身影,但由气动技术衍生的新产品却无处不在。气动技术的发展、气动新产品的开发及其在新兴领域中的应用,始终受到世界各国产业界的关注。
《现代实用气动技术》一书是为SMC(中国)有限公司技术人员及广大客户技术培训编写的,自1998年首次正式出版以来,历经2次修订再版,累计印数达7万余册,深受广大工程技术人员好评。应广大读者的期望,决定再版发行。第4版保留了本书现代和实用的特色,同时尽量反映近年来气动元件新产品及其在高新技术、新兴领域的应用,介绍气动技术发展的新成果。我们要和广大工程技术人员共同努力,让气动技术不断延伸,让气动产品应用领域不断扩大。
针对联合国提出的可持续发展的SDGs计划和我国提出的碳达峰和碳中和的目标,今后我们必须重视气动技术的节能减排和绿色发展,要从气动产品的设计、制造,直至使用、报废、再利用的产品全生命周期审视和减少对生态环境的影响。本书强调了气动技术与产品全生命周期低碳管理的方针,增编了气动系统的节能理论、节能技术和系统管理。同时,考虑到现场技术人员的需求,进一步充实了气动元件和回路故障诊断、分析及解决对策等内容。
本书各章节相互关联,又相对独立,适用于不同读者的需要。我相信,本书第4版的发行,对气动技术应用、回路设计、元件选型和系统维护等工作有所帮助,并真诚希望它能成为高职、大学本科及相关专业研究生的一本较好的现代气动技术基础与应用方面的教材和反映气动技术最新发展动向的参考书。
本书前3版的编写与校对,公司技术顾问、北方工业大学徐文灿教授付出了巨大的努力,气动功率与损失评价,气动系统节能的理论与实践等章节,反映了北京航空航天大学蔡茂林教授最新的研究成果。
第4版《现代实用气动技术》一书是在第3版的基础上,增编了SMC气动技术的最新发展成果,介绍了新型气动元件及其在新兴领域的应用,着重强调了低碳经济下气动技术的节能减排并重新审视和加强产品的生态管理,减少碳排放对环境的影响。参与再版重编工作的SMC(中国)有限公司年轻的工程技术人员完成了新增部分的主要撰写工作,各篇内容的主要编写人员为:第一篇(基础篇)张士宏,第二篇(元件篇)凌青、李庆光,第三篇(回路篇)汪林昊,第四篇(节能篇)陈洪涛,第五篇(维护篇)凌青,第六篇(设计选型篇)张士宏。
借此机会,对长期以来给予SMC(中国)有限公司年轻工程技术人员悉心指导的,公司技术顾问徐文灿教授(北方工业大学)、蔡茂林教授(北京航空航天大学)、王涛副教授(北京理工大学)、SMC日本技术中心的张护平博士表示衷心的感谢。
近30年的创业,我们欣喜地看到一批批年轻的工程技术人员在不断成长,他们不负老一辈的期望,从第4版开始,他们担负起内容更新,新产品与新领域应用以及反映气动技术最新研究成果的编写工作,长江后浪推前浪,衷心希望中国气动行业人才辈出,事业更加兴旺。
SMC(中国)有限公司
名誉董事长兼首席顾问
赵彤博士
第3版前言
现代实用气动技术是以气动自动化为主体,将机械自动化、电气自动化,有些场合还将液压自动化,紧密结合成一体的一种最先进的传动与控制技术。其应用领域已不局限于普通机械、机床、汽车等一般工业领域,还迅速向有超干燥、超洁净、高真空、节能环保、高速、高频、高精度、小型、轻量等要求的电子半导体、生命科学、食品饮料、精密机械等众多领域扩展。气动所控制的工作介质,虽然仍以压缩空气为主,但已经扩展到对高真空气体、水、水蒸气、油、酸、碱、有机溶剂等多种气体和液体的流动进行控制。故本书不仅编入各种典型的气动元件和新型的气动元件,如比例阀、超低功率电磁阀、高真空阀、高精度气缸、平稳运动气缸、高压气动元件等,还编入了与气动自动化相配合,以达到更高控制水平所需要的一些电气元器件,如电动执行器、温调器、静电消除器等;编入了适合对多种液体和气体进行控制的流体阀、化学液用阀、管接头、压力开关、流量开关、气动隔膜泵等。加上熟悉气动技术所必需的基本知识、基本回路、应用回路及气动回路系统设计方法方面的内容,及对气动元件及系统进行管理、维护和故障处理方面的内容,故本书是一本内容全面、技术先进、适用性强的气动技术专著。
书中介绍了世界各国常用的表达气动元件流量特性的各种参数,例如:流通能力CV、KV值,额定流量下的压力降,流量-压力降特性曲线,有效面积A,容量系数AV,有效截面面积S,流量系数Cd,声速流导C和临界压力比b,以及这些特性参数的相互联系和换算方法,并指出它们各自的特点和局限性,以便读者正确选用最适合的特性参数。书中介绍了如何计算并联和串联气动回路的流量特性参数,由此可推广计算任何复杂气动回路的流量特性参数。这样,给定各气动元件的流量特性参数,在一定压力差作用下,便可计算出通过各个气动元件,以及由这些元件组成的任何气动回路的流量。已知气动回路系统的流量特性参数,便可对该气动回路系统中的各类元件进行选型,并以实例加以说明。充放气特性一章,介绍固定容器在一定条件下的充放气时间计算和气动元件及气动回路系统的动态特性分析计算。压缩空气的能量一章,提出评价压缩空气有效能量的指标,可作为衡量气动系统的功率损失和评价节能的依据。
元件篇介绍了各种元件的作用、种类、工作原理、技术参数、选用方法及使用注意等。因SMC公司有10100多个品种的气动元件,本书不可能完全介绍,只能介绍一些典型元件的结构原理、元件选用的一些大致原则和方法,以及主要的注意事项。读者掌握了这些知识,便可容易地阅读本公司各种元件的详细的产品样本,从这些样本中,了解你所关心的元件的结构、详细的选用方法和选用的图表资料等。
气动回路控制,目前大部分已使用可编程序控制器(PLC)。PLC控制已有大量资料论述,本书不作介绍。对气动程序控制回路的设计,本书介绍了一种信号-动作状态图法。对初学者来说,此方法简单易懂,容易理解行程程序回路设计的主要关键所在,各执行元件与控制元件之间的相互联系也一目了然,有利于绘制气动回路图,也便于对气动回路的故障进行分析和采取对策。掌握了这些内容,对理解PLC控制气动回路系统是有帮助的。
与本书第2版相比,第3版删除了一些使用量小及已被新产品取代的老产品,增补了许多近几年来得到较多使用,以及为适应气动技术的最新发展而开发的新型元器件,增补了许多适用回路及气动系统完整的设计步骤和方法等。
本书所有元器件、大量应用回路及管理、故障分析内容,都来自SMC公司提供的产品样本和技术资料。基础篇除基本知识外,大部分为本书编者多年研究成果的总结。气动回路设计方法及其他少量内容,考虑到本书内容的完整性,参考或引用了其他书籍和刊物,已在参考文献中列出。
本书对气动系统的设计人员和选型人员,对气动应用现场的操作管理人员,对高等院校及中等技术学校的机电自动化等专业的师生了解气动自动化,都是一本十分有用的科技书。
本书第七章由SMC(中国)有限公司技术顾问、北京航空航天大学蔡茂林教授编写,其余部分由北方工业大学徐文灿教授编写。书中气动元件插图由SMC(中国)有限公司技术人员周敏杰、杨瑞诚、汪林昊制作。
SMC(中国)有限公司总经理、工学博士赵彤教授规划了本书编写的宗旨和框架,对各章节提出了许多指导性意见,为本书内容的完整性、先进性、实用性奠定了基础。
受到编者水平的限制,书中难免存在一些不足和错误,恳请读者批评指正。
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