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液压与气动控制1任务十一典型气压系统控制课程名称液压与气动控制班级学习任务典型气压系统控制计划学时4教学目标知识目标能力目标素质目标1.掌握分析气动系统的方法和步骤；2.能够掌握气动系统的安装、调试、使用和维护；3.。分析气动回路的工作原理1.能绘制各组件的简图。2.正确拆装各组件。3.能验证各组件功能。培养学生的动手能力教学重点分析气动回路、气动控制系统的方法和步骤教学过程环节教学内容方式参考时间任务导入生产过程中使用的设备的气动系统分析、演示任务分析本任务主要通过汽车车门气动安全操纵系统、气动机械手气压传动系统分析、掌握气动回路和气动系统的工作原理和特点学习分析液压系统的方法和步骤。小组讨论任务实施气动回路和气动系统图的阅读和分析，绘制原理图教师讲解，学生自主实施，教师进行指导任务总结与考核总结所学知识点、技能点，小组互评任务完成情况小组互评，进行分析，完成课后题，总结本次课所学内容。拓展任务组装气动系统并绘制原理图学生自主训练[工作任务导入]：分析气动机械手气压传动系统原理图，认识气动回路和系统的工作原理[工作任务分析]：本任务主要通过汽车车门气动安全操纵系统、气动机械手气压传动系统分析、掌握气动回路和气动系统的工作原理和特点学习分析液压系统的方法和步骤。[工作任务实施]：五、气压传动系统及基本回路（一）气压传动基本回路任何复杂的气动控制回路，均有一些具有特定功能的基本回路组成，常用回路是指实际应用中经常会遇到的典型回路。常见的有方向控制回路、压力控制回路、速度控制回路等。1.方向控制回路（1）单作用气缸换向回路液压与气动控制2（2）双作用气缸换向回路2.压力控制回路压力控制回路作用：调压、稳压(1)一次压力控制回路：指用安全阀将空气压缩机的输出压力控制在0.8MPa左右。(2)二次压力控制回路：指把经一次调压后的压力再经减压阀减压稳压后所得到的输出压力（称为二次压力），作为气动控制系统的工作气压使用。通常把分水滤气器、减压阀和油雾器称为气动三大件(可做成联件形式)。如果气液压与气动控制3动系统中不需要润滑，则可不用油雾器。2.高低压选择回路由多个减压阀控制，实现多个压力同时输出。用于系统同时需要高低压力的场合。(3)高低压切换回路利用换向阀和减压阀实现高低压切换输出。用于系统分别需要高低压力的场合。速度控制回路单作用气缸调速回路用两个单向节流阀分别控制活塞杆的升降速度。4.速度控制回路(1)气阀调速回路单作用气缸调速回路用两个单向节流阀分别控制活塞杆的升降速度。单作用气缸快速返回回路活塞返回时，气缸下腔通过快速排气阀排气。(2)双作用缸速度控制回路1）双向调速回路在换向阀的排气口上安装排气节流阀，两种调速回路的调速效果基本相同。2）慢进快退回路控制活塞杆伸出时采用排气节流控制，活塞杆慢速伸出；活塞杆缩回时，无杆腔余气经快排阀排空，活塞杆快速退回。5.同步回路简单同步回路采用刚性零件把两尺寸相同的气缸的活塞杆连接起来。6.往复动作回路液压与气动控制4(1)单往复动作回路按下手动阀，二位五通换向阀处于左位，气缸外伸；当活塞杆挡块压下机动阀后，二位五通换至右位，气缸缩回，完成一次往复运动。(2)连续往复动作回路手动阀1换向，高压气体经阀3使阀2换向，气缸活塞杆外伸，阀3复位，活塞杆挡块压下行程阀4时，阀2换至左位，活塞杆缩回，阀4复位，当活塞杆缩回压下行程阀3时，阀2再次换向，如此循环往复。7.安全保护回路由于气动系统过载、气压的突然降低及气动执行机构的快速动作等原因都可能危及操作人员或设备的安全，因此在气动回路中，常常要加入安全回路。需要指出的是在设计任何气动回路中，特别是安全回路中都不可缺少过滤装置和油雾器，因为污脏空气中的杂物，可能堵塞阀中的小孔与通路，使执行机构发生错误动作。缺乏润滑油，很可能使阀发生卡死或磨损，以致整个系统的安全会发生问题。下面介绍几种常用的安全保护回路。(1)过载保护回路过载保护回路，当按下阀1按钮使气控阀4换至左位，气缸活塞右移。在活塞伸出的过程中，若遇到障碍6，使无杆腔压力升高，打开顺序阀3，使阀2换向，阀4随即复位，活塞立即退回，实现过载保护。若无障碍6，气缸向前运动时压下阀5，活塞随即返回。(2)互锁回路该回路中，主换向阀的气控口接三个串联的气动行程阀，只有三个行程阀全部接通时，主换向阀才能实现换向(3)双手同时操作回路所谓双手同时操作回路就是使用两个启动用的手动阀，只有同时按下两个阀才动作的回路。这种回路主要是为了安全。这在锻造、冲压机械上常用来避免误动作，以保护操作者的安全。六、气压传动系统1.汽车车门气动安全操纵系统汽车车门安全操纵系统如图13-4所示，要求该气动系统能控制汽车车门打开、关闭，并且当车门在关闭过程中若遇到障碍时，能使车门再自动开启，起安全保护作用。其工作原理如下：车门的打开和关闭通过气缸12中活塞的左右移动实现，而气缸的换向则用气控换向阀9来控制。气控换向阀又受1、2、3、4四个按钮式二位三通换向阀操纵。气缸运动速度(即车门开启速度)由单向节流阀10或11来调节。通过操纵阀1或3使车门打开，操纵阀2或4使车门关闭，起安全保护作用的机动换向阀5则安装在车门上。在需要开门时，按下手动阀1或3，压缩空气便经阀1或3到梭阀7和8，将气压控制信号送到换向阀9的a侧控制口。压缩空气便经阀9左位和阀10中的单向阀到气缸有杆腔，无杆腔气体经单向节流阀11、阀9后排出，推动活塞右移而使车门开启。车门开启速度由阀11来调节。液压与气动控制5在需要关门时，按下手动阀2或4，压缩空气则经阀2或4到梭阀6，将气压控制信号送到阀9的b侧控制口，压缩空气则经阀9右位和阀11中的单向阀到气缸的无杆腔，而有杆腔中的气体经阀10中的单向阀和换向阀9后排出，活塞左移而使车门关闭。车门关闭的速度由阀10来调节。在关门过程中若遇到障碍物，便推动机动阀5并使其换向，使压缩空气经阀5把控制信号经梭阀8送到阀9的a侧控制口，使车门重新开启。但是，此时若阀2或阀4仍然保持按下状态，则阀5起不到自动开启车门的安全保护作用。2.气动机械手气压传动系统机械手是自动化生产设备和生产线上的重要装备，它可以根据各种自动化设备的工作需要，按照预定的控制程序动作，因此，在各种机械加工中，机械手被广泛用来做搬运工件，借以减轻工人的劳动强度。此外，机械手还可实现自动取料、上料、卸料和自动换刀的功能。气动机械手是机械手的一种，它具有结构简单，质量小，动作迅速、平稳、可靠和节能等优点。用于某专用设备上的气动机械手如图13-1所示，该气动系统由四个气缸组成，1为夹紧缸，其活塞退回时夹紧工件，活塞杆伸出时松开工件；长臂伸缩缸2，可实现伸出和缩回动作；回转缸4有两个活塞，分别装在带齿条的活塞杆两头，齿条的往复运动带动立柱上的齿轮旋转，从而实现立柱及长臂的回转。气动机械手的气动系统如图13-2所示，该机械手夹紧和松开依靠真空吸头来完成，即没有夹紧缸。要求系统完成的工作循环为立柱上升→伸出手臂→立柱顺时针旋转→真空吸头抓取工件→立柱逆时针旋转→真空吸头卸除工件→缩回手臂→立柱下降。其气动工作原理如下：1)立柱上升。按下启动按钮使4YA通电，阀7换至上位，压缩空气进入垂直缸C下腔，活塞杆(立柱)上升。2)伸出手臂。当缸C活塞杆上的挡块碰到行程开关c1时，4YA断电，5YA通电，阀2换到左位，气缸B的活塞杆(手臂)伸出，带动真空吸头到工作位置并吸取工件。3)立柱逆时针旋转。当缸B活塞杆上的挡块碰到行程开关b1时，5YA断电，1YA通电，阀1换至左位，回转缸D活塞右移并通过齿轮齿条传动带动立柱顺时针转动，带动真空吸头运动到卸料位置并卸除工件。4)缩回手臂。当回转缸D活塞杆上的挡块压下行程开关d1时，1YA断电，2YA通电，阀1换到右位，回转缸D复位。回转缸复位时，其上的挡块碰到行程开关d0时，6YA通电，2YA断电，阀2处于右位，水平缸B活塞杆(手臂)缩回。5)立柱下降。当缸B缩回时，其活塞杆上的挡块碰到行程开关b0时，6YA断电，3YA通电，阀7换至下位，垂直缸C活塞杆(立柱)下降，到达原位时，碰到行程开关c0，使3YA断电，至此完成一个工作循环。如再给启动信号，系统可进行同样的工作循环。根据需要只要改变电气行程开关的位置，调节单向节流阀的开度，即可改变各气缸的行程和运动速度。七、气动系统的使用与维护1.气压传动系统图的步骤阅读气压传动系统图的步骤一般可归纳为：（1）看懂气压传动系统原理图中各气动元件的图形符号。了解其名称及一般用途，并分析气压传动系统的组成及各元件在系统中的作用。（2）分析图中的基本回路及功用。需要注意的是，由于一个空压机能向多个气动回路供气。因此，通常在设计气动回路时，压缩机另行考虑的，在回路图中通常被省略，但在设计是必须考虑原空压机的容量，以免在增设回路后引起使用压力下降。（3）了解系统的工作程序及程序转换的发信元件。（4）按工作程序图逐个分析其程序动作。这里要特别注意主控阀芯的切换是否存在障碍，若设备说明书中液压与气动控制6附有逻辑框图，则用来指导分析气动回路原理图将显示的更为方便。2.气动系统使用注意事项（1）开机前后要放掉系统中的冷凝水。（2）定期给油雾器加油。（3）随时注意压缩空气的清洁度，对空气滤气器的滤芯要定期清洗。（4）开机前检查各旋钮是否在正确位置．对活塞杆、导轨等外露部分的配合表面进行擦拭后方能开车。（5）熟悉元件凋节和控制机构的操作特点，注意各元件调节旋钮的旋向与压力、流量大小变化的关系，气动设备长期不用，应将各旋钮放松，以免弹件元件失效而影响元件的性能。3.气动系统的日常性维护工作日常维护工作的主要任务是冷凝水排放、检查润滑油和空压机系统的管理。1.冷凝水排放的管理压缩空气中的冷凝水会使管道和元件锈蚀，防止冷凝水侵入压缩空气的方法是及时排除系统各处积存的冷凝水。2.系统润滑的管理气动系统中从控制元件到执行元件凡有相对运动的表而都需要润滑。如果润滑不足，会使摩擦阻力增大，导致元件动作不良，因密封面磨损会引起泄漏。3.空压机系统的日常管理空压机有否异常声音和异常发热，润滑油位是否正常。空压机系统中的水冷式后冷却器供给的冷却水是否足够。定期的维护工作的主要内容是漏气检查和油雾器管理。（1）检查系统各泄漏处（2）通过对方向阀排气口的检查，判断润滑油是合适度，空气中是否有冷凝水如润滑不良，检查油雾器滴油是会正常，安装什置是否恰当；如有大量冷凝水排出，检查排除冷凝水的装置是否合适，过滤器的安装位置是否恰当。（3）检查安全阀、紧急安全开关动作是否可靠定期检修时必须确认它们的动作可靠性，以确保设备和人身安全。（4）观察方向阀的动作是否可靠（5）反复开关换向阀观察气缸动作，判断活塞密封是否良好；检查活塞杆外露部分，观察活塞杆是否被划伤、腐蚀和存在偏磨；判断活塞杆与端盖内的导向套、密封圈的接触情况、压缩空气的处理质量，气缸是否存在横向载荷等；判断缸盖配合处是否有泄漏。（6）对行程阀、行程开关以及行程挡块都要定期检查安装的牢固程度以免出现动作混乱。八、气动系统的安装与调试（一）气动系统的安装1.管道的安装1)安装前要彻底清理管道内的粉尘及杂物。2)管子支架要牢固，工作时不得产生震动。3)接管时要充分注意密封性，防止漏气，尤其注意接头处及焊接处。4)管路尽量平行布置，减少交叉，力求最短，转弯最少，并考虑到能自由拆装。5)安装软管要有一定的弯曲半径，不允许有拧扭现象，且应远离热源或安装隔热板。2.元件的安装1)应注意阀的推荐安装位置和标明的安装方向。2)逻辑元件应按控制回路的需要，将其成组地装在底板上，并在底板上开出气路，用软管接出。3)移动缸的中心线与负载作用力的中心线要同心，否则引起侧向力，使密封件加速磨损，活塞杆弯曲。液压与气动控制74)各种自动控制仪表，自动控制器，压力继电器等，在安装前应进行校验。（二）气动系统的调试1.调试前的准备1)要熟悉说明书等有关技术资料，力求全面了解系统的原理、结构、性能和操作方法。2)了解元件在设备上的实际位置，需要调整的元件的操作方法及调节旋钮的旋向。3)准备好调试工具2.空载运