气动系统设计.

第十四章气动系统设计第一节气动行程程序回路的设计方法第二节气动系统设计的主要内容及设计程序第十四章气动系统设计气动系统设计中一个很重要的内容是回路设计。在回路设计中，将着重介绍行程程序回路的设计方法，通过本章的学习要求我们能熟练地掌握这种方法进行回路设计。第一节气动行程程序回路的设计方法一、概述程序控制(简称程控)是实现自动化广泛采用的一种控制方法。程序控制可分为行程程序控制和时间程序控制两类。简单行程程控与时间程控的一般组成方式如图14-1和图14-2所示。外部输入信号逻辑控制回路执行元件行程发信器图14-1行程程序控制方框图时间程序信号发生器信号（脉冲）分配回路执行元件图14-2时间程序控执方框图3.右上角带*号的信号称其为执行信如、、、、、......等；而把不带*号的信号叫做原始信号如a0、b0……等A1信号动作线图法是利用绘制信号动作线图的办法设计出气动控制回路。此法的设计步骤大致如下：(一)根据生产自动化的工艺要求，写出工作程序；(二)绘制信号动作线图；(三)分析并排除控制障碍；(四)绘制逻辑原理图和气动回路原理图。1.用大写字母A、B、C等表示气缸，用下标“1”与“0”表示气缸活塞杆的两种不同的状态。(图14-3)。2.用带下标的小写字母a1、a0、b1、b0等分别表示与动作A1、A0、B1、B0等相对应的行程阀及其输出信号。图气缸、行程阀符号图14-4气动机械手示意图立柱回转缸立柱升降缸夹紧缸长臂伸缩缸齿轮齿条手爪123二、气动行程程序回路的设计(一)列出工作程序下面举例说明：例某专用气动机械手的结构示意图如图14-4所示，它由四个气缸所组成，能在三个坐标内工作。(二)绘制信号-动作状态线图(X-D线图)1.多缸单往夏系统X-D线图的绘(1)画方格图(如图14-6)(2)画动作状态线(D线)下面以气动机械手动作为例说明动作线图的画法。如图10-7所示，用横粗实线画出了各执行元件的动作状态线。画法如下：动作状态线的起点是该动作程序的开始处。动作状态线的终点是该动作状态变化的开始处组程序执行信号表达式12345671234567备用格111111111111111111（）（）（）（）00000000000000001（（（（（）））））图14-6气动机械手线图的方格图0立柱正转立柱下降夹紧工件立柱升起立柱反转长臂缩回松开工件长臂伸出（）气动机械手工作程序图之一12345671111110000100（）气动机械手工作程序图之二图14-5其工作程序如图14-5所示。(3)画信号线(X线)用横的细实线在图10-7上画出了程信号线。信号线的画法如下：信号线的起点与同一组中动作状态线的起点相同。信号线的终点是和上一组中产生该信号的动作线终点相同。12345671111111111111111（）（）（）（）00000000000000001（（（（（））））图14-7气动机械手线图程序组执行信号表达式0备用格）10（1）==1=0011（1）1=10（0）010（1）=10(三)确定并排除障碍信号，找出执行信号1.障碍信号的确定2.I型障碍信号的排除排除障碍的实质就是缩短控制信号存在的时间，使长信号变为短信号(信号线最长等于它所控制的动作线)。(1)脉冲信号法将有障碍的原始信号变成脉冲信号。1.采用机械活络挡铁或可通过式行程阀。（图14-18）2.采用脉冲阀或脉冲形成回路排除I型障碍。（图14-19）前进返回）由活烙挡铁发脉冲信号）由可通过式行程阀发脉冲信号图14-8单方向发脉冲信号前进返回脉冲阀用脉冲阀的回路用差压阀的回路有启动保护的脉冲控制回路图脉冲阀与脉冲形成回路(2)逻辑回路法排除I型障碍1．由“与门”逻辑元件排除障碍(图14-10)如图14-11所示，制约信号x的起始点应选在障碍信号m开始之前及m障碍段之后范围中(图中3区域)。x的终点应选在障碍信号m的无障碍段中。图14-10与门排除障碍1233图14-11制约信号的选择1.无障碍段2.障碍段3.制约信号起点区域2.用中间记忆元件排除I型障碍如图14-12b所示，—常为双气控二位三通(或二位五通)阀，当x1有气时使K阀有输出，而当x0有气时K阀无输出。很明显x1与x0不能同时存在，只能一先一后存在，x1或x0可用脉冲阀得到。选择K阀的原则是(见图14-13)：图14-12采用中间记忆元件排障）逻辑原理图011201）有记忆元件的回路图110100图14-13记忆元件的选择(四)气动回路的简化及对操作要求等的考虑(1)用弹簧及单向控制阀(或单作用缸)代替双向控制阀(如图10-14b)(2)用“禁门”回路及差压阀(如图10-15所示)图14-14用弹簧复位阀或缸简化回路简化后的回路原回路信号动作状态用“禁门”回路用差压阀图14-15用禁门回路及差压阀对回路的简化(3)用阀的合并法（如图14-16所示）图14-16用一个二位五通阀代替两个二位三通阀(五)对回路其它要求的设计1.回路的复位及启动（图14-17）2.手动及自动操作（图14-18）3.联锁保护(六)绘制气控逻辑原理图与气控回路原理图1.气控逻辑原理图的绘制(1)气动逻辑原理图的基本组成及符号(2)气动逻辑原理图的画法（图14-19）2.气控回路原理图的绘制图回路的启动及停车12图14-18手动及自动操作1-按钮行程阀10010101图气动机械手逻辑元理图第二节气动系统设计的主要内容及设计程序一、明确工作要求（一）运动和操作力的要求（二）工作环境条件（三）和机、电、液控制相配合的情况，以及对气动系统的要求。二、设计气控回路（一）列出气动执行元件的工作程序图（并用字母表示）。（二）画信号动作状态线图。（三）应用逻辑符号按行程程序画出逻辑的原理图。（四）根据逻辑原理图并参考各种气动基本回路（和常用回路）绘制气动回路原理图。（五）为得到最合理的气动回路，设计时，可根据逻辑原理图作出几种方案进行比较，如对气控制、电-气控制和射流控制方案进行合理的选定。三、选择、设计执行元件四、选择控制元件1.确定控制元件类型，其中对于全气阀控制、电磁气阀控制、逻辑元件或射流元件控制要根据表14-1进行比较而定。表14-1几种气控元件选用比较表控制方式比较项目电磁气阀控制气控气阀控制气控逻辑元件控制气控射流元件控制安全可靠性较好（交流的易烧线圈）较好较好一般恶劣环境适应性（易燃、易爆、潮湿等）较差较好较好好（抗冲击、抗振动）气源净化要求一般一般一般高远距离控制性速度传递好，快一般，＞10几毫秒一般，几毫秒～10几毫秒较好，可达1毫秒控制元件体积一般大较小小元件无功耗气量很小很小小大元件带负载能力高高较高有限价格稍贵一般便宜便宜2.确定控制元件的通径表10-2标准控制阀各种通径对应的额定流量①公称通径毫米φ3φ6φ8φ10φ15φ20φ25φ32φ40φ5010-3米3/秒0.19440.69441.38891.94442.77785.55558.333313.88919.44427.778米3/小时0.72.5571020305070100升/分11.6641.6783.34116.67166.68213.36500833.41166.71666.8注：①额定流量是限制流速在15～25米/秒范围以内所测得阀的流量。五、选择气动辅件（一）分水滤气器其类型主要根据过滤精度要求而定。（二）油雾器根据油雾颗径大小和流量来选取。（三）消声器可根据工作场合选用不同形式的消声器，其通径大小根据通过的流量而定，可查有关手册。（四）储气罐其理论容积可按第五章经验公式计算，具体结构、尺寸可查《压缩空气站设计手册》。六、确定管道直径、计算压力损失七、选择空压机（一）计算空压机的供气量Qj，以选择空压机的额定排气量（二）计算空压机的供气压力，以选择空压机的排气压力人有了知识，就会具备各种分析能力，明辨是非的能力。所以我们要勤恳读书，广泛阅读，古人说“书中自有黄金屋。”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，培养逻辑思维能力；通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平，培养文学情趣；通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。有许多书籍还能培养我们的道德情操，给我们巨大的精神力量，鼓舞我们前进。