第十四章气动基本回路

第十四章气动基本回路主讲陈本德谢谢你的配合，同学！希望学习过程能给你带来快乐F1YA2YAABC150--310150+-1.51.50150-+313150++1.51.50300++323八轴仿形铣加工机床图11.40气动控制回路的工作原理第一节方向控制回路概念：又称换向回路，利用方向控制阀使气动执行元件改变运动方向的控制回路（1）单作用气缸的换向回路（2）双作用气缸的换向回路（3）往复动作回路（a）单往复动作回路（b）连续往复动作回路（4）多工位控制回路（一）单作用气缸换向回路图14-1a单作用气缸换向回路图14-1a是用二位三通电磁阀控制的单作用气缸上、下回路，该回路中，当电磁铁得电时，气缸向上伸出，失电时气缸在弹簧作用下返回。图14-1b所示为三位四通电磁阀控制的单作用气缸上、下和停止的回路，该阀在两电磁铁均失电时能自动对中，使气缸停于任何位置，但定位精度不高，且定位时间不长（可压缩性,泄漏）。图14-1b单作用气缸换向回路（二）双作用气缸的换向回路图14-2双作用气缸换向回路图14-2a为简单的换向回路图14-2b中当A有压缩空气时气缸推出，反之，气缸退回图14-2c中当手动按钮压下时气缸推出，反之，气缸退回图14-2f有中停位置，但中停定位精度不高图14-2双作用气缸换向回路图14-2f双作用气缸换向回路图14-2d、e、f的两端控制电磁铁线圈或按钮不能同时操作，否则将出现误动作，其回路相当于双稳的逻辑功能。图14-2双作用气缸换向回路（三）往复动作回路双气控阀的双稳态记忆功能1.单往复动作回路2.连续往复动作回路（四）多工位控制回路三位控制回路工位一：阀1控制，右气缸杆缩回，左气缸杆缩回工位二：阀2控制，右气缸杆伸出，左气缸杆缩回工位三：阀3控制，右气缸杆伸出，左气缸杆伸出概念：用来调节气缸的运动速度或实现气缸的缓冲等的控制回路，一般为节流调速。（1）单作用气缸的速度控制回路（2）双作用气缸的速度控制回路（3）气-液速度控制回路（4）变速回路（5）缓冲回路第三节速度控制回路一、单作用气缸的速度控制回路在图14-3a中，升、降均通过节流阀调速，两个相反安装的单向节流阀，可分别控制活塞杆的伸出及缩回速度。在图14-3b所示的回路中，气缸上升时可调速，下降时则通过快排气阀排气，使气缸快速返回。二、双作用气缸的速度控制回路1、单向调速回路当节流阀开度较小时，由于进入A腔的流量较小，压力上升缓慢，当气压达到能克服负载时，活塞前进，此时A腔容积增大，结果使压缩空气膨胀，压力下降，使作用在活塞上的力小于负载，因而活塞就停止前进。待压力再次上升时，活塞才再次前进。这种由于负载及供气的原因使活塞忽走忽停的现象，叫气缸的“爬行”。进气节流节流供气的不足之处主要表现为：1)当负载方向与活塞运动方向相反时，活塞运动易出现不平稳现象，即“爬行”现象。2)当负载方向与活塞运动方向一致时，由于排气经换向阀快排，几乎没有阻尼，负载易产生“跑空”现象，使气缸失去控制。所以进气节流，多用于垂直安装的气缸的供气回路中在水平安装的气缸的供气回路中一般采用如图14-4b所示的节流排气的回路。排气节流调速回路具有下述特点：1)气缸速度随负载变化较小，运动较平稳。2)能承受与活塞运动方向相同的负载(反向负载)。以上的讨论，适用于负载变化不大的情况。当负载突然增大时，由于气体的可压缩性，就将迫使气缸内的气体压缩，使活塞运动速度减慢；反之，当负载突然减小时，气缸内被压缩的空气，必然膨胀，使活塞运动加快，这称为气缸的“自走”现象。在要求气缸具有准确而平稳的速度时(尤其在负载变化较大的场合)，就要采用气液相结合的调速方式了。在气缸的进、排气口装设节流阀，就组成了双向调速回路2、双向调速回路三、快速往复运动回路将图14-5a中两只单向节流阀换成快速排气阀就构成了快速往复回路四、速度换接回路利用两个二位二通阀与单向节流阀并联，当撞块压下行程开关时，发出电信号，使二位二通阀换向，改变排气通路，从而使气缸速度改变。行程开关的位置，可根据需要选定。图中二位二通阀也可改用行程阀。要获得气缸行程末端的缓冲，除采用带缓冲的气缸外，特别在行程长、速度快、惯性大的情况下，往往需要采用缓冲回路来满足气缸运动速度的要求。五、缓冲回路a）所示回路能实现快进一慢进缓冲一停止快退的循环，行程阀可根据需要来调整缓冲开始位置，这种回路常用于惯性力大的场合。b）所示回路的特点是，当活塞返回到行程末端时，其左腔压力已降至打不开顺序阀2的程度，余气只能经节流阀1排出，因此活塞得到缓冲。缓冲回路五、气-液组合缸速度控制回路六、变速回路快进—慢进—快退第三节压力控制回路概念：是使回路中的压力保持在一定范围内，或使回路得到高、低不同压力的基本回路。（1）一次压力控制回路（2）二次调压回路（3）压差控制回路（4）增力回路（5）过载保护回路节能，但对电机控制要求高，不能启停频繁。一、一次压力控制回路结构简单，工作可靠，但由于在一定压力下溢流，浪费能量空压机单向阀气罐安全阀电接触压力表用于使储气罐送出的气体压力不超过规定压力二、二次压力控制回路注意，供给逻辑元件的压缩空气不要加入润滑油高低压转换回路三、高低压转换回路利用两只减压阀和一只换向阀间或输出低压或高压气源四、差压控制回路五、增力回路实质上是通过增大气缸工作面积实现增力的。六、过载保护回路气液联动是以气压为动力，利用气液转换器把气压传动变为液压传动，或采用气液阻尼缸来获得更为平稳和更为有效的控制运动速度的气压传动，或使用气液增压器来使传动力增大等。气液联动回路装置简单，经济可靠。第四节气液联动回路一、气——液转换速度控制回路它利用气液转换器1、2将气压变成液压，利用液压油驱动液压缸3，从而得到平稳易控制的活塞运动速度，调节节流阀的开度，就可改变活塞的运动速度。气液转换器气液转换器气动供气方便液压速度容易控制二、气液阻尼缸的气液联动回路不能中途变速用气液阻尼缸的速度控制回路二当有K2信号时，五通阀换向，活塞向左运动，液压缸无杆腔中的油液通过a口进入有杆腔，气缸快速向左前进；当活塞将a口关闭时，液压缸无杆腔中的油液被迫从b口经节流阀进入有杆腔，活塞工作进给；当K2消失，有K1输入信号时，五通阀换向，活塞向右快速返回。实现机床工作台快进、工进和快退气液联动回路三、气液增压缸增力回路利用气液增压缸1把较低的气压变为较高的液压力，以提高气液缸2的输出力的回路四、气液缸同步动作回路特点是将油液密封在回路之中，油路和气路串接，同时驱动1、2两个缸，使二者运动速度相同，但这种回路要求缸1无杆腔的有效面积必须和缸2的有杆腔面积相等。在设计和制造中，要保证活塞与缸体之间的密封，回路中的截止阀3与放气口相接，用以放掉混人油液中的空气第五节计数回路按下阀1按钮，气信号经阀2至阀4的左或右控制端使气缸推出或退回。设按下阀1时，气信号经阀2至阀4的左端使阀4换至左位，同时使阀5切断气路，此时气缸向外伸出；当阀1复位后，原通入阀4左控制端的气信号经阀1排空,阀5复位.于是气缸无杆腔的气经阀5至阀2左端，使阀2换至左位等待阀1的下一次信号输入。此时阀2尚未换至左位阀2已换至左位当阀1第二次按下后，气信号经阀2的左位至阀4右控制端使阀4换至右位，气缸退回，同时阀3将气路切断。待阀1复位后，阀4右控制端信号经阀2、阀1排空，阀3复位。阀3复位后将气导至阀2右端，使其换至右位，又等待阀1下一次信号输入。这样，第1、3、5、…次(奇数)按压阀1，则气缸伸出；第2、4、6、…次(偶数)按压阀1，则使气缸退回。图14-14b所示的计数原理同图14-14a。不同的是按压阀1的时间不能过长，只要使阀4切换后就放开，否则气信号将经阀5或阀3通至阀2左或右控制端，使阀2换位，气缸反行，从而使气缸来回振荡。图14-15a是延时输出回路，当控制信号4切换阀4后，压缩空气经单向节流阀3向气容2充气。当充气压力经延时升高至使阀1换位时，阀1就有输出。第六节延时控制回路在图14-15b所示回路中，按下阀8，则气缸向外伸出，当气缸在伸出行程中压下阀5后，压缩空气经节流阀到气容6延时后才将阀7切换，气缸退回。第七节安全保护回路概念：由于气动机构负荷的过载、气压的突然降低以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，在生产过程中，常采用安全保护回路。（1）过载保护回路（2）互锁回路（3）安全操作回路一、过载保护回路当活塞杆在伸出途中，若遇到偶然障碍或其它原因使气缸过载时，活塞就立即缩回，实现过载保护。在活塞伸出的过程中，若遇到障碍6，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。同样若无障碍6，气缸向前运动时压下阀5，活塞也即刻返回。二、互锁回路四通阀的换向受三个串联的机动三通阀控制，只有三个都接通，主控阀才能换向。三、双手同时操作回路只有同时按动两个阀才动作的回路。锻造、冲压机械上常用来避免误动作，以保护操作者的安全。两个阀必须安装在单手不能同时操作的距离上，在操作时，如任何一只手离开时则控制信号消失，主控阀复位，则活塞杆后退。必须使两个三通手动阀同时换向把主控阀1的信号A作为手动阀2和3的逻辑“与回路，只有手动阀2和3同时动作时，主控制阀1换向到上位，活塞杆前进；把信号B作为手动阀2、和3的逻辑“或非”回路，即当手动阀2和3同时松开时(图示位置)，主控制阀1换向到下位，活塞杆返回；若手动阀2或3任何一个动作，将使主控制阀复位到中位，活塞杆处于停止状态。顺序动作是指在气动回路中，各个气缸，按一定程序完成各自的动作。例如单缸有单往复动作、二次往复动作、连续往复动作等；双缸及多缸有单往复及多往复顺序动作等。第八节顺序动作回路单缸往复动作回路一、单缸往复动作回路单向顺序阀控制回路连续往复动作回路当按下阀1的按钮后，阀4换向，活塞向前运动，这时由于阀3复位将气路封闭，使阀4不能复位，活塞继续前进。到行程终点压下行程阀2，使阀4控制气路排气，在弹簧作用下，阀4复位，气缸返回，在终点压下阀3，阀4换向，活塞再次前进，形成了A1、A0、A1、A0多次反复动作，待提起阀1的按钮后，阀4复位，活塞返回而停止运动。A1表示活塞杆伸出，A0表示活塞杆退回二、多缸顺序动作回路两只、三只或多只气缸按一定顺序动作的回路，称为多缸顺序动作回路。在一个循环顺序里，若气缸只作一次往复，称之为单往复顺序，若某些气缸作多次往复，就称为多往复顺序。分析图中回路的工作过程，并指出元件的名称