z第十三章氣動系統(tǒng)基本回路

1、第十第十三三章章 氣動系統(tǒng)基本回路氣動系統(tǒng)基本回路 氣動系統(tǒng)是由氣源、控制元件、執(zhí)行元件和輔助元件氣動系統(tǒng)是由氣源、控制元件、執(zhí)行元件和輔助元件構(gòu)成，完成規(guī)定動作的氣動裝置。由于采用的元件和連接構(gòu)成，完成規(guī)定動作的氣動裝置。由于采用的元件和連接方式不同，氣動系統(tǒng)可實現(xiàn)各種不同的功能，而任何復(fù)雜方式不同，氣動系統(tǒng)可實現(xiàn)各種不同的功能，而任何復(fù)雜的氣動控制回路。都是由一些具有特定功能的基本回路和的氣動控制回路。都是由一些具有特定功能的基本回路和常用回路組成。這些基本回路和常用回路包括方向控制回常用回路組成。這些基本回路和常用回路包括方向控制回路、壓力控制回路、速度控制回路、同步控制回路、安全路、壓

2、力控制回路、速度控制回路、同步控制回路、安全保護回路及延時控制回路等。保護回路及延時控制回路等。第一節(jié)第一節(jié) 方向控制回路方向控制回路一、單作用氣缸控制回路一、單作用氣缸控制回路圖圖13-1所示的為單作用氣缸換向回路，圖所示的為單作用氣缸換向回路，圖13-1（a）是用二）是用二位三通電磁閥控制的單作用氣缸換向回路。該回路中，當(dāng)電位三通電磁閥控制的單作用氣缸換向回路。該回路中，當(dāng)電磁鐵得電時，活塞桿伸出；斷電時，在彈簧力作用下活塞桿磁鐵得電時，活塞桿伸出；斷電時，在彈簧力作用下活塞桿縮回。圖縮回。圖13-1（b）所示為由三位五通電氣換向閥控制的單作）所示為由三位五通電氣換向閥控制的單作用氣缸活塞

3、桿伸出、縮回和停止的換向回路，該閥在兩電磁用氣缸活塞桿伸出、縮回和停止的換向回路，該閥在兩電磁鐵均失電時具有自動對中功能，可使氣缸停在任意位置，但鐵均失電時具有自動對中功能，可使氣缸停在任意位置，但定位精度不高、且定位時間不長。定位精度不高、且定位時間不長。 (a) (b)圖圖13-1 單作用氣缸換向回路單作用氣缸換向回路 圖圖13-2為各種雙作用氣缸的換向回路為各種雙作用氣缸的換向回路。 其中圖其中圖13-2（a）是比較簡單的換向回路）是比較簡單的換向回路。 對對13-2（b）的回路中，當(dāng)）的回路中，當(dāng)A有壓縮空氣時氣缸推出，反之，有壓縮空氣時氣缸推出，反之，氣缸退回。氣缸退回。 圖圖13-

4、2（d）、（）、（e ）、（）、（f）的兩端控制電磁鐵線圈或按鈕）的兩端控制電磁鐵線圈或按鈕不能同時操作，否則將出現(xiàn)誤動作，其回路相當(dāng)于雙穩(wěn)的邏不能同時操作，否則將出現(xiàn)誤動作，其回路相當(dāng)于雙穩(wěn)的邏輯功能輯功能。 圖圖13-2（f）還有中停位置，但中停定）還有中停位置，但中停定位精度不高位精度不高。二、雙作用氣缸控制回路二、雙作用氣缸控制回路圖圖13-2 雙作用氣缸換向回路雙作用氣缸換向回路第二節(jié) 壓力控制回路壓力控制回路的功用是使系統(tǒng)保持在某壓力控制回路的功用是使系統(tǒng)保持在某規(guī)定的壓力范規(guī)定的壓力范圍內(nèi)。常用的有調(diào)壓回路、減壓回路和增壓回路。圍內(nèi)。常用的有調(diào)壓回路、減壓回路和增壓回路。一、調(diào)壓

5、回路一、調(diào)壓回路圖圖13-3所所示為調(diào)壓回路。它由空壓機、氣罐、安全閥等示為調(diào)壓回路。它由空壓機、氣罐、安全閥等組成。這種回路主要是利用安全閥（溢流閥）控制氣罐的組成。這種回路主要是利用安全閥（溢流閥）控制氣罐的壓力不超過規(guī)定值。當(dāng)氣罐壓力超過調(diào)定值時，溢流閥就壓力不超過規(guī)定值。當(dāng)氣罐壓力超過調(diào)定值時，溢流閥就會打開。此種回路結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，但由于在一定壓會打開。此種回路結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，但由于在一定壓力下溢流，會浪費能量力下溢流，會浪費能量。 調(diào)壓回路圖圖13-3 調(diào)壓回路調(diào)壓回路1-溢流閥溢流閥 2-空壓機空壓機 3-氣罐氣罐 （一）調(diào)壓回路 圖13-4為另一種調(diào)壓回路。它在氣路上安

6、裝一個電接點壓力表來控制空氣壓縮機的轉(zhuǎn)動和停止。當(dāng)氣罐內(nèi)的壓力未達到調(diào)定值時，電機轉(zhuǎn)動空壓機繼續(xù)往氣罐內(nèi)充氣。當(dāng)達到調(diào)定壓力時，電機停轉(zhuǎn)，空壓機不再工作。這種回路比前一種回路節(jié)能，但對電機的控制要求較高，電機如果處于強震起停狀態(tài)也不宜采用這種方法。調(diào)壓回路調(diào)壓回路 圖圖13-4 調(diào)壓回路調(diào)壓回路 1-溢流閥溢流閥 2-電觸點壓力表電觸點壓力表 3-空壓機空壓機 4-氣罐氣罐（二二）減壓回路減壓回路 圖13-5為可提供兩種壓 力的減壓回路。氣缸有桿 腔壓力由調(diào)壓閥1調(diào)定， 無桿腔壓力由調(diào)壓閥2調(diào) 定。在實際工作中，通常 活塞桿伸出和退回 時的 負(fù)載不同，采用此 回路 有利于能量消耗。 圖圖13-

7、5 減壓回路減壓回路（三）增壓回路 圖13-6所示，壓縮空氣經(jīng)電磁閥l進入缸2或3的大活塞端，推動活塞桿把串聯(lián)在一起的小活塞端的液壓油壓入工作缸5，使活塞在高壓下運動。其增壓比為：nD2Dl2。節(jié)流閥4用于調(diào)節(jié)活塞運動速度。 圖圖13-6 增壓回路增壓回路第三節(jié)第三節(jié) 速度控制回路速度控制回路 一、節(jié)流調(diào)速回路一、節(jié)流調(diào)速回路 與液壓傳動相比，氣壓傳動有很高的運動速度，這在某種意義上講是一大優(yōu)點。但在許多場合，例如切削加工和精確定位，不需要執(zhí)行機構(gòu)高速運動。這就需要通過控制元件進行速度控制。因目前氣動系統(tǒng)中，所使用的功率都不太大，因而調(diào)速方法大多采用節(jié)流調(diào)速。從理論上講，氣缸活塞運動速度可以采

8、用進氣節(jié)流調(diào)速和排氣節(jié)流調(diào)運來實現(xiàn)控制。但由于在進氣節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)中，氣缸排氣壓力很快降至大氣壓力，隨著活塞運動，氣缸腔也將增大，進氣壓力變化很大，造成氣缸產(chǎn)生“爬行”現(xiàn)象。因而在實際應(yīng)用中，大多采用排氣節(jié)流調(diào)速方法。這是因為排氣節(jié)流調(diào)速時，排氣腔內(nèi)的壓力在節(jié)流閥的作用下，產(chǎn)生與負(fù)載相應(yīng)的背壓，在負(fù)載保持不變或變動很小的條件下，運動速度比較平穩(wěn)。但當(dāng)負(fù)載變化很大時，排氣腔背壓也隨著變化，有可能使氣缸產(chǎn)生“自走”現(xiàn)象。1 1單作用氣缸速度控制回路單作用氣缸速度控制回路（a） （b）圖圖13-7 單作用氣缸速度控制回路單作用氣缸速度控制回路2雙作用氣缸速度控制回路雙作用氣缸速度控制回路 如圖13-8

9、（a）所示是采用單向節(jié)流閥的雙向調(diào)速回路；取消圖中任意一只單向節(jié)流閥，便得到單向調(diào)速回路。 圖13-8（b）是采用排氣節(jié)流閥的雙向調(diào)速回路。它們都是采用排氣節(jié)流調(diào)速方式。當(dāng)外負(fù)載變化不大時，采用排氣節(jié)流調(diào)速方式，進氣阻力小，負(fù)載變化對速度影響小，比進氣節(jié)流調(diào)速效果要好。 （a） （b）圖圖13-8 雙作用氣缸速度控制回路雙作用氣缸速度控制回路二、快速往復(fù)回路二、快速往復(fù)回路 圖13-9所示為采用快速排氣閥的快速往復(fù)回路，若欲實現(xiàn)氣缸單向快速運動，可省去圖中一只快速排氣閥。圖13-9 快速往復(fù)回路快速往復(fù)回路 三、緩沖回路三、緩沖回路 要獲得氣缸行程末端的緩沖，除采用帶緩沖的氣缸外，特別在行程長

10、、速度快、慣性大的情況下，往往需要采用緩沖回路來消除沖擊，滿足氣缸運動速度的要求。 圖13-10（a）所示的回路可實現(xiàn)快進慢進緩沖停止快退的循環(huán)，行程閥可根據(jù)需要調(diào)整緩沖行程，常用于慣性大的場合。圖13-10（b）所示的回路是當(dāng)活塞返回至行程末端時，其左腔壓力已降至打不開順序閥4的程度，剩余氣體只能經(jīng)節(jié)流閥2排出，使活塞得到緩沖，適于行程長、速度快的場合。圖中只是實現(xiàn)單向緩沖，若氣缸兩側(cè)均安裝此回路，則可實現(xiàn)雙向緩沖。 （a） （b）圖13-10 緩沖回路四、氣四、氣液轉(zhuǎn)換速度回路液轉(zhuǎn)換速度回路 氣液聯(lián)動是以氣壓為動力，利用氣液轉(zhuǎn)換器把氣壓傳動氣液聯(lián)動是以氣壓為動力，利用氣液轉(zhuǎn)換器把氣壓傳動變

11、為液壓傳動，來獲得更為平穩(wěn)的和更為有效地控制運動變?yōu)橐簤簜鲃?，來獲得更為平穩(wěn)的和更為有效地控制運動通度的氣壓傳動。通度的氣壓傳動。 圖圖13-11所示所示為采用氣為采用氣-液轉(zhuǎn)換器的調(diào)速回路。當(dāng)電磁閥液轉(zhuǎn)換器的調(diào)速回路。當(dāng)電磁閥處于下位接通時，氣壓作用在氣缸無桿腔活塞上，有桿腔處于下位接通時，氣壓作用在氣缸無桿腔活塞上，有桿腔內(nèi)的液壓油經(jīng)機控?fù)Q向閥進入氣內(nèi)的液壓油經(jīng)機控?fù)Q向閥進入氣-液轉(zhuǎn)換器，從而使活塞液轉(zhuǎn)換器，從而使活塞桿快速伸出。當(dāng)活塞桿壓下機控?fù)Q向閥時，有桿腔油液只桿快速伸出。當(dāng)活塞桿壓下機控?fù)Q向閥時，有桿腔油液只能通過節(jié)流閥到氣能通過節(jié)流閥到氣-液轉(zhuǎn)換器，從而使活塞桿伸出速度減液轉(zhuǎn)換器

12、，從而使活塞桿伸出速度減慢，而當(dāng)電磁閥處于上位時，活塞桿快速返回。此回路可慢，而當(dāng)電磁閥處于上位時，活塞桿快速返回。此回路可實現(xiàn)快進、工進、快退工況。實現(xiàn)快進、工進、快退工況。 圖圖13-11 氣氣-液轉(zhuǎn)換調(diào)速回路液轉(zhuǎn)換調(diào)速回路第四節(jié)第四節(jié) 其他控制回路其他控制回路 一、同步回路一、同步回路 氣壓傳動中的同步回路氣壓傳動中的同步回路與液壓傳動中的同步回路與液壓傳動中的同步回路基本相同。基本相同。 圖圖14-12為簡單的同步為簡單的同步回路，它采用剛性連接部回路，它采用剛性連接部件連接兩缸活塞桿，分別件連接兩缸活塞桿，分別調(diào)節(jié)兩節(jié)流閥的開度，迫調(diào)節(jié)兩節(jié)流閥的開度，迫使使A、B兩缸同步。兩缸同步。

13、圖圖13-12 同步動作控制回路同步動作控制回路 圖圖13-13為氣為氣-液缸的串聯(lián)同步回路，此回路缸液缸的串聯(lián)同步回路，此回路缸1下腔與缸下腔與缸2上腔相連，內(nèi)部注滿液壓油，只要保證缸上腔相連，內(nèi)部注滿液壓油，只要保證缸1下腔的有效面積和下腔的有效面積和缸缸2上腔的有效面積相等，就可以實現(xiàn)同步?；芈分猩锨坏挠行娣e相等，就可以實現(xiàn)同步?；芈分?接放氣裝接放氣裝置，用于放掉混入油中的氣體。置，用于放掉混入油中的氣體。圖圖13-13 氣氣-液缸轉(zhuǎn)換同步回路液缸轉(zhuǎn)換同步回路1、2-工作缸工作缸 3-接放氣閥處接放氣閥處二、安全保護回路二、安全保護回路 由于氣動機構(gòu)負(fù)荷的過載、氣壓的突然降低以及氣動

14、執(zhí)行機構(gòu)的快速動作等原因都可能危及操作人員或設(shè)備的安全，因此在氣動回路中，常常要加入安全回路。需要指出酌是，在設(shè)計任何氣動回路中，特別是安全回路中，都不可缺少過濾裝置和油霧器。因為，污臟空氣中的雜物，可能堵塞閥中的小孔與通路，使氣路發(fā)生故障。缺乏潤滑油，很可能使閥發(fā)生卡死或磨損，以致整個系統(tǒng)的安全都發(fā)生問題。下面介紹幾種常用的安全保護回路。1 1自鎖回路自鎖回路 圖13-14所示為典型的自鎖回路，也是一個手控?fù)Q向回路。當(dāng)按下手動閥1的按鈕后，主控閥右位接入，氣缸中的活塞桿將向左伸出，這時即便將手動閥1的按鈕松開，主控閥也不會進行換向。只有當(dāng)將手動閥2的按鈕按下后，控制信息逐漸消失，主控閥出現(xiàn)換

15、向復(fù)位并左位接入，氣缸中的活塞才向右退回。圖圖13-14 自鎖回路自鎖回路1、2-手動閥；手動閥；3-主控閥；主控閥；4-單向閥；單向閥；5-氣缸氣缸 2互鎖回路互鎖回路 如圖如圖13-15所示，主所示，主控閥控閥(二位四通閥二位四通閥)的換的換向受三個串聯(lián)的機控三向受三個串聯(lián)的機控三通閥控制，只有三個機通閥控制，只有三個機控閥都接通時，主控閥控閥都接通時，主控閥才能換向，氣缸才能動才能換向，氣缸才能動作。作。圖圖13-15 互鎖回路互鎖回路 3過載保護回路過載保護回路 圖圖13-16所示，當(dāng)活塞所示，當(dāng)活塞右行遇到障礙或其他原右行遇到障礙或其他原因使氣缸過載時，左腔因使氣缸過載時，左腔壓力升高，當(dāng)超過預(yù)定壓力升高，當(dāng)超過預(yù)定值時，打開順序閥值時，打開順序閥3，使換向閥使換向閥4換向，閥換向，閥1、2同時復(fù)位，氣缸返回，同時復(fù)位，氣缸返回，保護設(shè)備安全。保護設(shè)備安全。圖圖13-16 過載保護回路過載保護回路三、延時控制回路三、延時控制回路 1延時斷開回