氣動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、第十四章第十四章 氣動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)氣動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 第一節(jié)第一節(jié) 氣動(dòng)行程程序回路的設(shè)計(jì)方法氣動(dòng)行程程序回路的設(shè)計(jì)方法 第二節(jié)第二節(jié) 氣動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容及設(shè)氣動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容及設(shè)計(jì)程序計(jì)程序第十四章第十四章 氣動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)氣動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 氣動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中一個(gè)很重要的內(nèi)容是回路設(shè)計(jì)。在回路設(shè)計(jì)中，將著重介紹行程程序回路的設(shè)計(jì)方法，通過本章的學(xué)習(xí)要求我們能熟練地掌握這種方法進(jìn)行回路設(shè)計(jì)。 第一節(jié)第一節(jié) 氣動(dòng)行程程序回路的設(shè)計(jì)方法氣動(dòng)行程程序回路的設(shè)計(jì)方法 一、概述一、概述 程序控制程序控制( (簡稱程控簡稱程控) )是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化廣泛采用的一種控制方法是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化廣泛采用的一種控制方法。程序控制可分程序控

2、制可分為行程程序控制和時(shí)間程序控制兩類為行程程序控制和時(shí)間程序控制兩類。簡單行程程控與時(shí)間程控的一般組成方式如圖14-1和圖14-2所示。 外部輸入信號(hào)邏輯控制回路執(zhí)行元件行程發(fā)信器圖14-1 行程程序控制方框圖時(shí) 間 程 序 信號(hào) 發(fā) 生 器信 號(hào) （ 脈 沖 ）分 配 回 路執(zhí) 行 元 件圖 1 4 - 2 時(shí) 間 程 序 控 執(zhí) 方 框 圖 3.右上角帶*號(hào)的信號(hào)稱其為執(zhí)行信如 、 、.等；而把不帶*號(hào)的信號(hào)叫做原始信號(hào)如 a0、b0等 A1 信號(hào)動(dòng)作線圖法信號(hào)動(dòng)作線圖法是利用繪制信號(hào)動(dòng)作線圖的辦法設(shè)計(jì)出氣動(dòng)控制回路。此法的設(shè)計(jì)步驟設(shè)計(jì)步驟大致如下： ( (一一) )根據(jù)生產(chǎn)自動(dòng)化的工藝

3、要求，寫出工作程序；根據(jù)生產(chǎn)自動(dòng)化的工藝要求，寫出工作程序； ( (二二) )繪制信號(hào)動(dòng)作線圖；繪制信號(hào)動(dòng)作線圖； ( (三三) )分析并排除控制障礙；分析并排除控制障礙； ( (四四) )繪制邏輯原理圖和氣動(dòng)回路原理圖。繪制邏輯原理圖和氣動(dòng)回路原理圖。 1.用大寫字母A、B、C等表示氣缸，用下標(biāo)“1”與“0”表示氣缸活塞桿的兩種不同的狀態(tài)。(圖14-3)。 2.用帶下標(biāo)的小寫字母a1 、a0、b1 、b0 等分別表示與動(dòng)作A1、A0、B1、B0等相對(duì)應(yīng)的行程閥及其輸出信號(hào)。 圖氣缸、行程閥符號(hào)圖 14-4 氣 動(dòng) 機(jī) 械 手 示 意 圖立 柱 回 轉(zhuǎn) 缸立 柱 升 降 缸夾 緊 缸長 臂 伸

4、 縮 缸齒 輪齒 條手 爪123二、氣動(dòng)行程程序回路的設(shè)計(jì)二、氣動(dòng)行程程序回路的設(shè)計(jì) (一)列出工作程序下面舉例說明： 例 某專用氣動(dòng)機(jī)械手的結(jié)構(gòu)示意圖如圖14-4所 示，它由四個(gè)氣缸所組成，能在三個(gè)坐標(biāo)內(nèi)工作。 ( (二二) )繪制信號(hào)繪制信號(hào)- -動(dòng)作狀態(tài)線圖動(dòng)作狀態(tài)線圖( (X-DX-D線圖線圖) ) 1.多缸單往夏系統(tǒng)X-D線圖的繪 (1)畫方格圖畫方格圖(如圖如圖14-6) (2)畫動(dòng)作狀態(tài)線畫動(dòng)作狀態(tài)線(D線線) 下面以氣動(dòng)機(jī)械手動(dòng)作為例說明動(dòng)作線圖的畫法。如圖10-7所示，用橫粗實(shí)線畫出了各執(zhí)行元件的動(dòng)作狀態(tài)線。畫法如下： 動(dòng)作狀態(tài)線的起點(diǎn)是該動(dòng)作程序的開始處動(dòng)作狀態(tài)線的起點(diǎn)是該

5、動(dòng)作程序的開始處。 動(dòng)作狀態(tài)線的終點(diǎn)是該動(dòng)作狀態(tài)變化的開始動(dòng)作狀態(tài)線的終點(diǎn)是該動(dòng)作狀態(tài)變化的開始處處 組程 序執(zhí) 行 信 號(hào)表 達(dá) 式12345671234567備用格111111111111111111（）（ ）（）（ ）000 00000000000001（）圖 1 4 - 6 氣 動(dòng) 機(jī) 械 手 線 圖 的 方 格 圖0立 柱 正 轉(zhuǎn)立 柱 下 降夾 緊 工 件立 柱 升 起立 柱 反 轉(zhuǎn)長 臂 縮 回松 開 工 件長 臂 伸 出（）氣 動(dòng) 機(jī) 械 手 工 作 程 序 圖 之 一12345671111110000100（）氣 動(dòng) 機(jī) 械 手 工 作 程 序 圖 之 二圖 1 4 - 5其

6、工作程序如圖14-5所示。 (3)畫信號(hào)線畫信號(hào)線(X線線) 用橫的細(xì)實(shí)線在圖10-7上畫出了程信號(hào)線。 信號(hào)線的畫法如下： 信號(hào)線的起點(diǎn)與同一信號(hào)線的起點(diǎn)與同一組中動(dòng)作狀態(tài)線的起點(diǎn)組中動(dòng)作狀態(tài)線的起點(diǎn)相同。相同。 信號(hào)線的終點(diǎn)是和上信號(hào)線的終點(diǎn)是和上一組中產(chǎn)生該信號(hào)的動(dòng)一組中產(chǎn)生該信號(hào)的動(dòng)作線終點(diǎn)相同。作線終點(diǎn)相同。12345671111111111111111（）（）（）（）0000000 0000000001（）圖 1 4 - 7 氣 動(dòng) 機(jī) 械 手線 圖程 序組執(zhí) 行 信 號(hào)表 達(dá) 式0備用格）10（1）=1=0011（1）1=10（0）010（1） =10(三三)確定并排除障礙信號(hào)，

7、確定并排除障礙信號(hào)，找出執(zhí)行信號(hào)找出執(zhí)行信號(hào) 1.障礙信號(hào)的確定障礙信號(hào)的確定 2. I型障礙信號(hào)的排除型障礙信號(hào)的排除 排除障礙的實(shí)質(zhì)就是縮短控制信號(hào)存在的排除障礙的實(shí)質(zhì)就是縮短控制信號(hào)存在的時(shí)間，使長信號(hào)變?yōu)槎绦盘?hào)時(shí)間，使長信號(hào)變?yōu)槎绦盘?hào) (信號(hào)線最長等于它所控制的動(dòng)作線)。 (1)脈沖信號(hào)法脈沖信號(hào)法 將有障礙的原始信號(hào)變成脈沖信號(hào) 。 1.采用機(jī)械活絡(luò)擋鐵或可通過式行程閥采用機(jī)械活絡(luò)擋鐵或可通過式行程閥。（圖14-18） 2.采用脈沖閥或脈沖形成回路排除采用脈沖閥或脈沖形成回路排除I型障礙型障礙。（圖14-19） 前 進(jìn)返 回） 由 活 烙 擋 鐵 發(fā) 脈 沖 信 號(hào)） 由 可 通 過

8、 式 行 程 閥 發(fā) 脈 沖 信 號(hào)圖 14-8 單 方 向 發(fā) 脈 沖 信 號(hào)前 進(jìn)返 回脈沖閥用 脈 沖 閥 的 回 路用 差 壓 閥 的 回 路有 啟 動(dòng) 保 護(hù) 的 脈 沖 控 制 回 路圖脈 沖 閥 與 脈 沖 形 成 回 路 (2)邏輯回路法排除邏輯回路法排除I型障礙型障礙 1由由“與門與門”邏輯元件排除障礙邏輯元件排除障礙(圖圖14-10) 如圖14-11所示，制約信號(hào)x的起始點(diǎn)應(yīng)選在障礙信號(hào)m開始之前及m障礙段之后范圍中(圖中3區(qū)域)。x的終點(diǎn)應(yīng)選在障礙信號(hào)m的無障礙段中。圖14-10 與門排除障礙1233圖 14-11 制 約 信 號(hào) 的 選 擇1.無 障 礙 段 2.障 礙

9、 段 3.制 約 信 號(hào) 起 點(diǎn) 區(qū) 域 2. 用中間記憶元件排除用中間記憶元件排除I型障礙型障礙如圖14-12b所示，常為雙氣控二位三通(或二位五通)閥，當(dāng)x1有氣時(shí)使K閥有輸出，而當(dāng)x0有氣時(shí)K閥無輸出。很明顯x1與x0不能同時(shí)存在，只能一先一后存在，x1或x0可用脈沖閥得到。選擇K閥的原則是(見圖14-13)： 圖 1 4 - 1 2 采 用 中 間 記 憶 元 件 排 障） 邏 輯 原 理 圖011201） 有 記 憶 元 件 的 回 路 圖110100圖 1 4 - 1 3記 憶 元 件 的 選 擇 (四四)氣動(dòng)回路的簡化及對(duì)操作要求等的考慮氣動(dòng)回路的簡化及對(duì)操作要求等的考慮 (1)

10、用彈簧及單向控制閥(或單作用缸)代替雙向控制閥(如圖10-14b ) (2)用“禁門”回路及差壓閥 (如圖10-15所示) 圖14-14用彈簧復(fù)位閥或缸簡化回路簡化后的回路原回路信號(hào)動(dòng)作狀態(tài)用“禁門”回路用差壓閥圖14-15用禁門回路及差壓閥對(duì)回路的簡化(3)用閥的合并法（如圖14-16所示）圖14-16 用一個(gè)二位五通閥代替兩個(gè)二位三通閥 ( (五五) )對(duì)回路其它要求的設(shè)計(jì)對(duì)回路其它要求的設(shè)計(jì) 1.1.回路的復(fù)位及啟動(dòng)（圖回路的復(fù)位及啟動(dòng)（圖14-1714-17） 2.手動(dòng)及自動(dòng)操作（圖手動(dòng)及自動(dòng)操作（圖14-1814-18） 3.聯(lián)鎖保護(hù)聯(lián)鎖保護(hù) ( (六六) )繪制氣控邏輯原理圖與氣控

11、回路原理圖繪制氣控邏輯原理圖與氣控回路原理圖 1.1.氣控邏輯原理圖的繪制氣控邏輯原理圖的繪制 (1)氣動(dòng)邏輯原理圖的基本組成及符號(hào)氣動(dòng)邏輯原理圖的基本組成及符號(hào) (2) 氣動(dòng)邏輯原理圖的畫法氣動(dòng)邏輯原理圖的畫法 （圖（圖14-1914-19） 2. 氣控回路原理圖的繪制氣控回路原理圖的繪制 圖回 路 的 啟 動(dòng) 及 停 車12圖 1 4 - 1 8 手 動(dòng) 及 自 動(dòng) 操 作1 - 按 鈕 行 程 閥10010101圖氣 動(dòng) 機(jī) 械 手 邏 輯 元 理 圖 第二節(jié)第二節(jié) 氣動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容及設(shè)計(jì)程序氣動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容及設(shè)計(jì)程序一、明確工作要求一、明確工作要求 （一）運(yùn)動(dòng)和操作力的要求

12、（一）運(yùn)動(dòng)和操作力的要求 （二）工作環(huán)境條件（二）工作環(huán)境條件 （三）和機(jī)、電、液控制相配合的情況（三）和機(jī)、電、液控制相配合的情況 ，以及對(duì)氣動(dòng)系統(tǒng)的要求以及對(duì)氣動(dòng)系統(tǒng)的要求。二、設(shè)計(jì)氣控回路二、設(shè)計(jì)氣控回路 （一）列出氣動(dòng)執(zhí)行元件的工作程序圖（并用字母表示）（一）列出氣動(dòng)執(zhí)行元件的工作程序圖（并用字母表示）。 （二）畫信號(hào)動(dòng)作狀態(tài)線圖（二）畫信號(hào)動(dòng)作狀態(tài)線圖。 （三）應(yīng)用邏輯符號(hào)按行程程序畫出邏輯的原理圖（三）應(yīng)用邏輯符號(hào)按行程程序畫出邏輯的原理圖。 （四）根據(jù)邏輯原理圖并參考各種氣動(dòng)基本回路（和常用回路）（四）根據(jù)邏輯原理圖并參考各種氣動(dòng)基本回路（和常用回路）繪制氣動(dòng)回路原理圖繪制氣動(dòng)回

13、路原理圖。 （五）為得到最合理的氣動(dòng)回路（五）為得到最合理的氣動(dòng)回路，設(shè)計(jì)時(shí)設(shè)計(jì)時(shí)，可根據(jù)邏輯原理圖作可根據(jù)邏輯原理圖作出幾種方案進(jìn)行比較出幾種方案進(jìn)行比較，如對(duì)氣控制、電如對(duì)氣控制、電-氣控制和射流控制方案進(jìn)氣控制和射流控制方案進(jìn)行合理的選定行合理的選定。 三、選擇、設(shè)計(jì)執(zhí)行元件三、選擇、設(shè)計(jì)執(zhí)行元件 四、選擇控制元件四、選擇控制元件 1. 確定控制元件類型確定控制元件類型，其中對(duì)于全氣閥控制、電磁氣閥控制、邏輯元件或射流元件控制要根據(jù)表14-1進(jìn)行比較而定。表14-1 幾種氣控元件選用比較表 控制方式比較項(xiàng)目電磁氣閥控制氣控氣閥控制氣控邏輯元件控制氣 控 射 流 元件控制安全可靠性較好（交

14、流的易燒線圈）較好較好一般惡劣環(huán)境適應(yīng)性（易燃、易爆、潮濕等）較差較好較好好（抗沖擊、抗振動(dòng)）氣源凈化要求一般一般一般高遠(yuǎn)距離控制性速度傳遞好，快一般，10幾毫秒一 般 ， 幾 毫秒10幾毫秒較好，可達(dá)1毫秒控制元件體積一般大較小小元件無功耗氣量很小很小小大元件帶負(fù)載能力高高較高有限價(jià)格稍貴一般便宜便宜2. 確定控制元件的通徑確定控制元件的通徑表10-2標(biāo)準(zhǔn)控制閥各種通徑對(duì)應(yīng)的額定流量公稱通徑毫米3681015202532405010- 3米3/秒0.19440.69441.38891.94442.77785.55558.333313.88919.44427.778米3/小時(shí)0.72.5571020305070100升 /分11.6641.6783.34116.67166.68213.36500833.41166.71666.8注： 額定流量是限制流速在1525米/秒范圍以內(nèi)所測得閥的流量。 五、選擇氣動(dòng)輔件五、選擇氣動(dòng)輔件 （一）分水濾氣器（一）分水濾氣器 其類型主要根據(jù)過濾精度要求而定。其類型主要根據(jù)過濾精度要求而定。（二）油霧器（二）油霧器 根據(jù)油霧顆徑大小和流量來選取根據(jù)油霧顆徑大小和流量來選取。 （三）（三） 消聲器消聲器 可根據(jù)工作場合選用不同形式的消聲器，其通徑可根據(jù)工作場合選用不同形式的消聲器，其通徑大小根據(jù)通過的流量而定大小根據(jù)通過的流量而定，可查有關(guān)手冊(cè)。