液壓與氣動控制技術(辛連學)11氣動基本元件基本回路

1、第十一章 氣動控制元件和基本回路 第一節(jié)第一節(jié) 氣動控制元件氣動控制元件第二節(jié)第二節(jié) 換向回路換向回路第三節(jié)第三節(jié) 壓力控制回路壓力控制回路第四節(jié)第四節(jié) 速度控制回路速度控制回路第五節(jié)第五節(jié) 其他基本回路其他基本回路實訓項目實訓項目本章小結本章小結思考題與習題思考題與習題第一節(jié)第一節(jié) 氣動控制元件氣動控制元件一、方向控制閥1. 單向型控制閥單向型控制閥包括單向閥、或門型梭閥、與門型梭閥和快速排氣閥。其中單向閥與液壓單向閥類似。(1)或門型梭閥 在氣壓傳動系統(tǒng)中，當兩個通路P1和P2均與另一通路A相通，而不允許P1與P2相通時，就要用或門型梭閥,如圖11-1所示 。第十一章 氣動控制元件和基本回

2、路 第一節(jié)第一節(jié) 氣動控制元件氣動控制元件一、方向控制閥1. 單向型控制閥(2)與門型梭閥（雙壓閥） 與門型梭閥又稱雙壓閥， 該閥只有當兩個輸入口P1、P2同時進氣時，A口才能輸出。圖11-3所示為與門型梭閥。P1或P2單獨輸入時，如圖11-3a、b所示，此時A口無輸出，只有當P1，P2同時有輸入時，A口才有輸出，如圖11-3c所示。當P1、P2氣體壓力不等時，則氣壓低的通過A口輸出。圖11-3d為該閥的圖形符號。第十一章 氣動控制元件和基本回路 第一節(jié)第一節(jié) 氣動控制元件氣動控制元件一、方向控制閥1. 單向型控制閥(3)快速排氣閥 快速排氣閥又稱快排閥。 它是為加快氣缸運動作快速排氣用的。快

3、速排氣閥的工作原理如圖115所示。當進氣腔P進入壓縮空氣時，將密封活塞迅速上推，開啟閥口2，同時關閉排氣口1，使進氣腔P與工作腔A相通(如圖115a所示)；當P腔沒有壓縮空氣進入時，在A腔和P腔壓差作用下，密封活塞迅速下降，關閉P腔，使A腔通過閥口1經0腔快速排氣，如圖115b所示，圖115c為該閥的圖形符號。第十一章 氣動控制元件和基本回路 第一節(jié)第一節(jié) 氣動控制元件氣動控制元件一、方向控制閥2. 換向型控制閥換向型方向控制閥（簡稱換向閥）的功能與液壓的同類閥相似，操作方式、切換位置和職能符號也基本相同。圖為二位三通電磁換向閥結構原理圖。第十一章 氣動控制元件和基本回路 第一節(jié)第一節(jié) 氣動控

4、制元件氣動控制元件二、壓力控制閥氣動壓力控制閥主要有減壓閥、溢流閥和順序閥。圖11-8為壓力控制閥圖形符號。圖11-9所示為QTA型直動型調壓閥（減壓閥）。調節(jié)手柄1以控制閥口開度的大小，即可控制輸出壓力的大小。 第十一章 氣動控制元件和基本回路 第一節(jié)第一節(jié) 氣動控制元件氣動控制元件三、流量控制閥氣動流量控制閥主要有節(jié)流閥，單向節(jié)流閥和排氣節(jié)流閥等。都是通過改變控制閥的通流面積來實現流量的控制元件。因此，只以排氣節(jié)流閥為例介紹其流量閥的工作原理。圖11-7所示為排氣節(jié)流閥氣流從A口進入閥內，由節(jié)流口1節(jié)流后經消聲套2排出。因而它不僅能調節(jié)執(zhí)行元件的運動速度，還能起到降低排氣噪聲的作用。排氣節(jié)

5、流閥通常安裝在換向閥的排氣口處與換向閥聯(lián)用，起單向節(jié)流閥的作用。第十一章 氣動控制元件和基本回路 一、單作用氣缸換向回路圖11-8a所示為由二位三通電磁閥控制的換向回路，通電時，活塞桿伸出；斷電時，在彈簧力作用下活塞桿縮回。圖11-8b所示為由三位五通電磁閥控制的換向回路，該閥具有自動對中功能，可使氣缸停在任意位置，但定位精度不高、定位時間不長。第二節(jié)第二節(jié) 換向回路換向回路第十一章 氣動控制元件和基本回路 二、雙作用氣缸換向回路圖11-9a為小通徑的手動換向閥控制二位五通主閥操縱氣缸換向；圖11-9b為二位五通雙電控閥控制氣缸換向；圖11-9c為兩個小通徑的手動閥控制二位五通主閥操縱氣缸換向

6、；圖11-9d為三位五通閥控制氣缸換向。該回路有中停功能，但定位精度不高。第二節(jié)第二節(jié) 換向回路換向回路第十一章 氣動控制元件和基本回路 一、一次壓力控制回路圖11-10所示為一次壓力控制回路。此回路用于控制貯氣罐的壓力，使之不超過規(guī)定的壓力值。常用外控溢流閥1或用電接點壓力表2來控制空氣壓縮機的轉、停，使貯氣罐內壓力保持在規(guī)定范圍內。采用溢流閥，結構簡單，工作可靠，但氣量浪費大；采用電接點壓力表對電動機及控制要求較高，常用于對小型空壓機的控制。第三節(jié)第三節(jié) 壓力控制回路壓力控制回路第十一章 氣動控制元件和基本回路 二、二次壓力控制回路圖11-11所示為二次壓力控制回路，圖11-11a是由氣動

7、三大件組成的，主要由溢流減壓閥來實現壓力控制；圖11-11b是由減壓閥和換向閥構成的對同一系統(tǒng)實現輸出高低壓力p1、p2的控制；圖11-11c是由減壓閥來實現對不同系統(tǒng)輸出不同壓力p1、p2的控制。為保證氣動系統(tǒng)使用的氣體壓力為一穩(wěn)定值，多用空氣過濾器、減壓閥、油霧器（氣動三大件）組成的二次壓力控制回路，但要注意，供給邏輯元件的壓縮空氣不要加入潤滑油。第三節(jié)第三節(jié) 壓力控制回路壓力控制回路第十一章 氣動控制元件和基本回路 一、單作用氣缸速度控制回路一、單作用氣缸速度控制回路 圖11-12所示為單作用氣缸速度控制回路，在圖1112a中，升、降均通過節(jié)流閥調速，兩個相反安裝的單向節(jié)流閥，可分別控制

8、活塞桿的伸出及縮回速度。在圖1112b所示的回路中，氣缸上升時可調速，下降時則通過快排氣閥排氣，使氣缸快速返回。第四節(jié)第四節(jié) 速度控制回路速度控制回路第十一章 氣動控制元件和基本回路 二、雙作用氣缸速度控制回路二、雙作用氣缸速度控制回路1單向調速回路雙作用缸有節(jié)流供氣和節(jié)流排氣兩種調速方式。圖11-13a所示為節(jié)流供氣調速回路，在圖示位置，當氣控換向閥不換向時，進入氣缸A腔的氣流流經節(jié)流閥，B腔排出的氣體直接經換向閥快排。當節(jié)流閥開度較小時，由于進入A腔的流量較小，壓力上升緩慢，當氣壓達到能克服負載時，活塞前進，此時A腔容積增大，結果使壓縮空氣膨脹，壓力下降，使作用在活塞上的力小于負載，因而活

9、塞就停止前進。待壓力再次上升時，活塞才再次前進。節(jié)流供氣，多用于垂直安裝的氣缸供氣回路中，在水平安裝的氣缸供氣回路中一般采用如圖11-13b的節(jié)流排氣的回路。 第四節(jié)第四節(jié) 速度控制回路速度控制回路第十一章 氣動控制元件和基本回路 二、雙作用氣缸速度控制回路二、雙作用氣缸速度控制回路2雙向調速回路圖在氣缸的進、排氣口裝設節(jié)流閥，就組成了雙向調速回路，在圖11-14所示的雙向節(jié)流調速回路中，圖11-14a所示為采用單向節(jié)流閥式的雙向節(jié)流調速回路，圖11-14b所示為采用排氣節(jié)流閥的雙向節(jié)流調速回路。 三、快速往復運動回路 若將圖11-14a中兩只單向節(jié)流閥換成快速排氣閥就構成了快速往復回路，若欲

10、實現氣缸單向快速運動，可只采用一只快速排氣閥。 第四節(jié)第四節(jié) 速度控制回路速度控制回路第十一章 氣動控制元件和基本回路 四、速度換接回路四、速度換接回路 如圖11-15所示的速度換接回路是利用兩個二位二通閥與單向節(jié)流閥并聯(lián)，當撞塊壓下行程開關時，發(fā)出電信號，使二位二通閥換向，改變排氣通路，從而使氣缸速度改變。行程開關的位置，可根據需要選定，圖中二位二通閥也可改用行程閥。第四節(jié)第四節(jié) 速度控制回路速度控制回路第十一章 氣動控制元件和基本回路 五、緩沖回路五、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、速度快、慣性大的情況下，往往需要采用緩沖回路來滿足氣缸運動速度的要求，

11、常用的方法如圖11-16所示。圖11-16a所示回路能實現快進一慢進緩沖一停止快退的循環(huán)，行程閥可根據需要來調整緩沖開始位置，這種回路常用于慣性力大的場合。圖11-16b所示回路的特點是，當活塞返回到行程末端時，其左腔壓力已降至打不開順序閥2的程度，余氣只能經節(jié)流閥1排出，因此活塞得到緩沖，這種回路常用于行程長、速度快的場合。 圖11-16所示的回路，都只能實現一個運動方向上的緩沖，若兩側均安裝此回路，可達到雙向緩沖的目的。第四節(jié)第四節(jié) 速度控制回路速度控制回路第十一章 氣動控制元件和基本回路 一、一、氣液聯(lián)動回路氣液聯(lián)動回路氣液聯(lián)動是以氣壓為動力，利用氣液轉換器把氣壓傳動變?yōu)橐簤簜鲃?，或采?/p>

12、氣液阻尼缸來獲得更為平穩(wěn)的和更為有效地控制運動速度的氣壓傳動，或使用氣液增壓器來使傳動力增大等。氣液聯(lián)動回路裝置簡單，經濟可靠。1 1、氣液轉換速度控制回路、氣液轉換速度控制回路如圖11-17所示為氣液轉換速度控制回路，它利用氣液轉換器1、2將氣壓變成液壓，利用液壓油驅動液壓缸3，從而得到平穩(wěn)易控制的活塞運動速度，調節(jié)節(jié)流閥的開度，就可改變活塞的運動速度。這種回路，充分發(fā)揮了氣動供氣方便和液壓速度容易控制的特點。第五節(jié)第五節(jié) 其他基本回路其他基本回路第十一章 氣動控制元件和基本回路 一、氣液聯(lián)動回路一、氣液聯(lián)動回路2 2、氣液阻尼缸的速度控制回路、氣液阻尼缸的速度控制回路圖11-18所示為氣液

13、阻尼缸速度控制回路。圖11-18a所示的為慢進快退回路，改變單向節(jié)流閥的開度，即可控制活塞的前進速度；活塞返回時，氣液阻尼缸中液壓缸的無桿腔的油液通過單向閥快速流入有桿腔，故返回速度較快，高位油箱起補充泄漏油液的作用。圖11-18b所示的為能實現機床工作循環(huán)中常用的快進一工進一快退的動作。第五節(jié)第五節(jié) 其他基本回路其他基本回路第十一章 氣動控制元件和基本回路 一、氣液聯(lián)動回路一、氣液聯(lián)動回路3 3、氣液增壓缸增力回路、氣液增壓缸增力回路 如圖11-19所示為利用氣液增壓缸1把較低的氣壓變?yōu)檩^高的液壓力，以提高氣液缸2的輸出力的回路。4 4、氣液缸同步動作回路、氣液缸同步動作回路圖11-20所示

14、為氣液缸同步回路，該回路的特點是將油液密封在回路之中，油路和氣路串接，同時驅動1、2兩個缸，使二者運動速度相同，但這種回路要求缸l無桿腔的有效面積必須和缸2的有桿腔面積相等。在設計和制造中，要保證活塞與缸體之間的密封，回路中的截止閥3與放氣口相接，用以放掉混入油液中的空氣。第五節(jié)第五節(jié) 其他基本回路其他基本回路第十一章 氣動控制元件和基本回路 二、計數回路二、計數回路 計數回路可以組成二進制計數器-圖11-21a所示回路。 圖11-21b所示的計數原理同圖11-23a，不同的是按壓閥1的時間不能過長，只要使閥4切換后就放開，否則氣信號將經閥5或閥3通至閥2左或右控制端，使閥2換位，氣缸反行，從

15、而使氣缸來回振蕩。第五節(jié)第五節(jié) 其他基本回路其他基本回路第十一章 氣動控制元件和基本回路 三、延時回路三、延時回路圖11-22所示為延時回路，圖11-24a是延時輸出回路，當控制信號切換閥4后，壓縮空氣經單向節(jié)流閥3向氣容2充氣，當充氣壓力經延時升高至使閥1換位時，閥1就有輸出。在圖11-22b所示回路中，按下閥8，則氣缸向外伸出，當氣缸在伸出行程中壓下閥5后，壓縮空氣經節(jié)流閥到氣容6延時后才將閥7切換，氣缸退回。第五節(jié)第五節(jié) 其他基本回路其他基本回路第十一章 氣動控制元件和基本回路 四、安全保護和操作回路四、安全保護和操作回路 1 1、過載保護回路、過載保護回路 圖11-23所示的過載保護回

16、路，是當活塞桿在伸出途中，若遇到偶然障礙或其他原因使氣缸過載時，活塞就立即縮回，實現過載保護。如圖11-23所示。 2 2、互鎖回路、互鎖回路 如圖11-24所示的為互鎖回路，在該回路中，四通閥的換向受三個串聯(lián)的機動三通閥控制，只有三個都接通，主控閥才能換向。第五節(jié)第五節(jié) 其他基本回路其他基本回路第十一章 氣動控制元件和基本回路 五、雙手同時操作回路五、雙手同時操作回路 所謂雙手操作回路就是使用兩個起動用的手動閥，只有同時按動兩個閥才動作的回路。這種回路主要是為了安全，這在鍛造、沖壓機械上常用來避免誤動作，以保護操作者的安全。 圖11-25a所示為使用邏輯“與”回路的雙手操作回路，圖11-25

17、b所示的是使用三位主控閥的雙手操作回路， 第五節(jié)第五節(jié) 其他基本回路其他基本回路第十一章 氣動控制元件和基本回路 六、六、 順序動作回路順序動作回路 單缸往復動作回路單缸往復動作回路 單缸往復動作回路可分為單缸單往復和單缸連續(xù)往復動作回路。前者指給人一個信號后，氣缸只完成A1A0一次往復動作(A表示氣缸，下標“1”表示A缸活塞伸出，下標“0”表示活塞縮回動作)。而單缸連續(xù)往復動作回路指輸入一個信號后，氣缸可連續(xù)進行A1AoAlAo動作。 圖11-26所示為三種單往復回路 圖圖11-26a 圖圖11-26b 27.swf11-26c第五節(jié)第五節(jié) 其他基本回路其他基本回路第十一章 氣動控制元件和基

18、本回路 六、六、 順序動作回路順序動作回路 單缸往復動作回路單缸往復動作回路 單缸往復動作回路可分為單缸單往復和單缸連續(xù)往復動作回路。前者指給人一個信號后，氣缸只完成A1A0一次往復動作(A表示氣缸，下標“1”表示A缸活塞伸出，下標“0”表示活塞縮回動作)。而單缸連續(xù)往復動作回路指輸入一個信號后，氣缸可連續(xù)進行A1AoAlAo動作。 圖11-26所示為三種單往復回路 。 如圖11-27所示的回路是一連續(xù)往復動作回路，能完成連續(xù)的動作循環(huán)。 第五節(jié)第五節(jié) 其他基本回路其他基本回路第十一章 氣動控制元件和基本回路 2 2、多缸順序動作回路、多缸順序動作回路 兩只、三只或多只氣缸按一定順序動作的回路

19、，稱為多缸順序動作回路，其應用較廣泛。在一個循環(huán)順序里，若氣缸只作一次往復，稱之為單往復順序，若某些氣缸作多次往復，就稱為多往復順序。若用A、B、C、表示氣缸，仍用下標1、0表示活塞的伸出和縮回，則兩只氣缸的基本順序動作有A1BoAoB1、A1B1 BoAo和A1Ao B1Bo三種。 圖示為雙缸順序動作回路 第五節(jié)第五節(jié) 其他基本回路其他基本回路第十一章 氣動控制元件和基本回路 一、任務引入一、任務引入 如圖11-28所示為送料裝置的工作示意圖，工作要求為：當工件加工完成后，按下按鈕， 圖11-28 送料裝置的工作示意圖 送料氣缸伸出，把未加工的工件送人加工位置，松開按鈕氣缸收回，以待把下一個

20、未加工工件送到加工位置。試根據上述要求，設計送料裝置的控制系統(tǒng)回路。二、任務分析二、任務分析 在本任務中主要要求氣缸能夠伸出、收回到指定位置，即氣缸能夠左右移動，這就需要使用方向控制閥對該機構實行方向控制。因而要完成送料裝置的系統(tǒng)回路設計必須對方向控制閥的控制方法、職能符號等有一個全面了解。實訓項目實訓項目16 16 送料裝置的控制系統(tǒng)設計送料裝置的控制系統(tǒng)設計第十一章 氣動控制元件和基本回路 三、任務實施三、任務實施 下面根據任務要求，設計送料裝置的系統(tǒng)回路圖，并在操作實驗臺上完成回路的連接，以檢驗設計的正確性。1 1氣缸的直接控制氣缸的直接控制 如圖11-29所示是根據送料裝置的工作要求設

21、計出的系統(tǒng)控制回路圖。那么，這種控制方法是否正確，能否滿足送料裝置的工作要求呢，還要對該回路圖進行分析。2 2氣缸的間接控制氣缸的間接控制 圖11-30所示的控制回路也能滿足送料裝置的工作要求。具體操作步驟：具體操作步驟：1、正確分析氣動控制系統(tǒng)回路圖，找出需要的元器件；2、在操作臺上合理布局，連接出正確的控制系統(tǒng)3、檢驗氣缸的動作是否符合送料裝置的動作要求；4、分析：如將氣缸按下一個極短暫的時間，然后立即釋放，氣缸會發(fā)生什么情況？ 實訓項目實訓項目16 16 送料裝置的控制系統(tǒng)設計送料裝置的控制系統(tǒng)設計第十一章 氣動控制元件和基本回路 知識要點氣動控制元件的分類、結構原理及應用氣動控制元件的

22、職能符號及表示方法氣動方向、壓力、速度控制回路的工作原理及分析方法技能要點根據工作要求設計出回路圖根據氣動控制系統(tǒng)回路圖找出各個元器件線路的正確連接與系統(tǒng)回路的檢驗本本章章小小結結第十一章 氣動控制元件和基本回路 氣動控制元件按其功能和作用分為壓力控制閥、流量控制閥和方向控制閥三大類。此外，還有通過控制氣流方向和通斷實現各種邏輯功能的氣動邏輯元件等。 單向型控制閥包括單向閥、或門型梭閥、與門型梭閥和快速排氣閥。其中單向閥與液壓單向閥類似。 換向型方向控制閥（簡稱換向閥）的功能與液壓的同類閥相似，操作方式、切換位置和職能符號也基本相同。氣動壓力控制閥主要有減壓閥、溢流閥和順序閥。氣動流量控制閥主

23、要有節(jié)流閥，單向節(jié)流閥和排氣節(jié)流閥等。都是通過改變控制閥的通流面積來實現流量的控制元件。 氣動系統(tǒng)無論多麼復雜，均是由具有一定功能的基本回路組成。基本回路按其控制目的、控制功能分為方向控制回路、壓力控制回路和速度控制回路等幾類，熟悉掌握這些基本回路了解回路的功能、構成和性能是合理設計氣動系統(tǒng)的必要基礎。 通過操作訓練項目，要求能根據工作要求設計出回路圖，根據氣動控制系統(tǒng)回路圖找出各個元器件，線路的正確連接與系統(tǒng)回路的檢驗。本本章章小小結結第十一章 氣動控制元件和基本回路 思考題與習題思考題與習題一、填空題一、填空題1. 與門型梭閥又稱_ 。2. 氣動控制元件按其功能和作用分為 控制閥、 控制閥和 控制閥三大