《氣動(dòng)與液壓系統(tǒng)安裝與調(diào)試》 課件 工作任務(wù) B-3　氣動(dòng)速度控制回路的搭建與調(diào)試

職業(yè)能力B-3-1

能搭建與調(diào)試氣動(dòng)調(diào)速回路一、核心概念1）氣動(dòng)速度控制：通過(guò)調(diào)節(jié)壓縮空氣的流量，來(lái)改變執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)速度的氣動(dòng)控制方式。2）常見(jiàn)的兩種調(diào)速方式：進(jìn)氣節(jié)流調(diào)速與排氣節(jié)流調(diào)速是氣動(dòng)系統(tǒng)兩種常用的調(diào)速方式。排氣節(jié)流調(diào)速因其優(yōu)異的性能得到了廣泛應(yīng)用。3）氣動(dòng)行程控制：通過(guò)操縱閥芯移動(dòng)實(shí)現(xiàn)換向閥換向，來(lái)控制執(zhí)行元件行程的氣動(dòng)控制方式。1）能說(shuō)出行程閥的換向原理，并能繪制圖形符號(hào)。2）能說(shuō)出節(jié)流閥和單向節(jié)流閥的結(jié)構(gòu)和原理，并能繪制圖形符號(hào)。3）能識(shí)讀回路，區(qū)分進(jìn)氣節(jié)流和排氣節(jié)流調(diào)速回路。4）能正確按照板材對(duì)齊裝置氣動(dòng)控制回路圖完成元件選擇，并安裝。5）能以經(jīng)濟(jì)適用的原則進(jìn)行管路連接，完成回路控制功能。6）自覺(jué)遵守機(jī)電設(shè)備操作規(guī)范，具有良好的安全意識(shí)和環(huán)保意識(shí)。

學(xué)習(xí)目標(biāo)二、學(xué)習(xí)目標(biāo)

B3-1-1所示為板材對(duì)齊裝置，它利用一個(gè)雙作用氣缸作為執(zhí)行元件，推動(dòng)板材對(duì)齊。氣缸活塞桿伸出到達(dá)終點(diǎn)，自動(dòng)縮回。為了保證板材對(duì)齊質(zhì)量，需要對(duì)氣缸活塞桿運(yùn)動(dòng)速度進(jìn)行調(diào)節(jié)，使其以較慢速度平穩(wěn)伸出，實(shí)現(xiàn)對(duì)齊工作目標(biāo)。板材對(duì)齊裝置氣動(dòng)控制回路如圖B3-1-2所示。三、工作情境請(qǐng)完成板材對(duì)齊裝置控制回路的識(shí)讀，并在實(shí)訓(xùn)設(shè)備上完成該回路的搭建與調(diào)試。1.行程控制四、基本知識(shí)1）換向閥實(shí)物及圖形符號(hào)機(jī)械控制換向閥是利用執(zhí)行機(jī)構(gòu)或其他機(jī)構(gòu)的機(jī)械運(yùn)動(dòng)，借助凸輪、滾輪、杠桿或撞塊等機(jī)構(gòu)來(lái)操縱閥芯移動(dòng)，達(dá)到換向目的。根據(jù)受力部件的不同，分為推桿式換向閥和滾輪式換向閥等多種。最為常見(jiàn)的是滾輪式二位三通換向閥（行程閥），如圖B3-1-3所示。根據(jù)氣缸活塞桿或其他運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)所在的位置或行程，觸發(fā)相應(yīng)的動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，稱為行程控制。1.行程控制四、基本知識(shí)2）換向閥結(jié)構(gòu)及工作過(guò)程滾輪式二位三通換向閥由二位三通換向閥的閥體和滾輪杠桿機(jī)構(gòu)組成。與按鈕式二位三通換向閥一樣，有進(jìn)氣口、出氣口和排氣口各一個(gè)。工作過(guò)程：1）當(dāng)滾輪杠桿機(jī)構(gòu)未被外力壓下時(shí)，進(jìn)氣口1進(jìn)入的氣體被閥芯封閉，而出氣口2的氣體可以經(jīng)由閥芯從排氣口排入大氣，如圖B3-1-4a所示。2）當(dāng)滾輪杠桿機(jī)構(gòu)被外力壓下時(shí)，杠桿推桿將換向閥閥芯壓下。進(jìn)氣口1進(jìn)入的氣體從出氣口2流出，如圖B3-1-4b所示。2.速度控制四、基本知識(shí)在實(shí)際應(yīng)用中，氣動(dòng)執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)速度通常需要限定在一定的范圍之內(nèi)，并且能夠進(jìn)行調(diào)節(jié)，以適應(yīng)不同的工作要求。而壓縮空氣的流動(dòng)速度和執(zhí)行元件的內(nèi)部容積直接決定著執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)速度。1.流量與流量計(jì)壓縮空氣的流動(dòng)速度通常稱為流量，是指單位時(shí)間內(nèi)流經(jīng)封閉管道橫截面的壓縮氣體的量。在氣動(dòng)系統(tǒng)中，通常使用的是體積流量進(jìn)行計(jì)量，單位為m3/s，工業(yè)上常用單位為L(zhǎng)/min。流量計(jì)和流量指示器是氣動(dòng)系統(tǒng)中用于流量測(cè)量與指示的儀表。圖B3-1-5和圖B3-1-6分別為流量計(jì)和流量指示器的圖形符號(hào)。2.速度控制四、基本知識(shí)2.節(jié)流閥用于控制流量大小的氣動(dòng)控制元件，稱為流量控制閥。其通過(guò)改變閥的通流截面積來(lái)實(shí)現(xiàn)流量控制。流量控制閥中最為常用的有節(jié)流閥。1）實(shí)物及圖形符號(hào)節(jié)流閥實(shí)物與圖形符號(hào)如圖B3-1-7所示。2.速度控制四、基本知識(shí)2.節(jié)流閥2）結(jié)構(gòu)及工作過(guò)程節(jié)流閥的結(jié)構(gòu)如圖B3-1-8所示，通過(guò)調(diào)節(jié)螺紋（一般連接調(diào)節(jié)螺母）改變閥的通流截面積來(lái)實(shí)現(xiàn)流量控制，從而達(dá)到調(diào)節(jié)執(zhí)行元件運(yùn)動(dòng)速度的目的?；谶@種工作原理，節(jié)流閥在改變流量的同時(shí)，也不可避免地會(huì)降低壓縮空氣的壓力大小。3.速度控制回路四、基本知識(shí)用于改變執(zhí)行元件運(yùn)行速度的回路，稱為速度控制回路。將節(jié)流閥串聯(lián)在氣路中，就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)執(zhí)行元件速度的控制。如圖B3-1-9所示，當(dāng)節(jié)流閥串聯(lián)接入氣缸的左腔時(shí)，節(jié)流閥將控制壓縮空氣進(jìn)入（或流出）氣缸左腔的流量，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)氣缸活塞桿伸出（或縮回）的速度控制。這種通過(guò)節(jié)流閥的節(jié)流作用實(shí)現(xiàn)的速度控制回路，稱為節(jié)流調(diào)速回路。3.速度控制回路四、基本知識(shí)4.進(jìn)氣節(jié)流調(diào)速與排氣節(jié)流調(diào)速四、基本知識(shí)如圖B3-1-10所示的節(jié)流調(diào)速回路中，由于節(jié)流閥所安裝的位置不同，其控制的方式略有不同。4.進(jìn)氣節(jié)流調(diào)速與排氣節(jié)流調(diào)速四、基本知識(shí)當(dāng)氣缸活塞桿伸出時(shí)，圖B3-1-10a中的節(jié)流閥控制著進(jìn)入氣缸的流量，而排出氣缸的氣體則不受控制，這種方式稱為進(jìn)氣節(jié)流調(diào)速。反之，圖B3-1-1b中的節(jié)流閥控制排出氣缸的流量，而進(jìn)入氣缸的氣體不受控制，這種方式稱為排氣節(jié)流調(diào)速。兩種節(jié)流調(diào)速對(duì)比見(jiàn)表B3-1-1。4.進(jìn)氣節(jié)流調(diào)速與排氣節(jié)流調(diào)速四、基本知識(shí)由于排氣節(jié)流調(diào)速能夠限制排出氣體的速度，因而能夠產(chǎn)生一定的“背壓”，能夠穩(wěn)定氣缸活塞桿的運(yùn)動(dòng)。較進(jìn)氣節(jié)流調(diào)速有顯著優(yōu)勢(shì)，是應(yīng)用最廣泛的節(jié)流調(diào)速方式。特別注意：僅使用節(jié)流閥無(wú)法實(shí)現(xiàn)執(zhí)行元件在兩個(gè)運(yùn)動(dòng)方向都是同種節(jié)流調(diào)速方式。如圖B3-1-11所示，節(jié)流閥安裝在氣缸有桿腔時(shí)，氣缸活塞桿伸出時(shí)為排氣節(jié)流調(diào)速，氣缸活塞桿縮回時(shí)為進(jìn)氣節(jié)流調(diào)速。5.單向閥四、基本知識(shí)為了實(shí)現(xiàn)執(zhí)行元件在兩個(gè)方向上都是排氣節(jié)流調(diào)速回路，就需要運(yùn)用單向閥來(lái)實(shí)現(xiàn)。單向閥是一種用于實(shí)現(xiàn)壓縮空氣單方向?qū)ǖ姆较蚩刂崎y。其圖形符號(hào)如圖B3-1-12所示。當(dāng)壓縮空氣正向流動(dòng)時(shí)，能夠在壓力作用下，頂開閥芯，實(shí)現(xiàn)氣路的導(dǎo)通，如圖B3-1-13a所示。反之，壓縮空氣反向流動(dòng)時(shí)，在壓力作用下，將閥芯壓緊在閥體上，使氣路封閉，如圖B3-1-13b所示，從而實(shí)現(xiàn)單方向的導(dǎo)通。6.單向節(jié)流閥四、基本知識(shí)當(dāng)僅需要控制執(zhí)行元件單方向的運(yùn)動(dòng)速度時(shí)，可以使用一個(gè)節(jié)流閥與一個(gè)單向閥并聯(lián)使用，組成一個(gè)組合元件—單向節(jié)流閥。單向節(jié)流閥通常直接安裝在執(zhí)行元件的接口上。其實(shí)物與圖形符號(hào)如圖B3-1-14所示。組合元件是一個(gè)整體，其圖形符號(hào)由細(xì)實(shí)線外框包圍標(biāo)出。7.雙作用氣缸速度控制回路四、基本知識(shí)在雙作用氣缸的左腔和右腔分別串聯(lián)一個(gè)單向節(jié)流閥，就可以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)方向的分別控制，如圖B3-1-15所示。由1V3實(shí)現(xiàn)氣缸活塞桿伸出時(shí)的速度控制，由1V2實(shí)現(xiàn)氣缸活塞桿縮回時(shí)的速度控制。

（一）操作條件五、能力訓(xùn)練在操作前應(yīng)根據(jù)任務(wù)要求制定操作計(jì)劃，并參照表B3-1-2準(zhǔn)備相應(yīng)的設(shè)備和工具。

（二）安全及注意事項(xiàng)五、能力訓(xùn)練1）氣缸安裝牢靠，且活塞桿伸出時(shí)保持安全距離。2）元件安裝距離合理，氣管不交叉，不纏繞。3）氣源壓力設(shè)置在合理范圍，一般為0.4～0.6MPa。4）打開氣源，注意觀察，以防管路未連接牢固而崩開。5）觀察、記錄回路運(yùn)行情況，對(duì)設(shè)備使用中出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行分析和解決。6）完成后關(guān)閉氣源，拆下元件和管路放回原位，對(duì)破損老化元件及時(shí)維護(hù)或更換。

（三）操作過(guò)程五、能力訓(xùn)練操作步驟及要求

（三）操作過(guò)程五、能力訓(xùn)練問(wèn)題情境一本任務(wù)中，如需要將氣缸伸出的速度調(diào)慢，應(yīng)該調(diào)節(jié)哪一個(gè)單向節(jié)流閥？通過(guò)實(shí)際操作來(lái)驗(yàn)證一下。

（三）操作過(guò)程五、能力訓(xùn)練問(wèn)題情境二如果需要分別控制單作用氣缸兩個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)速度，應(yīng)該如何實(shí)現(xiàn)？情境提示：1）單作用氣缸的非控制端可能不具備安裝單向節(jié)流閥的條件。2）兩個(gè)單向節(jié)流閥不同方向串聯(lián)，接入氣缸的一端，可以控制兩個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)速度。

（四）學(xué)習(xí)結(jié)果評(píng)價(jià)五、能力訓(xùn)練

（四）學(xué)習(xí)結(jié)果評(píng)價(jià)五、能力訓(xùn)練拓展知識(shí)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的關(guān)鍵便是氣動(dòng)元件的使用。氣動(dòng)元件為動(dòng)力傳動(dòng)形式，是利用氣體壓力對(duì)能量進(jìn)行傳遞，是自動(dòng)化生產(chǎn)線的關(guān)鍵零部件。我國(guó)氣動(dòng)元件的市場(chǎng)占有率有限，在產(chǎn)品性能、種類上同國(guó)外企業(yè)相比有一定的差距。在“中國(guó)制造2025”的指導(dǎo)下，近兩年來(lái)，我國(guó)氣壓動(dòng)力機(jī)械及元件制造商在構(gòu)建智能化、高端化生產(chǎn)線上的投資不斷提升，推動(dòng)產(chǎn)品高端化、產(chǎn)業(yè)集群規(guī)模不斷擴(kuò)大。到2020年時(shí)，我國(guó)氣動(dòng)元件制造產(chǎn)量已經(jīng)增長(zhǎng)至42009萬(wàn)件，形成了一定的規(guī)模。氣動(dòng)元件的崛起，有利于降低自動(dòng)化產(chǎn)線成本，進(jìn)而推動(dòng)我國(guó)自動(dòng)化建設(shè)。更重要的是，這有利于保障我國(guó)自動(dòng)化產(chǎn)線核心技術(shù)安全，為保障我國(guó)制造業(yè)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。注：主要數(shù)據(jù)來(lái)源于中研普華產(chǎn)業(yè)研究院《2020—2025年中國(guó)氣動(dòng)元件行業(yè)現(xiàn)狀分析及投資價(jià)值研究報(bào)告》Thankyou職業(yè)能力B-3-2

能搭建與調(diào)試氣動(dòng)快速運(yùn)動(dòng)回路一、核心概念1）快速排氣閥：簡(jiǎn)稱快排閥，是一種用于實(shí)現(xiàn)執(zhí)行元件背壓力快速釋放，從而提高運(yùn)動(dòng)速度的方向控制閥。2）快速運(yùn)動(dòng)回路：在氣動(dòng)控制回路中，活塞桿伸出時(shí)需要進(jìn)行節(jié)流控制，使活塞桿慢速伸出，活塞桿縮回時(shí)，無(wú)桿腔內(nèi)空氣經(jīng)快速排氣閥排出，使活塞桿快速退回。1）能說(shuō)出快速排氣閥的原理，并能繪制圖形符號(hào)。2）能繪制元件圖形符號(hào)，并能表述其在回路中發(fā)揮的作用。3）能識(shí)讀推出氣缸快速縮回氣動(dòng)控制回路圖。4）能根據(jù)推出氣缸快速縮回氣動(dòng)控制回路圖完成回路安裝，并能按工作要求調(diào)節(jié)氣缸運(yùn)行速度。5）培養(yǎng)尊重科學(xué)、積極思考的問(wèn)題解決能力。

學(xué)習(xí)目標(biāo)二、學(xué)習(xí)目標(biāo)

執(zhí)行元件的快速?gòu)?fù)位是常見(jiàn)的控制要求?？梢酝ㄟ^(guò)限制壓縮空氣流量的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，一般采用安裝單向節(jié)流閥來(lái)控制氣缸活塞桿伸出的速度。但在實(shí)際應(yīng)用中，為了便于調(diào)試和檢修，減少排氣時(shí)的管道能量損失，執(zhí)行元件迅速?gòu)?fù)位常采用快速排氣閥。圖B3-2-1所示為板材對(duì)齊裝置，它利用一個(gè)雙作用氣缸作為執(zhí)行元件，推動(dòng)板材對(duì)齊。三、工作情境

氣缸活塞桿伸出完成板材對(duì)齊后，應(yīng)自動(dòng)迅速縮回，避免阻擋流水線后續(xù)板材的到來(lái)，并提高生產(chǎn)效率，推出氣缸快速縮回氣動(dòng)控制回路如圖B3-2-2所示。三、工作情境1.快速排氣閥四、基本知識(shí)1）實(shí)物及圖形符號(hào)快速排氣閥是一種用于實(shí)現(xiàn)執(zhí)行元件背壓力快速釋放，從而提高運(yùn)動(dòng)速度的方向控制閥。其實(shí)物與圖形符號(hào)如圖B3-2-3所示。1.快速排氣閥四、基本知識(shí)2）結(jié)構(gòu)及工作過(guò)程快速排氣閥有3個(gè)氣動(dòng)接口，分別是進(jìn)氣口、出氣口和排氣口。如圖B3-2-4所示，當(dāng)壓縮空氣從進(jìn)氣口流入時(shí)，在壓力的作用下，閥芯處于右側(cè)，封閉了排氣口，壓縮空氣從出氣口流出，這是快速排氣閥的工作進(jìn)氣。1.快速排氣閥四、基本知識(shí)2）結(jié)構(gòu)及工作過(guò)程如圖B3-2-5所示，當(dāng)壓縮空氣從出氣口流入時(shí)，在壓力的作用下，閥芯處于左側(cè)，封閉了進(jìn)氣口，壓縮空氣從排氣口流出，直接排入大氣。2.應(yīng)用快速排氣閥實(shí)現(xiàn)快速運(yùn)動(dòng)回路四、基本知識(shí)在圖B3-2-2所示回路中應(yīng)用快速排氣閥實(shí)現(xiàn)執(zhí)行元件的快速縮回。當(dāng)氣缸活塞桿縮回時(shí)，氣缸左腔的氣體流經(jīng)快速排氣閥時(shí)被排入大氣，而無(wú)須再經(jīng)管路送至換向閥排出。由于快速排氣閥一般安裝在氣缸附近，減少了氣體在管路中的運(yùn)行時(shí)間，氣體能夠快速排出，保證了氣缸活塞桿的快速縮回。

（一）操作條件五、能力訓(xùn)練在操作前應(yīng)根據(jù)任務(wù)要求制定操作計(jì)劃，并參照表B3-2-1準(zhǔn)備相應(yīng)的設(shè)備和工具。

（二）安全及注意事項(xiàng)五、能力訓(xùn)練1）氣缸安裝牢靠，且活塞桿伸出時(shí)保持安全距離。2）元件安裝距離合理，氣管不交叉，不纏繞。3）氣源壓力設(shè)置在合理范圍，一般為0.4～0.6MPa。4）打開氣源，注意觀察，以防管路未連接牢固而崩開。5）觀察、記錄回路運(yùn)行情況，對(duì)設(shè)備使用中出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行分析和解決。6）完成后關(guān)閉氣源，拆下元件和管路放回原位，對(duì)破損老化元件及時(shí)維護(hù)或更換。

（三）操作過(guò)程五、能力訓(xùn)練操作步驟及要求

（三）操作過(guò)程五、能力訓(xùn)練問(wèn)題情境一請(qǐng)充分查找資料，列舉快速排氣閥應(yīng)用的場(chǎng)合，并說(shuō)明快速排氣閥