《液壓與氣動技術》課件第十四章 氣動傳動系統(tǒng)及其設計

程序控制系統(tǒng)是工業(yè)生產領域(如液壓、電氣線路裝置，尤其是氣動裝置)中廣泛應用的控制系統(tǒng)。程序控制是根據(jù)生產過程中的物理量(如位移、時間、溫度等)的變化使被控對象的執(zhí)行元件按照預先給定的條件有序的動作。程序控制可分為簡單程序控制和數(shù)字程序控制。根據(jù)控制信號的類型，氣動簡單程序控制又可分為行程程序控制、時間程序控制和時間—行程混合程序控制。14.1氣動系統(tǒng)程序控制設計行程程序控制回路的設計方法常用的有以下幾種。1.試湊法試湊法是控制回路由常用的氣動基本回路、常用回路組成。在此方法中，一般先設計、選擇控制回路，然后分析此控制回路是否滿足要求，如果不滿足要求則重新設計回路。此方法是常用的回路設計方法。2.X-D線圖法X-D線圖法又稱為信號—動作線圖法，X-D線圖是根據(jù)給定的工作程序，將各行程信號和各執(zhí)行元件(汽缸或氣動馬達)在整個循環(huán)過程中的動作狀態(tài)，用相應的圖線表示在X—D線圖中。此外還有卡諾圖法、程序控制線圖法、計算機輔助邏輯綜合法、分組供氣法等。一、行程程序控制回路的設計方法通常，在描述氣動程序控制系統(tǒng)的工作程序時，遵循以下約定。1.將所用的汽缸依次用大寫字母A、B，C…來表示；字母下標“l(fā)”或“0”分別表示汽缸活塞桿伸出或縮回的兩種狀態(tài)，例如：Al表示汽缸活塞桿A伸出狀態(tài)，A0表示汽缸A活塞桿縮回狀態(tài)。2.用與汽缸活塞桿相對應的小寫字母a、b、c…表示相應的行程閥發(fā)出的信號；其字母下標“1或“0”分別表示汽缸活塞桿伸出或縮回時，相應的行程閥及其發(fā)出的信號。例如：al表示汽缸A在伸出行程終點的行程閥及其發(fā)出的信號，a0表示汽缸A在縮回行終點的行程閥及其發(fā)出的信號。3.在經過邏輯處理而消除了障礙的信號的右上角加注“，”號表示執(zhí)行信號，如a0、al等。不帶“*”號的信號稱為原始信號。在X-D線圖中不僅可以直觀地找出障礙信號(或干擾信號)，而且可以方便地找到排除障礙信號的各種可能方案，從而寫出各被控程序的控制邏輯函數(shù)表達式，進而繪制邏輯原理框圖和氣控回路圖。應用X-D線圖法設計程序控制回路的步驟如下：根據(jù)生產自動化的工藝流程要求，列出工作程序。繪制X-D線圖，判別并消除障礙信號。寫出所有執(zhí)行元件的控制信號。繪制邏輯原理圖。根據(jù)邏輯原理圖繪制氣動程序回路原理圖。二、X-D線圖法圖14-1-1為氣控沖孔機結構示意圖。其工作順序是：氣缸A夾緊A1→氣缸B沖孔B1→氣缸B帶沖頭退回B0→氣缸A松開工件A0。三、氣動順序控制回路設計舉例1.編制工作程序將各執(zhí)行元件和控制信號分別用前述的符號A1、Ao、B1…及a1、ao、b1…代替，并根據(jù)生產自動化的工藝流程要求，列寫工作程序。在工作程序列寫中將各種動作一次列寫出來后，用“一”符號把各個動作連接成一串動作。如圖14-1-2所示。2.繪制X—D線圖(1)畫方格圖(2)畫動作（D線）(3)畫主令信號線（X線）3.分析并消除障礙信號(1)判別障礙信號所謂障礙信號是指在同一時刻，閥的兩個控制側同時存在控制信號，妨礙閥按預定行程換向，用X—D圖確定障礙信號的方法是：檢查每組信號線和動作線，凡存在信號線而無對應動作線的信號線即為障礙段，存在障礙段的信號為障礙段的信號為障礙信號，障礙段用鋸齒線標出。(2)消除障礙信號無障礙的信號，可直接用作執(zhí)行信號，但控制第一節(jié)拍動作的執(zhí)行信號一定是起動信號和無障礙信號相“與”。所有有障礙信號必須消障后才能用作執(zhí)行信號。脈沖信號法邏輯回路法4.繪制邏輯原理圖和氣動回路原理圖根據(jù)X—D圖上的執(zhí)行信號表達式，即可繪出邏輯原理圖，然后根據(jù)氣控邏輯原理圖便可繪出氣動控制系統(tǒng)圖。本例只繪出引日中間記憶元件消障的氣控邏輯原理圖及氣動回路原理圖，見圖14-1-7和圖14-1-8。

氣動技術是實現(xiàn)工業(yè)生產機械化、自動化的方式之一。由于氣壓傳動系統(tǒng)使用安全、可靠，可以在高溫、振動、腐蝕、易燃、易爆、多塵埃、強磁、輻射等惡劣環(huán)境下工作，所以應用日益廣泛。14.2氣壓傳動系統(tǒng)實例氣液動力滑臺是采用氣—液阻尼缸作為執(zhí)行元件。由于在它的上面可安裝單軸頭、動力箱或工件，因而在機床上常用來作為實現(xiàn)進給運動的部件。氣液動力滑臺氣壓傳動系統(tǒng)1.快進－工進－快退－停止當手動閥3切換到右位時，給與進刀信號，在氣壓作用下氣缸中的活塞開始向下運動，液壓缸中活塞下腔的油液經行程閥6的左位和單向閥7進入液壓缸活塞的上腔，實現(xiàn)快進；當快進刀活塞桿上的擋鐵B切換行程閥6后（右位），油液只經節(jié)流閥5進入活塞上腔，調節(jié)節(jié)流閥的開度，即可調節(jié)氣－液缸運動速度，所以活塞開始工進；工進到擋鐵C使行程閥2復位時，閥3切換到左位，氣缸活塞向上運動。液壓缸活塞上腔的油液經閥8的左位和手動閥中的單向閥進入液壓缸下腔，實現(xiàn)快退。當快退到擋鐵A切換8，切斷油液通道，活塞停止運動。2．快進－工進－慢退－快退－停止當手動閥4處于左側時，可實現(xiàn)該動作的雙向進給程序。動作循環(huán)中的快進－慢進的動作原理與上述相同。當慢進至擋鐵C切換閥2至左位時，閥3切換至左位，氣缸活塞開始向上運動，這時液壓缸上腔的油液經閥8的左位和閥5進入活塞下腔，實現(xiàn)慢退（反向進給；慢退到擋鐵B離開閥6的頂桿而使其復位后，液壓缸活塞上腔的油液就經閥6左位而進入活塞下腔，開始快退；快退到擋鐵A切換8而切斷油路時，停止運動。工件夾緊氣壓傳動系統(tǒng)是機械加工自動線和組合機床中常用的夾緊裝置的驅動系統(tǒng)。其動作循環(huán)是：當工件運動到指定位置后，氣缸A活塞桿伸出，將工件定位后兩側的氣缸B和C的活塞桿同時伸出，從兩側面對工件夾緊，然后再進行切削加工，加工完后各夾緊缸退回，將工件松開。工件夾緊氣壓傳動系統(tǒng)數(shù)控加工中心氣動系統(tǒng)該回路利用邏輯“或”的功能，回路比較簡單，很少產生誤動作。行人從門的哪一邊進出均可。減壓閥13可使關門的力自由調節(jié)，十分便利。客車車門氣壓傳動系統(tǒng)如圖14-2-4是用于某專用設備上的氣動機械手的結構示意圖，它由四個氣缸組成，可在三個坐標內工作，圖中A為夾緊缸，其活塞退回時夾緊工件，活塞桿伸出時松開工件。B缸為長臂伸縮缸，可實現(xiàn)伸出和縮回動作。C缸為立柱