第5章氣動控制回路

1、機械工程系機械工程系氣壓傳動技術氣壓傳動技術 本章教學目的本章教學目的 通過本章講解，使學生熟悉各種氣動基本回路的組成以及工作原理，了解各種氣動基本回路和液壓基本回路的區(qū)別。 1. 熟悉氣動回路的功能、組成與表示； 2. 掌握換向回路、速度控制回路、壓力控制回路工作原理及其應用；（重點） 3. 了解氣液聯(lián)動回路工作原理； 4. 掌握計數(shù)回路、延時回路工作原理及其應用；（難點） 5. 掌握安全保護和操作回路及其應用； 6. 熟悉氣動回路的一般分析方法。 第第5章章 氣動控制回路氣動控制回路 氣動系統(tǒng)由于采用的元件和連接方式不同，可實現(xiàn)各種不同的功能，而任何復雜的氣動控制回路，都是由若干個具有特定

2、功能的基本回路和常用回路組成。在氣動系統(tǒng)分析、設計之前，先介紹一些氣動基本回路和常用回路，了解回路的功能，熟悉回路的構成和性能，便于氣動控制系統(tǒng)的分析和設計，以組成完善的氣動控制。一、氣動基本回路的組成與表示一、氣動基本回路的組成與表示1.1.氣動回路的符號表示法氣動回路的符號表示法 工程上，氣動系統(tǒng)回路圖是以氣動元件職能符號組合而成的，故應對前述所有氣動元件的功能、符號與特性熟悉和了解。 以氣動符號所繪制的回路圖可分為定位和不定位兩種表示法。定位回路圖是以系統(tǒng)中元件實際的安裝位置繪制的。21342513112213213 不定位回路圖不是按元件的實際位置繪制的，而是根據(jù)信號流動方向，從下向上

3、繪制21342513112213213a1a12.2.回路圖內(nèi)元件的命名回路圖內(nèi)元件的命名氣動回路圖內(nèi)元件常以數(shù)字數(shù)字和英文字母英文字母兩種方法命名。a0a1b0b1qb0a1b1a0ABy1y2VAVBV13.3.各種元件的表示方法各種元件的表示方法 正常位置閥芯未操作時閥的位置為正常位置。 起始位置閥已安裝在系統(tǒng)中，并已通氣供壓，閥芯所處的位置稱為起始位置，應標明。4.4.管路的表示管路的表示 通常工作管路用實線表示，控制管路用虛線表示。而在復雜的氣動回路中，為保持圖面清晰，控制管路也可以用實線表示。管路盡可能畫成直線以避免交叉。21342513213a1a1二、二、壓力控制回路壓力控制回

4、路1 1一次壓力控制回路一次壓力控制回路用于使貯氣罐送出的氣體壓力不超過規(guī)定壓力。通常在貯氣罐上安裝一只安全閥，一旦罐內(nèi)壓力超過規(guī)定壓力就通過安全閥向外放氣。也常在貯氣罐上裝一只電接觸壓力表，一旦罐內(nèi)壓力超過規(guī)定壓力時，就控制壓縮機斷電，不再供氣 。1溢流閥；2空氣壓縮機；3單向閥；4儲氣罐；5壓力繼電器；6壓力表；7-氣源調(diào)節(jié)裝置 2二次壓力控制回路 1空氣過濾器 2減壓閥 3壓力表 4油霧器如圖所示，由兩個減壓閥和一個換向閥組成，可以由換向閥控制得到輸出高壓或低壓氣源，若去掉換向閥，就可以同時得到輸出高壓和低壓兩種氣源。 3高低壓轉換回路 三、換向回路三、換向回路1 1單作用氣缸換向回路單

5、作用氣缸換向回路【習題1】分配裝置問題描述：問題描述：分配裝置將鋁盒推入至工作站中。按下按鈕，單作用氣缸(A)的活塞桿伸出。當松開按鈕后，活塞桿縮回。213213【習題1】分配裝置問題描述：問題描述：分配裝置將鋁盒推入至工作站中。按下按鈕，單作用氣缸(A)的活塞桿伸出。當松開按鈕后，活塞桿縮回。Aq氣 源二聯(lián)件 位移-步進圖2 2雙作用氣缸換向回路雙作用氣缸換向回路 a）氣控換向 b）電控換向 c）手控換向用單控閥的換向回路用單控閥的換向回路425134251342513【習題2】位置轉換裝置問題描述：問題描述：在位置轉換裝置的幫助下，經(jīng)過冷卻的煤塊被傳送至一個高或低位的傳送帶上。 滑動桿(高

6、或低位)的位置由閥的選擇開關決定。雙作用氣缸(1A)前進運動的時間t1=3秒；縮回運動時間 t2=2.5秒。對于初始位置，假設氣缸處在縮回的末端位置。（a）雙氣控換向 （b）雙電控換向用雙控閥的換向回路用雙控閥的換向回路2 2雙作用氣缸換向回路雙作用氣缸換向回路【習題3】記號裝置問題描述：問題描述：測量人員的測量桿長度為3或5m，紅色標記的長度為200mm?？梢栽趦蓚€按鈕中進行選擇以通過氣缸來控制測量桿的運動，氣缸上有排氣閥。按下按鈕可以控制行程，直到氣缸(A)達到前進的終端位置。A【習題3】記號裝置問題描述：問題描述：測量人員的測量桿長度為3或5m，紅色標記的長度為200mm。可以在兩個按鈕

7、中進行選擇以通過氣缸來控制測量桿的運動，氣缸上有排氣閥。按下按鈕可以控制行程，直到氣缸(A)達到前進的終端位置。A69%Aq 1q 2a1a1q 3 采用三位五通閥的換向控制回路 中位加壓式中位時進氣口與兩個出氣口同時相通，因活塞兩端作用面積不相等，故活塞桿仍然會向前伸出。A1A271%59%四、速度控制回路四、速度控制回路1 1單作用氣缸速度控制單作用氣缸速度控制21330%12350%21330%(a)【習題4】金屬工件的分類問題描述：問題描述：通過手動按鈕來控制閥體，金屬工件放在隨機的位置，被分類后放入另一個傳送帶上。單作用氣缸(A)的活塞桿前進行程的時間t=0.4秒。當松開按鈕時，活塞

8、桿縮回到初始位置。壓力表要安裝在單向節(jié)流閥前或后方。A【習題4】金屬工件的分類問題描述：問題描述：通過手動按鈕來控制閥體，金屬工件放在隨機的位置，被分類后放入另一個傳送帶上。單作用氣缸(A)活塞桿前進行程的時間t=0.4秒。松開按鈕時，活塞桿縮回到初始位置。壓力表安裝在單向節(jié)流閥前或后方。AAq68%Z 1Z 2【習題5】工件的分離問題描述：問題描述：工件分離裝置將工件從一個傳送帶上推到X光儀器上。按下按鈕后單作用氣缸(A)快速縮回。松開按鈕后，活塞桿伸出。前進運動的時間t=0.9秒。壓力表安裝在單向節(jié)流閥的前或后方。AAq68%Z 1Z 232 2雙作用氣缸的進氣節(jié)流調(diào)速回路雙作用氣缸的進氣

9、節(jié)流調(diào)速回路50%80%4215350%80%421534251350%70%4215360%123(a)(b)(c)(d)五、氣液聯(lián)動回路五、氣液聯(lián)動回路六、位置控制回路六、位置控制回路1 1采用三位閥的位置控制回路采用三位閥的位置控制回路2 2采用機械擋塊采用機械擋塊3 3利用制動氣缸利用制動氣缸七、安全保護回路七、安全保護回路1 1過載保護回路過載保護回路1手動換向閥；2主控閥；3順序閥；4梭閥；5手動換向閥312452 2雙手操作回路雙手操作回路【習題6】折邊機問題描述：問題描述：按下按鈕可控制兩個相同的閥，使得氣缸伸出對工件進行折邊加工，工件的折邊面積為405。 如果松開兩個按鈕，雙

10、作用氣缸(A)慢慢縮回到初始位置。氣缸壓力可以顯示出來。321【習題6】折邊機問題描述：問題描述：按下按鈕可控制兩個相同的閥，使得氣缸伸出對工件進行折邊加工，工件的折邊面積為405。 如果松開兩個按鈕，雙作用氣缸(A)慢慢縮回到初始位置。氣缸壓力可以顯示出來。69%3Az 1z 2q 1q 23 3互鎖回路互鎖回路1、2、3梭閥；4、5、6、7、8、9換向閥ABC1234567894 4自鎖回路自鎖回路【習題7】工件位置轉換問題描述：問題描述：大型塊狀鑄造工件在工作線1或2上傳送。按下按鈕可以控制單作用氣缸(A)伸出。在一秒后再次按下另一個按鈕，氣缸縮回。彈簧復位的單氣控換向閥為最終控制元件。

11、通過氣動自鎖回路可以記憶前進信號。q 1q 2八、往復動作回路八、往復動作回路1 1單往復動作回路單往復動作回路2 2連續(xù)往復動作回路連續(xù)往復動作回路50%50%12350%50%1234AA九、延時回路九、延時回路【習題8】圓柱工件的分離問題描述：問題描述：雙作用氣缸(A)將圓柱形工件推向測量裝置。工件通過氣缸的連續(xù)運動而被分離。通過控制閥上的旋鈕使氣缸。 氣缸的進程時間t1=0.6秒，回程時間t3=0.4秒。氣缸在前進的末端位置停留時間t2=1.0秒，周期循環(huán)時間t4=2.0秒。50%3142(a)50%3(b)【習題8】圓柱工件的分離84%a0Aqa1a1a069%59%t 1十、計數(shù)回

12、路十、計數(shù)回路二進制計數(shù)回路a0a140%70% 3a1a0ASKSIM-P-03十一、真空吸附回路十一、真空吸附回路1 1真空泵真空回路真空泵真空回路1真空泵；2過濾器；3單向閥；4壓力表；5真空開關；6真空罐；7電磁閥；8吸盤2 2真空發(fā)生器真空回路真空發(fā)生器真空回路l真空發(fā)生器；2減壓閥；3節(jié)流閥；4換向閥；5過濾器；6真空開關；7吸盤【習題【習題9 9】抓放單元】抓放單元問題描述：問題描述：初始位置，雙作用氣缸(A)處于縮回狀態(tài)；真空吸盤（C）處于高位。工作時，A缸伸出到工件所在位置，旋轉氣馬達（B）通過齒輪齒條（或蝸輪蝸桿）機構帶動真空吸盤（C）下降。吸取工件后，停留t1=2秒，氣馬

13、達（B）反向旋轉，工件上升至高位后，A缸縮回。本抓放單元主要應用于裝配、檢測、包裝等過程中進行小工件的裝卸。ABCa0a1b1b063%a0a1b0b1十二、其他回路十二、其他回路其它控制回路其它控制回路 緩沖回路緩沖回路 利用溢流閥產(chǎn)生緩沖背壓利用溢流閥產(chǎn)生緩沖背壓中位時氣缸下腔的壓力由溢流閥設定，產(chǎn)生背壓其它控制回路其它控制回路 防止起動飛出回路 在氣缸起動前使其排氣側產(chǎn)生背壓采用中位加壓式采用中位加壓式電磁閥使氣缸電磁閥使氣缸排氣側產(chǎn)生背壓排氣側產(chǎn)生背壓PP 采用入口節(jié)流調(diào)速入口節(jié)流調(diào)速入口節(jié)流調(diào)速防止起動飛出防止起動飛出其它控制回路其它控制回路 落下防止回路落下防止回路 采用先導式單向

14、閥采用先導式單向閥其它控制回路其它控制回路 節(jié)流閥同步回路 利用節(jié)流閥使流入和流出執(zhí)行機構的流量保持一致其它控制回路其它控制回路 氣液轉換缸的同步回路氣液轉換缸利用兩個氣液缸實現(xiàn)同步動作【習題【習題1010】塑料焊接機】塑料焊接機問題描述：兩個雙作用氣缸(1A)和(2A)上裝有一個電熱焊接器。工件的厚度在1.5mm至4mm之間不等。接縫長度任意。兩個氣缸的活塞力通過減壓閥來控制。設定值p=4bar。 按下按鈕后，兩個雙作用氣缸平行前進。為了控制壓力，壓力表安裝在氣缸和單向節(jié)流閥之間。 經(jīng)過t=1.5秒后，氣缸回到初始位置。按下第二個按鈕可以直接進行回程運動。1S11S250%2S12S250%

15、44%1S12S11S22S21 A2 A1 Z2 Z1V22V21V12V10V30V10Z40V20S10S20Z3TP101-P-G-12其它控制回路其它控制回路 張力控制回路準確的壓力設定準確的壓力設定靈敏度為靈敏度為0.2%F.S.0.2%F.S.（滿值）以內(nèi)的（滿值）以內(nèi)的張力控制張力控制一般需使用低一般需使用低摩擦氣缸。摩擦氣缸。必須使用精密減必須使用精密減壓閥壓閥IRIR系列。系列。精密減壓閥精密減壓閥IRIR前必須使前必須使用油霧分離器。用油霧分離器。十三、典型設備氣動回路分析十三、典型設備氣動回路分析 1.了解設備的功用及對氣動系統(tǒng)動作和性能的要求。 2.初步分析氣動回路圖

16、，將系統(tǒng)分解為若干個子回路。 3.對每個子回路進行分析。分析組成子回路的基本回路及各氣動元件的作用；按執(zhí)行元件的工作循環(huán)分析實現(xiàn)每步動作的進氣和排氣路線。 4.根據(jù)回路中對各執(zhí)行元件之間的順序、同步等要求分析各子回路之間的聯(lián)系，弄懂整個氣動回路的工作原理。 5.歸納出設備氣動回路的特點和使設備正常工作的要領，加深對整個氣動回路的理解。十二、典型設備氣動回路分析十二、典型設備氣動回路分析【示例】激光切割機輸入單元【示例】激光切割機輸入單元功能描述：功能描述：厚度為0.6mm的不銹鋼工件放在輸入站上。按下開始按鈕后，送料氣缸(B)縮回，同時夾緊缸(A)前進。兩個氣缸運動的循環(huán)時間t1=0.5秒。調(diào)

17、節(jié)夾緊時間t2=5秒，激光切割機進行工作。工作結束后，夾緊缸縮回，送料缸將工件送出。換向閥的壓力線P1和P2通過兩個壓力表進行監(jiān)測。ABa0a1b157%62%13%a0a1b1ABJ 1J 2V 4V 2V 3Z 1Z 2V 1T 1qP 1P 2 原理圖原理圖TP101-PG-16v=0a0a1v=0b157%0.006.0062%13%a0a1b1ABJ 1J 2V 4V 2V 3Z 1Z 2V 1T 1qP 1P 2 初始位置初始位置v=0a0a1v=0b157%6.000.0062%13%a0a1b1ABJ 1J 2V 4V 2V 3Z 1Z 2V 1T 1qP 1P 2 A1B0v

18、=0a0a1v=0b157%0.006.0062%13%a0a1b1ABJ 1J 2V 4V 2V 3Z 1Z 2V 1T 1qP 1P 2 A0B1【習題】自動鉆床【習題】自動鉆床功能描述：功能描述：方形工件從料倉中被送至鉆床位置夾緊，加工后被推出。 水平安裝的雙作用氣缸(1A)將工件從料倉中推出并夾緊。當夾緊力達到p=4bar時，鉆床(2A)通過無桿缸伸出，達到加工位置。設定壓力為p=5bar。 當加工完成后，單作用氣缸(3A)將工件推出。經(jīng)過時間t=0.6秒后，氣缸縮回。當氣缸(3A)達到縮回的末端位置時，滾輪杠桿式行程閥被觸發(fā)；它的信號可以通過指示燈顯示。壓力表顯示氣缸(1A)的夾緊壓

19、力。第二個壓力表連接在壓力線P2上。 通過按下開始按鈕可以設定控制系統(tǒng)。通過對閥的轉換可以選擇連續(xù)循環(huán)。1S380%2S22S170%3S40%2S21S33S2S11 A2 A3 A1V21V10V32Z22Z10V21S11S20Z32V13V13V20Z40V13 Z2V2 原理圖原理圖TP101-PG-19v=01S380%4.0v=02S22S170%3S0.0040%6.002S21S33S2S11 A2 A3 Av=01V21V10V32Z22Z10V21S11S20Z32V13V13V20Z40V13 Z2V2初始位置初始位置v=01S1100%4.0v=02S12S270%3S16.0040%6.002S11S13S12S21 A2 A3 Av=01V41V31V21Z12V11V11S21S30Z32V33V13V22V20V20V12V41A伸出伸出2A伸出伸出v=01S1100%4.0v=0.162S12S270%3S16.0040%6.002S11S13S12S21 A2