第13章氣動(dòng)基本回路

第13章氣動(dòng)基本回路與系統(tǒng)第13章氣動(dòng)基本回路與系統(tǒng)13.1壓力控制回路13.1.1一次壓力控制回路13.1.2二次壓力控制回路13.1.3高低壓轉(zhuǎn)換回路13.2速度控制回路13.2.1單作用氣缸速度控制回路13.2.2雙作用氣缸速度控制回路13.3方向控制回路第13章氣動(dòng)基本回路與系統(tǒng)13.3.1單作用氣缸換向回路13.3.2雙作用氣缸換向回路13.4其他常用回路

13.4.1安全保護(hù)回路13.4.2順序動(dòng)作控制回路13.5氣動(dòng)系統(tǒng)實(shí)例13.5.1氣液動(dòng)力滑臺氣動(dòng)系統(tǒng)

13.5.2氣動(dòng)夾緊系統(tǒng)第13章氣動(dòng)基本回路與系統(tǒng)氣壓傳動(dòng)基本回路是由一些氣動(dòng)元件組成，并且能夠完成氣動(dòng)系統(tǒng)的某一特定的功能。氣動(dòng)基本回路主要有壓力控制回路、速度控制回路和方向控制回路等。第13章氣動(dòng)基本回路與系統(tǒng)第13章氣動(dòng)基本回路與系統(tǒng)一次壓力控制回路主要是用來控制儲氣罐內(nèi)的壓力，使其不超過規(guī)定值。如圖13-1所示，在空壓機(jī)的出口安裝溢流閥1，當(dāng)儲氣罐內(nèi)壓力達(dá)到調(diào)定值時(shí)，溢流閥即開啟排氣?；蛘咭部稍趦夤奚习惭b電接點(diǎn)壓力計(jì)，當(dāng)壓力達(dá)到調(diào)定值時(shí)，用其直接控制空氣壓縮機(jī)的停止或啟動(dòng)。13.1.1一次壓力控制回路圖13-1一次壓力控制回路13.1壓力控制回路第13章氣動(dòng)基本回路與系統(tǒng)

圖13-2二次壓力控制回路二次壓力控制回路主要用來控制氣動(dòng)系統(tǒng)中設(shè)備進(jìn)口處的壓力。如圖13-2所示，該回路通過安裝一個(gè)減壓閥來實(shí)現(xiàn)壓力控制，提供給氣動(dòng)設(shè)備穩(wěn)定的工作壓力。13.1.2二次壓力控制回路第13章氣動(dòng)基本回路與系統(tǒng)圖13-3高低壓轉(zhuǎn)換回路

氣動(dòng)系統(tǒng)中，各氣動(dòng)設(shè)備所需的工作壓力可能不同。如圖13-3所示的高低壓轉(zhuǎn)換回路，采用兩個(gè)減壓閥得到兩個(gè)不同的控制壓力，并用換向閥控制輸出氣動(dòng)系統(tǒng)所需的壓力。13.1.3高低壓轉(zhuǎn)換回路第13章氣動(dòng)基本回路與系統(tǒng)1.調(diào)速回路

如圖13-4所示，通過兩個(gè)反向安裝的單向節(jié)流閥，可實(shí)現(xiàn)對氣缸活塞伸出和縮回速度的雙向控制。2.快速返回回路

如圖13-5所示，氣缸活塞上升時(shí)，可通過節(jié)流閥實(shí)現(xiàn)節(jié)流調(diào)速，而活塞下降時(shí)，則可通過快速排氣閥快速排氣，使活塞桿快速返回。13.2.1單作用氣缸速度控制回路

圖13-4單作用氣缸調(diào)速回路圖13-5快速返回回路13.2速度控制回路第13章氣動(dòng)基本回路與系統(tǒng)1．調(diào)速回路

圖13-6所示為雙作用氣缸單向調(diào)速回路。圖a為進(jìn)口節(jié)流調(diào)速回路，圖b為出口節(jié)流調(diào)速回路，通常也稱為節(jié)流供氣和節(jié)流排氣調(diào)速回路。由于采用節(jié)流供氣時(shí)，節(jié)流閥開度較小，造成進(jìn)氣流量小，不能滿足因活塞運(yùn)動(dòng)而使氣缸容積增大所需的進(jìn)氣量，所以易出現(xiàn)活塞運(yùn)動(dòng)不平穩(wěn)及失控現(xiàn)象。故節(jié)流供氣調(diào)速回路多用于垂直安裝的氣缸，而水平安裝的氣缸則一般采用節(jié)流排氣調(diào)速回路。在氣缸的進(jìn)、排氣口都裝上節(jié)流閥，則可實(shí)現(xiàn)進(jìn)、排氣的雙向調(diào)速，構(gòu)成雙向調(diào)速回路。13.2.2雙作用氣缸速度控制回路a）b）圖13-6雙作用氣缸單向調(diào)速回路a）進(jìn)口節(jié)流調(diào)速回路b）出口節(jié)流調(diào)速回路第13章氣動(dòng)基本回路與系統(tǒng)圖13-7緩沖回路2．緩沖回路

如圖13-7所示，當(dāng)活塞向右伸出時(shí)，氣缸左端進(jìn)氣，右端排氣通過機(jī)控?fù)Q向閥再經(jīng)三位五通閥排出；當(dāng)活塞向右運(yùn)動(dòng)到接近行程末端時(shí)，活塞壓下機(jī)控?fù)Q向閥，切斷了機(jī)控?fù)Q向閥到三位五通閥的排氣通路，氣缸右端排氣只能通過節(jié)流閥再經(jīng)三位五通閥排出，起到活塞行程末端緩沖變速的作用。改變機(jī)控?fù)Q向閥的安裝位置，即可改變緩沖的開始時(shí)刻，以達(dá)到良好的緩沖效果。第13章氣動(dòng)基本回路與系統(tǒng)

圖13-8氣液聯(lián)動(dòng)速度控制回路如圖13-8所示。該回路利用氣液轉(zhuǎn)換器1和2將氣壓轉(zhuǎn)換成液壓，通過液壓油驅(qū)動(dòng)液壓缸3運(yùn)動(dòng)，從而獲得平穩(wěn)的運(yùn)動(dòng)速度。分別調(diào)節(jié)液壓缸進(jìn)出油路上的兩個(gè)節(jié)流閥，即可改變活塞桿伸出和縮回兩個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)速度。在選用氣液轉(zhuǎn)換器時(shí)，一般應(yīng)使其儲油量大于液壓缸3容積的1.5倍，同時(shí)應(yīng)注意氣、油間的密封，避免氣油互串。3．氣液聯(lián)動(dòng)速度控制回路第13章氣動(dòng)基本回路與系統(tǒng)4．氣液阻尼缸速度控制回路

圖13-9a所示為慢進(jìn)快退回路。當(dāng)氣缸右端進(jìn)氣、左端排氣時(shí)，活塞桿向左移動(dòng)，液壓缸有桿腔的油液經(jīng)節(jié)流閥緩慢流向無桿腔，活塞桿只能慢速前進(jìn)；反之，當(dāng)活塞桿向右縮回時(shí)，液壓缸無桿腔的油液可經(jīng)單向閥快速流向有桿腔，從而使活塞桿快速回退。（圖13-9b）所示為實(shí)現(xiàn)快進(jìn)-工進(jìn)-快退的回路。當(dāng)活塞桿剛開始向左前進(jìn)時(shí)，液壓缸無桿腔的油液可經(jīng)a口快速流向有桿腔，實(shí)現(xiàn)活塞桿的快進(jìn)；當(dāng)活塞桿向左移動(dòng)到封住a口時(shí)，液壓缸無桿腔的油液只能經(jīng)b口通過節(jié)流閥慢速流向有桿腔，此時(shí)活塞桿為慢速工進(jìn)；當(dāng)活塞桿向右退回時(shí)，液壓缸有桿腔的油液可頂開單向閥快速流回?zé)o桿腔，實(shí)現(xiàn)活塞桿的快退。第13章氣動(dòng)基本回路與系統(tǒng)圖13-9氣液阻尼缸速度控制回路

a)慢進(jìn)快退回路b）快進(jìn)-工進(jìn)-快退回路第13章氣動(dòng)基本回路與系統(tǒng)圖13-10單作用氣缸換向回路a）二位三通換向回路b）三位五通閥換向回路13.3.1單作用氣缸換向回路

圖13-10所示為單作用氣缸換向回路。圖a為由二位三通電磁換向閥控制的換向回路。當(dāng)換向閥電磁鐵通電時(shí)，活塞桿在氣壓作用下伸出，而斷電時(shí)換向閥復(fù)位，活塞桿在彈簧力作用下縮回。圖b為由三位五通電磁閥控制的換向回路。與前者不同的是，它能在換向閥兩側(cè)電磁鐵均斷電，即中位工作時(shí)，使氣缸停留在任意位置。但由于氣體的可壓縮性，活塞的定位精度不高，而且停止時(shí)間不能過長。13.3方向控制回路第13章氣動(dòng)基本回路與系統(tǒng)a）b）圖13-11雙作用氣缸換向回路a）二位五通閥換向回路b）三位五通閥換向回路

雙作用氣缸換向回路如圖13-11所示。圖a和圖b分別為由雙氣控二位五通閥和中位封閉式雙氣控三位五通閥控制的換向回路，其實(shí)現(xiàn)的功能與上面的單作用氣缸換向回路相似，但應(yīng)注意不能在換向閥兩側(cè)同時(shí)加等壓氣控信號，否則氣缸易出現(xiàn)誤動(dòng)作。

13.3.2雙作用氣缸換向回路第13章氣動(dòng)基本回路與系統(tǒng)圖13-12過載保護(hù)回路1—手動(dòng)換向閥2—?dú)饪負(fù)Q向閥3—順序閥4—?dú)饪負(fù)Q向閥5—機(jī)控?fù)Q向閥13.4.1安全保護(hù)回路

1．過載保護(hù)回路

如圖13-12所示。正常工作時(shí)，按下手動(dòng)換向閥1,壓縮空氣作用在換向閥4的左側(cè)，使其左位工作，氣缸活塞桿伸出，行至將機(jī)控?fù)Q向閥5壓下，換向閥4左側(cè)控制氣體經(jīng)閥5排氣，在彈簧力作用下閥4復(fù)位，活塞桿自動(dòng)縮回。若活塞桿伸出行程中，遇到障礙或其他偶然因素，使負(fù)載過大，則氣缸無桿腔氣壓升高，當(dāng)超過設(shè)定值時(shí)，使順序閥3打開，壓下?lián)Q向閥2，同樣使閥4復(fù)位，活塞桿自動(dòng)縮回，實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)功能。13.4其他常用回路第13章氣動(dòng)基本回路與系統(tǒng)2.互鎖回路

圖13-13所示為互鎖回路，能實(shí)現(xiàn)三個(gè)氣缸的互鎖，即三者不能同時(shí)動(dòng)作，保證只有一個(gè)活塞動(dòng)作。例如：操縱換向閥7換位，則換向閥4隨即換向，使氣缸A活塞桿伸出；同時(shí)，A缸進(jìn)氣通路的高壓氣體通過梭閥1、2作用在換向閥5、6右側(cè)，將其鎖住，保證此時(shí)即使換向閥8、9有氣控信號輸入，B、C缸也不會動(dòng)作。若要使B缸或C缸動(dòng)作，必須先將控制A缸的氣控閥7復(fù)位。圖13-13互鎖回路1、2、3—梭閥4、5、6—?dú)饪負(fù)Q向閥7、8、9—換向閥第13章氣動(dòng)基本回路與系統(tǒng)3.雙手同時(shí)操作回路

圖13-14a所示回路，只有在兩手同時(shí)按下手動(dòng)閥1、2時(shí)，才能使主閥3換向，從而使氣缸活塞下落。此回路中，如果閥1或閥2因彈簧折斷而不能復(fù)位，則單獨(dú)按下另一手動(dòng)閥，活塞也可下落。因此該回路并不十分安全。圖13-14b所示回路，在圖示位置時(shí)，系統(tǒng)向儲氣罐6充氣。當(dāng)兩手同時(shí)按下手動(dòng)閥1、2時(shí)，儲氣罐6內(nèi)預(yù)先充滿的壓縮空氣經(jīng)氣阻5延遲一定時(shí)間后，作用在主控閥3上，使其換向，活塞下落。若只按下1和2其中一個(gè)手控閥，或二者之一因彈簧折斷而不能復(fù)位，則儲氣罐6內(nèi)儲存的壓縮空氣都會經(jīng)手動(dòng)閥2的排氣口排空，此時(shí)即使再按下另一手控閥，也因不能建立起控制壓力而不能使主控閥3切換，活塞不能下落。該回路克服了圖a所示回路的缺點(diǎn)，增加了操作安全性，常用于沖壓或鍛造等作業(yè)中。在雙手操作回路中，兩個(gè)手動(dòng)閥間的安裝距離必須保證使單手不能同時(shí)操作。第13章氣動(dòng)基本回路與系統(tǒng)圖13-14雙手同時(shí)操作回路a）串聯(lián)型雙手同時(shí)操作回路b）并聯(lián)型雙手同時(shí)操作回路1、2－手控?fù)Q向閥3－氣控?fù)Q向閥4－工件5－節(jié)流閥6－儲氣罐第13章氣動(dòng)基本回路與系統(tǒng)1.順序動(dòng)作回路

指氣動(dòng)回路中，各氣缸按一定程序完成各自的先后動(dòng)作。常用的有單往復(fù)和連續(xù)往復(fù)動(dòng)作回路等。實(shí)際上，在圖13-12所示的過載保護(hù)回路中，就利用行程閥5實(shí)現(xiàn)了氣缸的單往復(fù)動(dòng)作。圖13-15所示為一種常用的連續(xù)往復(fù)動(dòng)作回路。按下手控?fù)Q向閥1后，隨著活塞桿的移動(dòng)，行程閥2和3不斷改變工作位置，使換向閥4相應(yīng)換向，實(shí)現(xiàn)氣缸活塞桿在行程閥2和3之間的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。圖13-15連續(xù)往復(fù)動(dòng)作回路1—手控?fù)Q向閥2、3—行程閥4—?dú)饪負(fù)Q向閥13.4.2順序動(dòng)作控制回路第13章氣動(dòng)基本回路與系統(tǒng)2．同步回路

同步回路是指保證使兩個(gè)以上氣動(dòng)執(zhí)行元件在運(yùn)動(dòng)過程中保持同步。圖13-16a所示回路采用剛性連接部件C連接兩氣缸A和B，迫使二者保持同步。

圖13-16b所示為氣液缸串聯(lián)同步回路。氣液缸1的下腔和氣液缸2的上腔注滿液壓油，兩腔相串聯(lián)。在圖示位置工作時(shí)，缸2活塞上升，將缸2上腔中的油液壓入缸1下腔中，使缸1同時(shí)上升。只要使缸2上腔和缸1下腔的活塞作用面積相等，就可實(shí)現(xiàn)同步。回路中3處接放氣裝置，用于排除混入液壓油中的氣體。第13章氣動(dòng)基本回路與系統(tǒng)a）b）圖13-16同步回路a）剛性連接同步回路b）氣液缸串聯(lián)同步回路第13章氣動(dòng)基本回路與系統(tǒng)3.延時(shí)回路

圖13-17a所示氣控延時(shí)回路，閥4輸入氣控信號后換向，壓縮空氣經(jīng)單向節(jié)流閥3向氣罐2緩慢充氣，經(jīng)一定延遲時(shí)間t后，充氣壓力達(dá)到設(shè)定值，使閥1換向，輸出壓縮空氣。改變閥3的節(jié)流口開度即可調(diào)整延時(shí)時(shí)間長短。圖13-17b所示手控延時(shí)回路，按下閥8后，閥7換位，活塞桿伸出，行至將行程閥5壓下，系統(tǒng)經(jīng)節(jié)流閥緩慢向氣罐6充氣，延遲一定時(shí)間后，達(dá)到設(shè)定壓力值，閥7才能復(fù)位，使活塞桿返回。第13章氣動(dòng)基本回路與系統(tǒng)圖13-17延時(shí)回路a）氣控延時(shí)回路b）手控延時(shí)回路1—換向閥2、6—儲氣罐3—單向節(jié)流閥4、7—?dú)饪負(fù)Q向閥5—行程閥8—手控?fù)Q向閥第13章氣動(dòng)基本回路與系統(tǒng)氣動(dòng)技術(shù)是實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)機(jī)械化、自動(dòng)化的方式之一，在生產(chǎn)實(shí)踐中應(yīng)用廣泛。本節(jié)簡要介紹兩種典型的氣動(dòng)系統(tǒng)。13.5.1氣液動(dòng)力滑臺氣動(dòng)系統(tǒng)氣液動(dòng)力滑臺氣動(dòng)系統(tǒng)如圖13-18所示。該系統(tǒng)采用氣液阻尼缸作為執(zhí)行元件，實(shí)現(xiàn)機(jī)床設(shè)備的進(jìn)給動(dòng)作。該系統(tǒng)利用手動(dòng)閥4的兩個(gè)工作位置能完成如下兩種工作循環(huán)。13.5氣動(dòng)系統(tǒng)實(shí)例第13章氣動(dòng)基本回路與系統(tǒng)圖13-18氣液動(dòng)力滑臺氣動(dòng)系統(tǒng)1、3、4—手控?fù)Q向閥2、6、8—行程閥5—節(jié)流閥7、9—單向閥10—油箱第13章氣動(dòng)基本回路與系統(tǒng)1.快進(jìn)-工進(jìn)-快退-停止工作循環(huán)

當(dāng)氣動(dòng)系統(tǒng)各元件處于圖示工作位置時(shí)，將閥3手動(dòng)切換到右位，壓縮空氣經(jīng)閥1和閥3進(jìn)入氣缸上腔，活塞下移，液壓缸下腔的油液經(jīng)閥6和閥7快速流回液壓缸上腔，實(shí)現(xiàn)快進(jìn)；當(dāng)快進(jìn)至活塞桿上的擋鐵B壓下行程閥6后，液壓缸下腔的油液只能經(jīng)節(jié)流閥5和閥7流回液壓缸上腔，實(shí)現(xiàn)工進(jìn)，調(diào)節(jié)節(jié)流閥5的開度即可調(diào)節(jié)工進(jìn)速度；活塞桿繼續(xù)進(jìn)給至其上的擋鐵C壓下行程閥2后，閥3左側(cè)收到氣控信號并切換到左位，壓縮空氣轉(zhuǎn)而進(jìn)入氣缸下腔，使活塞上移，液壓缸上腔的油液經(jīng)閥8左位（此時(shí)擋鐵A已運(yùn)動(dòng)到將閥8松開的位置，閥8已復(fù)位）和閥4右位中的單向閥快速流回液壓缸下腔，實(shí)現(xiàn)快退；當(dāng)快退至擋鐵A將閥8壓下時(shí)，截?cái)嘁簤焊咨舷虑婚g的回油油路，活塞停止運(yùn)動(dòng)。擋鐵A的位置決定了活塞“停”的位置，而擋鐵B的位置則決定了何時(shí)由快進(jìn)轉(zhuǎn)換為工進(jìn)。

第13章氣動(dòng)基本回路與系統(tǒng)

圖中的油箱10用來給液壓缸補(bǔ)油，以彌補(bǔ)泄漏損失，一般可用油杯代替。2.快進(jìn)-工進(jìn)-慢退-快退-停止工作循環(huán)

將系統(tǒng)中的手動(dòng)閥4切換至左位工作，則可實(shí)現(xiàn)快進(jìn)-工進(jìn)-慢退-快退-停止的雙向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。其中的快進(jìn)和工進(jìn)動(dòng)作原理與上相同，在換向閥3切換到左位工作時(shí)，活塞開始上行。此時(shí)，行程閥6已被擋鐵B壓下處于關(guān)閉位置，由于閥4也處于關(guān)閉位置，液壓缸上腔的油液只