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文檔簡介
第14章
氣動基本回路第1節(jié)
方向控制回路第2節(jié)
壓力控制回路第3節(jié)
速度控制回路第4節(jié)
其他控制回路返回第1節(jié)
方向控制回路方向控制回路是用來控制系統(tǒng)中執(zhí)行元件啟動、停止或改變運動方向的回路。常用的是換向回路。換向回路是利用方向控制閥使執(zhí)行元件(氣缸或氣馬達)改變運動方向的控制回路。一、單作用氣缸的換向回路圖14一1(a)所示是利用二位三通電磁閥控制單作用氣缸的活塞桿外伸,電磁鐵通電時靠氣壓使活塞桿上升,電磁鐵斷電時靠彈簧作用縮回。圖14一1(b)所示是利用三位五通電磁閥控制單作用氣缸的活塞桿外伸,當閥處于中位時,氣缸進氣口被關閉,故氣缸能在任意一位置停止下來。但由于空氣的可壓縮性和漏氣等原因,氣缸定位精度不高。下一頁返回第1節(jié)
方向控制回路二、雙作用氣缸的換向回路圖14-2(a)為二位四通電磁閥控制雙作用缸的換向回路。圖示位置換向閥左側電磁鐵通電,右側電磁鐵斷電,氣缸右腔進氣,左腔排氣,活塞桿縮回。當左側電磁鐵斷電,右側電磁鐵通電時,換向閥工作在右位,氣缸左腔進氣,右腔排氣,活塞桿伸出。圖14-2(b)為兩個小通徑的手動換向閥與二位四通氣控換向閥控制氣缸換向的回路。圖14-2(c)為三位四通電磁閥控制的換向回路。除了控制雙作用氣缸換向外,還可以在行程中的任意位置停止運動。上一頁下一頁返回第1節(jié)
方向控制回路三、差動回路差動回路是指氣缸的兩個運動方向采用不同壓力供氣,從而利用差壓進行工作的回路。如圖14-3所示的是差壓式控制回路,活塞上側有低壓Pz,活塞下側有高壓P},目的是為了減小氣缸運動的撞擊(如氣缸垂直安裝)或減少耗氣量。四、氣動馬達換向回路圖14-4所示為氣動馬達單方向旋轉的回路,采用了二位二通電磁閥來實現(xiàn)轉??刂?,馬達的轉速用節(jié)流閥來調整。圖14-4(b)和圖14-4(c)所示的回路分別為采用兩個二位三通閥和一個三位五通閥來控制氣動馬達正反轉的回路。上一頁返回第2節(jié)
壓力控制回路壓力控制回路是調節(jié)與控制氣動系統(tǒng)的供氣壓力以及實現(xiàn)過載保護的基本回路。常見的壓力控制回路如下。一、一次壓力控制回路一次壓力控制回路用來控制儲氣罐內的壓力,使它不超過調定的壓力,故又稱為氣源壓力控制回路。常采用外控溢流閥進行壓力控制。如圖14-5所示,是一次壓力控制回路,當采用溢流閥控制時,若儲氣罐內的壓力超過規(guī)定值時,溢流閥被打開,壓縮機輸出的壓縮空氣經(jīng)溢流閥排入大氣,溢流閥作為安全閥使用。下一頁返回第2節(jié)
壓力控制回路當采用電接觸點壓力表控制時,它可直接控制壓縮機的轉動或停止,同樣可使儲氣罐內的壓力保持在規(guī)定值以內。采用溢流閥結構簡單,工作可靠,但氣量浪費較大;而采用電接點壓力表控制,則對電機及控制要求高,常用于對小型空氣壓縮機的控制。二、二次壓力控制回路二次壓力控制回路主要是對氣動控制系統(tǒng)的氣源壓力進行控制。如圖14-6所示為一種常用的二次壓力控制回路,它在一次壓力控制回路的出口處串接氣動三大件—空氣過濾器、減壓閥與油霧器組成,輸出壓力的高低是用溢流式減壓閥來調節(jié)的。上一頁下一頁返回第2節(jié)
壓力控制回路三、多級壓力控制回路如果有些氣動設備時而需要高壓,時而需要低壓,就可采用圖14一7所示的高低壓轉換回路。其原理是先將氣源用減壓閥1和2調至兩種不同的壓力P,和Pz,再由換向閥控制輸出氣壓在高壓和低壓之間進行轉換。如果有些氣動設備需要提供多種穩(wěn)定壓力。這時需要用到多級壓力控制回路。圖14一8所示為一種采用遠程調壓閥的多級調壓回路?;芈分械臏p壓閥1的先導壓力通過三個二位三通電磁換向閥2,3,4的切換來控制,可根據(jù)需要設定低、中、高三種先導壓力。在進行壓力切換時,必須用電磁閥5先將先導壓力泄壓,然后再選擇新的先導壓力。上一頁返回第3節(jié)
速度控制回路速度控制回路用來調節(jié)或改變執(zhí)行元件的運動速度。由于目前使用的氣動系統(tǒng)功率較小,故調速方法主要是節(jié)流調速,即進氣節(jié)流調速和排氣節(jié)流調速。應用氣動流量控制閥對氣動執(zhí)行元件進行調速,比用液壓流量控制閥調速要困難,因氣體具有可壓縮性。所以用氣動流量控制閥調速應注意以下幾點,以防產(chǎn)生爬行。①管道上不能有漏氣現(xiàn)象。②氣缸、活塞間的潤滑狀態(tài)要好。③流量控制閥應盡量安裝在氣缸或氣動馬達附近。④盡可能采用出口節(jié)流調速方式。⑤外加負載應當穩(wěn)定。下一頁返回第3節(jié)
速度控制回路一、單作用氣缸的速度控制回路圖14-9(a)所示為由左右兩個單向節(jié)流閥來分別控制活塞桿的升降速度的控制回路。圖14-9(b)是快速返回回路,活塞上升時,由節(jié)流閥控制其速度,活塞返回時,氣缸下腔通過快速排氣閥排氣。二、雙作用氣缸的速度控制回路1.單向調速回路圖14一10(a)所示為雙作用缸的進氣節(jié)流調速回路,圖14一10(b)所示為其排氣節(jié)流調速回路。上一頁下一頁返回第3節(jié)
速度控制回路氣動系統(tǒng)中,對水平安裝的氣缸,較少使用進氣節(jié)流調速,主要是氣缸在運動中易產(chǎn)生“爬行”或“跑空”現(xiàn)象。為獲得穩(wěn)定的運動速度,氣動系統(tǒng)多采用排氣節(jié)流調速。2.雙向調速回路圖14一11(a)所示為采用兩個單向節(jié)流閥的調速回路,調節(jié)節(jié)流閥的開度可調整氣缸的往復運動速度。圖14一11(b)所示為采用兩個排氣節(jié)流閥的調速回路。它們都是排氣節(jié)流調速,調速時氣缸的進氣阻力小,且承受負值載荷變化影響小,因而比進氣節(jié)流的調速效果好。上述調速回路,一般只適用于對速度穩(wěn)定性要求不高的場合。這是因為,當負載突然增大時,由于氣體的可壓縮性,將迫使氣缸內的氣體壓縮,使氣缸活塞運動的速度減慢;上一頁下一頁返回第3節(jié)
速度控制回路反之,當負載突然減小時,又會使氣缸內的氣體膨脹,使活塞運動速度加快,此現(xiàn)象稱為氣缸的“自行走”。因此,當要求氣缸具有準確平穩(wěn)的運動速度時,特別是在負載變化較大的場合,便需要采用其他調速方式來改善其調速性能,一般常用氣液聯(lián)動的調速方式。三、氣液聯(lián)動調速回路這種速度控制方法在氣壓傳動中得到廣泛的應用。它是以氣壓作為動力,利用氣液轉換器或氣液阻尼缸把氣壓傳動變?yōu)橐簤簜鲃?,控制?zhí)行機構的速度。上一頁下一頁返回第3節(jié)
速度控制回路1.氣液轉換器的速度控制回路圖14一12(a)所示為采用氣液轉換調速回路,它是利用氣液轉換器2將氣體的壓力轉變成液體的壓力,利用液壓油驅動液壓缸4,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,可以實現(xiàn)活塞兩個運動方向的無級調速。它要求氣液轉換器的貯油容積應大于液壓缸的容積,而且要避免氣體混入油中,否則就會影響調速精度與活塞運動的平穩(wěn)性。圖14一12(b)所示為采用氣液轉換器,且能實現(xiàn)“快進一慢進一快退”的調速回路。上一頁下一頁返回第3節(jié)
速度控制回路2.氣液阻尼缸的速度控制回路氣液阻尼缸調速回路中用氣缸傳遞動力,并由液壓缸進行阻尼和穩(wěn)速,由液壓缸和調速機構進行調速。由于調速是在液壓缸和油路中進行的,因而調速精度高、運動速度平穩(wěn)。因此這種調速回路應用廣泛,尤其在金屬切削機床中用得最多。圖14一13所示為一種氣液阻尼調速回路,其中氣缸作負載缸,液壓缸作阻尼缸,調節(jié)節(jié)流閥即可調節(jié)氣液阻尼缸活塞的運動速度。安放位置高于氣液阻尼缸的油箱5可通過單向閥補償阻尼液的泄漏。這種調速回路利用調節(jié)液壓缸的速度間接調節(jié)氣缸速度,克服了直接調節(jié)氣缸流量不穩(wěn)定現(xiàn)象。上一頁返回第4節(jié)
其他控制回路一、緩沖回路一般氣動執(zhí)行元件的運動速度較快,為了避免活塞在到達終點時,與缸蓋發(fā)生碰撞,產(chǎn)生沖擊和噪聲,影響設備的工作精度以致?lián)p壞零件,在氣動系統(tǒng)中常使用緩沖回路,以此來降低活塞到達終點時的速度。如圖14一14(a)所示的緩沖回路,當活塞向右運動時,氣缸右腔的氣體經(jīng)二位二通行程閥和三位五通換向閥排出。直到活塞運動到末端,擋塊壓下行程閥時,氣體經(jīng)節(jié)流閥排出,活塞運動速度得到緩解。調整行程閥的安裝位置即可調緩沖開始時間。此回路適用于活塞慣性較大的場合。下一頁返回第4節(jié)
其他控制回路如圖14一14(b)所示的緩沖回路,其特點是:當活塞向左返回到行程末端時,其左腔的壓力已經(jīng)下降到打不開順序閥2,余氣只能經(jīng)節(jié)流閥1和二位五通換向閥排出,因此活塞得到緩沖。這種回路常用于行程長、速度快的場合。注意:圖14一14(a)所示的緩沖回路同樣可作為速度換接回路使用。當三位五通電磁閥左端電磁鐵通電時,氣缸左腔進氣,右腔直接經(jīng)過二位二通行程閥排氣,活塞桿快速前進,當活塞帶動撞塊壓下行程閥時,行程閥關閉,氣缸右腔只能通過單向節(jié)流閥再經(jīng)過電磁閥排氣,排氣量受到節(jié)流閥的控制,活塞運動速度減慢,從而實現(xiàn)速度的換接。上一頁下一頁返回第4節(jié)
其他控制回路二、程序控制回路程序控制回路主要是使執(zhí)行元件按預定程序動作。1.往復運動回路(1)單往復運動回路圖14一15所示為利用雙控閥的記憶功能,控制氣缸單往復運動的回路。圖14一15(a)回路的復位信號是由機控閥發(fā)出的;圖14一15(b)回路的復位信號是由順序閥控制的;圖14一15(c)回路的復位信號是由延時閥(延時接通)輸出的,因此這三種單往復回路分別稱為位置控制式、壓力控制式和時間控制式單往復運動回路。上一頁下一頁返回第4節(jié)
其他控制回路(2)多往復運動回路圖14一16所示為多往復運動回路,其中圖14一16(a)是用機控閥控制的位置控制式多往復動作回路,圖14一16(b)是用兩個延時閥控制的時間控制式多往復動作回路。2.順序動作回路如圖14一17所示為雙缸順序動作回路,A,B兩缸按“AWBWBo-Ao”的順序動作。當按下二位三通手動換向閥時,三位五通雙氣控換向閥5處于左位,壓縮空氣進入A缸左腔,活塞右行實現(xiàn)動作“A1},缸A右行放開二位三通行程閥1,二位三通行程閥1自動復位;上一頁下一頁返回第4節(jié)
其他控制回路當缸A壓下二位五通行程閥3后,二位五通單氣控換向閥6換至左位,缸B左腔進入壓縮空氣,活塞右行實現(xiàn)動作“B,>',此時缸B松開行程閥2,使其自動復位;當缸B壓下二位五通行程閥4后,二位五通單氣控換向閥6復位,壓縮空氣進入到B缸右腔,缸B活塞縮回實現(xiàn)“Bo;;當缸B縮回到原位并再次壓下二位五通行程閥2時,二位五通雙氣控換向閥5換到右位,缸A右腔進壓縮空氣,活塞縮回實現(xiàn)“A。"0。這些動作是按預定動作設計實施的,這種回路能在速度較快的情況下正常工作,主要用在氣動機械手、氣動鉆床及其他自動設備上。上一頁下一頁返回第4節(jié)
其他控制回路3.同步回路同步回路是指驅動兩個或多個執(zhí)行元件以相同的速度移動或在預定的位置同時停止的回路。由于空氣的可壓縮性大,給多執(zhí)行元件的同步控制帶來一定困難。為了實現(xiàn)同步,常采用以下方法。(1)機械聯(lián)結的同步回路圖14一18所示為利用齒輪齒條使兩個活塞桿同步動作的回路。雖然存在由齒側隙和齒輪軸的扭轉變形引起的誤差,但同步可靠。缺點是結構較復雜,兩缸布置的空間位置受到限制。上一頁下一頁返回第4節(jié)
其他控制回路(2)氣液聯(lián)動的同步回路使用氣液轉換或氣液阻尼缸的氣液聯(lián)動的方法,能較好地實現(xiàn)氣缸的同步動作。如圖14一19所示為采用氣液轉換的同步回路,氣缸1的左腔與氣缸2的右腔接管相連,內部注入液壓油。只要保證兩缸的缸徑相同、活塞桿直徑相等就可實現(xiàn)同步。但使用中要注意如果發(fā)生液壓油的泄漏或者油中混入空氣都會破壞同步,因此要經(jīng)常打開氣堵6放氣并補入油液。上一頁下一頁返回第4節(jié)
其他控制回路三、安全保護回路由于氣動機構負荷的過載、氣壓的突然降低以及氣動執(zhí)行機構的快速動作等原因,都可能危及操作入員或設備的安全,因此在氣動回路中,常常需要設計安全保護回路。1.過載保護回路圖14-20所示是典型的過載保護回路,當氣缸右行中遇到障礙而過載時,氣缸左腔壓力因外力升高,超過調定值后,打開順序閥3,使氣控換向閥2換向,二位四通氣控換向閥4隨即復位,活塞立即退回,實現(xiàn)過載保護。若無障礙物6,氣缸向前運動時壓下機控換向閥5,活塞即刻返回。上一頁下一頁返回第4節(jié)
其他控制回路2.互鎖回路圖14-21為互鎖回路。氣缸主控閥的換向受三個串聯(lián)的機動三通閥控制,只有這三個閥都接通后,主控閥才能換向,氣缸才能動作。3.雙手操作安全回路雙手同時操作回路就是使用兩個啟動用的手動閥,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。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。上一頁下一頁返回第4節(jié)
其他控制回路如圖14-22(a)所示回路為使用邏輯“與”門電路的雙手操作回路,為使主控閥換向,必須使壓縮空氣信號進入其左端,故兩只三通手動閥要同時換向,另外這兩個閥必須安裝在單手不能同時操作的位置上〕在操作時,如任何一只手離開則控制信號消失,主控閥復位,則活塞桿退回。如圖14-22(b)所示的是使用三位主控閥的雙手操作回路,把此主控換向閥1的信號A作為手動換向閥2和3的邏輯“與”回路,亦即只有手動換向閥2和3同時動作時,主控換向閥1換向至上位,活塞桿前進;把信號B作為手動換向閥2和3的邏輯“或非”回路,即當手動換向閥2和3同時松開時(圖示位置),主控換向閥1換向至下位,活塞桿退回;若手動換向閥2或3任何一個動作,將使主
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