《液壓與氣壓傳動(dòng)控制技術(shù)（第2版）》項(xiàng)目五 雙缸動(dòng)作氣動(dòng)系統(tǒng)的分析

項(xiàng)目五雙缸動(dòng)作氣動(dòng)系統(tǒng)的分析任務(wù)一認(rèn)識(shí)高低壓轉(zhuǎn)換回路及壓力控制閥任務(wù)二認(rèn)識(shí)流量控制閥及速度控制回路任務(wù)三認(rèn)識(shí)順序動(dòng)作回路任務(wù)四認(rèn)識(shí)其他基本回路任務(wù)五雙缸動(dòng)作氣動(dòng)系統(tǒng)的分析返回任務(wù)一認(rèn)識(shí)高低壓轉(zhuǎn)換回路及壓力控制閥知識(shí)鏈接１壓力控制閥在介紹氣源裝置時(shí),已詳細(xì)介紹了減壓閥和安全閥的結(jié)構(gòu)、功能和應(yīng)用。在氣動(dòng)系統(tǒng)中,除了上述兩類壓力控制閥外,還有溢流閥、順序閥等。一、溢流閥溢流閥是在回路中的壓力達(dá)到閥的規(guī)定值時(shí),使部分氣體從排氣側(cè)放出以保持回路內(nèi)的壓力在規(guī)定值的壓力控制閥。溢流閥和安全閥的作用不同,但結(jié)構(gòu)原理基本相同。圖５－３所示壓力控制回路中,溢流閥１用于控制儲(chǔ)氣罐內(nèi)的壓力。下一頁返回任務(wù)一認(rèn)識(shí)高低壓轉(zhuǎn)換回路及壓力控制閥當(dāng)儲(chǔ)氣罐內(nèi)壓力超過規(guī)定壓力值時(shí),溢流閥開啟,壓縮機(jī)輸出的壓縮空氣由溢流閥排入大氣,使儲(chǔ)氣罐內(nèi)壓力保持在規(guī)定范圍內(nèi)。二、順序閥順序閥是依靠氣路中壓力的變化來控制各執(zhí)行元件按順序動(dòng)作的壓力控制閥。直動(dòng)型順序閥的工作原理和圖形符號(hào)如圖５－４所示。它根據(jù)調(diào)節(jié)彈簧的壓縮量來控制其開啟壓力。當(dāng)輸入壓力達(dá)到順序閥的調(diào)整壓力時(shí),閥口打開,壓縮空氣從Ｐ到Ａ才有輸出;反之Ａ無輸出。上一頁下一頁返回任務(wù)一認(rèn)識(shí)高低壓轉(zhuǎn)換回路及壓力控制閥順序閥一般很少單獨(dú)使用,往往與單向閥組合在一起構(gòu)成單向順序閥。單向順序閥的工作原理和圖形符號(hào)如圖５－５所示。當(dāng)壓縮空氣進(jìn)入氣腔４后,作用在活塞３上的氣壓超過壓縮彈簧２上的力,將活塞頂起。壓縮空氣從Ｐ經(jīng)氣腔４和５到Ａ輸出,如圖５－５(ａ)所示。此時(shí)單向閥６在壓差力及彈簧力的作用下處于關(guān)閉狀態(tài)。當(dāng)反向流動(dòng)時(shí),輸入側(cè)Ｐ變成排氣口,輸出側(cè)壓力將頂開單向閥６由Ｔ口排氣,如圖５－５(ｂ)所示。調(diào)節(jié)旋鈕１就可以改變單向順序閥的開啟壓力,以便在不同的開啟壓力下,控制執(zhí)行元件的順序動(dòng)作。上一頁下一頁返回任務(wù)一認(rèn)識(shí)高低壓轉(zhuǎn)換回路及壓力控制閥知識(shí)鏈接２壓力控制回路壓力控制包括兩個(gè)方面,一是控制氣源的壓力,避免出現(xiàn)過高壓力,造成配管或元件損壞,確保氣動(dòng)系統(tǒng)的安全;二是控制系統(tǒng)的使用壓力,給元件提供必要的工作條件,維持元件的性能和氣動(dòng)回路的功能,控制氣缸所要求的輸出力和運(yùn)動(dòng)速度。一、一次壓力控制回路一次壓力控制回路可以采用溢流閥或電觸點(diǎn)壓力表來控制。一次壓力控制回路如圖５－６所示,

它采用溢流閥１來控制儲(chǔ)氣罐內(nèi)的壓力。上一頁下一頁返回任務(wù)一認(rèn)識(shí)高低壓轉(zhuǎn)換回路及壓力控制閥采用溢流閥控制時(shí),結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠,但氣量浪費(fèi)大;采用電觸點(diǎn)壓力表控制時(shí),是用電觸點(diǎn)壓力表直接控制壓縮機(jī)的停止或轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)電觸點(diǎn)壓力表發(fā)生故障時(shí),空壓機(jī)若不能停止運(yùn)轉(zhuǎn),則氣罐內(nèi)的壓力會(huì)不斷上升,當(dāng)壓力升至安全閥的調(diào)定壓力時(shí),安全閥會(huì)自動(dòng)開啟,氣量向外界溢流,以保護(hù)氣罐的安全。二、二次壓力控制回路二次壓力控制回路如圖５－７所示,氣缸的壓力由減壓閥２調(diào)整。若回路中需要多種不同的工作壓力,可采用圖５－８所示的回路。三、高低壓轉(zhuǎn)換回路上一頁下一頁返回任務(wù)一認(rèn)識(shí)高低壓轉(zhuǎn)換回路及壓力控制閥在實(shí)際應(yīng)用中,某些氣壓控制系統(tǒng)需要有高、低壓力的選擇。高低壓轉(zhuǎn)換回路如圖５－９所示。該回路由兩個(gè)減壓閥分別調(diào)出ｐ１和ｐ２兩種不同的壓力,再利用方向控制閥構(gòu)成高壓力ｐ１和低壓力ｐ２的自動(dòng)轉(zhuǎn)換。上一頁返回任務(wù)二認(rèn)識(shí)流量控制閥及速度控制回路知識(shí)鏈接１流量控制閥的類型和工作原理控制與調(diào)節(jié)壓縮空氣流量大小的閥稱為流量控制閥。一、節(jié)流閥節(jié)流閥是改變空氣的通流截面以改變壓縮空氣的流量的控制閥。節(jié)流閥的工作原理圖如圖５－１１所示。閥體上有一個(gè)調(diào)整螺釘,用來調(diào)整流通口的面積大小,從而起到調(diào)節(jié)氣缸活塞運(yùn)動(dòng)速度的作用。注意節(jié)流閥兩個(gè)方向皆有節(jié)流作用,使用節(jié)流閥時(shí)通流面積不宜太小,因?yàn)榭諝庵械睦淠?、塵埃等塞滿阻流口通路時(shí),會(huì)引起節(jié)流量的變化。下一頁返回任務(wù)二認(rèn)識(shí)流量控制閥及速度控制回路二、單向節(jié)流閥單向節(jié)流閥是由單向閥和節(jié)流閥并聯(lián)而成的流量控制閥。單向節(jié)流閥的工作原理圖、圖形符號(hào)及外形圖如圖５－１２所示。當(dāng)氣體由左邊進(jìn)入時(shí),膜片被頂開,流量不受節(jié)流閥限制。當(dāng)氣體由右邊進(jìn)入時(shí),膜片被頂住,氣體只能由節(jié)流間隙通過,流量被節(jié)流閥阻流口的大小所限制。單向節(jié)流閥通常用在單方向速度控制的氣缸或系統(tǒng)中進(jìn)行單向流量的控制。三、排氣節(jié)流閥排氣節(jié)流閥的工作原理與節(jié)流閥相似。上一頁下一頁返回任務(wù)二認(rèn)識(shí)流量控制閥及速度控制回路它通過調(diào)節(jié)節(jié)流口的通流面積來調(diào)節(jié)排入大氣的流量,以改變氣缸的運(yùn)動(dòng)速度。排氣節(jié)流閥常帶有消聲器,通常安裝在執(zhí)行元件的排氣口處。帶消聲器的排氣節(jié)流閥的結(jié)構(gòu)原理和圖形符號(hào)如圖５－１３所示。知識(shí)鏈接２流量控制閥的使用和維護(hù)由于氣體具有較大的可壓縮性,所以應(yīng)用氣控流量閥對氣缸進(jìn)行調(diào)速的速度控制較難,易產(chǎn)生爬行。在使用中應(yīng)注意以下幾點(diǎn):①安裝時(shí)應(yīng)確認(rèn)閥的流動(dòng)方向沒有裝反,以避免氣缸出現(xiàn)急速伸出而造成事故;上一頁下一頁返回任務(wù)二認(rèn)識(shí)流量控制閥及速度控制回路②流量閥應(yīng)盡量安裝在氣缸附近,以減少氣體壓縮對速度的影響;③氣缸和活塞間的潤滑要好;④氣缸的負(fù)載要穩(wěn)定,在外負(fù)載變化很大的情況下,可采用氣液聯(lián)動(dòng)以便較準(zhǔn)確地進(jìn)行調(diào)速;⑤管道不存在漏氣現(xiàn)象。知識(shí)鏈接３速度控制回路的類型速度控制回路就是通過控制流量的方法來控制氣缸的運(yùn)動(dòng)速度的氣動(dòng)回路。上一頁下一頁返回任務(wù)二認(rèn)識(shí)流量控制閥及速度控制回路一、調(diào)速回路１.單作用氣缸速度控制回路單作用氣缸速度控制回路如圖５－１４所示。圖５－１４(ａ)是利用單向節(jié)流閥實(shí)現(xiàn)活塞桿伸出速度可調(diào)及快速返回;圖５－１４(ｂ)可以進(jìn)行雙向速度調(diào)節(jié)。２.雙作用氣缸速度控制回路按照單向節(jié)流閥安裝方向的不同,有進(jìn)氣節(jié)流和排氣節(jié)流兩種速度控制方式。排氣節(jié)流調(diào)速與進(jìn)氣節(jié)流調(diào)速如圖５－１５所示。兩種調(diào)速方式的特點(diǎn)如表５－１所示。上一頁下一頁返回任務(wù)二認(rèn)識(shí)流量控制閥及速度控制回路由于排氣節(jié)流調(diào)速的調(diào)速特性和低速平穩(wěn)性較好,故在實(shí)際應(yīng)用中大多采用排氣節(jié)流調(diào)速方式。但對于單作用氣缸、夾緊氣缸、低摩擦力氣缸,進(jìn)氣節(jié)流調(diào)速方式能防止氣缸啟動(dòng)時(shí)活塞桿的“急速伸出”現(xiàn)象;而小型氣缸和短行程氣缸因不能很快在排放氣體一側(cè)積蓄壓力,所以也必須采用進(jìn)氣節(jié)流調(diào)速方式。二、速度換接回路１.慢進(jìn)－快退回路如圖４－８所示,電磁閥通電,受排氣節(jié)流式調(diào)速閥的作用,氣缸慢進(jìn)。當(dāng)電磁閥斷電時(shí),經(jīng)快速排氣閥迅速排氣,氣缸快退。當(dāng)換向閥與氣缸距離較遠(yuǎn)時(shí),可用此回路。上一頁下一頁返回任務(wù)二認(rèn)識(shí)流量控制閥及速度控制回路若將圖中排氣節(jié)流閥與快速排氣閥對換即可實(shí)現(xiàn)快進(jìn)－慢退調(diào)速回路。２.雙速驅(qū)動(dòng)回路在氣動(dòng)系統(tǒng)中,常要求實(shí)現(xiàn)氣缸高低速驅(qū)動(dòng)。雙速驅(qū)動(dòng)回路如圖５－１６所示。回路中二位三通電磁閥上有兩條排氣通路,一條是利用排氣節(jié)流閥實(shí)現(xiàn)快速排氣,另一條是通過單向節(jié)流閥采用排氣節(jié)流調(diào)速方式,再經(jīng)主換向閥排氣實(shí)現(xiàn)慢速排氣。使用時(shí)應(yīng)注意,如果快速和慢速的速度相差太大,氣缸速度在轉(zhuǎn)換時(shí)則容易產(chǎn)生“彈跳”現(xiàn)象。上一頁下一頁返回任務(wù)二認(rèn)識(shí)流量控制閥及速度控制回路３.行程中途變速回路將兩個(gè)二位二通閥與速度控制閥并聯(lián),

如圖５－１７所示,活塞運(yùn)動(dòng)至某位置,令二位二通電磁閥通電,氣缸背壓腔氣體便排入大氣,從而改變了氣缸的運(yùn)動(dòng)速度。上一頁返回任務(wù)三認(rèn)識(shí)順序動(dòng)作回路知識(shí)鏈接順序動(dòng)作回路順序動(dòng)作是指在氣動(dòng)回路中,各個(gè)氣缸按一定程序完成各自的動(dòng)作。例如,單缸有單往復(fù)動(dòng)作、二次往復(fù)動(dòng)作和連續(xù)往復(fù)動(dòng)作等;雙缸及多缸有單往復(fù)和多往復(fù)順序動(dòng)作等。一、單往復(fù)動(dòng)作回路三種單缸單往復(fù)動(dòng)作回路如圖５－１９所示。行程閥控制的單往復(fù)回路如圖５－１９(ａ)所示。當(dāng)按下閥１的按鈕后,壓縮空氣使閥３換向,活塞桿伸出,當(dāng)活塞桿上的擋鐵壓下行程閥２時(shí),閥３復(fù)位,活塞桿返回,完成一次循環(huán)。下一頁返回任務(wù)三認(rèn)識(shí)順序動(dòng)作回路壓力控制的單往復(fù)動(dòng)作回路如圖５－１９(ｂ)所示。當(dāng)按下閥１的按鈕后,閥３的閥芯右移,氣缸無桿腔進(jìn)氣,活塞桿伸出,同時(shí)氣壓還作用在順序閥上,當(dāng)活塞到達(dá)終點(diǎn)后,無桿腔內(nèi)壓力升高,打開順序閥,使閥３換向,活塞桿返回,完成一次循環(huán)。利用延時(shí)回路形成的時(shí)間控制單往復(fù)動(dòng)作回路如圖５－１９(ｃ)所示。當(dāng)按下閥１的按鈕后,閥３換向,氣缸活塞桿伸出,當(dāng)活塞桿上的擋鐵壓下行程閥２后,延時(shí)一段時(shí)間,閥３才換方向,活塞桿返回,完成一次循環(huán)。在單往復(fù)動(dòng)作回路中,每按下一次按鈕,氣缸就完成一次往復(fù)動(dòng)作。上一頁下一頁返回任務(wù)三認(rèn)識(shí)順序動(dòng)作回路二、連續(xù)往復(fù)動(dòng)作回路單缸連續(xù)往復(fù)動(dòng)作回路如圖５－１８所示。當(dāng)旋動(dòng)閥１旋鈕后,由于閥３處于上位,閥２換向,處于左位,活塞桿向前運(yùn)動(dòng)。當(dāng)活塞桿到達(dá)行程終點(diǎn)壓下行程閥４時(shí),閥２換向,處于右位,活塞桿返回。當(dāng)活塞桿在起點(diǎn)壓下閥３后,閥２又換向,活塞桿再次向前運(yùn)動(dòng),就這樣活塞桿在閥３和閥４之間不斷地進(jìn)行連續(xù)往復(fù)動(dòng)作。只有當(dāng)閥１復(fù)位后,閥４復(fù)位,活塞桿返回才停止運(yùn)動(dòng)。上一頁返回任務(wù)四認(rèn)識(shí)其他基本回路知識(shí)鏈接１雙手同時(shí)操作回路當(dāng)使用沖床等機(jī)器時(shí),若一手拿沖料而另一手操作啟動(dòng)閥,極易造成工傷事故。若改用兩手同時(shí)操作沖床才動(dòng)作的話,可保護(hù)雙手安全。雙手同時(shí)操作回路如圖５－２０所示。該回路需要雙手在很短時(shí)間間隔內(nèi)“同時(shí)”操作,氣缸才能動(dòng)作。若雙手不同時(shí)按下,氣罐３中的氣將從閥１的排氣口排空,主控閥４就不能換向,則氣缸不能動(dòng)作。此外,若閥１或閥２因彈簧失效而未復(fù)位時(shí),氣罐３得不到充氣,氣缸也不會(huì)動(dòng)作,因此該回路的安全性好。下一頁返回任務(wù)四認(rèn)識(shí)其他基本回路知識(shí)鏈接２過載保護(hù)回路過載保護(hù)回路如圖５－２１所示。在正常工作情況下,按下手動(dòng)閥,主控閥２切換至左位,氣缸活塞桿右行,當(dāng)活塞桿上擋鐵碰到行程閥５時(shí),控制氣體又使閥２切換至右位,活塞桿縮回。當(dāng)氣缸活塞桿伸出遇到故障時(shí),會(huì)造成負(fù)載過大,氣缸無桿腔壓力升高;當(dāng)壓力超過順序閥３的設(shè)定壓力時(shí),順序閥開啟,主控閥２切換至右位,氣缸活塞桿縮回,實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)。知識(shí)鏈接３計(jì)數(shù)回路計(jì)數(shù)回路可以組成二進(jìn)制計(jì)數(shù)器。上一頁下一頁返回任務(wù)四認(rèn)識(shí)其他基本回路在圖５－２２所示計(jì)數(shù)回路中,按下閥１按鈕,則氣信號(hào)經(jīng)閥２至閥４的左或右控制端使氣缸推出或退回。閥３的換向取決于閥２的位置,而閥２的換位又取決于閥４和閥５。如圖５－２２所示,按下閥１,氣信號(hào)經(jīng)閥２至閥３的右控制口,閥３處于右位使氣缸后退,同時(shí)閥５換至左位切斷氣路;當(dāng)閥１復(fù)位后,原通入閥３右控制口的氣信號(hào)經(jīng)閥１排空,閥５復(fù)位,于是氣缸有桿腔的氣經(jīng)閥５至閥２左控制口,使閥２換至左位等待閥１的下一次信號(hào)輸入。當(dāng)閥１第二次按下后,氣信號(hào)經(jīng)閥２的左位至閥３的左控制口使閥３換至左位,氣缸前進(jìn),同時(shí)閥４換至右位將氣路切斷。上一頁下一頁返回任務(wù)四認(rèn)識(shí)其他基本回路待閥１復(fù)位后,閥３左控制信號(hào)經(jīng)閥２、閥１排空,閥４復(fù)位并將氣導(dǎo)至閥２右控制口使其換至右位,又等待閥１下一次信號(hào)輸入。這樣,第１,３,５,

……次(奇數(shù))按壓閥１,則氣缸退回;第２,４,６,

……次(偶數(shù))按壓閥１,則氣缸前進(jìn)。知識(shí)鏈接４延時(shí)回路可通過延時(shí)閥來進(jìn)行回路的延時(shí)回路。在圖５－２３所示延時(shí)回路中,按下手動(dòng)閥按鈕,氣缸伸出。當(dāng)氣缸伸出到終了位置,壓下行程閥Ｓ１,行程閥Ｓ１壓下后,氣體進(jìn)入延時(shí)閥的控制口,當(dāng)壓力達(dá)到一定值時(shí)推開延時(shí)閥閥芯,使得常開延時(shí)閥閉合,促使二位五通雙氣控?fù)Q向閥換位,從而使氣缸自動(dòng)收回。上一頁返回任務(wù)五雙缸動(dòng)作氣動(dòng)系統(tǒng)的分析本任務(wù)要求能完成圖５－１所示的雙缸動(dòng)作氣動(dòng)系統(tǒng)的構(gòu)建和相關(guān)操作,能分析出組成該系統(tǒng)的基本回路。一、任務(wù)分析要分析雙缸動(dòng)作氣動(dòng)系統(tǒng),首先必須掌握基本回路的組成、功能和工作原理。壓力的調(diào)節(jié)主要用減壓閥來實(shí)現(xiàn),基本回路有一次壓力控制回路、二次壓力控制回路、高低壓轉(zhuǎn)換回路;氣缸的運(yùn)動(dòng)速度一般用節(jié)流閥、快速排氣閥、排氣節(jié)流閥來控制,基本回路有調(diào)速回路、速度換接回路;用換向閥構(gòu)成的換向回路能控制氣缸的運(yùn)動(dòng)方向。下一頁返回任務(wù)五雙缸動(dòng)作氣動(dòng)系統(tǒng)的分析因而在進(jìn)行雙缸動(dòng)作氣動(dòng)系統(tǒng)的分析時(shí),可從組成該系統(tǒng)的元件入手分析元件的功能,以及分析由該元件為核心構(gòu)成的基本回路。二、實(shí)施步驟(１)正確選擇元器件,在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上合理布局,連接出正確的氣動(dòng)系統(tǒng)。(２)根據(jù)要求,分析雙缸動(dòng)作氣動(dòng)系統(tǒng)中的基本回路。(３)通過調(diào)試和觀察運(yùn)行情況,檢驗(yàn)氣缸的動(dòng)作是否符合要求,同時(shí)對使用中遇到的問題進(jìn)行分析和解決。(4)在老師檢查評(píng)估后,關(guān)閉氣源,拆下管線,將元件放回原來位置。上一頁下一頁返回任務(wù)五雙缸動(dòng)作氣動(dòng)系統(tǒng)的分析三、基本回路動(dòng)作演示參考方案１.調(diào)壓回路打開氣泵的放氣閥,首先調(diào)節(jié)三聯(lián)件的減壓閥調(diào)節(jié)旋鈕,得到一個(gè)壓力值(即系統(tǒng)壓力),然后調(diào)節(jié)系統(tǒng)中減壓閥２的調(diào)節(jié)旋鈕,系統(tǒng)的壓力隨之變化(但壓力值比系統(tǒng)壓力值低)。２.換向回路打開氣泵的放氣閥,ＣＴ１得電,缸７前進(jìn);ＣＴ１失電,缸７后退。ＣＴ２得電,缸８前進(jìn);ＣＴ２失電,缸８后退。３.節(jié)流調(diào)速回路上一頁下一頁返回任務(wù)五雙缸動(dòng)作氣動(dòng)系統(tǒng)的分析打開氣泵的放氣閥,調(diào)節(jié)節(jié)流閥５的開度,缸８在退回時(shí)可實(shí)現(xiàn)不同的運(yùn)動(dòng)速度。４.差動(dòng)快速回路當(dāng)ＣＴ１和ＣＴ３同時(shí)得電時(shí),缸７將實(shí)現(xiàn)快速前進(jìn)。５.雙缸順序動(dòng)作回路通過控制不同的電磁鐵的得失電,可實(shí)現(xiàn)缸７和缸８的多種順序動(dòng)作控制。６.雙缸同步回路上一頁下一頁返回任務(wù)五雙缸動(dòng)作氣動(dòng)