气缸 电磁阀之气动基础ppt课件.ppt

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1、气压传动,教学要求,重点难点,本章目录,气压传动是指以压缩空气作为工作介质来传递动力和实现控制的一门技术，它包含传动技术和控制技术两个方面的内容。气压传动具有防火、防爆、节能、高效、无污染等优点，在国内工业生产中的得到了广泛应用。,教学要求,1.掌握各种气动元件的原理、特点和应用。2.掌握各种气动基本回路的功用和组成。3.掌握分析气动系统工作原理的方法。4.了解气动逻辑元件的功用与原理5.了解气动系统的逻辑设计的方法。,重点、难点,气压传动的特点及应用，掌握气压传动常见元件的原理、性能、应用，会分析和设计简单气压传动系统。气源装置、气动控制元件、气动基本回路、气压系统的设计为本章的重点；气动逻

2、辑元件行程控制回路设计方法为本章的难点,本章目录,课题二气源装置及辅助元件,课题三气动执行元件,课题四气动控制元件,课题五 气动基本回路,课题七气动逻辑控制元件,课题六气动系统实例,课题一 气压传动基本知识,课题八气动控制系统设计,课题九电气控制系统设计,课题一 气动基础知识,1.认识气动系统的组成,2.掌握气动系统各组成部分的作用,3.了解气动技术的特点,4.了解气动三大定律,数控铣床加工时常用气动平口钳作为夹紧装置，这样可以提高加工效率，减轻工人的劳动强度。气动平口钳是通过气动系统来控制的。本任务要求通过气动平口钳来认识气动系统的组成及其各组成部分的作用。,数控铣床气动平口钳,一、气动系统

3、的组成,气压传动系统组成气源装置：压缩空气的发生装置以及压缩空气的存储、净化的辅助装置。为系统提供合乎质量要求的压缩空气。执行元件：将气体压力能转换成机械能的元件，如气缸、气马达。控制元件：控制气体压力、流量及运动方向的元件，如各种阀类、气动逻辑元件、气动信号处理元器件等。辅助元件：系统中的辅助元件，如消声器、管道、接头等。工作介质：系统的工作媒介。,气压传动的优点1 能源便宜2 防火防爆3 能源损失小4 适合于高速间歇运动5 自保持能力强6 可靠性高,寿命长7 安全方便,气动传动的缺点1 稳定性差2 输出功率小3 噪音大4 润滑性差5难以实现精确定位,气动技术的应用领域,汽车制造业 生产自动

4、化 机械设备 电子半导体 家电制造行业 包装自动化,理想气体的状态方程,历史回顾,【问题1】三大气体实验定律内容是什么？,公式：pV=C1,2、査理定律：,公式：,1、玻意耳定律：,3、盖-吕萨克定律：,公式：,【问题2】这些定律的适用范围是什么？,温度不太低，压强不太大.,一.理想气体,假设有这样一种气体，它在任何温度和任何压强下都能严格地遵从气体实验定律,我们把这样的气体叫做“理想气体”。,理想气体具有那些特点呢？,1、理想气体是不存在的，是一种理想模型。,2、在温度不太低,压强不太大时实际气体都可看成是理想气体。,【问题3】如果某种气体的三个状态参量（p、V、T）都发生了变化，它们之间又

5、遵从什么规律呢？,如图所示，一定质量的某种理想气体从A到B经历了一个等温过程，从B到C经历了一个等容过程。分别用pA、VA、TA和pB、VB、TB以及pC、VC、TC表示气体在A、B、C三个状态的状态参量，那么A、C状态的状态参量间有何关系呢？,推导过程,从AB为等温变化：由玻意耳定律,pAVA=pBVB,从BC为等容变化：由查理定律,又TA=TB VB=VC,解得：,二、理想气体的状态方程,1、内容：一定质量的某种理想气体在从一个状态变化到另一个状态时，尽管p、V、T都可能改变，但是压强跟体积的乘积与热力学温度的比值保持不变。,2、公式：,或,3、使用条件:,一定质量的某种理想气体.,4、气

6、体密度式：,气源装置的组成,1.气源装置,气源装置工作流程图,课题二 气源装置及辅助元件,2.气源调节装置,气源调节装置的组成,从空气压缩机输出的压缩空气并不能完全满足气动元件对气源质量的要求。通常在气动系统前面安装气源调节装置。,气源调节装置的职能符号,空气压缩机作用：将机械能转变成气体压力能分类：按结构分：容积式活塞式 速度式离心式 按输出压力：低压0.21MPa、中压110MPa、高压10100MPa 超高压 100MPa,按流量分：微型1m3/min、小型10m3/min 中型10100m3/min 大型 100m3/min按润滑方式分：有油润滑 无油润滑,工作原理,吸气过程：曲柄6回

7、转带动气缸活塞2作直线往复运动，当活塞2向右运动时，气缸腔1容积增大形成局部真空，在大气压作用下，吸气阀7打开，大气进入气缸1。排气过程：当活塞向左运动时，气缸1内容积缩小，气体被压缩，压力升高，排气阀8打开，压缩空气排出。,空气压缩机的选用,空气压缩机选用的依据是气动系统所需的工作压力和流量。目前，气动系统常用的工作压力为0.1MPa0.8MPa，可直接选用额定压力为0.7MPa1MPa的低压空气压缩机，特殊需要时可选用中高压或超高压空气压缩机。,空气净化装置,空气在被压缩机压缩的过程中形成高温高压，同时空气中的水分蒸发，压缩机中的润滑油气化,于是就吸入或生成了水汽、油汽、灰尘等混合杂质，这

8、些杂质会对气动设备形成管道堵塞、元件磨损、零件腐蚀、运动不稳、故障频发等影响。因此需要将空压机产生的压缩空气，通过空气净化设备进行降温、过滤、干燥等处理。,后冷却器,作用：把空压机排出的压缩空气的温度降低；将其中大部分的水汽、油汽冷凝转化成液态。类型：蛇管式、列管式、散热片式、套管式等。图例：蛇管式冷却器,油水分离器,作用：利用回转离心、撞击、等方法使水滴、油滴及其他杂质颗粒从压缩空气中分离出来。类型：环形回转式、撞击挡板式、离心旋转式、水浴式等。图例：撞击挡板式油水分离器。,贮气罐,作用：储存一定数量的压缩空气，减少气流脉动，减弱气流脉动引起的管道振动，进一步分离压缩空气的水分和油分。类型：

9、立式贮气罐、卧式贮气罐,干燥器,作用：进一步除去压缩空气中含有的水分、油分、颗粒杂质等，使压缩空气干燥；方法：吸附法、冷冻法；用于：对气源质量要求较高的气动装置、气动仪表等。,分水滤气器,作用：除去空气中的灰尘、杂质，并将空气中的水分分离出来；原理：回转离心、撞击；性能指标：过滤度、水分离率、滤灰效率、流量特性,气动三联件：组成：分水滤气器、减压阀、油雾器 安装连接次序：分水过滤器、减压阀、油雾器。一般三件组合使用，有时也只用一件或两件。,其他装置,作用：将油变成雾状混入压缩空气的气流中，随气流带到需要润滑的地方。,油雾器,消声器作用:消除排气声音安装：在气动元件排气口，用于消除声音类型：吸收

10、型、膨胀干涉型、膨胀干涉吸收型,膨胀干涉吸收型,吸收型,此元件是将压缩空气的压力能转变成机械能并对外作功的元件，包括气缸和气动马达。,气缸的分类 按活塞受力状态分：单作用缸和双作用缸 按结构特征分：活塞式缸、柱塞式缸、薄膜式缸、叶片式摆动缸、齿轮齿条式摆动缸等 按功能分：普通缸和特殊缸,气缸,课题三 气动执行元件,常见气缸的工作原理及用途,普通气缸 普通汽缸与液压缸相似，由缸体、活塞，活塞杆、导向机构四部分组成，但是，汽缸重量较轻速度较快，耐压较低。,组成：气缸和液压缸组合而成。类型：串联、并联 原理：以压缩空气为动力，以液压油作为阻力，来控制调节气缸的运动速度，即利用液体不可压缩的特性来获得

11、的稳定的运动速度。活塞的移动速度可由节流阀来调节，油杯起补油作用。,气液阻尼缸,膜式气缸,原理：压缩空气推动非金属膜片推动活塞杆作往复运动，一般是单作用式气缸。特点：结构简单、紧凑、制造容易、维修方便、寿命长 类型：按照膜片的结构分平膜片、蝶形膜片和滚动膜片适用于：用于气动夹具，车辆制动等短行程的工作场合。,冲击气缸,是将压缩空气的能量转化为活塞高速运动能量的气缸。,原理：分为复位、储能、冲击三个工作阶段：当气源由孔A 供气孔B 排气时，活塞上升至密封垫封住喷嘴；当气源由孔B 进气孔A 排气时，由于上腔气压作用在喷嘴上面积较小，使上腔贮存很高的能量；上腔压力升高当上下腔压力比大于活塞与喷嘴面积

12、比时，活塞离开喷嘴，上腔气体迅速充入活塞与中盖间的空间。活塞将以极大的加速度向下运动。,特点：结构简单、加工容易、成本低、使用可靠,回转气缸,原理：气缸的缸体连同缸盖及导气头阀芯可被携带回转，活塞及活塞杆只能作往复直线运动，导气头体外接管路而固定不动。,这是一种由回转式动力分配器与短行程双作用气缸制成一体的专用气缸，广泛用于机床主轴夹具的夹紧机构。,气动马达,气动马达是将压缩空气的压力能转换成回转机械能的转换装置。叶片式气动马达,工作原理：压缩空气由孔A输入后分为两部分，小部分经定子两端的密封盖的槽进入叶片底部，将叶片推出使叶片贴紧在定子内壁上；大部分压缩空气进入相应的密封空间而作用在两个叶片

13、上，由于两叶片伸出长度不等，就产生了转矩差。,径向活塞式气动马达,工作原理：压缩空 气经进气孔进入分配阀 后进入气缸体3，推动 活塞4及连杆5组成的 组件运动，再使曲轴旋转，在曲轴旋转的同时，带动固定在曲轴上的分配阀同步运动，使压缩空气随着分配阀角度位置的改变而进入不同的缸内，依次推动各个活塞运动。,气动马达的特点和应用,工作安全，具有防爆性能，环境适应性强;有过载保护作用，可以无级调速;可长期满载工作，而温升较小;功率范围及转速范围均较宽;具有较高的启动转矩，启动、停止迅速;结构简单，操纵方便，维修容易，成本低;但是，速度稳定性差。输出功率小，效率低，耗气量大，噪声大，容易产生振动;主要应用

14、于矿山机械、专业性的机械制造、油田、化工、造纸、炼钢、船舶、航空、工程机械等行业。,1.了解方向控制阀的结构及工作原理,2.掌握方向控制阀的职能符号及表示方法,3.能根据动作要求设计出送料装置的控制回路,4.掌握气动回路的分析及连接方法,送料装置的工作要求为：当工件加工完成后，按下按钮，送料气缸伸出，把未加工的工件送入加工位置，松开按扭,气缸收回，以待把下一个未加工工件送到加工位置。试根据上述要求，设计送料装置的气动控制回路。,送料装置工作示意图,从送料装置的工作要求可以看出，其气动控制回路比较简单，它主要是应用方向控制阀对气缸实行简单的方向控制。因而要完成送料装置的控制回路设计必须对方向控制

15、阀的控制方法、职能符号等有一个全面的了解。,一、方向控制阀,方向控制阀,方向控制阀用来控制压缩空气所流过的路径，控制气流的通、断或流动方向。它是气动系统中应用最多的一种控制元件。,二、方向控制阀的工作原理,在初始位置，阀芯把进气口与工作口之间的通道关闭，两口不相通，而工作口与排气口相通，压缩空气可以通过排气口排入大气中。当按下阀芯，方向控制阀进入工作状态，这时进气口与工作口相通，压缩空气通过进气口进入，从工作口输出，而排气口关闭。,方向控制阀的工作原理,三、方向控制阀的职能符号,1.方向控制阀的表示方法,方向控制阀的表示方法a）常断型二位二通方向控制阀 b）常通型二位二通方向控制阀c）常断型二

16、位三通方向控制阀 b）常通型二位三通方向控制阀,三、方向控制阀的职能符号,2.方向控制阀阀芯的控制方式,三、方向控制阀的职能符号,3.方向控制阀接口的表示方法,一、气缸的直接控制回路设计,送料装置直接控制回路图a）右位接入 b）左位接入,二、气缸的间接控制回路设计,送料装置间接控制回路a）初始位置 b）按下气动按钮后,三、回路连接,间接控制回路的连接方法,一、方向控制阀的分类,二、手动控制换向阀的工作原理,机械式3/2换向阀的工作原理,三、气动控制换向阀的工作原理,单气控3/2换向阀的工作原理,四 电磁控制换向阀 是利用电磁力的作用推动阀 芯。分为直动式和先导式两大类。1.直动式电磁换向阀 直

17、动式电磁换向阀换向 阀又分为单电控和双电控两 种，工作原理与液压传动中 的电磁换向阀相似。,2.先导式电磁换向阀 由电磁先导阀和主阀组成分为外控式和内控式两种二位三通电磁阀 原理：图示位 置P截止AO排 气通电时衔铁被 吸合，先导压力P1作用在主阀芯A1的右端面上，推动阀芯左移，使主阀换向，PA接通，O截止。,二位五通电磁阀 原理：左电磁先导阀的线圈通电时主阀3的K1腔进气，K2腔排气，使主阀阀芯向右移动，P与A接通，同时B与O2接通。右电磁先导阀的线圈通电时，K2腔进气，K1腔排气，主阀芯向左移动，P与B接通，A 口排气。,五 单向阀 单向阀是使气流只能朝一个方向流动，而不能反向流动的阀。A

18、)是单向阀进气腔P没有压缩空气时的状态。此时活塞在弹簧力和工作腔气体余压作用下处于关闭状态，从A向P方向气流不通。B)为进气腔P有压缩空气进入，气体压力克服弹簧力和摩擦力，单向阀处于开启状态，气流从P腔向A方向流动。,1.了解压力控制阀的种类及工作原理,2.掌握速度控制回路的基本设计方法,3.掌握延时阀及压力顺序阀的正确使用方法,4.能够设计压装装置的控制回路,压装装置的工作要求为：当按下启动按钮后，气缸对物品进行压装，当压实后，停留3.5s左右气缸快速收回，进行第二次压装，一直如此循环，直到按下停止按钮，气缸才停止动作。为了保证在压装过程中活塞杆运行平稳，要求下压运行速度可调节。另外，在工作

19、位置上没有物品时，压装到a1位置后，气缸也要快速收回。由于压装物品的不同，有时还需要对系统的压力进行调整。本任务要求完成对压装装置控制回路的设计。,压装装置的工作示意图,从压装装置的工作要求中可以看出，它需要完成时间（延时）控制、压力达到所需要求（压实与调压）的压力控制、运动的速度（可调与快退）控制、没有物品时的位置控制、启动按钮时的自锁控制，还要注意压力控制与位置控制的联系。这些控制可以借助调压阀、快速排气阀、单向节流阀、延时阀、压力顺序阀、梭阀等元器件来完成，因此需要对这些元器件的工作原理、特点、职能符号等有较全面的了解和掌握。,一、调压阀,调压阀也称为减压阀，在气动系统中，一般由空气压缩

20、机先将空气压缩，储存在储气罐内，然后经管路输送给各个气动装置使用。而储气罐的空气压力往往比各台设备实际所需要的压力高些，同时其压力波动值也较大。因此需要用调压阀(减压阀)将其压力减到每台装置所需的压力，并使减压后的压力稳定在所需压力值上。,调压阀,二、延时阀,不同控制类型的元件可以组合成一个整体的具有多重特性、多重结构的组合式阀门，称为组合阀。延时阀是由3/2阀、单向节流阀和储气室组合而成的。当控制口12有压缩空气进入，经节流阀进入储气室，单位时间内流入储气室的空气流量大小由节流阀调节，当储气室充满压缩空气达到一定程度时，即能克服弹簧的压力，使3/2阀的阀芯移动，使工作口2有压缩空气输出。,延

21、时阀,三、压力顺序阀,可调压力顺序阀的工作原理：由一个压力顺序阀与一个3/2换向阀组合而成，当控制口12的压力能克服弹簧压力，使3/2阀换向时，输出口2有压缩空气输出，弹簧的设定压力可以通过手柄调节。这种压力顺序阀动作可靠，而且工作口输出的压缩空气没有压力损失。,可调压力顺序阀a）实物图 b）工作原理图,四 安全阀（溢流阀）作用：压系统中 防止管路、气罐等破 坏，限制回路中最高 压力。原理：当系统中的 压力低于调定值时，阀处于关闭状态。当系统的压力升高到安全阀的开启压力时，压缩空气推动活塞上移，阀门开启排气，直到系统压力降至低于调定值时，阀口又重新关闭。安全阀的开启压力通过调整弹簧的预压缩量来

22、调节。,五、梭阀,梭阀相当于两个单向阀的组合阀，有两个输入口，一个输出口。不管压缩空气从哪一个进气口进入时，阀芯都将另一面的进气口封闭，使工作口2有压缩空气输出。若两端进气口的压力不等，则高压口的通道打开，低压口被封闭，高压的进气口与工作口相连，工作口2输出高压的压缩空气。,梭 阀,六、继电器,继电器是根据某种输入信号的变化，接通或断开控制电路，实现自动控制并保护电力装置的自动电器。,继电器,七、压力开关,气压力达到预置设定值，电气触点便接通或断开的元件称为压力开关，有时也叫压力继电器。它可用于检测压力的大小和有无，并能发出电信号反馈给控制电路。,压力开关,一、其它压力控制阀的种类及工作原理,

23、1.安全阀,安全阀相当于液压系统中的溢流阀，它在气动系统中限制回路中的最高压力，以防止管路破裂及损坏，起着过载保护作用。,安全阀a）静止状态 b）工作状态 c）职能符号 d）实物图,d）,2.顺序阀,顺序阀是依靠气路中压力的作用而控制执行元件按顺序动作的压力控制阀，它根据弹簧的预压缩量来控制开启压力。,顺序阀a）静止状态 b）工作状态 c）职能符号 d）单向顺序阀,通过改变阀的通流面积来调节压缩空气的流量，从而控制气缸运动速度的气动控制元件。节流阀 原理：压缩空气由P口进入，经过节流后，由A口流出，旋转阀芯螺杆可改变节流口开度调节气体的流量。特点：结构简单，体积小,单向节流阀 单向阀和节流阀并

24、联而成。原理：当气流由P向A流 动时，单向阀关闭，节流阀 节流；反向流动时，单向阀 打开，不节流。排气节流阀 安装在控制执行元件的换向阀的排气口上，调节排入大气的流量以改变执行元件的运动速度的一种控制阀。常带有消声器以降低排气噪声。,单向节流阀,单向节流阀是由单向阀和节流阀并联而成的组合式流量控制阀，它一般安装在主控阀和执行元件之间进行速度控制。在压装装置中，压装速度可以用单向节流阀来控制。,单向节流阀a）节流进气 b）快速排气 c）职能符号 d）实物图,流量阀使用时须注意的问题：用流量阀控制气体的流量难以得到稳定的运动速度，在使用流量阀时要注意：彻底防止管道中的泄漏；提高气缸内表面加工精度和

25、粗糙度；保持气缸内的正常润滑状态；活塞杆上的载荷要稳定且避免偏载；流量控制阀尽量装在气缸附近。,单向型控制阀单向阀 气体只能沿一个方向流动，反方向不能流 动的阀。或门型梭阀 相当于两个单向阀的组合。原理：A或B有压缩空气输入时，C口就有压缩空气输出，但A口与B口不相通,快速排气阀 快排阀是为使气缸 快速排气，加快气缸运 动速度而设置的专用阀，安装在换向阀和气缸之间。原理：当P口进气时，推动膜片向下变形，打开P与A的通路，关闭O口；当P口没有进气时，A口的气体推动膜片复位，关闭P口，A口气体经口快速排出。,快速排气阀是为了使气缸快速排气，加快气缸的运动速度而设置的。它也称为快排阀，一般安装在换向

26、阀和气缸之间，它属于方向控制阀中的派生阀。,快速排气阀,快速排气阀A）工作原理 b）职能符号 c）实物图1进气口 2工作口 3排气口,在气动系统中，气缸、气阀等元件工作时，排气速度较高，气体体积急剧膨胀，会产生刺耳的噪声。噪声的强弱随排气的速度、排量和空气通道的形状而变化。排气的速度和功率越大，噪声也越大，一般可达100120dB，长期在噪声环境下工作，会使人感到疲劳，工作效率低下，降低人的听力，影响人体健康，因而必须采用在排气口装消声器等方式来降低噪声。,消声器,消声器及应用方法,1.了解气动逻辑元件的种类,2.掌握基本逻辑元件的结构原理及逻辑表达式,3.掌握逻辑回路的真值表达方式,4.能对

27、逻辑式计算并进行简化,5.掌握逻辑回路的设计方法,下图所示为选料装置中具有逻辑功能的工作示意图，用三个按钮来控制执行气缸。它的工作要求为：三个控制按钮只要任意两个按钮都有信号发出，气缸就伸出，到a1的位置后，返回到初始位置；如果只有其中一个按钮有信号发出，气缸不动作。本任务要求根据该工作要求设计选料装置的控制回路。,选料装置工作示意图,从该装置的工作要求可以看出，需要回路做出一定的分析及判断，来确定气缸是否伸出。像这种根据条件能进行判断的回路称为逻辑回路。要完成这种回路的设计必须掌握基本气动逻辑元件的符号及逻辑功能、逻辑数字的计算方法及逻辑回路的设计方法等相关知识。,一、“是”门元件,“是”的

28、逻辑含义就是在控制的时候，只要有控制信号输入，就有信号输出，如果没有控制信号输入，也没有信号输出。在气动控制系统中就是指有控制信号就有压缩空气输出，没有控制信号就没有压缩空气输出。,“是”门逻辑元件,“非”的逻辑含义与“是”相反，就是当有控制信号输入时，没有压缩空气输出，当没有控制信号输出时，有压缩空气输出。,二、“非”门元件,“非”门逻辑元件,在实际应用中一般以双压阀来实现“与”的逻辑功能。,三、“与”门元件,1.双压阀的工作原理,双压阀a)、b)无压缩空气输出 c）有压缩空气输出 d）职能符号 e）实物图,三、“与”门元件,1.双压阀的逻辑功能,“与”门逻辑元件,“或”门元件也有两个输入控

29、制信号和一个输出信号，它的逻辑含义是只要有任何一个控制信号输入，就有信号输出。,四、“或”门元件,“或”门逻辑元件,1.禁门元件,禁门元件原理图,“禁”门逻辑元件,2.双稳元件,双稳元件原理图,双稳逻辑元件,选料装置有三个按钮，分别为A、B、C，输出信号为Y。其次有信号输入为“1”，没有信号输出为“0”，则根据分料装置的控制要求，列出逻辑状态表。,一、列出逻辑状态表,选料装置逻辑状态表,二、根据逻辑状态表写出逻辑表达式,三、根据逻辑代数运算法则简化表达式,变量确定方法,选料装置的逻辑表达式为：,四、根据逻辑表达式设计控制回路图,选料装置控制回路图,气动基本回路是组成气动控制系统的基本单元，也是

30、设计气动控制回路的基础。气动基本回路分为压力控制、速度控制和方向控制基本回路。压力控制回路 作用：调压、稳压 一次压力控制回路 指用调压阀将空 气压缩机的输出压力 控制在 0.8MPa左右。二次压力控制回路 指把经一次调压后的压力p1再经减压阀减压稳压后所得到的输出压力p2（称为二次压力），作为气动控制系统的工作气压使用。,高低压选择回路 高低压选择回路 由多个减压阀控制，实现多个压力同时输出。用于系统同时需要高低压力的场合。高低压切换回路 利用换向阀和减压阀实现高低压切换输出。用于系统分别需要高低压力的场合,方向控制回路单作用气缸换向回路 利用电磁换向阀通断电，将压缩空气间歇送入气 缸的无杆

31、腔，与弹簧一 起推动活塞往复运动。双作用气缸换向回路 分别将控制信号接到气控换向阀的K1、K2 的控制腔，使换向阀的阀芯移动换向，从而控制压缩空气的流向，实现使气缸的活塞往复运动。,差动控制回路 用二位三通手拉阀控制差动联接气缸。实现气缸的差动控制。多位运动控制回路 给各三位换向阀分别加入开关量信号时，各气缸可分别完成向左、向右、停止三种运动状态。当信号解除后，缸可以停止在原位；若更换不同中为机能的三位换向阀，缸可以得到不同的停留状态。,速度控制回路单作用气缸速度控制回路 双向调速回路 采用二只单向节流阀串联 分别实现进气节流和排气节流，控制气缸活塞的运动速度。慢进快退调速回路 在图示回路中当

32、有控制信号 K时，换向阀换向，其输出经节 流阀、快排阀入单作用缸的无杆 腔，使活塞杆慢速伸出，伸出速 度的大小取决于节流阀的开口量；当无控制信号K时，换向阀复位，缸无杆腔余气经快排阀排入大气，活塞在弹簧作用下缩回。,双作用缸速度控制回路 双向调速回路 在换向阀的排气口上安装排 气节流阀，两种调速回路的调速 效果基本相同。慢进快退回路 控制活塞杆伸出时采用排气 节流控制，活塞杆慢速伸出；活 塞杆缩回时，无杆腔余气经快排 阀排空，活塞杆快速退回。,缓冲回路 对于气缸行程较长速度较快的应用场合，可以通过回路来实现缓冲；图a为快速排气阀和溢流阀配合使用缓冲回路；图b为单向节流阀与二位二通行程阀配合使用

33、的缓冲回路。,气液联动速度控制回路 在气液联动速度控制回路中，采用气液联动目的，使气缸得到平稳的运动速度。常用两种方式：气液阻尼缸的回路；用气液转换器的回路。气液阻尼缸调速回路 慢进快退回路 在气液阻尼缸中，气缸是动力缸，油缸是阻 尼缸，气缸与阻 尼缸串联 联接。,变速回路 气液缸串联调速回路 通过单向节流阀，利用液压油不可压缩的特点，实现气缸单方向的无级调速，油杯用于补充油缸漏油。气液缸串联变速回路 当活塞杆右行到撞块碰到机动换向阀后开始作慢速运动。改变撞块的安装位置，即可改变开始变速的位置。,气液转换器的调速回路 气液转换器是一种气液共存又可以相互转换的气液转换元件。其作用是在一段输入压缩

34、空气时，另一端输出液体。图a)为双作用缸慢进快退的回路，活塞的慢进运动速 度通过节流阀2控制气缸的右腔与气液转换器间油液的流量调节。图b)为可以实现快慢速换接的慢进快退的回路 当挡快压下行程阀6时，活塞实现快慢速换接。,安全保护回路互锁回路 单缸互锁回路 只有a和b两个信号同时存在时，换向阀换向，气缸活塞杆伸出，否则活塞保持缩回状态。多缸互锁回路 在操作换向阀（1）（2）时，只允许与所操作换向阀相应的气缸动作，其余气缸被锁于原位置。,过载保护回路 当气缸活塞杆外伸超载时，气缸左腔压力升高，顺序阀5打开，压缩空气经梭阀排出，换 向阀3换向并处于右位，活塞杆缩回。因而，防止了系统因过载而可能造成的

35、事故。,往复运动回路 一次往复运动回路 回路1 手动按钮阀1与行程阀3交替控制换向阀4换向，使气缸往复运动。回路2 手动按钮阀1与顺序阀4交替控制换向阀2换向，使气缸往复运动。,回路3 手动阀、梭阀、换向阀、气罐交互作用，使气缸活塞连续二次往复运动。,连续往复运动回路 操作手动阀通过两个行程阀交替控制换向阀换向使气缸活塞连续往复运动,供气点选择回路 操作手动阀（1）经梭阀（1）控制换向阀（3）使换向阀（1）换向向1号供气点供气。通过对四个手动阀 的操作分别给14号供气点供气。,气动系统设计的内容及步骤 设计步骤弄清设计要求，如负载大小、调速要求、自动化程度和对环境的要求等。气动回路设计，如控制

36、方案的选择，设计方法的确定，系统图的绘制。元件选择与计算，如动力元件、执行元件、控制元件的选择与计算。,主要设计内容 明确设计要求:1）了解设备的结构、传动方式，动作循环、控制方式等方面的要求；2）了解设备的工作环境、工作条件、负载性质、运动性能、定位精度等方面要求；3）了解设备是否需要与电气、液压联合控制、自动化程度方面要求；4）了解其它方面，如外形、气控装置的安装位置、价格等方面要求。,气动回路的设计 1）根据执行元件的数目、动作要求画出方框图或动作程序，根据工作速度要求确定每个气缸或其它执行元件在一分钟内的动作次数；2）根据执行元件的动作程序，设计出气动逻辑原理图，然后进行辅助设计，此时

37、可参考各种基本回路，设计出气控回路来；3）使用电磁气阀时，要绘制出电气控制图。,表11-8 气动控制方案选择比较,执行元件的选择 气动执行元件的类型及安装方式等应与主机协调。一般情况下直线往复运动选用气缸，连续回转运动选用气马达，往复摆动选用摆动缸等。控制元件的选择 根据控制回路或执行元件的工作压力和阀的额定流量，选用通用的阀类或设计专用的气动元件。选择各控制阀或逻辑元件时，主要考虑的特性有：工作压力范围、额定流量、换向时间、使用温度范围、最低工作压力和最低控制压力、使用寿命、空气泄漏量等。,气动辅件的选择 气动辅件的选择主要考虑过滤器、油雾器、消声器等元件的选择。过滤器的通径按额定流量大小选

38、取；油雾器要根据流量和油雾颗粒大小要求选择；消声器可根据环保要求和气动元件管件选取。空压机的选择 由于使用压缩空气单位的负荷波动情况不同，故空压机容量的确定要充分了解不同用户的用气规律性。参考同类型工厂已有数据，必要时可进行一些估算，根据实际情况确定。,在连续耗气的情况下，压缩空气的供气量q可按下述内容进行估算。式中 qimax系统内第i台设备的最大自由空气消耗量 m3/s；n系统内的气动设备数目；利用系数；K1漏损系数，K1=1.151.5;K2备用系数，K2=1.31.6；,分料装置的工作要求为：当按下启动按钮后，气缸往复移动，把储料器中的工件分别分配到出口A和出口B，直至松开按钮，气缸回

39、到初始位置。本任务要求设计该分料装置的控制回路。,分料装置工作示意图,要设计出分料装置的控制回路，必须掌握气动控制回路的一般设计方法，及一些相关元件（如双气控阀）的工作原理及使用方法，这样才能更好地利用好各个元件，设计出合理的控制回路。气动控制回路的控制方法除了有纯气动控制外，还有电气综合控制，所以要完成分料装置的控制回路设计，还必须掌握一些低压电器的控制方法和元器件（如电磁换向阀、按钮、行程开关等）的结构原理，以及电气综合控制的设计方法。,一、绘制分料装置的功能图,分料装置的运动步骤功能图,分料装置控制信号没有时间控制，所以只需设计运动步骤图即可。,注意：在功能图中一般用小写字母带下标的数字

40、表示控制信号，用带箭头的细实线表示控制信号线。,二、绘制控制信号与执行元件的关系图,当按下按钮SB发出一个信号，使活塞杆伸出；当活塞杆伸出触动行程阀（开关）得到使活塞杆退回的控制信号a1，活塞杆开始退回；当活塞杆退回触动行程阀（开关）得到控制信号a0，也就是退回已经到位，一个循环结束，若这时再按下按钮SB执行元件将再次伸出以完成下个动作循环。可以看出，活塞杆前伸的条件有两个，一个是按下气动按钮，一个是活塞杆退回到位，两者缺一不可。,控制信号与执行元件的关系图,选择5/2双气控阀作为主控阀。当有控制信号SB及a0时，阀1.1左位接通，活塞杆前伸，工件到达出口A；当有控制信号a1时，阀1.1右位接

41、通，活塞杆退回，工件到达出口B。,三、纯气动控制回路的设计,1.确定主控回路和信号控制回路,纯气动控制回路设计,三、纯气动控制回路的设计,2.元器件的编号方法,三、纯气动控制回路的设计,3.重新编号后的控制回路图,1.确定主控制回路用5/2双电控阀作为主控阀，其余与纯气动控制相同。,四、电气综合控制回路的设计,电气综合控制回路设计,在初始位置时，压缩空气经主控阀1.1右位进入气缸的无杆腔，使活塞杆处于回缩状态，这时活塞杆上的撞块把行程开关SQ1压合。当按下启动按钮SB后，主控阀1.1的左边电磁铁YA1得电，使阀1.1左位接通，气缸前伸，同时当撞块离开行程开关SQ1后，在弹簧力的作用下，行程开关

42、SQ1断开，使YA1失电，但由于5/2双电磁阀也具有记忆功能，使阀1.1保持左位接入系统，活塞杆继续前伸，分料装置气缸将工件送到出口A。当撞块压合行程开关SQ2后，电磁铁YA2得电，使阀1.1右位接入系统，活塞杆回缩，同时SQ2在弹簧力的作用下断开，使YA2失电，而阀仍保持右位接通，直到活塞杆回缩到尽头，撞块压下行程开并SQ1，回到初始状态。如果一直按下启动按钮，活塞杆一直这样往复运动，直到松开按钮为止，所以分析该控制回路，完全符合分料装置的要求。,2.确定信号控制回路,选择两行程开关来触发信号a0、a1，当然这里得到的是电信号，把它们分别安装在所需的位置，同样要把按钮SB与行程开关SQ1进行

43、串连。,3.分析回路,压装装置的工作要求为：当按下启动按钮后，气缸对物品进行压装，当压实后，停留3.5s左右气缸快速收回，进行第二次压装，一直如此循环，直到按下停止按钮，气缸才停止动作。为了保证在压装过程中活塞杆运行平稳，要求下压运行速度可调节。另外，在工作位置上没有物品时，压装到a1位置后，气缸也要快速收回。由于压装物品的不同，有时还需要对系统的压力进行调整。本任务要求完成对压装装置控制回路的设计。,压装装置的工作示意图,从压装装置的工作要求中可以看出，它需要完成时间（延时）控制、压力达到所需要求（压实与调压）的压力控制、运动的速度（可调与快退）控制、没有物品时的位置控制、启动按钮时的自锁控

44、制，还要注意压力控制与位置控制的联系。这些控制可以借助调压阀、快速排气阀、单向节流阀、延时阀、压力顺序阀、梭阀等元器件来完成，因此需要对这些元器件的工作原理、特点、职能符号等有较全面的了解和掌握。,一、绘制压装装置的时间位移步骤图,压装装置的时间位移步骤图,二、绘制控制信号与执行元件的关系图,控制信号与执行元件的关系图,三、纯气动控制回路设计,选用5/2双气控阀作为主控阀，执行元件选用带缓冲装置的气缸。在主控阀的右端控制信号是并列的关系，按逻辑来讲是“或”的关系，所以可以用一个梭阀把两个信号并联起来，以达到控制要求。,压装装置主控制回路,1.主控回路的设计,三、纯气动控制回路设计,2.控制回路

45、的设计,压装装置控制回路设计,三、纯气动控制回路设计,3.自锁控制的方法,自锁控制,压装装置的控制要求中，要求按下启动按钮，气缸一直工作，直到按下停止按钮工作停止。这种控制方法也就是要在控制回路中要求按下按钮后，控制口需要有信号保持（即自锁），也就是一直要有压缩空气输出。,三、纯气动控制回路设计,4.压装装置纯气动控制回路,四、电气综合控制回路设计,主控回路选用5/2电磁换向阀作为末级主控元件，为了调速平稳选用回气节流调速回路，气缸的快退用快速排气阀来实现，在压紧控制中选用压力开关作为从压力到电信号的转换。,主控回路与电气控制回路的设计,压装装置电气控制回路,回路分析略！,课题九 电-气控制回

46、路设计,1.了解双缸控制回路的设计方法,2.掌握行程程序图的表示方法及设计方法,3.掌握逻辑原理图的设计原理及方法,4.掌握信号状态图的设计方法,检测装置工作示意图,下图为流水线上检测装置的工作示意图，圆形工作台上有6个工位，气缸B是检测气缸，对工件进行检测；气缸A是工作气缸，它每伸出一次，使工作台转过一定的角度。检测装置的工作要求是：气缸A伸出气缸B伸出气缸A退回气缸B退回。本任务要求设计满足该检测装置工作要求的控制回路。,类似于检测装置这种需要两个（或两个以上）执行气缸协调工作的回路称为多缸回路。设计多缸回路时首先要画出气缸运动的位移步骤图，有关动作顺序的条件也应加以规定。在对多缸回路的设

47、计中一般用行程程序回路的设计方法，因而在设计过程中必须有清晰的设计思路，并熟练掌握设计方法。本模块只涉及多缸控制回路中的双缸控制。,检测装置,一、行程程序控制方法,行程程序控制,外部输入启动信号后，逻辑回路进行逻辑运算后，通过主控元件发出一个执行信号，推动第一个执行元件动作。动作完成后，执行元件在其行程终端触发第一个行程信号器，发生新的信号，再经逻辑控制回路进行逻辑运算后发出第二个执行信号，指挥第二个执行元件动作。依次不断地循环运行，直至控制任务完成切断启动指令为止，这是一个闭环控制系统。这种控制方法具有连锁作用，能使执行机构按预定的程序动作，故非常安全可靠，是气动自动化设备上使用最广泛的一种

48、方法。,二、行程程序的文字表示方法,在实际应用中常用文字符号来表示行程程序。1执行元件的表示方法用大写字母A、B、C表示执行元件，用下标“1”表示气缸活塞杆的伸出状态，用下标“0”表示气缸活塞杆的缩回状态。如A1表示A缸活塞杆伸出，A0表示A缸活塞杆缩回。2行程信号器（行程阀）的表示方法用带下标的小写字母a1、a0、b1、b0等分别表示由A1、A0、B1、B0等动作触发的相对应的行程信号器（行程阀）及其输出的信号。如a1是A缸活塞杆伸出到终端位置所触发的行程阀及其输出的信号。3主控阀的表法方法主控阀用F表示，其下标为其控制的气缸号。如FA是控制A缸的主控阀。主控阀的输出信号与气缸的动作是一致的

49、。如主控阀FA的输出信号A1有信号，即活塞杆伸出。,气缸、主控阀、行程信号器之间的关系,二、行程程序的文字表示方法,气缸与主控阀、行程信号器（行程阀）之间的关系及有关代号如图所示。,三、接近开关控制,由于行程开关经常和机械装置踫撞，容易损坏，在实际应用中经常用接近开关来代替行程开关，可以避免机械踫撞而造成开关的损坏。1接近开关的种类,常用的接近开关,接近开关控制分料装置控制原理图,2接近开关的选择 通常都选用电感式接近开关和电容式接近开关，因为这两种接近开关对环境的要求条件较低。3接近开关的控制方法 用例如，接近开关控制的分料装置，其中在R1、C1处分别安装的为电感式接近开关和电容式接近开关，

50、一般要求按近开关与活塞杆的距离应控制在3mm左右。,三、接近开关控制,一、绘制检测装置的位移步骤图,图中执行元件A表示转动气缸，执行元件B表示测量气缸。从位移步骤图中可以清楚的看出两执行元件的运动状态。当执行元件A前伸时，测量气缸B保持不动；当缸A前进到位置时，发出一个信号a1使B缸前伸，而A缸保持伸出状态；当缸B前伸到位置后，发出一个信号b1使缸A回缩，而缸B保持伸出状态；当缸A回到原位后，发出一个信号a0使缸B回到原始位置并得到一个控制信号b0，以准备下一个循环。,检测装置的位移步骤图,二、绘制行程程序框图,1.程序框图 程序框图就是用每一个方框表示一个动作或一个行程。如检测装置的程序框图