项目十九气压传动基本回路和系统(6-7-8)

三、速度控制回路
• 气动系统的工作压力较低、使用功率较小， 且气体的可压缩性远大于液体。因此，执 行元件的速度控制和液压传动也有一定的 差别。调速方法主要是节流调速。 • 速度控制回路：调节或改变执行元件工作 速度的回路。 • 1、单作用气缸速度控制回路 • 如图12－10，该回路的运动平稳性和速度 刚度都较差，易受外负载变化的影响，故 该回路适用于对速度稳定性要求不高的场 合。
二、安全保护回路
• 1、双手操作回路 只有同时按下两个 启动用手动换向阀， 气缸才动作。应用 在冲床、锻压机床 上，对操作人员的 手起到安全保护作 用。
2、互锁回路
• 互锁回路的作 用是：防止各 缸活塞同时动 作，保证工作 时只有一个气 缸活塞动作。
• 该回路利用 梭阀1、2、3 和换向阀4、 5、6 实现互 锁。
按下手动阀，二位
五通换向阀处于左 位，气缸外伸；当 活塞杆挡块压下机 动阀后，二位五通 换至右位，气缸缩 回，完成一次往复 运动。
2、连续往复动作回路
手动阀1换向，高压气体经阀3，使阀2换向，气
缸活塞杆外伸，阀3复位；活塞杆挡块压下行程 阀4时，阀2换至左位，活塞杆缩回，阀4复位； 当活塞杆缩回压下行程阀3时，阀2再次换向，如 此循环往复。
项目十九（7）气动基本回路
• 气动基本回路：由各种相关的气动元件及管 道连接而成的、能完成某一特定功能的基本 单元。 • 气动基本回路是气动系统的基本组成部分， 不管是复杂还是简单的气动系统，都是由基 本回路组成的。
• 气动基本回路的类型：压力控制回路、方向 控制回路和速度控制回路。
一、压力控制回路
• 2）主轴松刀：当定位后压下无触点开关， 使6YA得电，压缩空气经换向阀6→快速 排气阀8→气液增压缸B的上腔→增压腔 的高压油使活塞杆伸出，实现主轴松刀。 • 3）拔刀：同时使8YA得电，压缩空气经 换向阀9→单向节流阀11→缸C的上腔， 使缸C下腔排气，活塞下移实现拔刀。 • 4）主轴锥孔吹气和停止吹气：拔刀后由 回转刀库交换刀具，同时1YA得电，压缩 空气经换向阀2→单向节流阀3向主轴锥 孔吹气。稍后1YA失电、2YA得电，吹气 停止。
• 上述调速回路，一般只适用于对速度稳定 性要求不高的场合。这是因为，当负载突 然增大时，由于气体的可压缩性，将迫使 气缸内的气体压缩，使气缸活塞运动的速 度减慢；反之，当负载突然减少时，又会 使气缸内的气体膨胀，使活塞运动速度加 快，此现象称为气缸的“自行走”。故此， 当要求气缸具有准确平稳的运动速度时， 特别是在负载变化较大的场合，就需要采 用其它调速方式，来改善其调速性能，一 般常用气液联动的调速方式。
二、方向控制回路
• 方向控制回路：控制气动系统中气流的 接通、切断或变向，实现执行元件的启 动、停止和换向的回路。 • 1、单作用气缸换向回路 • 如图12-24a所示为二位三通电磁阀控制 的气缸换向回路。 • 图12-24b所示为三位四通电磁阀控制的 单作用气缸换向回路。
• a）图回路比较简单，但对由气缸驱动的部件 有较高的要求，以便气缸活塞能可靠退回。 • b）图气缸活塞可在任意位置停留，但定位精 度不高，且定位时间不长。
• 一、位置控制回路 • 对执行元件运动过程中的位置进行控制 的回路。 • 1、串连气缸的位置控制回路 • 2、任意位置停止回路
串连气缸的位置控制回路
• 气缸由多个不 同行程的气缸 串联而成。换 向阀1、2、3依 次得电和同时 失电，可得到 四个定位位置 （含原位）。
任意位置停止回路
• 当气缸负载较小时，可选择图a 所示回路， 当气缸负载较大时，应选择图b 所示回路。
3、过载保护回路
• 当气缸活塞右行 过程中超载，使 气缸左腔压力升 高超过预定值时， 打开顺序阀3， 使控制气体经梭 阀4将主阀2切换 至右位，活塞杆 退回，就可防止 系统过载。
三、顺序动作控制回路
• 气动系统中，各执行元件按一定程序完 成各自的动作，一般可分为单往复和连 续往复动作回路及多往复顺序动作回路 等。 • 1、单缸单往复动作回路
2、双作用气缸换向回路
• 图12-25所示为双作用气缸的换向回路。 • a）图为二位五通单气控制的换向回路。 • b）图为由两个二位三通控制的换向回路。 当A有压缩空气时，气缸活塞伸出，反之， 气缸活塞退回。 • c）图为双电控换向阀控制的换向回路。 • 图12-25d、e、 • f控制回路相当于具有记忆功能的回路，故 • 该阀两端控制电磁铁线圈或按钮不能同时 操作，否则将会出现误动作。
• 5）插刀和刀具夹紧：吹气停止后，8YA 失电7YA得电，压缩空气经换向阀9、单 向节流阀10进入缸C下腔，活塞上移实现 插刀动作，同时活塞碰到行程限位阀。 使6YA失电、5YA得电，则压缩空气经阀6 进入气液增压器B的下腔，使活塞退回， 主轴的机械机构使刀具夹紧。 • 6）换刀：气液增压器B的活塞碰到行程 限位阀后，使4YA失电、3YA得电，缸A的 活塞在弹簧力作用下复位，回复到初始 状态，完成换刀动作。
• 排气节流调速回路：12－11 b图 • 调节排气侧的节流阀开度，可以控制不 同的排气速度，从而控制活塞的运动速 度。由于有杆腔存在一定的气体背压力， 故活塞是在无杆腔和有杆腔的压力差作 用下运动的，因而减少了“爬行”发生 的可能性。 • 这种回路能够承受负值负载，运动的平 稳性好，受外负载变化的影响较小。
• 车门关闭中如遇到障碍物，便启动 安全阀8，此时气源压缩空气经阀8 把控制信号通过阀3送到阀4的a侧， 使阀4向车门开启方向切换。 • 须指出，如果阀C、D仍然保持在压 下状态，则阀8起不到自动开启车门 的安全作用。
2、数控加工中心气压换刀系统
• 系统在换刀过程中要实现主轴定位、主 轴松刀、向主轴锥孔吹气和插刀、刀具 夹紧等动作。工作原理如下： • 1）主轴定位：数控系统发出换刀指令时， 主轴停止转动，同时4YA通电，压缩空气 经气动三联件1→换向阀4→单向节流阀 5→主轴定位缸A的右腔→缸A活塞杆左移 伸出，使主轴自动定位。
2、双作用气缸换向回路
• a）图为二位五通单气控制的换向回路。 • b）和c）图为由两个二位三通控制的换向回路。 b）图当A有压缩空气时，气缸活塞伸出；反之， 气缸活塞退回。
• d、e、f图的控制回路相当于具有记忆功 能的回路，故该阀两端控制电磁铁线圈 或按钮不能同时操作，否则将会出现误 动作。f图可实现缸活塞伸出缩回和任意 位置停留。
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②气液阻尼缸速度控制回路
• 慢进快退回路，改 变单向节流阀的开 度，即可控制活塞 的前进速度；活塞 返回时，气液阻尼 缸中液压缸的无杆 腔的油液通过单向 阀快速流入有杆腔， 故返回速度较快， 高位油箱起到补充 泄漏油液的作用。
2）缓冲回路
• 功能: 降低或避免气缸行程末端活塞与缸 体的撞击。 • 应用场合: 在行程长、速度快、惯性大的 场合，除采用缓冲气缸外，一般还采用缓 冲回路。
• 输出压力的大小由溢流式减压阀调整。 在此回路中，分水滤气器、减压阀、油 雾器常组合使用，构成气动三联件。
• 3、高低压转换回路 • 在实际应用中，有些气动控制系统需要 有高、低压力的选择。 • 图12-6a所示为高低压转换回路，该回路 由两个减压阀分别调出p1、p2两种不同 的压力，气动系统就能得到所需要的高 压和低压输出，该回路适用于负载差别 较大的场合。 • 图12-6b是利用两个减压阀和一个换向阀 构成的高低压力p1和p2的自动换向回， 可同时输出高压和低压。
• a图中，活塞杆升、降均通过节流阀调速。 两个反向安装的单向节流阀，可分别控 制活塞杆的伸出和缩回速度。活塞杆伸 出和退回时，只有其中一个节流阀起调 速作用。双向调速
• b图中，气缸上升时可调速，下降时则通 过快速排气阀排气，使气缸快速返回。 单向调速
2、双作用气缸速度控制回路
• 双作用气缸速度控制回路包括调速回路 和缓冲回路。 • 1）调速回路： • （1）节流调速：进气节流和排气节流两 种调速方式。
• 在气压传动中为了提高执行元件的速度 稳定性，一般采用排气节流调速。如b图
• 进气节流调速回路：12－11a图 • 当负载的运动方向与活塞的运动方向相 反时，活塞易出现“爬行”现象。
• 当负载方向与活塞的运动方向一致时， 负载易产生“跑空”现象，使气缸失去 控制。 • 进气节流调速回路承载能力大，但不能 承受负值负载，且运动的平稳性差，受 外负载变化的影响较大。因此，进气节 流调速回路的应用受到了限制。
（2）气液转换速度控制回路
• 气液转换速度控制回路以气压为动力，利用 气液转换器或气液阻尼缸，把气压传动变为 液压传动而控制执行元件的运动速度，将气 压的响应快与液压的速度稳定高结合起来， 达到优势互补。 • ①气液转换器速度控制回路
• 气液转换器1、2将气体的压力 转变成液体的压力； • 液压油驱动液压缸3，得到平 稳易控制的活塞运动速度。 • 要求气液转换器的储油量大于 液压缸的容积，并有一定的余 量。 • 这种回路运动平稳，充分发挥 了气动供气方便和液压速度易 控制的特点；但气、液之间要 求密封性好，以防止空气混入 液压油中，保证运动速度的稳 定。
项目十九（9）气动系统实例
• 目的：通过介绍两个气压传动的系统实 例，来加深对气动控制元件特性的认识， 掌握气动系统的一般组构成，学会阅读 和分析气动系统的基本步骤和方法，会 分析基本回路的功用。
1、车门气动控制系统
• 采用气压控制的公共汽车车门，在司机的座 位和售票员座处都装有气动开关，司机和售 票员都可以开关车门。当车门在关闭过程中 遇到障碍物时，此回路能使车门自动再开启， 起到安全保护作用。 • 气缸7用于开关车门，通过A、B、C、D四个 两位换向阀按钮的操纵，控制双气换向阀， 进而控制气缸的换向。气缸运动速度的快慢 由单向速度控制阀5、6来调节。压下阀A或B 的按钮使车门开启，压下阀C或D的按钮使车 门关闭，先导阀8起安全作用。
• 当操纵阀A或B按钮时，气源压缩空气经阀A 或B进入到阀1或2，把控制信号送到阀4的a 侧，使阀4向车门开启方向切换。气源压缩 空气经阀4和阀5到气缸有杆腔，打开车门。
• 当操纵阀C或D按钮时，气源压缩空气经阀C 或D到阀2，把控制信号送到阀4的b侧，使阀 4向车门关闭方向切换。压缩空气经阀4和阀 6到气缸的无杆腔，关闭车门。
• 压力控制回路：对系统压力进行调节和 控制的回路。 • 1、一次压力控制回路： • 一次压力控制回路主要用来控制小型压 缩空气站中储气罐内的压力，使它不超 过储气罐所设定的压力。这是气源的第 一次压力控制。
• 可以采用外控溢流阀或电接点压力计控制。 • 采用溢流阀控制时，结构简单、工作可靠， 但气量损失较大；采用电接点压力计控制 时，对电动机及控制要求较高。故常用于 小型压缩机。 • 2、二次压力控制回路 • 二次压力控制回路的作用主要是对气动控 制系统的气源压力进行控制。
• 活塞向右运动时，缸 右腔的气体经机动换 向阀及三位五通换向 阀排掉。
• 当活塞运动到末端碰 到机动阀时，气体经 节流阀排掉。 • 活塞运动速度得到缓 冲。调整机动阀的安 装位置就可以改变缓 冲的开始时间。 • 此回路适合于惯性力 大的场合。
缓冲回路 图17-29
项目十九（8）其他常用基本回路