气压基本回路认识与典型气压传动系统分析

《设备控制基础》课程教案

学习单元3：气压传动认识及典型气压传动系统分析

3.2 气动基本回路认识与典型气压传动系统分析

授课内容：

1. 理解气压传动控制系统的主要优缺点。

2. 掌握各主要气压基本回路的工作原理与功用。

2. 理解气动系统在数控设备上的具体应用。

3. 认识各个气动系统的工作原理和组成：

1.1 压力控制回路

1．一次压力控制回路

这种回路，用于使储气罐送出的气体压力不超过规定压力。为此，通常在储气罐上装一电接点式压力表，或压力继电器，一旦罐内超过规定压力时，即控制空气压缩机断电，不再供气。也常在储气罐上安装一只安全阀，用来实现一旦罐内超过规定压力就向大气放气。

2．二次压力控制回路

为保证气动系统使用的气体压力为一稳定值，多用如图所示的由空气过滤器—减压阀—油雾器（气动三大件）组成的二次压力控制回路，但要注意，供给逻辑元件的压缩空气不要加入润滑油。

3．高低压转换回路

若设备有时需要高压，有时需要低压，则可用高低压转换回路，由两个减压阀和换向阀构成的高低压转换回路，可控制气缸输出两种大小不同的力。

4．连续压力控制回路

近年来，由于计算机技术、微电子技术与气动技术的结合，电气比例控制技术的应用日益广泛。

图示为采用比例阀构成的压力控制回路。气缸有杆腔的压力大小由减压阀调为定值，而无杆腔的压力由计算机输出的控制信号控制比例阀的输出压力来实现，从而使气缸的输出力得到连续控制

1．2 换向回路

1．单作用气缸换向回路

2．双作用气缸换向回路

1.3 速度控制回路

1．单作用气缸速度控制回路

2．双作用气缸速度控制回路

除用单向节流阀构成的调速回路外，采用其它流量控制阀也可构成调速回路。图c) 所示为采用排气节流阀的调速回路。为了提高气缸的速度，可以在气缸出口安装快速排气阀，这样气缸内气体可通过快速排气阀直接排放。图d）为采用快速排气阀构成的气缸快速返回回路。

3．缓冲回路

在实际当中，可采用缓冲回路来满足气缸行程末端的缓冲要求。由速度控制阀配合使用的缓冲回路。当活塞向右运动时，缸右腔的气体经行程阀再由三位五通阀排掉，当活塞运动到末端，活塞杆上的挡块碰到行程阀时，节流阀短接的路被堵死，气体就只能经节流阀排除，这样活塞运动速度就得到了缓冲。调整行程阀的安装位置就可以改变缓冲开始时间。此回路适用于活塞惯性大的场合。

1.4 气液联动回路

在气压回路中，采用气液转换器或气液阻尼缸后，把气压传动转换为液压传动，使执行元件的速度、运动更加稳定。若采用气液增压回路，则能得增大传动力。气液联动回路装置简单，经济可靠。

1．采用气液转换器的速度控制回路

它利用气液转换器将气压变成液压，利用液压油驱动液压缸，从而得到平稳且易控制的活塞运动速度。这种回路，充分发挥了气动供气方便和液压速度容易控制的特点。必须注意：气液转换器中贮油量应大于液压缸的容积，气、液间的密封要好，避免气体混入油中。

2．采用气液阻尼缸的速度控制回路

3．气液同步回路

1.5 增压回路

当压缩空气的压力较低，或气缸设置在狭窄的空间里、不能使用较大面积的气缸，而又要求很大的输出力时，可采用增压回路。增压一般使用增压器，增压器可分为气体增压器和气液增压器。气液增压器的高压侧用液压油，以实现从低压空气到高压油的转换。

1．使用气体增压器的增压回路

2．使用气液增压器的增压回路

1.6 延时控制回路

1．延时接通回路

延时时间的长短可根据需要选择不同大小的蓄气罐或调节单向节流阀来实现。

2．延时断开回路

图3–55是延时断开回路。当操作手动阀时，储气罐被充气，压力很快上升，换向阀立刻被切换并有输出。松开手动问后，由于储气罐储存的压缩空气经节流阀排空需一段时间，故换向阀的控制信号延时撤除，使换向阀延时换向。

1.7 往复动作回路

1．一次往复动作回路

在一次往复动作回路中，操作者每发出一个信号，气缸就完成一次往复动作。

2．连续往复动作回路

如图所示的回路是一连续往复动作回路，能完成连续的动作循环。

1.8 安全保护回路

1．双手同时操作回路

锻压、冲压等设备中必须设置安全保护回路，以保证操作者双手的安全。

2．过载保护回路

此回路是当活塞杆伸出过程中遇到故障造成气缸过载，活塞能自动退回的回路。

2.典型气压传动系统分析

2 1 加工中心交换台升起回路

引导问题：

请同学们通过查阅相关资料和教师讲解，分析加工中心交换台升起回路的工作原理和回路组成。

在某双工作台加工中心中，为了在工作中实现工作台交换，需要设置交换台。作为加工中心工作台交换的关键部件交换台，采用气压传动控制，其回路如图3-42所示。加工中心交换台承载着工作台及其相应的辅具，升起载荷较大，为避免气缸活塞缩回时在负值负载力作用下产生较大的惯性冲击，以防造成机床零部件损伤，回路中对气缸活塞运动采用了排气节流调速控制。此外，为了检测气缸活塞的运动位置，回路中设置了两个接近开关LS16和LS17，以实现系统对整个交换台升降过程的行程控制。

加工中心交换台升起回路

2.2加工中心盘式刀库摆动回路

引导问题：

请同学们通过查阅相关资料和教师讲解，分析加工中心盘式刀库摆动回路的工作原理和回路组成。

数控加工中心在工作过程中，需要实现自动更换刀具。在某加工中心的控制系统中，自动刀库的半动、刀套反转、主轴孔内刀具拉杆的向下运动、主轴吹气、油气润滑单元排送润滑油、数控转台夹紧松开等，均采用气压传动。

加工中心盘式刀库摆动回路原理

某加工中心的盘式自动刀库的摆动控制采用的气动回路如图3-43所示。自动刀库摆动回路由二位三通电磁换向阀A、二位五通电磁换向阀B、两个单气控二位二通换向阀C和D 以及两个单向节流阀E和F组成。二位三通电磁换向阀A控制回路气源的通断，同时也控制两个单气控二位二通换向阀C和D输出口的通断。工作时，换向阀A通电，接通回路气源，压缩气体经过控制回路分别进入单气控二位二通换向阀C和D的左右控制腔，使主控换向阀B与气缸之间形成通路。这样，当主控换向阀B接收相应信号时，即可实现气缸活塞的伸出和缩回动作。如果系统发出信号使二位三通电磁换向阀A断电时，其输出信号被切断，同时也切断了换向阀C和D的控制气路，使它们在弹簧作用下迅速复位，气缸进、排气口均处于封闭状态，活塞在原位停止。回路利用换向阀阀C和D使气缸活塞可以停止在任意位置上，并且可以防止切断气源后活塞产生移动错差。

回路中设置的两个单向节流阀E和F对气缸进行排气节流控制，可有效降低气缸活塞的运动速度，以避免更换刀具在反转过程中因运动速度过快发生脱落现象。