第5章气动控制回路

1、机械工程系机械工程系气压传动技术气压传动技术 本章教学目的本章教学目的 通过本章讲解，使学生熟悉各种气动基本回路的组成以及工作原理，了解各种气动基本回路和液压基本回路的区别。 1. 熟悉气动回路的功能、组成与表示； 2. 掌握换向回路、速度控制回路、压力控制回路工作原理及其应用；（重点） 3. 了解气液联动回路工作原理； 4. 掌握计数回路、延时回路工作原理及其应用；（难点） 5. 掌握安全保护和操作回路及其应用； 6. 熟悉气动回路的一般分析方法。 第第5章章 气动控制回路气动控制回路 气动系统由于采用的元件和连接方式不同，可实现各种不同的功能，而任何复杂的气动控制回路，都是由若干个具有特定

2、功能的基本回路和常用回路组成。在气动系统分析、设计之前，先介绍一些气动基本回路和常用回路，了解回路的功能，熟悉回路的构成和性能，便于气动控制系统的分析和设计，以组成完善的气动控制。一、气动基本回路的组成与表示一、气动基本回路的组成与表示1.1.气动回路的符号表示法气动回路的符号表示法 工程上，气动系统回路图是以气动元件职能符号组合而成的，故应对前述所有气动元件的功能、符号与特性熟悉和了解。 以气动符号所绘制的回路图可分为定位和不定位两种表示法。定位回路图是以系统中元件实际的安装位置绘制的。21342513112213213 不定位回路图不是按元件的实际位置绘制的，而是根据信号流动方向，从下向上

3、绘制21342513112213213a1a12.2.回路图内元件的命名回路图内元件的命名气动回路图内元件常以数字数字和英文字母英文字母两种方法命名。a0a1b0b1qb0a1b1a0ABy1y2VAVBV13.3.各种元件的表示方法各种元件的表示方法 正常位置阀芯未操作时阀的位置为正常位置。 起始位置阀已安装在系统中，并已通气供压，阀芯所处的位置称为起始位置，应标明。4.4.管路的表示管路的表示 通常工作管路用实线表示，控制管路用虚线表示。而在复杂的气动回路中，为保持图面清晰，控制管路也可以用实线表示。管路尽可能画成直线以避免交叉。21342513213a1a1二、二、压力控制回路压力控制回

4、路1 1一次压力控制回路一次压力控制回路用于使贮气罐送出的气体压力不超过规定压力。通常在贮气罐上安装一只安全阀，一旦罐内压力超过规定压力就通过安全阀向外放气。也常在贮气罐上装一只电接触压力表，一旦罐内压力超过规定压力时，就控制压缩机断电，不再供气 。1溢流阀；2空气压缩机；3单向阀；4储气罐；5压力继电器；6压力表；7-气源调节装置 2二次压力控制回路 1空气过滤器 2减压阀 3压力表 4油雾器如图所示，由两个减压阀和一个换向阀组成，可以由换向阀控制得到输出高压或低压气源，若去掉换向阀，就可以同时得到输出高压和低压两种气源。 3高低压转换回路 三、换向回路三、换向回路1 1单作用气缸换向回路单

5、作用气缸换向回路【习题1】分配装置问题描述：问题描述：分配装置将铝盒推入至工作站中。按下按钮，单作用气缸(A)的活塞杆伸出。当松开按钮后，活塞杆缩回。213213【习题1】分配装置问题描述：问题描述：分配装置将铝盒推入至工作站中。按下按钮，单作用气缸(A)的活塞杆伸出。当松开按钮后，活塞杆缩回。Aq气 源二联件 位移-步进图2 2双作用气缸换向回路双作用气缸换向回路 a）气控换向 b）电控换向 c）手控换向用单控阀的换向回路用单控阀的换向回路425134251342513【习题2】位置转换装置问题描述：问题描述：在位置转换装置的帮助下，经过冷却的煤块被传送至一个高或低位的传送带上。 滑动杆(高

6、或低位)的位置由阀的选择开关决定。双作用气缸(1A)前进运动的时间t1=3秒；缩回运动时间 t2=2.5秒。对于初始位置，假设气缸处在缩回的末端位置。（a）双气控换向 （b）双电控换向用双控阀的换向回路用双控阀的换向回路2 2双作用气缸换向回路双作用气缸换向回路【习题3】记号装置问题描述：问题描述：测量人员的测量杆长度为3或5m，红色标记的长度为200mm。可以在两个按钮中进行选择以通过气缸来控制测量杆的运动，气缸上有排气阀。按下按钮可以控制行程，直到气缸(A)达到前进的终端位置。A【习题3】记号装置问题描述：问题描述：测量人员的测量杆长度为3或5m，红色标记的长度为200mm。可以在两个按钮

7、中进行选择以通过气缸来控制测量杆的运动，气缸上有排气阀。按下按钮可以控制行程，直到气缸(A)达到前进的终端位置。A69%Aq 1q 2a1a1q 3 采用三位五通阀的换向控制回路 中位加压式中位时进气口与两个出气口同时相通，因活塞两端作用面积不相等，故活塞杆仍然会向前伸出。A1A271%59%四、速度控制回路四、速度控制回路1 1单作用气缸速度控制单作用气缸速度控制21330%12350%21330%(a)【习题4】金属工件的分类问题描述：问题描述：通过手动按钮来控制阀体，金属工件放在随机的位置，被分类后放入另一个传送带上。单作用气缸(A)的活塞杆前进行程的时间t=0.4秒。当松开按钮时，活塞

8、杆缩回到初始位置。压力表要安装在单向节流阀前或后方。A【习题4】金属工件的分类问题描述：问题描述：通过手动按钮来控制阀体，金属工件放在随机的位置，被分类后放入另一个传送带上。单作用气缸(A)活塞杆前进行程的时间t=0.4秒。松开按钮时，活塞杆缩回到初始位置。压力表安装在单向节流阀前或后方。AAq68%Z 1Z 2【习题5】工件的分离问题描述：问题描述：工件分离装置将工件从一个传送带上推到X光仪器上。按下按钮后单作用气缸(A)快速缩回。松开按钮后，活塞杆伸出。前进运动的时间t=0.9秒。压力表安装在单向节流阀的前或后方。AAq68%Z 1Z 232 2双作用气缸的进气节流调速回路双作用气缸的进气

9、节流调速回路50%80%4215350%80%421534251350%70%4215360%123(a)(b)(c)(d)五、气液联动回路五、气液联动回路六、位置控制回路六、位置控制回路1 1采用三位阀的位置控制回路采用三位阀的位置控制回路2 2采用机械挡块采用机械挡块3 3利用制动气缸利用制动气缸七、安全保护回路七、安全保护回路1 1过载保护回路过载保护回路1手动换向阀；2主控阀；3顺序阀；4梭阀；5手动换向阀312452 2双手操作回路双手操作回路【习题6】折边机问题描述：问题描述：按下按钮可控制两个相同的阀，使得气缸伸出对工件进行折边加工，工件的折边面积为405。 如果松开两个按钮，双

10、作用气缸(A)慢慢缩回到初始位置。气缸压力可以显示出来。321【习题6】折边机问题描述：问题描述：按下按钮可控制两个相同的阀，使得气缸伸出对工件进行折边加工，工件的折边面积为405。 如果松开两个按钮，双作用气缸(A)慢慢缩回到初始位置。气缸压力可以显示出来。69%3Az 1z 2q 1q 23 3互锁回路互锁回路1、2、3梭阀；4、5、6、7、8、9换向阀ABC1234567894 4自锁回路自锁回路【习题7】工件位置转换问题描述：问题描述：大型块状铸造工件在工作线1或2上传送。按下按钮可以控制单作用气缸(A)伸出。在一秒后再次按下另一个按钮，气缸缩回。弹簧复位的单气控换向阀为最终控制元件。

11、通过气动自锁回路可以记忆前进信号。q 1q 2八、往复动作回路八、往复动作回路1 1单往复动作回路单往复动作回路2 2连续往复动作回路连续往复动作回路50%50%12350%50%1234AA九、延时回路九、延时回路【习题8】圆柱工件的分离问题描述：问题描述：双作用气缸(A)将圆柱形工件推向测量装置。工件通过气缸的连续运动而被分离。通过控制阀上的旋钮使气缸。 气缸的进程时间t1=0.6秒，回程时间t3=0.4秒。气缸在前进的末端位置停留时间t2=1.0秒，周期循环时间t4=2.0秒。50%3142(a)50%3(b)【习题8】圆柱工件的分离84%a0Aqa1a1a069%59%t 1十、计数回

12、路十、计数回路二进制计数回路a0a140%70% 3a1a0ASKSIM-P-03十一、真空吸附回路十一、真空吸附回路1 1真空泵真空回路真空泵真空回路1真空泵；2过滤器；3单向阀；4压力表；5真空开关；6真空罐；7电磁阀；8吸盘2 2真空发生器真空回路真空发生器真空回路l真空发生器；2减压阀；3节流阀；4换向阀；5过滤器；6真空开关；7吸盘【习题【习题9 9】抓放单元】抓放单元问题描述：问题描述：初始位置，双作用气缸(A)处于缩回状态；真空吸盘（C）处于高位。工作时，A缸伸出到工件所在位置，旋转气马达（B）通过齿轮齿条（或蜗轮蜗杆）机构带动真空吸盘（C）下降。吸取工件后，停留t1=2秒，气马

13、达（B）反向旋转，工件上升至高位后，A缸缩回。本抓放单元主要应用于装配、检测、包装等过程中进行小工件的装卸。ABCa0a1b1b063%a0a1b0b1十二、其他回路十二、其他回路其它控制回路其它控制回路 缓冲回路缓冲回路 利用溢流阀产生缓冲背压利用溢流阀产生缓冲背压中位时气缸下腔的压力由溢流阀设定，产生背压其它控制回路其它控制回路 防止起动飞出回路 在气缸起动前使其排气侧产生背压采用中位加压式采用中位加压式电磁阀使气缸电磁阀使气缸排气侧产生背压排气侧产生背压PP 采用入口节流调速入口节流调速入口节流调速防止起动飞出防止起动飞出其它控制回路其它控制回路 落下防止回路落下防止回路 采用先导式单向

14、阀采用先导式单向阀其它控制回路其它控制回路 节流阀同步回路 利用节流阀使流入和流出执行机构的流量保持一致其它控制回路其它控制回路 气液转换缸的同步回路气液转换缸利用两个气液缸实现同步动作【习题【习题1010】塑料焊接机】塑料焊接机问题描述：两个双作用气缸(1A)和(2A)上装有一个电热焊接器。工件的厚度在1.5mm至4mm之间不等。接缝长度任意。两个气缸的活塞力通过减压阀来控制。设定值p=4bar。 按下按钮后，两个双作用气缸平行前进。为了控制压力，压力表安装在气缸和单向节流阀之间。 经过t=1.5秒后，气缸回到初始位置。按下第二个按钮可以直接进行回程运动。1S11S250%2S12S250%

15、44%1S12S11S22S21 A2 A1 Z2 Z1V22V21V12V10V30V10Z40V20S10S20Z3TP101-P-G-12其它控制回路其它控制回路 张力控制回路准确的压力设定准确的压力设定灵敏度为灵敏度为0.2%F.S.0.2%F.S.（满值）以内的（满值）以内的张力控制张力控制一般需使用低一般需使用低摩擦气缸。摩擦气缸。必须使用精密减必须使用精密减压阀压阀IRIR系列。系列。精密减压阀精密减压阀IRIR前必须使前必须使用油雾分离器。用油雾分离器。十三、典型设备气动回路分析十三、典型设备气动回路分析 1.了解设备的功用及对气动系统动作和性能的要求。 2.初步分析气动回路图

16、，将系统分解为若干个子回路。 3.对每个子回路进行分析。分析组成子回路的基本回路及各气动元件的作用；按执行元件的工作循环分析实现每步动作的进气和排气路线。 4.根据回路中对各执行元件之间的顺序、同步等要求分析各子回路之间的联系，弄懂整个气动回路的工作原理。 5.归纳出设备气动回路的特点和使设备正常工作的要领，加深对整个气动回路的理解。十二、典型设备气动回路分析十二、典型设备气动回路分析【示例】激光切割机输入单元【示例】激光切割机输入单元功能描述：功能描述：厚度为0.6mm的不锈钢工件放在输入站上。按下开始按钮后，送料气缸(B)缩回，同时夹紧缸(A)前进。两个气缸运动的循环时间t1=0.5秒。调

17、节夹紧时间t2=5秒，激光切割机进行工作。工作结束后，夹紧缸缩回，送料缸将工件送出。换向阀的压力线P1和P2通过两个压力表进行监测。ABa0a1b157%62%13%a0a1b1ABJ 1J 2V 4V 2V 3Z 1Z 2V 1T 1qP 1P 2 原理图原理图TP101-PG-16v=0a0a1v=0b157%0.006.0062%13%a0a1b1ABJ 1J 2V 4V 2V 3Z 1Z 2V 1T 1qP 1P 2 初始位置初始位置v=0a0a1v=0b157%6.000.0062%13%a0a1b1ABJ 1J 2V 4V 2V 3Z 1Z 2V 1T 1qP 1P 2 A1B0v

18、=0a0a1v=0b157%0.006.0062%13%a0a1b1ABJ 1J 2V 4V 2V 3Z 1Z 2V 1T 1qP 1P 2 A0B1【习题】自动钻床【习题】自动钻床功能描述：功能描述：方形工件从料仓中被送至钻床位置夹紧，加工后被推出。 水平安装的双作用气缸(1A)将工件从料仓中推出并夹紧。当夹紧力达到p=4bar时，钻床(2A)通过无杆缸伸出，达到加工位置。设定压力为p=5bar。 当加工完成后，单作用气缸(3A)将工件推出。经过时间t=0.6秒后，气缸缩回。当气缸(3A)达到缩回的末端位置时，滚轮杠杆式行程阀被触发；它的信号可以通过指示灯显示。压力表显示气缸(1A)的夹紧压

19、力。第二个压力表连接在压力线P2上。 通过按下开始按钮可以设定控制系统。通过对阀的转换可以选择连续循环。1S380%2S22S170%3S40%2S21S33S2S11 A2 A3 A1V21V10V32Z22Z10V21S11S20Z32V13V13V20Z40V13 Z2V2 原理图原理图TP101-PG-19v=01S380%4.0v=02S22S170%3S0.0040%6.002S21S33S2S11 A2 A3 Av=01V21V10V32Z22Z10V21S11S20Z32V13V13V20Z40V13 Z2V2初始位置初始位置v=01S1100%4.0v=02S12S270%3S16.0040%6.002S11S13S12S21 A2 A3 Av=01V41V31V21Z12V11V11S21S30Z32V33V13V22V20V20V12V41A伸出伸出2A伸出伸出v=01S1100%4.0v=0.162S12S270%3S16.0040%6.002S11S13S12S21 A2