液压与气压传动 第2版 教学课件 马振福 高职课件14

1、在线教务辅导网： :/教材其余课件及动画素材请查阅在线教务辅导网QQ:349134187 或者直接输入下面地址：第十四章 气压传动系统设计 介绍气压传动程序控制系统的设计方法。 学习目标 1.了解气压传动系统的设计的内容和步骤。 2.掌握行程程序回路的设计方法和步骤。 3.学会用信号-动作状态图法设计气动控制回路。 第一节 气动程序系统设计步骤和方法 一、明确系统的工作要求 1）循环动作过程要求： 2）运动状态要求： 3）输出动力要求： 4）工作环境要求： 5）控制方式要求： 二、确定控制方案，进行气动回路设计 1）根据工作要求和循环动作过程列出工作程序图，包括执行元件的数目、动作顺序及执行元

2、件的形式。 2）根据工作程序图画出信号-动作状态图（X-D线图）或卡诺图。 3）找出障碍信号并消除障碍。 4）画出逻辑原理图和气动回路图。 三、选择和计算执行元件 1）确定执行元件的类型及数目。 2）计算选择结构参数。 3）计算耗气量。四、选择控制元件1）确定控制元件的类型及数目。 2）确定控制方式及安全保护回路。五、选择气动辅助元件 1）选择过滤器、油雾器、储气罐、干燥器、消声器等元件的容量及形式。 2）确定管径、管长及管接头的形式。 六、根据执行元件的耗气量，确定压缩机的容量及台数 第二节 行程程序回路的设计 行程程序回路的设计方法有：信号-动作状态图法（简称X-D线图法）、卡诺图法及分组

3、供气法等。信号-动作状态图法，故障诊断和排除比较简单又直观，由此设计出的气动回路控制准确、回路简单、使用和维修方便。X-D线图法设计行程程序控制回路步骤： 1）根据生产自动化的工艺要求，列出工作程序图。 2）绘制信号-动作(X-D)状态图。 3）分析找出障碍，并排出障碍信号，列出所有执行元件控制信号的逻辑表达式。 4）绘制逻辑控制原理图。 5）绘制气动回路原理图。 一、行程程序回路的设计方法和步骤 二、信号-动作状态图法中符号的规定 3）控制气缸换向的换向阀也用与其控制的缸所对应的文字符号表示。 4）右上角带“*”号的信号表示经过逻辑处理而排除障碍的执行信号，如a0*、a1*等；而把不带“*”

4、号的信号叫做原始信号，如a0、a1等。 1）用大写字母表示气缸，用下标“0”与“1”表示气缸活塞杆缩回，伸出两种状态。 2）用带下标的小写字母 a0、a1、b0、b1分别表示与动作A0 、A1 、B0 、B1 相对应的行程阀及其输出信号。 三、信号动作（X-D）状态图法介绍 设有两个气缸（A、B）的系统，要求其动作顺序为：A缸进B缸进B缸退A缸退，该动作顺序可用程序式表示，即可写成A1B1B0A0。此时按下列步骤进行设计： 1. 列出工作程序图 根据动作顺序，得到工作程序图， 为启动信号。 2. 绘制信号-动作状态图 （1）画方格图 根据列出的工作程序，从左至右画方格，并在方格顶拦填写程序序号

5、1、2、3、4。 在序号下面填上相应的动作状态A1、B1、B0、A0；在最右边一栏填写“执行信号表达式”。 每个X-D组包括上下两行，上行为行程信号，下行为该信号控制的动作状态。 应注意： 由于程序是首尾相接的，因此，方格图也应是首尾相接的。也就是程序序号1左侧的那条纵线与程序序号4右侧的那条纵线视为同一条线。X-D组1234执行信号A1B1B0A01a0(A1)A12a1(B1)B13b1(B0)B04b0(A0)A0备用格方 格 图 （2）画动作状态线（D线） 用横向粗实线画出各执行元件的动作状态线。起点是该动作程序的开始处，用符号“”画出；终点处用符号“”画出。动作状态的终点是该动作状态

6、变化的开始处。 （3）画信号线（X线） 信号线的起点是与同一组中动作状态线的起点相同，用符号“”画出；如信号a1是控制B缸活塞杆伸出动作B1的，则a1与 B1同一起点。终点是和上一组中产生该信号的动作状态线终点相同，如信号a1 是 由上组A1产生的，所以a1终点与A1终点相同，用符号“”画出。 3. 列出所有执行元件的执行信号表达式 （1）判断有无障碍信号 设计行程程序控制回路必需注意信号之间是否存在干扰。例如，某一信号妨碍另一信号的输出，或两个信号控制一个动作等，这就是信号之间形成了障碍，首先要找出障碍信号，然后再设法将其消除。 方法：可对X-D线图进行分析，若各信号线均比所控制的动作线短（

7、或等长），则各信号均为无障碍信号； 若有某信号线比其所控制的动作线长，则该信号为障碍信号，所长出的那部分线段就叫障碍段，用波浪线“ ”表示。图中a1、b0就是障碍信号。（2）消除障碍段（简称消障） 1）脉冲信号法：即把障碍信号变成脉冲信号。 图a是利用机械式活络挡块使行程阀发出的信号变成脉冲信号的示意图。 工作原理： 当活塞杆伸出时，活络挡块压行程阀发出脉冲信号；活塞杆收回时，活络挡块绕销轴转动通过行程阀，此时不发信号。这样就能使行程阀把长信号变为短信号。 工作原理： 活塞杆前进时压下行程阀发出脉冲信号；活塞杆返回时行程阀的头部具有可折性，没有把阀压下，阀就不发信号。上述方法排出障碍简单易行，

8、可节省气动元件及管路。这种消障方法适用于定位精度要求不高，活塞运动速度不太大的场合。 图b：用可通过式行程阀发脉冲信号。2）逻辑回路法： 为了排除障碍信号 中的障碍段，可以另外引入一个辅助信号（称为制约信号） ， 把 和 相“与”而得到派生的无障碍执行信号 ， 即 式中 无障碍的执行信号； 有障碍的信号； 制约信号（排除障碍的辅助信号）。上式也称为消障的逻辑函数式，它可以由“与门”逻辑元件来实现（图示）。也可以用一个行程阀两个信号的串联，或两个行程阀串联来实现。选择制约信号 原则： 尽量用系统中某原始信号作为制约信号，这样可不增加气动元件。 制约信号 的起点应选在障碍信号 开始之前， 的终点应

9、选在障碍信号 的无障碍段中。 3）辅助阀法： 若在X-D线图中找不到可用来作为消障的制约信号时，可增加一个辅助阀来排除障碍，辅助阀就是中间记忆元件，即双稳元件。 用辅助阀的输出信号作为制约信号，用它和有障碍的信号m相“与”，以排除掉 m中的障碍。 用辅助阀法消障后执行信号逻辑函数表达方式 式中 障碍的信号； 消障后的执行信号； 辅助阀（中间记忆元件）输出信号； 、 分别是辅助阀的两个控制信号。 图a为辅助阀消障的逻辑原理；图b 为其回路原理，当t有气时使K阀有输出，而d有气时K阀无输出。很明显 t 与d 不能同时存在。从X-D线图上看，t 与d二者不能相重合；用逻辑代数来表示，要满足： 是使

10、阀“断”的信号，其起点应在m 信号的无障碍段中，其终点应在 起点之前。图为记忆元件控制信号选择的示意图。 四、绘制逻辑原理图 根据X-D线图的执行信号表达式并考虑手动、启动、复位等要求所画出的逻辑原理图。辅助阀（中间记忆元件）控制信号 、 的选择原则： 是使K阀“通”的信号，其起点应选择在m 信号起点之前（或同时），其终点应在m的无障碍段中。 1. 气动原理图的基本组成及符号 2）行元件的动作由主控阀的输出表示，因为主控阀常具有记忆能力，可用逻辑记忆符号表示。 3）行程发信号装置主要是行程阀，包括外部信号输入装置，如起动阀、复位阀等。这些符号加上小方框表示各种原始信号，在小方框上方画相应符号者

11、表示各种手动阀（图中起动阀 ）。 1）在逻辑原理图中主要是由“是”、“或”、“与”、“非”、“记忆”等逻辑符号表示。逻辑图上的某一逻辑符号，在回路原理图上可由多种方案表示，例如“与”逻辑符号可以是一种逻辑元件，也可由两个气阀串联而成。 根据X-D线图中执行信号栏的表达式，使用上述符号按下列步骤绘制 ： 1）把系统中每个执行元件的两种状态与主控阀相连后，自上而下逐个地画在图的右侧。 2）把发信器（如行程阀等）大致对应其所控制的元件，一个个地列于图的左侧。 3）在图上要反映出执行信号逻辑表达式中的逻辑符号之间的关系，并画出为操作需要而增加的阀（如起动阀）。（2）气动逻辑原理图的画法 五、气动回路原

12、理图的绘制 气动回路原理图是根据逻辑原理图绘制的，注意以下几点： （1）根据具体情况选用气阀及逻辑元件。 （2）一般规定工作程序图的最后程序终了时作为气动回路的初始（或静止）位置，回路原理图上阀的供气及进出口连接位置，应按回路初始静止位置的状态连接。 （3）控制回路连接一般用虚线表示，但对复杂气动系统，为防止连线过乱，亦可用细实线代替虚线。 （4）“与”、“或”、“非”、“记忆”等逻辑关系的连接可按基本逻辑回路选取。逻辑“与”的符号在回路上常用两个阀“串接”的方式，行程阀与起动阀常采用二位三通阀。 （5）在回路原理图上应写出程序或操作要求的文字说明。画法：把系统中全部执行元件水平或垂直排列，在执行元件的下面或左侧画上相对应的主控阀，把行程阀直观地画在各气缸活塞杆伸缩状态对应的水平位置上。 图为采用直观习