第11章 气动回路与应用

11.1方向控制回路分析与设计

11.2压力控制回路分析

11.3速度控制回路分析与设计

小结第11章气动回路与应用11.1方向控制回路分析与设计11.1.1知识准备1.单作用换向回路学习目标1.掌握方向控制回路元件的功能及工作原理；2.熟练分析气动方向回路原理图；3.简单气动方向回路的设计。2023/1/31第11章气动回路与应用图11-2采用二位五通阀手动换向回路

2.双作用换向回路2023/1/31第11章气动回路与应用11.1.2项目实施1.拉门自动开闭回路分析与设计(1)任务描述

以气缸直接推拉机构作为工作装置，进行气缸回路的设计与分析。拉门的开闭采用气压控制，开闭动作为往复运动，因此执行元件采用双作用气缸，当活塞杆外伸时关门，收回时门开启。门的启闭采用自动控制。(2)原理设计

图11-7拉门自动开闭回路

2023/1/31第11章气动回路与应用(3)工作过程分析

当踏板被踏下后，压下检测阀门1，使主控阀2的控制腔进入压缩空气换向，阀的上位进入工作状态，压缩空气进入气缸的有杆腔，无杆腔处于放气状态，活塞杆收回，拉开拉门，当人离走过拉门，离开踏板后，检测阀1抬起，主控阀失去控制压力，在弹簧的作用下恢复原位，压缩空气进入气缸的无杆腔，活塞杆伸出，门关闭。

当双手同时按下手动阀，气罐3中预先充满的压缩空气经节流阀4，延迟后切换阀5，活塞才能落下。2．冲压回路分析与设计2023/1/31第11章气动回路与应用1.互锁回路11.1.3知识拓展图11-9多缸互锁回路1、2、3-梭阀

4、5、6-二位五通换向阀

7、8、9-二位三通换向阀

2023/1/31第11章气动回路与应用图(a)中按动按扭可将各类元件中的空气排空，实现立即停车。图(b)中，按急停按钮将信号系统和控制系统空气排空，执行元件可运行到终点后停止。重新起动时，按动急停复位阀按钮即可。2．急停安全保护回路2023/1/31第11章气动回路与应用11.2压力控制回路分析11.2.1知识准备

1.气源压力控制回路学习目标1.掌握压力控制回路元件的功能及工作原理

2.熟练分析气动压力回路原理图3.简单气动压力回路的设计

图11-11一次压力控制回路1-电机

2-空气压缩机

3-单向阀

4-溢流阀

5-贮气罐

6-电触点压力表

7-压力继电器气源压力控制回路又称为一次压力控制回路，用于使储气罐送出的压力不超过规定压力

采用溢流阀的控制方式结构简单、工作可靠，但耗气量大。2023/1/31第11章气动回路与应用图11-12工作压力控制回路1-电动机2-空气压缩机3-单向阀4-溢流阀在气动系统中，使用由空气过滤器、减压阀以及油雾器组成的工作压力控制回路，也称为二次压力控制回路。过滤器、减压阀和油雾器被称为气源调节装置（气动三联件）。图11-12所示的压力控制回路中，气源的压缩空气经空气过滤器1、减压阀2、油雾器3供给气动设备使用。调节减压阀能得到气动设备所需的工作压力。2.工作压力控制回路2023/1/31第11章气动回路与应用减压阀1和2调至两种不同的压力p1和p2，二位三通阀3使两减压阀分别接入气动系统中，实现两档压力控制。阀3断电时，减压阀2向系统供气，电磁铁通电时，经减压阀1向系统供气。利用减压阀和换向阀组合，可实现多种压力等级控制。图11-13高低压转换回路3.多级压力控制回路2023/1/31第11章气动回路与应用11.2.2项目实施

项目：同一气源的双压力回路设计（1）任务描述对于采用同一气源的多个气动装置往往具有不同的工作压力要求，可通过选用合适的减压阀构成高低压力控制回路。（2）原理设计

两个减压阀分别向各自回路供气。回路形式如图11-14所示。图中减压阀1、减压阀2分别调定不同的压力，可使其后系统两个系统具有不同的工作压力。减压阀1、减压阀2分别调定不同的压力，可使其后系统两个系统具有不同的工作压力。2023/1/31第11章气动回路与应用11.2.3知识拓展1.增压回路

(1)采用气体增压器的增压回路

2023/1/31第11章气动回路与应用(2)采用气液增压器的夹紧回路图11-16采用气液增压器的夹紧回路2023/1/31第11章气动回路与应用(3)采用气液转换的冲压回路图11-17冲压回路2023/1/31第11章气动回路与应用图11-18过载保护回路2.过载保护回路2023/1/31第11章气动回路与应用11.3速度控制回路分析与设计11.3.1知识准备1.单作用气缸速度控制回路1.掌握速度控制回路元件的功能及工作原理；2.熟练分析气动速度控制回路原理图；3.简单气动速度回路的设计。学习目标2023/1/31第11章气动回路与应用图11-22

双作用气缸的调速回路

2.双作用气缸的速度控制回路2023/1/31第11章气动回路与应用图11-23快速回路图11-26缓冲回路

缓冲回路是指将气缸行程末端时动能逐渐减小，最终使执行元件在指定位置平稳停止的气动回路。缓冲回路适用于运动速度较高、惯性力较大、行程较长的气缸。3.快速回路4.缓冲回路2023/1/31第11章气动回路与应用11.3.2项目实施1.气动速度回路分析图11-25

速度控制回路

换向阀1有控制信号，左位工作，压缩空气经阀3进入气缸大腔，气缸伸出，换向阀1失去控制后，阀1复位，气缸小腔进气，由于节流阀2的气阻大，气缸无杆腔的排气受阻而产生一定的背压，经快速排气阀3、顺序阀4、节流阀5排气，而当活塞返回至行程末端时，其左腔压力已降至低于顺序阀的开启压力，余气只能经节流阀2、主阀排出，气缸回程得到了缓冲。2023/1/31第11章气动回路与应用图11-26采用行程阀的速度换接回路1-主换向阀；2、3-单向节流阀；4-行程阀利用行程阀、两个单向节流阀、主换向阀实现双向出口节流调速，并在气缸伸出到某一位置时，实现由慢速到快速的速度转换。(2)原理分析采用出口节流调速，在行进过程中，由于节流阀的作用慢速前进，当压块压下行程开关后，要求快进，可用行程式二位二通阀实现快速排气，提高前进速度，因此二位二通阀行程阀与小腔的单向节流阀采用并联形式。

(1)任务描述2．速度换接回路设计2023/1/31第11章气动回路与应用11.3.3知识拓展1.采用气液转换器的速度控制回路图11-27

采用气液转换器的速度控制回路2023/1/31第11章气动回路与应用图11-28

采用气液阻尼缸速度控制回路2.采用气液阻尼缸的速度控制回路2023/1/31第11章气动回路与应用11.4顺序程序动作回路设计11.4.1知识准备学习目标顺序程序控制回路是按照预先确定的顺序动作要求或条件，控制动作逐渐进行的回路。程序控制一般可分为行程程序控制，时间程序控制，行程、时间混合控制。1.了解气动顺序控制回路的概念、组成及顺序控制方法，2.了解气动顺序控制回路的设计方法。行程程序控制是在执行元件的某一动作完成以后，由行程发信器发出一个控制信号指挥执行元件的下一动作。时间程序控制是由时间发信装置发出时间信号，通过脉冲分配回路，按一定的时间间隔，把回路输出的脉冲信号分配给相应的执行机构。行程、时间混合控制方式是上述两种控制的混合。2023/1/31第11章气动回路与应用单往复动作回路

图11-29单往复动作回路1-手动换向阀；2-行程阀；3-换向阀；4-顺序阀按下阀1手动按钮后，压缩空气使阀3换向，活塞杆伸出，至行程终端时凸块压下行程阀2，阀3复位，活塞杆返回。每按动一次按钮，气缸完成一个A1A0循环，此回路为单往复动作回路。图11-31(b)为压力控制的单往复回路，按下阀1按钮后，换向阀3工作在左位，气缸杆伸出，当到达行程终点时，缸内压力上升，达到顺序阀4的开启压力、压缩空气使换向阀3换向，气缸缩回。每个工作循环中各气缸只做一次往复运动2023/1/31第11章气动回路与应用图11-30连续往复动作回路1-手动换向阀；2-行程阀；3-行程阀；4-主换向阀2023/1/31第11章气动回路与应用图11-31双缸A1B1B0A0顺序动作回路1-二位三通手动阀；2、7-二位五通气控阀；3、6-二位三通行程阀；4、5-二位五通行程阀图11-31实现的循环：A1→B1→B0→A0。在图示位置，两缸均处于全收回位置。当按下二位三通手动阀时，控制气体进入气控阀2的左控制腔，使气缸A大腔进气，实现A1，行程阀3复位，换向阀2的左侧通大气，但该阀仍处于左位(具有双稳功能)，当缸A至行程终点时，压下行程阀4，使阀7换向，实现B1，阀6自动复位，当缸B至压下行程阀5时，阀7复位，缸B小腔进气，动作B0，当B缸收回至终点时，压下行程阀6，使阀5右腔接控制气，换至右位，缸A收回，实现A0动作，缸A松开行程阀4，使阀5复位，当缸A动作结束后，压下行程阀3，各阀回到动作初始位置，完成了一个工作循环。2023/1/31第11章气动回路与应用11.4.2项目实施自动车床送料、夹紧回路分析

(1)任务分析

自动车床的送、夹料装置控制就要求送料器从料仓内棒料送至车床主轴中必线上，棒料到位后，由安装在车床尾床上的夹紧装缸将推动尾座顶尖前进，把工件压紧在车床主轴锥面齿形夹头内，主轴旋转、由进给装置进行加工。当加工完毕后，主轴停转，夹紧装置松开，工件落入接料箱中。A表示送料缸，A1、A0为前进和退回动作，B表示夹紧缸，B1、B0为夹紧缸前进和后退动作，C1、C0表示主轴和溜板动作的相应压力继电器的置位、复位动作，a1、b1为送料缸、夹紧缸前进到位行程发信器信号，c1、c0溜板箱进给到位、退回到位时行程发信器信号。工作程序为：①按下按钮开关后，送料缸将棒料送至主轴轴线位置；②棒料到位，夹紧缸伸出通过顶尖将工件压入主轴夹头内；③送料缸返回，主轴带动工件旋转，进给加工；④加工完成后，主轴停转，溜板箱回位，夹紧缸松开，料自动落入接料箱。2023/1/31第11章气动回路与应用(2)原理分析图11-32自动车床送夹料装置气动系统图

图11-32中，图示位置时，缸A和缸B均处于全缩回状态。按下手动阀11按钮q，手动阀上位工作，此时溜板箱在原位，c0有控制信号，阀6处于上位，压缩空气经阀6、阀11进入阀10上控制腔，阀10上位工作，缸A大腔进气，小腔排气，伸出动作A1。当缸A伸至要求位置时，压下行程阀8，换向阀9上腔进气，换向，缸B大腔进气，伸出动作B1。当B缸行至终点，压下行程阀7，压力器C1动作，主轴旋转、溜板箱进给。此时，阀7上位工作，也使控制气进入阀10下控制腔，阀10上腔经手动阀11上位、行程阀6下位排气，阀10换向，缸A退回动作A0。当进给装置到们完成粗车加工时，挡块压下信号发生器5，使其上位工作，压力继电器C0动作，使主轴停转，同时，压缩空气经阀5上位、节流阀13进入阀3进入阀9下腔，阀9换向，B缸退回。

2023/1/31第11章气动回路与应用11.4.3知识拓展1．顺序控制系统的组成(6)显示与报警。有压力表、显示面板、报警灯等。(1)指令部分：各种按钮开关、选择开关等元件，以实现装置的启动，运行模式的选择等操作。(2)控制器：它是控制系统的核心。接受输入控制信号，并经处理后形成各种控制功能的输出控制信号。控制器使用的元件有：继电器、IC