《液压与气压传动技术》第14章 气动基本回路

第14章

气动基本回路第1节

方向控制回路第2节

压力控制回路第3节

速度控制回路第4节

其他控制回路返回第1节

方向控制回路方向控制回路是用来控制系统中执行元件启动、停止或改变运动方向的回路。常用的是换向回路。换向回路是利用方向控制阀使执行元件(气缸或气马达)改变运动方向的控制回路。一、单作用气缸的换向回路图14一1(a)所示是利用二位三通电磁阀控制单作用气缸的活塞杆外伸，电磁铁通电时靠气压使活塞杆上升，电磁铁断电时靠弹簧作用缩回。图14一1(b)所示是利用三位五通电磁阀控制单作用气缸的活塞杆外伸，当阀处于中位时，气缸进气口被关闭，故气缸能在任意一位置停止下来。但由于空气的可压缩性和漏气等原因，气缸定位精度不高。下一页返回第1节

方向控制回路二、双作用气缸的换向回路图14-2(a)为二位四通电磁阀控制双作用缸的换向回路。图示位置换向阀左侧电磁铁通电，右侧电磁铁断电，气缸右腔进气，左腔排气，活塞杆缩回。当左侧电磁铁断电，右侧电磁铁通电时，换向阀工作在右位，气缸左腔进气，右腔排气，活塞杆伸出。图14-2(b)为两个小通径的手动换向阀与二位四通气控换向阀控制气缸换向的回路。图14-2(c)为三位四通电磁阀控制的换向回路。除了控制双作用气缸换向外，还可以在行程中的任意位置停止运动。上一页下一页返回第1节

方向控制回路三、差动回路差动回路是指气缸的两个运动方向采用不同压力供气，从而利用差压进行工作的回路。如图14-3所示的是差压式控制回路，活塞上侧有低压Pz，活塞下侧有高压P}，目的是为了减小气缸运动的撞击(如气缸垂直安装)或减少耗气量。四、气动马达换向回路图14-4所示为气动马达单方向旋转的回路，采用了二位二通电磁阀来实现转停控制，马达的转速用节流阀来调整。图14-4(b)和图14-4(c)所示的回路分别为采用两个二位三通阀和一个三位五通阀来控制气动马达正反转的回路。上一页返回第2节

压力控制回路压力控制回路是调节与控制气动系统的供气压力以及实现过载保护的基本回路。常见的压力控制回路如下。一、一次压力控制回路一次压力控制回路用来控制储气罐内的压力，使它不超过调定的压力，故又称为气源压力控制回路。常采用外控溢流阀进行压力控制。如图14-5所示，是一次压力控制回路，当采用溢流阀控制时，若储气罐内的压力超过规定值时，溢流阀被打开，压缩机输出的压缩空气经溢流阀排入大气，溢流阀作为安全阀使用。下一页返回第2节

压力控制回路当采用电接触点压力表控制时，它可直接控制压缩机的转动或停止，同样可使储气罐内的压力保持在规定值以内。采用溢流阀结构简单，工作可靠，但气量浪费较大;而采用电接点压力表控制，则对电机及控制要求高，常用于对小型空气压缩机的控制。二、二次压力控制回路二次压力控制回路主要是对气动控制系统的气源压力进行控制。如图14-6所示为一种常用的二次压力控制回路，它在一次压力控制回路的出口处串接气动三大件—空气过滤器、减压阀与油雾器组成，输出压力的高低是用溢流式减压阀来调节的。上一页下一页返回第2节

压力控制回路三、多级压力控制回路如果有些气动设备时而需要高压，时而需要低压，就可采用图14一7所示的高低压转换回路。其原理是先将气源用减压阀1和2调至两种不同的压力P，和Pz，再由换向阀控制输出气压在高压和低压之间进行转换。如果有些气动设备需要提供多种稳定压力。这时需要用到多级压力控制回路。图14一8所示为一种采用远程调压阀的多级调压回路。回路中的减压阀1的先导压力通过三个二位三通电磁换向阀2,3,4的切换来控制，可根据需要设定低、中、高三种先导压力。在进行压力切换时，必须用电磁阀5先将先导压力泄压，然后再选择新的先导压力。上一页返回第3节

速度控制回路速度控制回路用来调节或改变执行元件的运动速度。由于目前使用的气动系统功率较小，故调速方法主要是节流调速，即进气节流调速和排气节流调速。应用气动流量控制阀对气动执行元件进行调速，比用液压流量控制阀调速要困难，因气体具有可压缩性。所以用气动流量控制阀调速应注意以下几点，以防产生爬行。①管道上不能有漏气现象。②气缸、活塞间的润滑状态要好。③流量控制阀应尽量安装在气缸或气动马达附近。④尽可能采用出口节流调速方式。⑤外加负载应当稳定。下一页返回第3节

速度控制回路一、单作用气缸的速度控制回路图14-9(a)所示为由左右两个单向节流阀来分别控制活塞杆的升降速度的控制回路。图14-9(b)是快速返回回路，活塞上升时，由节流阀控制其速度，活塞返回时，气缸下腔通过快速排气阀排气。二、双作用气缸的速度控制回路1.单向调速回路图14一10(a)所示为双作用缸的进气节流调速回路，图14一10(b)所示为其排气节流调速回路。上一页下一页返回第3节

速度控制回路气动系统中，对水平安装的气缸，较少使用进气节流调速，主要是气缸在运动中易产生“爬行”或“跑空”现象。为获得稳定的运动速度，气动系统多采用排气节流调速。2.双向调速回路图14一11(a)所示为采用两个单向节流阀的调速回路，调节节流阀的开度可调整气缸的往复运动速度。图14一11(b)所示为采用两个排气节流阀的调速回路。它们都是排气节流调速，调速时气缸的进气阻力小，且承受负值载荷变化影响小，因而比进气节流的调速效果好。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;上一页下一页返回第3节

速度控制回路反之，当负载突然减小时，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”。因此，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，便需要采用其他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。三、气液联动调速回路这种速度控制方法在气压传动中得到广泛的应用。它是以气压作为动力，利用气液转换器或气液阻尼缸把气压传动变为液压传动，控制执行机构的速度。上一页下一页返回第3节

速度控制回路1.气液转换器的速度控制回路图14一12(a)所示为采用气液转换调速回路，它是利用气液转换器2将气体的压力转变成液体的压力，利用液压油驱动液压缸4，从而得到平稳易控制的活塞运动速度;调节节流阀的开度，可以实现活塞两个运动方向的无级调速。它要求气液转换器的贮油容积应大于液压缸的容积，而且要避免气体混入油中，否则就会影响调速精度与活塞运动的平稳性。图14一12(b)所示为采用气液转换器，且能实现“快进一慢进一快退”的调速回路。上一页下一页返回第3节

速度控制回路2.气液阻尼缸的速度控制回路气液阻尼缸调速回路中用气缸传递动力，并由液压缸进行阻尼和稳速，由液压缸和调速机构进行调速。由于调速是在液压缸和油路中进行的，因而调速精度高、运动速度平稳。因此这种调速回路应用广泛，尤其在金属切削机床中用得最多。图14一13所示为一种气液阻尼调速回路，其中气缸作负载缸，液压缸作阻尼缸，调节节流阀即可调节气液阻尼缸活塞的运动速度。安放位置高于气液阻尼缸的油箱5可通过单向阀补偿阻尼液的泄漏。这种调速回路利用调节液压缸的速度间接调节气缸速度，克服了直接调节气缸流量不稳定现象。上一页返回第4节

其他控制回路一、缓冲回路一般气动执行元件的运动速度较快，为了避免活塞在到达终点时，与缸盖发生碰撞，产生冲击和噪声，影响设备的工作精度以致损坏零件，在气动系统中常使用缓冲回路，以此来降低活塞到达终点时的速度。如图14一14(a)所示的缓冲回路，当活塞向右运动时，气缸右腔的气体经二位二通行程阀和三位五通换向阀排出。直到活塞运动到末端，挡块压下行程阀时，气体经节流阀排出，活塞运动速度得到缓解。调整行程阀的安装位置即可调缓冲开始时间。此回路适用于活塞惯性较大的场合。下一页返回第4节

其他控制回路如图14一14(b)所示的缓冲回路，其特点是:当活塞向左返回到行程末端时，其左腔的压力已经下降到打不开顺序阀2，余气只能经节流阀1和二位五通换向阀排出，因此活塞得到缓冲。这种回路常用于行程长、速度快的场合。注意:图14一14(a)所示的缓冲回路同样可作为速度换接回路使用。当三位五通电磁阀左端电磁铁通电时，气缸左腔进气，右腔直接经过二位二通行程阀排气，活塞杆快速前进，当活塞带动撞块压下行程阀时，行程阀关闭，气缸右腔只能通过单向节流阀再经过电磁阀排气，排气量受到节流阀的控制，活塞运动速度减慢，从而实现速度的换接。上一页下一页返回第4节

其他控制回路二、程序控制回路程序控制回路主要是使执行元件按预定程序动作。1.往复运动回路(1)单往复运动回路图14一15所示为利用双控阀的记忆功能，控制气缸单往复运动的回路。图14一15(a)回路的复位信号是由机控阀发出的;图14一15(b)回路的复位信号是由顺序阀控制的;图14一15(c)回路的复位信号是由延时阀(延时接通)输出的，因此这三种单往复回路分别称为位置控制式、压力控制式和时间控制式单往复运动回路。上一页下一页返回第4节

其他控制回路(2)多往复运动回路图14一16所示为多往复运动回路，其中图14一16(a)是用机控阀控制的位置控制式多往复动作回路，图14一16(b)是用两个延时阀控制的时间控制式多往复动作回路。2.顺序动作回路如图14一17所示为双缸顺序动作回路，A,B两缸按“AWBWBo-Ao”的顺序动作。当按下二位三通手动换向阀时，三位五通双气控换向阀5处于左位，压缩空气进入A缸左腔，活塞右行实现动作“A1},缸A右行放开二位三通行程阀1，二位三通行程阀1自动复位;上一页下一页返回第4节

其他控制回路当缸A压下二位五通行程阀3后，二位五通单气控换向阀6换至左位，缸B左腔进入压缩空气，活塞右行实现动作“B，>'，此时缸B松开行程阀2，使其自动复位;当缸B压下二位五通行程阀4后，二位五通单气控换向阀6复位，压缩空气进入到B缸右腔，缸B活塞缩回实现“Bo;;当缸B缩回到原位并再次压下二位五通行程阀2时，二位五通双气控换向阀5换到右位，缸A右腔进压缩空气，活塞缩回实现“A。"0。这些动作是按预定动作设计实施的，这种回路能在速度较快的情况下正常工作，主要用在气动机械手、气动钻床及其他自动设备上。上一页下一页返回第4节

其他控制回路3.同步回路同步回路是指驱动两个或多个执行元件以相同的速度移动或在预定的位置同时停止的回路。由于空气的可压缩性大，给多执行元件的同步控制带来一定困难。为了实现同步，常采用以下方法。(1)机械联结的同步回路图14一18所示为利用齿轮齿条使两个活塞杆同步动作的回路。虽然存在由齿侧隙和齿轮轴的扭转变形引起的误差，但同步可靠。缺点是结构较复杂，两缸布置的空间位置受到限制。上一页下一页返回第4节

其他控制回路(2)气液联动的同步回路使用气液转换或气液阻尼缸的气液联动的方法，能较好地实现气缸的同步动作。如图14一19所示为采用气液转换的同步回路，气缸1的左腔与气缸2的右腔接管相连，内部注入液压油。只要保证两缸的缸径相同、活塞杆直径相等就可实现同步。但使用中要注意如果发生液压油的泄漏或者油中混入空气都会破坏同步，因此要经常打开气堵6放气并补入油液。上一页下一页返回第4节

其他控制回路三、安全保护回路由于气动机构负荷的过载、气压的突然降低以及气动执行机构的快速动作等原因，都可能危及操作入员或设备的安全，因此在气动回路中，常常需要设计安全保护回路。1.过载保护回路图14-20所示是典型的过载保护回路，当气缸右行中遇到障碍而过载时，气缸左腔压力因外力升高，超过调定值后，打开顺序阀3，使气控换向阀2换向，二位四通气控换向阀4随即复位，活塞立即退回，实现过载保护。若无障碍物6，气缸向前运动时压下机控换向阀5，活塞即刻返回。上一页下一页返回第4节

其他控制回路2.互锁回路图14-21为互锁回路。气缸主控阀的换向受三个串联的机动三通阀控制，只有这三个阀都接通后，主控阀才能换向，气缸才能动作。3.双手操作安全回路双手同时操作回路就是使用两个启动用的手动阀，只有同时按动两个阀才动作的回路。这种回路主要是为了安全。在锻造、冲压机械上常用来避免误动作，以保护操作者的安全。上一页下一页返回第4节

其他控制回路如图14-22(a)所示回路为使用逻辑“与”门电路的双手操作回路，为使主控阀换向，必须使压缩空气信号进入其左端，故两只三通手动阀要同时换向，另外这两个阀必须安装在单手不能同时操作的位置上〕在操作时，如任何一只手离开则控制信号消失，主控阀复位，则活塞杆退回。如图14-22(b)所示的是使用三位主控阀的双手操作回路，把此主控换向阀1的信号A作为手动换向阀2和3的逻辑“与”回路，亦即只有手动换向阀2和3同时动作时，主控换向阀1换向至上位，活塞杆前进;把信号B作为手动换向阀2和3的逻辑“或非”回路，即当手动换向阀2和3同时松开时(图示位置)，主控换向阀1换向至下位，活塞杆退回;若手动换向阀2或3任何一个动作，将使主