项目九 任务五：识读分析气动回路与气动系统

项目九：气压转动任务五：识读分析气动回路与气动系统授课教师：某某某任务概述气压传动技术是实现工业生产自动化的方式之一。由于气压传动系统使用安全、可靠，可以在高温、震动、腐蚀、易燃、易爆、多尘埃、强磁、辐射等恶劣环境下工作，所以气动技术应用日益广泛。本任务通过分析气压传动技术在实际工程中的应用，进而学会阅读和分析气压传动系统的步骤和方法。知识与技能气动基本回路是整个气动控制系统的核心，熟悉常用的基本回路才能正确分析或设计气压传动系统。气压传动系统与液压传动系统一样,都是由各种不同功能的基本回路所组成的,并且可以相互参考和借鉴。分析气压传动系统的步骤为：分析气动设备对气动系统的动作要求；01分析气动系统的组成及各元件在系统中的作用02分析系统中含有哪些基本回路，参照动作循环表看懂气动系统原理图；03归纳整个系统的特点以加深对系统的理解。04目录CATALOG气压传动基本回路01气动系统实例0201气压传动基本回路一、气压传动基本回路1、换向回路01单作用气缸换向回路换向回路是利用换向阀来实现气动执行元件运动方向的变化。图9.4往复活塞式空气压缩机(a)二位三通换向(b)三位四通换向图9.39(a)所示为用二位三通电磁阀控制的单作用气缸上、下回路。该回路中，当电磁阀得电时，气缸向上伸出,失电时，气缸在弹簧作用下返回。图9.39(b)所示为用三位四通电磁阀控制的单作用气缸上、下和停止的换向回路，该阀在两电磁铁均失电时自动对中，使气缸停于任何位置，但定位精度不高，且定位时间不长。02双作用气缸换向回路图9.40所示为各种双作用气缸的换向回路。图9.40双作用气缸换向回路(a)二位五通气控换向(c)二位五通手动气控换向

(b)三位五通气控换向

(d)二位四通电磁换向(e)二位四通手动气控换向(f)三位四通电磁换向2、压力控制回路压力控制回路的作用是使系统保持在某一规定的压力范围内。01一次压力控制回路图9.41一次压力控制回路1—溢流阀；2—电接点压力表图9.41所示一次压力控制回路其作用是使储气罐送出的气体压力不超过规定压力。一般在储气罐上安装一只安全阀，罐内压力超过规定压力时即向大气放气，或在储气罐上装一个电接点压力表，罐内压力超过规定压力时即控制压缩机断电。采用溢流阀控制时，结构简单、工作可靠，但气量损失较大；采用电接点压力表控制时，对电动机及控制要求较高。02二次压力控制回路图9.42所示为用气动三联件（空气过滤器-减压阀-油雾器）组成的二次压力控制回路主要是控制气动系统二次压力，其作用是保证系统使用的压力为一定值。图9.42(a)所示回路同时输出高低压力p1、p2，该回路适用于负载差别较大的场合。图9.42(b)所示为利用两个减压阀和一个换向阀构成的高低压力p1和p2的转换回路。图9.42二次压力控制回路(a)同时输出两种压力控制回路

(b)高低压转换控制回路3、速度控制回路速度控制回路的基本方法是用节流阀控制进入或排出执行元件的气流量。01单作用气缸速度控制回路图9.43二次压力控制回路(a)双向速度控制

(b)单向速度控制图9.43(a)所示为两反向安装单向节流阀分别控制活塞杆伸出和缩回的速度。（1）节流阀调速图9.43(b)所示为上升时可调速(节流阀),下降时通过快速排气阀排气，快速返回。（2）快速排气阀节流调速02双作用气缸速度控制回路在换向阀前进行节流控制的回路，它是采用单向节流阀的双向节流调速回路。（1）图9.44(a)所示为换向阀后节流控制回路，它是采用排气节流阀的双向节流调速回路。（2）图9.44(b)所示图9.44二次压力控制回路(a)换向阀前节流控制(b)换向阀后节流控制4、气液联动回路在气动回路中，若采用气液转换器或气液阻尼缸后，相当于把气压传动转换为液压传动，就能使执行元件的速度调节更加稳定，运动也更加平稳。01气液转换器的速度控制回路图9.45气液转换器的速度控制回路如图9.45所示，利用气液转换器把气压变为液压，利用液压油驱动液压缸，得到平稳易于控制的活塞运动速度，调节节流阀可改变活塞运动速度。02气液阻尼缸的速度控制回路如图9.46所示的回路，采用气液阻尼缸实现“快进→工进→快退”的工作循环。其工作情况如下。图9.46气液阻尼缸的速度控制回路(1)快进K1有信号换向阀左位工作，活塞向右运动，液压缸右腔的油经a口流向c口进入液压缸左腔，气缸快速右进。(2)工进随着活塞杆伸出活塞将a口封闭，液压缸右腔的油经b口、经节流阀流向c口进入液压缸左腔，由于节流阀的阻尼作用，活塞慢速工进。(3)快退K1消失K2有输入信号，换向阀右位工作，液压缸左腔的油通过单向阀流向b口进入液压缸右腔，活塞快退。图9.47延时伸出回路1—阀；2—气罐；3—单向节流阀；4—信号切换阀5、延时控制回路01气缸延时伸出回路图9.47所示为延时输出回路。当控制信号切换阀4后，压缩空气经单向节流阀3向气罐2充气。当气罐2充满气、控制压力上升至一定值后阀1换向，压缩空气就从阀1输出，气缸5伸出。02气缸延时退回回路图9.48延时退回回路1—按钮阀；2—主控阀；3—气罐；4—节流阀；5—行程阀图9.48所示为延时退回回路按下按钮阀1，主控阀2换向，活塞杆伸出，至行程终端，挡块压下行程阀5，控制气体经节流阀4向气容3充气，当气罐3充满气、控制压力上升至一定值后主控阀2换向，活塞杆退回。图9.49过载保护回路1、2、4、5—换向阀；3—顺序阀6、安全保护和操作回路由于气动机构负荷的过载、气压的突然降低以及气动机构执行元件的快速动作等原因都可能危及操作人员和设备的安全，因此在气动回路中常常加入安全回路。01过载保护回路当活塞杆在伸出过程中，若遇到突发障碍使气缸过载时，无杆腔压力升高，打开顺序阀3，使阀2换向，阀4随即复位，活寒立即缩回，实现过裁保护；若中途无障碍，气缸一直向前运动到压下机动换向阀5，活塞即刻返回。图9.49所示的保护回路图9.50互锁回路02互锁回路四通阀的换向受三个串联的机动三通阀控制，只有三个都接通，主控阀才能换向图9.50所示为互锁回路03双手同时操作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，气缸才动作。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。为使用逻辑“与”回路的双手操作回路，为使主控阀换向，必须使压缩空气信号进入其左端，故两个两位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，如果任何一只手离开，则控制信号消失，主控阀复位，活寒杆退回。图9.51所示图9.51双手同时操作回路1—主控换向阀；2、3—手动换向阀02气动系统实例二、气动系统实例1.旋转门的自动开闭系统图9.52旋转门自动开闭回路1—旋转轴；2—齿条；3—气缸1；4—踏板；5—齿轮；6—气缸2；7、8—双气控阀旋转门是左右两扇门绕两端的枢纽旋转而开的门。图9.52所示为旋转门的自动开闭回路。此回路只能实现单方向开启，不能反向打开，常用于为防止危险而只适于单向通行的地方。若行人踏上旋转门前面的脚踏板，则因人的重力而使脚踏板产生微小的下降，检测用阀LX被压下，双气控阀7、8换向，压缩空气经单向节流阀进入气缸3、6的无杆腔，活塞杆伸出，通过齿轮齿条机构，两边的门同时向同一方向打开。行人通过后，踏板上升回复到原位，检测阀LX自动复位。双气控阀7、8换向到原来的位置，压缩空气经单向节流阀进入气缸3、6的有杆腔，气缸活塞杆后退，使门关闭。2.拉门自动开闭系统该装置在拉门内、外装踏板6和11，通过行人的踏板动作控制超低压气动换向阀，从而控制气缸活塞杆的伸缩，再通过连杆机构将气缸活塞杆的伸、缩转换成拉门的关闭与开启。两个踏板的下方装有完全封闭的橡胶管，管的一端分别与超低压气动阀7和12的控制口连接。当人站在踏板上时，橡胶管里压力上升，控制超低压气动换向阀动作。其气动回路如图9.53所示。图9.53拉门的自动开闭系统1—手动换向阀；2、7、12—气动换向阀；3、5、9—单向节流阀；4—气缸；6、11—踏板；

8—或门型梭阀；10—气罐；13—减压阀首先使手动阀1上位接入工作状态，空气通过气动换向阀2、单向节流阀3进入气缸4的无杆腔，活塞杆伸出(门关闭)。当人站在踏板6上后，气动控制阀7动作，空气通过梭阀8、单向节流阀9和气罐10使气动换向阀2换向，压缩空气进入气缸4的有杆腔，活塞杆缩回(门打开)。当行人经过门后踏上踏板11时，气动控制阀12动作，使梭阀8上面的通口关闭，下面的通口接通(此时由于人已离开踏板6，阀7已复位)，气罐10中的空气经单向节流阀9、梭阀8和阀12放气(人离开踏板11后，阀12已复位)，经过延时(由节流阀9控制延时的时间)后阀2复位，气缸4的无杆腔进气，活塞杆伸出(门关闭)。图9.53拉门的自动开闭系统1—手动换向阀；2、7、12—气动换向阀；3、5、9—单向节流阀；4—气缸；6、11—踏板；

8—或门型梭阀；10—气罐；13—减压阀该回路利用逻辑“或”的功能，回路比较简单，很少产生误动作。行人从门的哪一边进出均可。减压阀13可使关门的力自由调节，十分便利。3.折弯机气动控制系统分析气动系统的控制流程（1）图9.54所示为折弯机气压系统图，其工作原理是:当工件右行到指定位置后（见图a），气缸A的活塞杆伸出，将工件定位锁紧后，两侧的气缸B和C的活塞杆同时伸出，从两侧面压紧工件，实现夹紧（见图b），然后折弯气缸进行折弯加工（见图a）。图9.54拉门的自动开闭系统（a）折弯机折弯过程（b）折弯机气动夹紧1—脚踏板；2—机动换向阀；3、4—气控换向阀；1~4—换向阀；5~9—单向节流阀；A—定位缸；B、C—夹紧缸分析控制动作顺序（2）（1）A缸伸出（2）B、C缸同时伸出（3）B、C缸同时缩回（4）A缸缩回其动作顺序为：试分析该系统的主气路和控制气路（1）A缸伸出进气：

→阀1(左位)→单向节流阀7→气缸A(上腔)。排气：气缸A(下腔)→单向节流阀8→阀1(左位)→大气。控制气路：缸A伸出到头后，撞下机动换向阀2，使换向阀2换至左位。

→阀2(左位)→单向节流阀6→阀4(右端)，阀4换向至右位。用脚踏下换向阀1：B、C缸同时伸出（2）进气：

→阀4(右位)→阀3(左位)气缸B(左腔)→B右伸气缸C(右腔)→C左伸单向节流阀5（控制换向时间）→阀3(右端)使阀3逐渐换向至右位（节流阀5的开度保证在B、C完全伸出夹紧、并且折弯气缸完成折弯后换向）。排气：气缸B(右腔)气缸C(左腔)阀3(左位)→大气。B、C缸同时伸出（3）进气：

→阀4(右位)→阀3(右位)气缸B(右腔)→B左移气缸C(左腔)→C右移单向节流阀9（控制换向时间）→阀1(右端)使阀1逐渐换向至右位（节流阀9的开度保证在B、C完全缩回后阀1再换向）。排气：气缸B(左腔)气缸C(右腔)阀3(右)→大气A缸缩回（4）

→阀1(右位)→单向节流阀8→气缸A(下腔)。进气：气缸A(上腔)→单向节流阀7→阀1(右位)→大气。排气：复位（5）气缸A缩回的同时，使机动换向阀2复位至右位，则：阀4右端→单向节流阀6（控制换向时间）→大气，使阀4逐渐复位至左位（单向节流阀6的开度要保证在缸A上升到位后再换向）。只有再踏下脚踏阀1，才能开始下一个工作循环。注意:单向节流阀5、6、9分别控制换向阀3、4、1的换向时间，节流阀要调整到一个比较合适的开度，保证上一个动作完成后再进行换向，以免影响缸的正常动作。技能训练训练8分析公共汽车车门气动控制系统。公共汽车车门气压传动系统用来控制公共汽车车门开关，且当车门在关闭过程中遇到障碍时，能使车门再自动开启，起安全保护作用。图9.55所示为公共汽车车门气动控制系统原理图。图9.55拉门的自动开闭系统1、2、3、4—按钮换向阀；5—机动换向阀；6、7、8—或门型梭阀；9—气动换向阀；10、11—单向节流阀；12—气缸各元件的作用1车门的开关靠气缸12来实现，气缸由气动换向阀9来控制。而气动换向阀由1、2、3、4四个按钮换向阀操纵，气缸运动速度的快慢由单向节流阀10和11来调节。通过阀1或阀3使车门开启，通过阀2或阀4使车门关闭。起安全保护作用的机动换向阀5安装在车门上。2.分析控制原理2当操纵手动阀1或阀3时，压缩空气便经阀1或阀3到梭阀7、8，把控制信号送到阀9的a侧，使阀9向车门开启方向切换。压缩空气便经阀9左位和阀10中的单向阀到气缸有杆腔，推动活塞而使车门开启。当操纵阀2或阀4时，压缩空气则经阀6到阀9的b侧，使