《液压与气压传动教学课件作者李亚利第十一章》由会员分享，可在线阅读，更多相关《液压与气压传动教学课件作者李亚利第十一章（48页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第十一章 气压传动回路,第一节 气压传动回路认知,返回,第一节 气压传动回路认知,一、任务引入 加工中心是现代企业重要的自动化生产设备， 它可以根据各种生产的需要按照预定的控制程序、运动轨迹和工艺要求， 完成自动换刀、自动夹紧工件、零件加工等一系列工作。因此， 加工中心广泛用于国民经济的各行业，以降低工人的劳动强度， 保证加工质量， 提高加工效率等。图 所示为立式加工中心。根据加工中心的工作要求分析其气动自动换刀系统的控制动作。,下一页,返回,第一节 气压传动回路认知,二、任务分析 气动自动换刀系统由三个气缸和一个喷气接头组成， 可实现主轴定位、主轴松刀、拔刀、主轴内孔吹气清洁、装刀、刀具夹紧
2、、定位气缸复位等几个动作。 为了完成对加工中心气动换刀动作的分析， 需要了解气动常用回路， 熟悉气动系统的方向、压力和速度的控制。 三、基本知识 气动系统一般由最简单的基本回路组成。虽然基本回路相同， 但由于组合方式不同， 所得到的系统的性能也各有差异。,上一页,下一页,返回,第一节 气压传动回路认知,按回路控制的不同功能可将气动回路分为方向控制回路、压力控制回路、速度控制回路等。 （一） 方向控制回路 方向控制回路是用换向阀控制压缩空气的流动方向， 来实现控制执行机构运动方向的回路， 简称换向回路。方向阀按通路数可分为二通、三通、四通及五通等， 利用这些方向控制阀可构成各种换向控制回路。 单
3、作用缸换向回路 图 （） 所示为二位三通电磁阀控制的单作用气缸上、下回路， 该回路中， 当电磁铁得电时， 气缸向上伸出， 失电时气缸在弹簧作用下返回。,上一页,下一页,返回,第一节 气压传动回路认知,图 （） 所示为三位五通电磁阀控制的单作用气缸上、下和停止的回路， 该阀在两电磁铁均失电时能自动对中， 使气缸停于任何位置， 但定位精度不高， 且定位时间不长。 双作用缸换向回路 图 所示为各种双作用缸的换向回路。 图 （） 所示为简单换向回路； 图 （） 中只有当 有气时， 气缸才能伸出，反之则缩回； 图 （） 中可用小通径手动换向阀控制二位五通阀换向回路； 图 （）所示为双电控二位五通阀换向回
4、路； 图 （） 所示为两个手动阀控制的二位五通阀换向回路； 图 （） 所示为双电控三位五通阀换向回路。,上一页,下一页,返回,第一节 气压传动回路认知,双作用缸通常采用二位五通换向阀或三位五通换向阀来实现方向的控制。图 （）所示用三位五通换向阀可控制双作用气缸的伸缩或任意位置停止， 但定位精度不高。换向阀的控制方式也有单电控制和双电控制之分， 对单电控制而言， 如果气缸在伸出时突然失电， 则换向阀立即复位， 气缸返回； 而双电控制相当于具有逻辑记忆功能， 是双稳阀， 当气缸伸出时突然失电， 气缸将保持原有状态不变， 双电控的两个电磁铁和两个按钮均不能同时动作。 （二） 压力控制回路 气动系统中
5、， 为了使系统正常工作， 使系统中有关回路的压力保持在一定范围内， 或者根据需要使回路得到高、低不同的气体压力， 并且保证系统安全、可靠、经济， 这就需要使用压力控制回路。,上一页,下一页,返回,第一节 气压传动回路认知,所谓压力控制回路， 就是对系统压力进行调节和控制的回路。 一次压力回路 图 所示为一次压力回路， 也称气源压力控制回路。此回路用于控制储气罐的压力， 使之不超过规定的压力值。常用外控溢流阀 或用电接点压力表 来控制空气压缩机的转、停， 使储气罐内压力保持在规定范围内。一旦储气罐压力超过一定值， 溢流阀起安全保护作用。采用溢流阀结构简单， 工作可靠， 但气量浪费大； 电接点压力
6、表对电动机及控制要求高， 常用于对小型空压机的控制。常用压力继电器代替电接点压力表， 以简化控制回路。,上一页,下一页,返回,第一节 气压传动回路认知, 二次压力回路 图 所示为二次压力回路及图形符号。二次压力控制回路是每台气动设备的气源进口处的压力调节回路， 用以控制和稳定设备气动控制系统的气源压力， 是气动设备中必不可少的常用回路。主要采用溢流式减压阀来调整压力。 高低压切换回路 图 所示为利用换向阀和减压阀实现高低压切换输出的回路。图 （） 回路中利用两个减压阀分别得到不同的气体压力； 图 （） 是利用换向阀控制分时输出高低压不同的两个压力， 适用于负载变化较大的场合。,上一页,下一页,
7、返回,第一节 气压传动回路认知,利用该回路的演化还可以实现远程多级压力控制。 （三） 速度控制回路 速度控制回路是用来调节气缸的运动速度或实现气缸的缓冲等的控制回路。通过控制进入或排出执行元件的气流量来控制气动执行元件的运动速度。 由于气压传动的速度控制所传递的功率不大， 一般采用节流调速， 但因气体的可压缩性和膨胀性远比液体大， 故气压传动中气缸的节流调速在速度平稳性上的控制远比液压传动中的困难， 速度负载特性差， 动态响应慢。,上一页,下一页,返回,第一节 气压传动回路认知,特别是在较大变负载同时又有比较高的速度控制要求的情况下， 单纯的气压传动难以满足要求， 此时可采用气 液联动的方法。
8、 单作用缸速度控制回路 图 所示为单作用缸速度控制回路。在图 （） 中， 升、降均通过节流阀调速， 两个相反方向安装的单向节流阀可分别控制活塞杆的伸出及缩回速度。在图 （）所示的回路中， 气缸伸出时可调速， 返回时则通过快排气阀排气， 使气缸快速返回。 双作用缸速度控制回路 ） 单向调速回路,上一页,下一页,返回,第一节 气压传动回路认知,双作用缸有节流供气和节流排气两种调速方式。 图 （） 所示为节流供气调速回路， 当气控换向阀不换向时， 进入气缸 腔的气流流经节流阀， 而 腔排出的气体直接经换向阀快排。节流阀开度较小时， 由于进入 腔的流量较小， 压力上升缓慢， 当气压达到能克服负载时，
9、活塞前进， 此时 腔容积增大， 使压缩空气膨胀， 压力下降， 作用在活塞上的力小于负载， 因而活塞就停止前进。待压力再次上升时，活塞才再次前进。这种由于负载及供气的原因使活塞忽走忽停的现象， 称为气缸的“爬行”。 节流供气的不足之处主要表现为：,上一页,下一页,返回,第一节 气压传动回路认知,（） 当负载方向与活塞运动方向相反时， 活塞运动易出现不平稳现象， 即“爬行” 现象。 （） 当负载方向与活塞运动方向一致时， 由于排气经换向阀快排， 几乎没有阻尼， 负载易产生“跑空” 现象， 使气缸失去控制。所以节流供气， 多用于垂直安装的气缸的供气回路中， 在水平安装的气缸的供气回路中一般采用图 （
10、） 所示的节流排气的回路。当气控换向阀不换向时， 从气源来的压缩空气， 经气控换向阀直接进入气缸的 腔， 而腔排出的气体必须经节流阀到气控换向阀而排入大气， 因而 腔中的气体就具有一定的压力。此时活塞在 腔与 腔的压力差作用下前进， 减少了“爬行” 发生的可能性。,上一页,下一页,返回,第一节 气压传动回路认知,调节节流阀的开度， 就可控制不同的排气速度， 从而也就控制了活塞的运动速度。 排气节流调速回路的特点是气缸的速度随负载变化较小， 运动较平稳， 并能承受与活塞运动方向相同的负载（反向负载）。 以上所述， 适用于负载变化不大的情况。当负载突然增大时， 由于气体的可压缩性， 就迫使气缸内的
11、气体压缩， 使活塞运动速度减慢； 反之， 当负载突然减小时， 气缸内被压缩的空气必然膨胀， 使活塞运动加快， 把这种现象称为气缸的“自走” 现象。因此在要求气缸具有准确而平稳的速度时（尤其在负载变化较大的场合）， 就要采用气 液相结合的调速方式了。,上一页,下一页,返回,第一节 气压传动回路认知,） 双向调速回路 在气缸的进、排气口各装设节流阀， 就组成了双向调速回路。图 （） 所示为采用单向节流阀的双向节流调速回路， 图 （） 所示为采用排气节流阀的双向节流调速回路。 ） 速度换接回路 图 所示的速度换接回路， 利用两个二位二通阀与单向节流阀并联， 当撞块压下行程开关时， 发出电信号， 使二
12、位二通阀换向， 改变排气通路， 从而使气缸速度改变。行程开关的位置可根据需要选定。图中二位二通阀也可改用行程阀。 ） 快速往复运动回路,上一页,下一页,返回,第一节 气压传动回路认知,将图 （） 中两个单向节流阀换成快速排气阀就构成了快速往复运动回路， 如图 所示。若欲实现气缸单向快速运动， 可只采用一个快速排气阀。 （四） 其他控制回路 同步动作回路 同步控制是指驱动两个或两个以上的执行机构时， 使它们在运动过程中位置或速度保持一致。同步控制实质上也是一种速度控制。当各个执行机构的负载发生变化时， 要使其同步比较困难。为使多个机构实现同步， 通常采用的方法包括： 一是使进入或排出执行机构的气
13、体流量尽可能保持一致； 二是利用机械连接使各执行结构同步动作。,上一页,下一页,返回,第一节 气压传动回路认知,） 刚性连接的同步回路 图 所示为刚性连接的同步回路。采用刚性零件把两尺寸相同的气缸的活塞杆连接起来， 使其同步动作。 该回路对机械精度要求高， 否则会影响同步精度。同时两缸距离不能太大， 否则机构较复杂。 ） 气 液缸同步回路 图 所示为由气 液组合缸串联的同步回路， 其特点是能保证速度同步。即使两缸负载不等时， 也能保证运动同步。该回路的要求是缸 有杆腔的面积必须与缸 无杆腔的面积相等。,上一页,下一页,返回,第一节 气压传动回路认知, 安全保护回路 ） 过载保护回路 图 所示为
14、过载保护回路。此回路中， 按下手动换向阀， 在活塞杆伸出的过程中， 若遇到障碍， 无杆腔压力升高， 打开顺序阀， 使换向阀 换向， 阀 随即复位， 活塞立即退回， 实现过载保护。若无障碍， 气缸向前运动时压下阀， 活塞即刻返回。 ） 双手操作回路 图 所示为双手操作回路， 只有同时按下两个启动用手动换向阀， 气缸才动作，对操作人员的手起到安全保护作用。,上一页,下一页,返回,第一节 气压传动回路认知,主要应用在冲床、锻压机床上。 ） 互锁回路 图 所示为互锁回路。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。 力控制回路 气动系统一般压力较低， 所以往往是通过改变
15、执行元件的受力面积来增加输出力。 ） 串联气缸回路 图 所示为串联缸增力回路。通过控制电磁阀的通电个数， 实现对分段式活塞缸的活塞杆输出推力的控制。,上一页,下一页,返回,第一节 气压传动回路认知,） 利用气 液增压器的增力回路 如图 所示， 利用气 液增压器 把较低的气压变为较高的液压力， 提高了气液缸 的输出力。 缓冲回路 气缸驱动较大负载高速运动时， 会产生很大的动能。将此动能从某一位置开始逐渐减少， 最终使负载在指定位置平稳停止的回路称为缓冲回路。要获得气缸行程末端的缓冲， 除采用带缓冲的气缸外， 特别是在行程长、速度快、惯性大的情况下， 往往需要采用缓冲回路来满足气缸运动速度的要求。,上一页,下一页,返回,第一节 气压传动回路认知,如图 （） 所示的缓冲回路能实现快进慢进缓冲停止快退的循环， 行程阀可根据需要来调整缓冲开始位置， 这种回路常用于惯性力大的场合。图 （） 所示的缓冲回路， 当活塞返回到行程末端时， 其左腔压力已降至打不开顺序阀 的程度， 余气只能经节流阀 排出， 因此活塞也能得到缓冲。 图 所示的回路， 都只能实现一个运动方向上的缓冲。若两侧均安装此回路， 可达到双向缓冲的
