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1、,第7章 液压回路及系统设计,71 液压顺序动作控制回路的设计 72 液压系统设计 思考题与习题,在自动化机械设备中，有许多动作需按一定顺序自动完成，而控制顺序动作通常是通过电气控制来完成的，作为一名从事液压与气动工作的现代技术人员，一定要能设计电气控制回路。本章重点介绍液压顺序动作回路的电气控制回路设计。 在学习本章前，要求读者学过有关电气方面的知识，否则，建议在学完本书的第二篇气动技术后再学习本章的内容。 另外，本章还将用工作中的具体实例来介绍液压系统的设计。,在液压系统中，当执行元件做功时，除考虑其输出力和速度外，还需根据动作顺序图要求的顺序动作。第5章中讲到了多缸顺序动作的压力控制法和
2、行程控制法，本节主要简单介绍顺序动作回路电气控制的设计方法。,71 液压顺序动作控制回路的设计,711 电气控制液压回路的设计步骤 在电气控制液压回路中，液压缸的位置是由行程开关来控制的，方向控制阀则一律采用电磁阀，可用的电磁阀如图71所示。 电气液压回路设计步骤如下： (1)画出位移步骤图。 (2)设计液压回路。 (3)根据液压回路设计电气回路。 下面将从单缸回路到多缸回路一一介绍顺序动作回路电气控制的设计方法。,图71 各种电磁阀,712 单缸液压电气控制回路设计 【例71】 有一液压缸A，其动作为伸出缩回，试设计其电气液压回路。 (1)根据动作顺序画出位移步骤图，如图72所示。 (2)设
3、计液压回路。本例采用图71所示的三种电磁阀各设计一液压回路，如图73所示。在图73中，通电后使A缸前进的线圈称为YA1；通电后使A缸后退的线圈称为YA0。,图72 位移步骤图,图73 采用各种电磁阀的液压回路,(3)设计电气回路。若采用目视操作，则可得如图74(a)所示的电路图。因为图74(b)所示的电磁阀一端有弹簧，如不加中间继电器，当手放开前进按钮时，A缸就会立即后退，所以需用K1继电器自保持回路来确保A缸的继续前进。图74(c)所示的情况与图74(b)所示的类似，K1和K2分别作YA1、YA0线圈的自保持继电器。当前进、后退按钮同时按下时，YA1、YA0线圈会同时通电而使电磁阀无法控制，
4、所以特别在电路中加上中间继电器K1、K2的常闭接点，以防止该现象的发生。,图74 电路图一,若要使按钮按下后A缸能自动前进、后退一次，此时就要用装在液压缸A进到底和退到底位置上的行程开关a1、a0来通知电路，A缸是否已进到底或退到底，依此设计出图75所示的电路图。因为在电路设计中，当所有的动作完成时，需将电全部切断，所以，图75(c)中需用a0来切掉YA0的电。,图75 电路图二,若要使A缸能连续地自动前进、后退，则用如图76所示的电路图即可。但在使用这种电路时，若要使A缸停止，就得切掉电源，若要使A缸动作，就得再把电源接上，因此操作非常不便。此时就需用主控继电器来作电源控制，如图77所示就是
5、依此设计的电路图；或仅用继电器来作第一步动作的电源控制，其电路如图78所示。,图76 电路图三,图77 电路图四,图78 电路图五,讨论： (1)电路如图77(a)所示时，若在第一步按OFF按钮，则A缸在继续前进到底后才不再动作；若在第二步按OFF按钮，则A缸会后退到底才不再动作。 (2)当电路如图77(b)所示时，不论在任何情况下按OFF按钮，A缸将立即后退。操作没有如图77(a)所示的方便，但却具有紧急时立即后退的功能。,(3)当电路如图77(c)所示时，不论在何种情况下按OFF按钮，A缸将立即就地停止。 (4)当电路如图78所示时，不论在何种情况下，只要按OFF按钮， A缸将当次的循环做
6、完后就不再动作了，操作起来非常方便。,图79 位移步骤,【例72】 A缸动作顺序为伸出停留退回，试用单向电控换向阀设计电气液压回路。 (1)绘制油缸的位移步骤图，如图79所示。 (2)设计液压回路，如图710(a)所示。 (3)设计电气控制回路，如图710(b)所示。,图710 例72的液压、电气控制回路 (a)液压回路；(b)电气控制回路,图711 位移步骤图,【例73】 A缸动作顺序为伸出停留，试使用双向电控换向阀设计电气和液压回路。 (1)绘制气缸的位移步骤图，如图711所示。 (2)设计液压回路，如图712(a)所示。 (3)设计电气控制回路，如图712(b)所示。,图712 例73的
7、液压和电气控制回路图 (a)液压回路；(b)电气控制回路,713 多缸液压电气控制回路设计 【例74】 一液压系统两个油缸的动作顺序为ABAB(“”表示伸出，“”表示缩回)，设计其电气、液压回路。 (1)画出两油缸的位移步骤图，如图713所示。 (2)设计液压回路，如图714所示。 (3)设计电气控制回路。多缸回路动作较单缸回路复杂很多，设计的方法有很多种，下面介绍一种适合于初学者的方法，具体步骤如下：,图713 例74的位移步骤图,图714 例74的液压回路图,图715 例74的电路设计步骤图 (a)位移步骤图；(b)线圈通、断电图；(c)开关信号图；(d)开关动作图,第一步，由位移步骤图(
8、见图715(a)和液压回路决定各线圈应在何时通、断电，如图715(b)所示。 第二步，每当一动作完成时，必会引起液压缸位置的改变，因而产生不同的行程开关信号。下面就根据位移步骤图和液压回路来研究行程开关信号，在研究之前先对行程开关信号加以定义： 0表示开关未被触动的状态； 1表示开关被触动的状态。,图715(c)给出了在整个动作过程中，行程开关变化的情形，每一步完成时必会产生一组新的开关信号。从此图中可发现有三种信号变化的情形： 00或11表示液压缸静止不动； 10表示液压缸刚刚离开原位，正在继续移动中； 01表示液压缸刚好到达某一定位。 真正有意义的是01这一个信号，因为只有它才能告诉我们某
9、一动作已完成，可进行下一动作了。,从图715(c)中可以很清楚地发现，每当一动作完成时，都会产生一特定的行程开关信号，依此就可将启动每一步的开关信号列出，而得到如图715(d)所示的开关动作图。由于任何设备都需启动按钮，因此第一个信号一定是由启动按钮ON所产生的。,第三步，根据下列法则画电路图： a接点使线圈通电。 b接点使线圈断电。 因为行程开关所有的a、b接点均不独立，所以若其接点需用两次以上时，得用一中间继电器作接点扩充。 若线圈另一侧有弹簧，则需用自保持电路，但若接点接通时间大于线圈通电时间，则不必用之。,首先，根据法则，线圈通、断电图及开关动作图画出如图716(a)所示的线圈通电图。
10、 其次，根据开关信号图及线圈通、断电图，在图716(a)上标出接点接通时间、线圈通电时间。若接点接通时间大于等于线圈通电时间，就不用自保持，反之，则需要使用继电器产生自保持线路，如图716(b)所示。 根据法则，线圈通、断电图及开关动作图来设计如何断电。若接点接通时间等于线圈通电时间，就不用考虑断电了。最后就可得到完整的电路图，如图716(c)所示。,图716 各种电路图,【例75】 一液压系统两个油缸的动作顺序为ABBA，试设计其电气液压回路。 (1)绘制位移步骤图，如图717所示。 (2)设计液压回路，如图714所示。,图717 例75的位移步骤图,(3)设计电气控制回路。 第一步，由位移
11、步骤图(见图718(a)和液压回路绘制线圈通、断电图，如图718(b)所示。 第二步，绘制开关信号图，如图718(c)所示。从图中可知第2步和第4步有相同的一组行程开关信号。虽然我们用a1来代表第2步并和第4步的开关信号相同，但实际上还是一样的。换句话说，此例中我们只有三组不同的信号，却要进行四个不同的动作，这是绝对办不到的。解决的办法是分级。,分级的原则如下： 用信号分级同级中不可有两组相同的信号。 用液压缸动作分级每级中每个液压缸的符号只可出现一次，如： AB/BA AB/BC/CA AB/BAC/A ,级数变换按的顺序依次进行。 每一级被前一级设置(SET)。 每一级被下一级复位(RES
12、ET)。,分级完成后再用继电器来处理级数的变换。处理原则如下： 用继电器线圈的通、断电来表示级数，继电器值为0表示线圈未通电，为1表示线圈通电。 若级数为n，所需继电器个数为m，则m为使2mn的最小整数。 在第一级时，所有的继电器值都为0。,图718 例75的电路设计步骤图 (a)位移步骤图； (b)线圈通、断电图； (c)开关信号图； (d)开关信号图； (e)开关动作图； (f)线圈通、断电图,因此，若分成两级，则用一个继电器，且第一级继电器值为0，第二级继电器值为1。 若分为三级，则用两个继电器，且第一级两个继电器值为00，第二级两个继电器值为01，第三级两个继电器值为10。 若分成四级
13、，则用两个继电器，且第一级两个继电器值为00，第二级两个继电器值为01，第三级两个继电器值为11，第四级两个继电器值为10。,若分成五级，则用三个继电器，且第一级三个继电器值为000，第二级三个继电器值为001，第三级三个继电器值为011，第四级三个继电器值为010，第五级三个继电器值为110。 根据以上方法将信号分成两级，可得如图(d)所示的开关信号图，即得到了四组不同的开关信号，接着绘制开关动作图。注意，此时是以a0、a1、b0、b1、K1这五个信号为一组来表示液压缸的位置的，所以用b0和K1来代表第4步，如图718(e)所示。 现在又发现电路中多了一个K1的线圈需要通、断电，因此，要重新
14、绘制线圈通、断电图，如图718(f)所示。,第三步，绘制电路图： 由图718(e)、(f)画出通电图，如图719(a)所示。 由图718(d)、(f)画出线圈自保持电路图，如图719(b)所示。 由图718(e)、(f)加上断电用的常闭接点，画出完整的电路图，如图719(c)所示，因b0的接点要用两次，故用接点扩充电路。,图719 例75的电路图 (a)线圈通电图；(b)线圈自保持电路图；(c)完整的电路图,【例76】 一液压系统三个油缸的动作顺序为ABCCBA，设计其电气控制回路。 (1)绘制位移步骤图，如图720(a)所示。 (2)设计液压回路图，如图721所示。,图720 例76的电路设
15、计步骤图 (a)位移步骤图；(b)开关信号图；(c)开关动作图；(d)线圈通、断电图,图721 例76的液压回路图,(3)设计电气控制回路： 第一步，检查是否有相同的信号组，若有则分级。 绘出如图720(b)所示的开关信号图，从图720(b)中可知，第2步和第6步、第3步和第5步有相同的信号，故可分成两级。 第二步，绘制开关动作图，如图720(c)所示。 第三步，绘制线圈通、断电图，如图720(d)所示。 第四步，绘制电路图如下： 绘制线圈通电图，如图722(a)所示。 绘制线圈自保持电路图，如图722(b)所示。 加上断电的接点，绘制出完整的电路图，如图722(c)所示。,图722 例76的各种电路图 (a)线圈通电图；(b)线圈自保持电路图；(c)完整电路图,【例77】 一液压系统三油缸的动作顺序为ABBCCA，设计其电气控制回路。 (1)绘制位移步骤图，如图723(a)所示。 (2)设计液压回路图，如图7
