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1、气动系统的设计计算浏览字体设置：-11pt+10pt12pt14pt16pt放入我的网络收藏夹气动系统的设计计算气动系统的设计一般应包括：1）回路设计；2）元件、辅件选用；3）管道选择设计；4）系统压降验算；5）空压机选用；6）经济性与可靠性分析。以上各项中，回路设计是一个“骨架”基础，本章着重予以说明，然后结合实例对气对系统的设计计算进行综合介绍。1 气动回路1.1 气动基本回路气动基本回路是气动回路的基本组成部分，可分为：压力与力控制回路、方向控制（换向）回路、速度控制回路、位置控制回路和基本逻辑回路。 表42.6-1 气动压力与力控制回路及特点说明简图说明1.压力控制回路一次压控制回路
2、主要控制气罐，使其压力不超过规定压力。常采用外控式溢流阀1来控制，也可用带电触点的压力表1，代替溢流阀1来控制压缩机电动机的启、停，从而使气罐内压力保持在规定压力范围内。采用溢流阀结构简单、工作可靠，但无功耗气量大；后者对电动机及其控制要求较高二次压控制回路 二次压控制主要控制气动控制系统的气源压力，其原理是利用溢流式减压阀1以实现定压控制高低压控制回路 气源供给某一压力，经二个调压阀（减压阀）分别调到要求的压力 图a利用换向阀进行高、低压切换 图b同时分别输出高低压的情况差压回路 此回路适用于双作用缸单向受载荷的情况，可节省耗气量 图a为一般差压回路 图b在活塞杆回程时，排气通过溢流阀1，它
3、与定压减压阀2相配合，控制气缸保持一定推力2.力控制回路串联气缸增力回路 三段活塞缸串联。工作行程（杆推出）时，操纵电磁换向阀使活塞杆增力推出。复位时，右端的两位四通阀进气，把杆拉回 增力倍数与串联的缸段数成正比气液增压缸增力回路 利用气液压缸1，把压力较低的气压变为压力较高的液压，以提高气液缸2的输出力。应注意活塞与缸筒间的密封，以防空气混入油中1.1.1 压力与力控制回路（见表42.6-1）1.1.2换向回路（见表42.6-2）表42.6-2 气动换向回路及特点说明 简图说明1.单作用气缸换向回路二位三通电磁阀控制回路 图a为常断二位三通电磁阀控制回路。通电时活塞杆上升，断电时靠外力（如弹
4、簧力等）返回 图b为常通二位三通电磁阀控制回路。断电时常通气流使活塞杆伸出，通电时靠外力返回三位三通电磁阀控制回路 控制气缸的换向阀带有全封闭形中间位置，理论上可使气缸活塞在任意位置停止；但实际上由于漏损（即使微量）而降低了定位精度 此三位三通阀可用三位五通阀代替二位三通阀代用回路 用两个二位二通电磁阀代替二位三通阀以控制单作用缸工作。图示位置为活塞杆缩回位置；需要活塞杆伸出时，必须两个二位二通阀同时通电换向2.双作用气缸换向回路二位五通单电（气）控阀控制回路 图a为单电磁控制阀控制回路。电磁阀通电时换向，使活塞杆伸出。断电时，阀芯靠弹簧复位，使活塞杆收回 图b为单气控换向阀控制回路。切换二位
5、三通阀时相应切换主气控阀，使活塞杆伸出。二位三通阀复位后主气控阀也复位，活塞杆缩回二位五通阀代用回路 用两个二位三通电磁阀代替上述二位五通阀的控制回路中，两个阀一为常通，另一为常断，且两阀应同时动作，才能使活塞杆换向二位五通双电（气）控阀控制回路 图a为双电控双作用缸换向回路 图b为双气控双作用缸换向回路。主控阀两则的两个二位三通阀可作远距离控制用，但两阀必须协调动作，不能同时接通气源三位五通双电控阀控制回路 此回路除可控制双作用缸换向外，气缸可以在中间位置停留1.1.3速度控制回路（见表42.6-3）表42.6-3 气动速度控制回路及特点说明简图说明1.单作用缸速度控制回路调速回路 图a为采
6、用节流阀的回路 图b为采用单向节流阀的回路。两单向节流阀分别控制活塞杆进退速度快速返回回路 活塞返回时，气缸无活塞杆腔由于经快速排气阀直接排气，就使活塞杆快速返回2.双作用气缸速度控制回路调速回路 图a为采用单向节流阀的调速回路 图b为采用节流阀的调速回路 图a、b都是排气节流调速回路。对于气动，采用排气节流较进气节流效果好。因为，前者可使进气阻力小；且活塞在有背压情况下向前运动，运动较平稳，受外载变化的影响较小缓冲回路 缓冲回路即为行程末端变速回路 图a当活塞返回到行程末端时，其左腔压力已下降到打不开溢流阀2，因此残气只能通过节流阀1缓冲排出，节流阀3开度较大，不影响末端行程前的正常排气。它
7、常用于行程长、速度快的场合 图b当活塞杆伸出至撞块切换二通阀时开始缓冲。根据缓冲要求，可改变二通阀的安装位置，达到良好的缓冲效果。此回路适用于气缸惯性力大的场合3.气液联动速度控制回路气液传送器调速回路 此回路通过改变油路中节流开度来达到两个运动方向的无级调速。它要求气液传送器T的油量大于液压缸的容积，并有一定余量，同时须注意气、油间的密封、以防气体混入油中变速回路（快进-慢进-快退） 当活塞杆伸出至撞块切换二通行程阀后，活塞运动开始从快进变为慢进。改变单向节流阀节流开度，可获任意低速气液传动缸调速回路 该回路通过调节两只速度控制阀2的节流开度来分别获得二个运动方向的无级调速。油杯3起补充漏油
8、的作用 图中1为气液传动缸变速回路之一（快进-慢进-快退） 图a回路为液压缸结构变速回路：当活塞右行至封住s孔开始，液压缸右腔油液只能被迫从t孔经节流阀至其左腔，这时快进变为慢进。此回路变速位置不能改变 图b回路为用行程阀变速的回路：当活塞右行至撞块1碰到行程阀后开始作慢速进给。此回路只要改变撞块安装位置即可改变开始变速的位置变速回路之二（快进-慢进-慢退-快退） 图a回路为液压缸结构变速回路：当活塞右行至超过s孔时，开始从快进变为慢进。而当活塞左行时，由于其左腔油液只能被迫从s孔经节流阀至其右腔，故为慢退，直至活塞左行到超过s孔时，才开始从慢退变为快退 图b回路为采用行程阀的回路。慢退的实现
9、是由于它比采用行程阀的快进慢进快退回路少了一只单向阀，活塞开始左行时其左腔的油液只能经节流阀流至其右腔变速回路之三（中间位置停止） 回路中，阻尼缸与气缸并联，液压缸流量由单向节流阀来控制，可得平稳而一定的速度。弹簧式蓄能器2能调节阻尼缸中油量变化，且有补偿少量漏油作用。借助阻尼缸活塞杆上的调节螺母1，可使气缸开始时快速动作，当碰到螺母后，就由阻尼缸来控制，变为慢速前进。同时，由于主控阀采用了中间泄压式三位五通阀，所以当主控阀在中间位置时，油阻尼缸回路被二位二通阀3切断，活塞就停止在该位置上；当主阀被切换到任何一侧，压缩空气就输入气缸，同时经梭阀使阀3换向，使液压回路接通阻尼缸起调速作用。并联活
10、塞杆工作时由于产生附加弯矩，故应考虑设导向装置1.1.4 位置控制回路（见表42.6-4）表42.6-4 气动位置控制回路及特点说明简图说明1.有限（选定）位置控制回路缓冲挡块定位控制 当执行元件（如气缸活塞杆）把工件推到缓冲器1上时，使活塞杆缓冲行进一小段后，小车碰到定位块上，使小车强迫停止气控机械定位机构 水平缸活塞杆前端联接齿轮齿条机构。当活塞杆及其上齿条1往复动作时，推动齿轮3往复摆动以带动齿轮上棘爪摆动，推动棘轮作单向间歇转动，从而带动与棘轮同轴的工作转台作间歇转动。工作台下带有凹槽缸口，当水平缸活塞杆回程时，即齿条脱开行程开关2时，使垂直缸电磁阀4切换，垂直缸活塞杆伸出，进入该凹槽
11、缺口，使工作转台正确定位多位缸位置控制 多位缸位置控制回路的特点是控制多位缸的活塞杆按设计要求，部分或全部伸出或缩回，以获得多个位置 图a利用三位六通阀的回路：当阀处于位置I时，气缸处于图示位置（两端活塞杆处于收缩状态）；阀处于位置时，孔2、3进气，右活塞杆伸出；阀处于位置时，两端活塞杆全部伸出 图b由二位三通阀1、2、3控制两个换向阀4、5，使气缸两活塞杆处于所要求位置：阀1动作时，两活塞杆均收进；阀2动作时，两杆一伸一缩；阀3动作时，两杆全部伸出 图c四位置定位控制回路。图示位置为按动手控阀1时，压缩空气通过手控阀1，分两路分别由梭阀1、4控制两个二位五通阀使主气源进入多位缸而得到位置I。
12、当推动手控阀2、3或4时，可相应得到位置、或 图d为A、B两缸串列实现三位定位控制的回路。图示位置为A、B两缸的活塞杆均处于收进状态。当左阀2如图示状态而右阀1通电换向时，由于A缸活塞面积较B缸为大，故A缸活塞杆向左推动B缸活塞杆，其行程长为-。反之，当阀1如图示状态而阀2通电切换时，缸B活塞杆杆端由位置继续前进到（因缸B行程长为-）。此外，可在两缸端盖上处与活塞杆平行安装调节螺钉，可微调行程位置1.有限选定控制回路多位缸位置控制 图e不三柱塞数字缸位置控制回路。A、B、C、D为气缸的四个通口：A、B、C供正常工作压力p1，通口D供低压，以控制各柱塞复位或停于某个需要位置。1、2、3为三个柱塞
13、。当控制不同换向阀工作时，可得到包括原始位置在内的活塞杆的八个位置：1、2、3三个柱塞各自分别伸出时可相应得到三个不同位置；1、2同时伸出，2、3同时伸出或1、3同时伸出时又可得三个不同位置；1、2、3全部伸出为此数字缸最大行程位置；1、2、3均收进为图示原始位置2.任意位置停止控制回路三位阀位置控制回路 用三位三通阀或三位、五通阀控制普通气缸位置（参阅表42.6-2中的有关回路） 三位三通阀控制普通单作用气缸，三位五通阀控制普通双作用气缸 这类位置控制回路由于要求气动系统，主要是缸与阀元件的密封性很严，否则不易正确控制位置，对于要求保持一定时间的中停位置更为困难。所以这类回路可用于不严格要求
14、位置精度的场合气液联动控制位置回路 图a由于采用了气液传送器2、3，所以与上述普通气缸的位置控制回路的精度要高得多。缸的活塞杆伸出端装有单向节流阀4以控制回程速度；缸的另一端装有两位两通换向阀6，需要在中间位置停止时，将液压回路切断，迅速地使活塞停留在所要求的位置上 图b为采用气液阻尼缸的气液联动位置控制回路。换向阀1为中泄式三位五通阀。图示位置时，气液缸的气缸部分排空；而液压缸部分由于两位两通阀3处于封闭位置，回路断开，故可保持活塞杆停在该位置。当阀1切换时，由于压缩空气除进入气缸外，还可经梭阀2而切换阀3，使气液阻尼缸的阻尼油路通，即可由气缸推动液压缸工作1.1.5 基本逻辑回路（见表42.6-5） 表42.6-5 气动基本逻辑回路及特点说明简图说明逻辑符号及表示式真值表、其他信号动作关系是回路as0011非回路as0110或回路abs000011101111与回路abs000010100111或非回路abs001010100110与非回路abs0010111011
