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1、第十第十三三章章 气动系统基本回路气动系统基本回路 气动系统是由气源、控制元件、执行元件和辅助元件气动系统是由气源、控制元件、执行元件和辅助元件构成，完成规定动作的气动装置。由于采用的元件和连接构成，完成规定动作的气动装置。由于采用的元件和连接方式不同，气动系统可实现各种不同的功能，而任何复杂方式不同，气动系统可实现各种不同的功能，而任何复杂的气动控制回路。都是由一些具有特定功能的基本回路和的气动控制回路。都是由一些具有特定功能的基本回路和常用回路组成。这些基本回路和常用回路包括方向控制回常用回路组成。这些基本回路和常用回路包括方向控制回路、压力控制回路、速度控制回路、同步控制回路、安全路、压
2、力控制回路、速度控制回路、同步控制回路、安全保护回路及延时控制回路等。保护回路及延时控制回路等。第一节第一节 方向控制回路方向控制回路一、单作用气缸控制回路一、单作用气缸控制回路图图13-1所示的为单作用气缸换向回路，图所示的为单作用气缸换向回路，图13-1（a）是用二）是用二位三通电磁阀控制的单作用气缸换向回路。该回路中，当电位三通电磁阀控制的单作用气缸换向回路。该回路中，当电磁铁得电时，活塞杆伸出；断电时，在弹簧力作用下活塞杆磁铁得电时，活塞杆伸出；断电时，在弹簧力作用下活塞杆缩回。图缩回。图13-1（b）所示为由三位五通电气换向阀控制的单作）所示为由三位五通电气换向阀控制的单作用气缸活塞
3、杆伸出、缩回和停止的换向回路，该阀在两电磁用气缸活塞杆伸出、缩回和停止的换向回路，该阀在两电磁铁均失电时具有自动对中功能，可使气缸停在任意位置，但铁均失电时具有自动对中功能，可使气缸停在任意位置，但定位精度不高、且定位时间不长。定位精度不高、且定位时间不长。 (a) (b)图图13-1 单作用气缸换向回路单作用气缸换向回路 图图13-2为各种双作用气缸的换向回路为各种双作用气缸的换向回路。 其中图其中图13-2（a）是比较简单的换向回路）是比较简单的换向回路。 对对13-2（b）的回路中，当）的回路中，当A有压缩空气时气缸推出，反之，有压缩空气时气缸推出，反之，气缸退回。气缸退回。 图图13-
4、2（d）、（）、（e ）、（）、（f）的两端控制电磁铁线圈或按钮）的两端控制电磁铁线圈或按钮不能同时操作，否则将出现误动作，其回路相当于双稳的逻不能同时操作，否则将出现误动作，其回路相当于双稳的逻辑功能辑功能。 图图13-2（f）还有中停位置，但中停定）还有中停位置，但中停定位精度不高位精度不高。二、双作用气缸控制回路二、双作用气缸控制回路图图13-2 双作用气缸换向回路双作用气缸换向回路第二第二节 压力控制回路力控制回路压力控制回路的功用是使系统保持在某压力控制回路的功用是使系统保持在某规定的压力范规定的压力范围内。常用的有调压回路、减压回路和增压回路。围内。常用的有调压回路、减压回路和增压
5、回路。一、调压回路一、调压回路图图13-3所所示为调压回路。它由空压机、气罐、安全阀等示为调压回路。它由空压机、气罐、安全阀等组成。这种回路主要是利用安全阀（溢流阀）控制气罐的组成。这种回路主要是利用安全阀（溢流阀）控制气罐的压力不超过规定值。当气罐压力超过调定值时，溢流阀就压力不超过规定值。当气罐压力超过调定值时，溢流阀就会打开。此种回路结构简单，工作可靠，但由于在一定压会打开。此种回路结构简单，工作可靠，但由于在一定压力下溢流，会浪费能量力下溢流，会浪费能量。 调压调压回路回路图图13-3 调压回路调压回路1-溢流阀溢流阀 2-空压机空压机 3-气罐气罐 （一）调压回路 图13-4为另一种
6、调压回路。它在气路上安装一个电接点压力表来控制空气压缩机的转动和停止。当气罐内的压力未达到调定值时，电机转动空压机继续往气罐内充气。当达到调定压力时，电机停转，空压机不再工作。这种回路比前一种回路节能，但对电机的控制要求较高，电机如果处于强震起停状态也不宜采用这种方法。调压回路调压回路 图图13-4 调压回路调压回路 1-溢流阀溢流阀 2-电触点压力表电触点压力表 3-空压机空压机 4-气罐气罐（二二）减压回路减压回路 图13-5为可提供两种压 力的减压回路。气缸有杆 腔压力由调压阀1调定， 无杆腔压力由调压阀2调 定。在实际工作中，通常 活塞杆伸出和退回 时的 负载不同，采用此 回路 有利于
7、能量消耗。 图图13-5 减压回路减压回路（三）增压回路 图13-6所示，压缩空气经电磁阀l进入缸2或3的大活塞端，推动活塞杆把串联在一起的小活塞端的液压油压入工作缸5，使活塞在高压下运动。其增压比为：nD2Dl2。节流阀4用于调节活塞运动速度。 图图13-6 增压回路增压回路第三节第三节 速度控制回路速度控制回路 一、节流调速回路一、节流调速回路 与液压传动相比，气压传动有很高的运动速度，这在某种意义上讲是一大优点。但在许多场合，例如切削加工和精确定位，不需要执行机构高速运动。这就需要通过控制元件进行速度控制。因目前气动系统中，所使用的功率都不太大，因而调速方法大多采用节流调速。从理论上讲，
8、气缸活塞运动速度可以采用进气节流调速和排气节流调运来实现控制。但由于在进气节流调速系统中，气缸排气压力很快降至大气压力，随着活塞运动，气缸腔也将增大，进气压力变化很大，造成气缸产生“爬行”现象。因而在实际应用中，大多采用排气节流调速方法。这是因为排气节流调速时，排气腔内的压力在节流阀的作用下，产生与负载相应的背压，在负载保持不变或变动很小的条件下，运动速度比较平稳。但当负载变化很大时，排气腔背压也随着变化，有可能使气缸产生“自走”现象。1 1单作用气缸速度控制回路单作用气缸速度控制回路（a） （b）图图13-7 单作用气缸速度控制回路单作用气缸速度控制回路2双作用气缸速度控制回路双作用气缸速度
9、控制回路 如图13-8（a）所示是采用单向节流阀的双向调速回路；取消图中任意一只单向节流阀，便得到单向调速回路。 图13-8（b）是采用排气节流阀的双向调速回路。它们都是采用排气节流调速方式。当外负载变化不大时，采用排气节流调速方式，进气阻力小，负载变化对速度影响小，比进气节流调速效果要好。 （a） （b）图图13-8 双作用气缸速度控制回路双作用气缸速度控制回路二、快速往复回路二、快速往复回路 图13-9所示为采用快速排气阀的快速往复回路，若欲实现气缸单向快速运动，可省去图中一只快速排气阀。图13-9 快速往复回路快速往复回路 三、缓冲回路三、缓冲回路 要获得气缸行程末端的缓冲，除采用带缓冲
10、的气缸外，特别在行程长、速度快、惯性大的情况下，往往需要采用缓冲回路来消除冲击，满足气缸运动速度的要求。 图13-10（a）所示的回路可实现快进慢进缓冲停止快退的循环，行程阀可根据需要调整缓冲行程，常用于惯性大的场合。图13-10（b）所示的回路是当活塞返回至行程末端时，其左腔压力已降至打不开顺序阀4的程度，剩余气体只能经节流阀2排出，使活塞得到缓冲，适于行程长、速度快的场合。图中只是实现单向缓冲，若气缸两侧均安装此回路，则可实现双向缓冲。 （a） （b）图13-10 缓冲回路四、气四、气液转换速度回路液转换速度回路 气液联动是以气压为动力，利用气液转换器把气压传动气液联动是以气压为动力，利用
11、气液转换器把气压传动变为液压传动，来获得更为平稳的和更为有效地控制运动变为液压传动，来获得更为平稳的和更为有效地控制运动通度的气压传动。通度的气压传动。 图图13-11所示所示为采用气为采用气-液转换器的调速回路。当电磁阀液转换器的调速回路。当电磁阀处于下位接通时，气压作用在气缸无杆腔活塞上，有杆腔处于下位接通时，气压作用在气缸无杆腔活塞上，有杆腔内的液压油经机控换向阀进入气内的液压油经机控换向阀进入气-液转换器，从而使活塞液转换器，从而使活塞杆快速伸出。当活塞杆压下机控换向阀时，有杆腔油液只杆快速伸出。当活塞杆压下机控换向阀时，有杆腔油液只能通过节流阀到气能通过节流阀到气-液转换器，从而使活
12、塞杆伸出速度减液转换器，从而使活塞杆伸出速度减慢，而当电磁阀处于上位时，活塞杆快速返回。此回路可慢，而当电磁阀处于上位时，活塞杆快速返回。此回路可实现快进、工进、快退工况。实现快进、工进、快退工况。 图图13-11 气气-液转换调速回路液转换调速回路第四节第四节 其他控制回路其他控制回路 一、同步回路一、同步回路 气压传动中的同步回路气压传动中的同步回路与液压传动中的同步回路与液压传动中的同步回路基本相同。基本相同。 图图14-12为简单的同步为简单的同步回路，它采用刚性连接部回路，它采用刚性连接部件连接两缸活塞杆，分别件连接两缸活塞杆，分别调节两节流阀的开度，迫调节两节流阀的开度，迫使使A、
13、B两缸同步。两缸同步。图图13-12 同步动作控制回路同步动作控制回路 图图13-13为气为气-液缸的串联同步回路，此回路缸液缸的串联同步回路，此回路缸1下腔与缸下腔与缸2上上腔相连，内部注满液压油，只要保证缸腔相连，内部注满液压油，只要保证缸1下腔的有效面积和缸下腔的有效面积和缸2上腔的有效面积相等，就可以实现同步。回路中上腔的有效面积相等，就可以实现同步。回路中3接放气装置，接放气装置，用于放掉混入油中的气体。用于放掉混入油中的气体。图图13-13 气气-液缸转换同步回路液缸转换同步回路1、2-工作缸工作缸 3-接放气阀处接放气阀处二、安全保护回路二、安全保护回路 由于气动机构负荷的过载、
14、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人员或设备的安全，因此在气动回路中，常常要加入安全回路。需要指出酌是，在设计任何气动回路中，特别是安全回路中，都不可缺少过滤装置和油雾器。因为，污脏空气中的杂物，可能堵塞阀中的小孔与通路，使气路发生故障。缺乏润滑油，很可能使阀发生卡死或磨损，以致整个系统的安全都发生问题。下面介绍几种常用的安全保护回路。1 1自锁回路自锁回路 图13-14所示为典型的自锁回路，也是一个手控换向回路。当按下手动阀1的按钮后，主控阀右位接入，气缸中的活塞杆将向左伸出，这时即便将手动阀1的按钮松开，主控阀也不会进行换向。只有当将手动阀2的按钮按下后，控制信息
15、逐渐消失，主控阀出现换向复位并左位接入，气缸中的活塞才向右退回。图图13-14 自锁回路自锁回路1、2-手动阀；手动阀；3-主控阀；主控阀；4-单向阀；单向阀；5-气缸气缸 2互锁回路互锁回路 如图如图13-15所示，主所示，主控阀控阀(二位四通阀二位四通阀)的换的换向受三个串联的机控三向受三个串联的机控三通阀控制，只有三个机通阀控制，只有三个机控阀都接通时，主控阀控阀都接通时，主控阀才能换向，气缸才能动才能换向，气缸才能动作。作。图图13-15 互锁回路互锁回路 3过载保护回路过载保护回路 图图13-16所示，当活塞所示，当活塞右行遇到障碍或其他原右行遇到障碍或其他原因使气缸过载时，左腔因使
16、气缸过载时，左腔压力升高，当超过预定压力升高，当超过预定值时，打开顺序阀值时，打开顺序阀3，使换向阀使换向阀4换向，阀换向，阀1、2同时复位，气缸返回，同时复位，气缸返回，保护设备安全。保护设备安全。图图13-16 过载保护回路过载保护回路三、延时控制回路三、延时控制回路 1延时断开回路延时断开回路 在图13-17所示为延时断开回路。图中按下阀8，则气缸向外伸出，当气缸在伸出行程中压下阀5后，压缩空气经节流阀到气容6延时后才将阀7切换，气缸退回。图图14-17 延时断开回路延时断开回路 2延时延时输出输出回回路路 图14-18所示的是延时输出回路。当控制信号A切换阀4后，压缩空气经单向节流阀3向气容2充气。当充气压力经延时升高至使阀1换位时，阀1就有输出。 图图13-18 延时接通回路延时接通回路高等教育出版社H ig h er E d u catio n Press谢 谢！
