第十五章气动基本回路

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1、第十四章第十四章 气动基本回路气动基本回路主讲陈本德主讲陈本德谢谢你的配合，同学！谢谢你的配合，同学！希望学习过程能给你带来快乐希望学习过程能给你带来快乐F1YA2YAABC150-310150+-1.51.50150-+313150+1.51.50300+323八轴仿形铣加工机床八轴仿形铣加工机床图11.40气动控制回路的工作原理气动控制回路的工作原理第一节第一节 方向控制回路方向控制回路概念：又称换向回路，利用方向控制阀使气动执概念：又称换向回路，利用方向控制阀使气动执行元件改变运动方向的控制回路行元件改变运动方向的控制回路 （1 1）单作用气缸的换向回路）单作用气缸的换向回路 （2 2）

2、双作用气缸的换向回路双作用气缸的换向回路 （3 3）往复动作回路）往复动作回路 （a a）单往复动作回路单往复动作回路 （b b）连续往复动作回路连续往复动作回路 （4 4）多工位控制回路）多工位控制回路（一）单作用气缸换向回路（一）单作用气缸换向回路图图14-1a单作用气缸换向回路单作用气缸换向回路 图图14-1a14-1a是用二位三通电磁是用二位三通电磁阀控制的单作用气缸上、下阀控制的单作用气缸上、下回路，该回路中，当电磁铁回路，该回路中，当电磁铁得电时，气缸向上伸出，失得电时，气缸向上伸出，失电时气缸在弹簧作用下返回。电时气缸在弹簧作用下返回。 v图图14-1b14-1b所示为三位四通电

3、所示为三位四通电磁阀控制的单作用气缸上、磁阀控制的单作用气缸上、下和停止的回路，该阀在两下和停止的回路，该阀在两电磁铁均失电时能自动对中，电磁铁均失电时能自动对中，使气缸停于任何位置，但定使气缸停于任何位置，但定位精度不高，且定位时间不位精度不高，且定位时间不长长（可压缩性（可压缩性,泄漏）泄漏）。 图图14-1b单作用气缸换向回路单作用气缸换向回路 （二）双作用气缸的换向回路二）双作用气缸的换向回路图图14-2双作用气缸换向回路双作用气缸换向回路 图图14-2a为简单的换向回路为简单的换向回路 图图14-2b中当中当A有压缩空气时有压缩空气时气缸推出，反之，气缸退回气缸推出，反之，气缸退回

4、图图14-2c中当手动按钮压中当手动按钮压下时气缸推出，反之，气下时气缸推出，反之，气缸退回缸退回 v图图14-2f有中停位置，但中停定位精度不高有中停位置，但中停定位精度不高 图图14-2双作用气缸换向回路双作用气缸换向回路 图图14-2f双作用气缸换向回路双作用气缸换向回路 v图图14-2d、e、f的的两端控制电磁铁线圈或按钮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。相当于双稳的逻辑功能。 图图14-2双作用气缸换向回路双作用气缸换向回路 （三）往复动作回路（三）往复动作回路双气控阀的双稳态记忆功能双气控阀的双

5、稳态记忆功能1 1. .单往复动作回路单往复动作回路2 2. .连续往复动作回路连续往复动作回路（四（四）多工位控制回路多工位控制回路三位控制回路三位控制回路工位一：阀工位一：阀1控制，控制，右气缸杆缩回，左气缸杆缩回右气缸杆缩回，左气缸杆缩回工位二：阀工位二：阀2控制，控制，右气缸杆伸出，左气缸杆缩回右气缸杆伸出，左气缸杆缩回工位三：阀工位三：阀3控制，控制，右气缸杆伸出，左气缸杆伸出右气缸杆伸出，左气缸杆伸出概念：用来调节气缸的运动速度或实现气缸的缓概念：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，一般为节流调速。冲等的控制回路，一般为节流调速。 （1 1）单作用气缸的速度控制回路

6、）单作用气缸的速度控制回路 （2 2）双作用气缸的速度控制回路双作用气缸的速度控制回路 （3 3）气）气- -液速度控制回路液速度控制回路 （4 4）变速回路）变速回路 （5 5）缓冲回路）缓冲回路 第三节第三节 速度控制回路速度控制回路 一、单作用气缸的速度控制回路一、单作用气缸的速度控制回路在图在图14-3a14-3a中，中，升、降均通过节升、降均通过节流阀调速，两个流阀调速，两个相反安装的单向相反安装的单向节流阀，可分别节流阀，可分别控制活塞杆的伸控制活塞杆的伸出及缩回速度。出及缩回速度。 在图在图14-3b14-3b所示的回路所示的回路中，气缸上升时可调中，气缸上升时可调速，下降时则通

7、过快速，下降时则通过快排气阀排气，使气缸排气阀排气，使气缸快速返回。快速返回。 二、双作用气缸的速度控制回路二、双作用气缸的速度控制回路 1、单向调速回路、单向调速回路 当节流阀开度较小时，由于进当节流阀开度较小时，由于进入入A A腔的流量较小，压力上升缓腔的流量较小，压力上升缓慢，当气压达到能克服负载时，慢，当气压达到能克服负载时，活塞前进，此时活塞前进，此时A A腔容积增大，腔容积增大，结果使压缩空气膨胀，压力下结果使压缩空气膨胀，压力下降，使作用在活塞上的力小于降，使作用在活塞上的力小于负载，因而活塞就停止前进。负载，因而活塞就停止前进。待压力再次上升时，活塞才再待压力再次上升时，活塞才

8、再次前进。次前进。这种由于负载及供气这种由于负载及供气的原因使活塞忽走忽停的现象，的原因使活塞忽走忽停的现象，叫气缸的叫气缸的“爬行爬行”。 进气节流进气节流v节流供气的不足之处主要表现为：节流供气的不足之处主要表现为： v1)1)当负载方向与活塞运动方向相反时，活塞运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，即动易出现不平稳现象，即“爬行爬行”现象。现象。 2)2)当负载方向与活塞运动方当负载方向与活塞运动方向一致时，由于排气经换向阀快向一致时，由于排气经换向阀快排，几乎没有阻尼，负载易产生排，几乎没有阻尼，负载易产生“跑空跑空”现象，使气缸失去控制。现象，使气缸失去控制。所

9、以进气节流，多用于垂直安装的气缸的供气回路中所以进气节流，多用于垂直安装的气缸的供气回路中 v在水平安装的气缸的供气回路中一般采用在水平安装的气缸的供气回路中一般采用如图如图14-4b所示的所示的节流排气的回路节流排气的回路。v排气节流调速回路具有下述特点：排气节流调速回路具有下述特点：v1)1)气缸速度随负载变化较小，运动较平稳。气缸速度随负载变化较小，运动较平稳。v2)2)能承受与活塞运动方向相同的负载能承受与活塞运动方向相同的负载( (反向负载反向负载) )。 以上的讨论，适用于负载变化不大的以上的讨论，适用于负载变化不大的情况。当情况。当负载突然增大负载突然增大时，由于气体时，由于气体

10、的可压缩性，就将迫使气缸内的气体的可压缩性，就将迫使气缸内的气体压缩，使压缩，使活塞运动速度减慢活塞运动速度减慢；反之反之，当负载突然减小时，气缸内被压缩的当负载突然减小时，气缸内被压缩的空气，必然膨胀，使空气，必然膨胀，使活塞运动加快活塞运动加快，这称为这称为气缸的气缸的“自走自走”现象。现象。 在要求气缸具有准确而平稳的速度时在要求气缸具有准确而平稳的速度时( (尤其在负尤其在负载变化较大的场合载变化较大的场合) )，就要采用气液相结合的，就要采用气液相结合的调速方式了。调速方式了。v在气缸的进、排气口装设节流阀，就组成了双向调速回路在气缸的进、排气口装设节流阀，就组成了双向调速回路 v2

11、、双向调速回路、双向调速回路三、快速往复运动回路三、快速往复运动回路将图将图14-5a14-5a中两只单向节流阀换成中两只单向节流阀换成快速排气阀就构成了快速往复回路快速排气阀就构成了快速往复回路v四、速度换接回路四、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，使二位二通阀换向，改变排气通路，从而使气缸速度改变。行电信号，使二位二通阀换向，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。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。

12、 v 要获得气缸行程末端的缓冲，除采用带缓冲的气缸外，要获得气缸行程末端的缓冲，除采用带缓冲的气缸外，特别特别在行程长、速度快、惯性大的情况下在行程长、速度快、惯性大的情况下，往往需要采用缓冲回，往往需要采用缓冲回路来满足气缸运动速度的要求。路来满足气缸运动速度的要求。五、缓冲回路五、缓冲回路 a a）所示回路能实现快进一慢进缓冲一停止快退）所示回路能实现快进一慢进缓冲一停止快退的循环，行程阀可根据需要来调整缓冲开始位的循环，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。置，这种回路常用于惯性力大的场合。 b b）所示回路的特点是，当）所示回路的特点是，当活塞返回到行程末端

13、时，活塞返回到行程末端时，其左腔压力已降至打不开其左腔压力已降至打不开顺序阀顺序阀2 2的程度，余气只能的程度，余气只能经节流阀经节流阀1 1排出，因此活塞排出，因此活塞得到缓冲。得到缓冲。 缓冲回路缓冲回路五、气五、气- -液组合缸速度控制回路液组合缸速度控制回路六、变速回路六、变速回路快进快进慢进慢进快退快退第三节第三节 压力控制回路压力控制回路概念：是使回路中的压力保持在一定范围内，或使回路概念：是使回路中的压力保持在一定范围内，或使回路得到高、低不同压力的基本回路。得到高、低不同压力的基本回路。 （1 1）一次压力控制回路）一次压力控制回路 （2 2）二次调压回路二次调压回路 （3 3

14、）压差控制回路）压差控制回路 （4 4）增力回路）增力回路 （5 5）过载保护回路）过载保护回路节能，但对电机控制要求节能，但对电机控制要求高，不能启停频繁。高，不能启停频繁。一、一次压力控制回路一、一次压力控制回路结构简单，工作可靠，但结构简单，工作可靠，但由于在一定压力下溢流，由于在一定压力下溢流，浪费能量浪费能量空压机空压机单向阀单向阀气罐气罐安全阀安全阀电接触压力表电接触压力表用于使储气罐送出的用于使储气罐送出的气体压力不超过规定气体压力不超过规定压力压力 二、二次压力控制回路二、二次压力控制回路注意，供给逻辑元件的压缩空气不要加入润滑油注意，供给逻辑元件的压缩空气不要加入润滑油 高低

15、压转换回路高低压转换回路 三、高低压转换回路三、高低压转换回路 利用两只减压阀和一只换向利用两只减压阀和一只换向阀间或输出低压或高压气源阀间或输出低压或高压气源 四、差压控制回路四、差压控制回路五、增力回路五、增力回路实质上是通实质上是通过增大气缸过增大气缸工作面积实工作面积实现增力的。现增力的。六、过载保护回路六、过载保护回路v气液联动是以气压为动力，利用气液联动是以气压为动力，利用气液转换器气液转换器把气压传动变为液压传动，或采用把气压传动变为液压传动，或采用气液阻尼气液阻尼缸缸来获得更为平稳和更为有效的控制运动速来获得更为平稳和更为有效的控制运动速度的气压传动，或使用度的气压传动，或使用

16、气液增压器气液增压器来使传动来使传动力增大等。力增大等。v气液联动回路装置简单，经济可靠。气液联动回路装置简单，经济可靠。第四节气液联动回路第四节气液联动回路一、气一、气液转换速度控制回路液转换速度控制回路 v它利用气液转换器它利用气液转换器1 1、2 2将气压变成液压，利用将气压变成液压，利用液压油驱动液压缸液压油驱动液压缸3 3，从，从而得到平稳易控制的活而得到平稳易控制的活塞运动速度，调节节流塞运动速度，调节节流阀的开度，就可改变活阀的开度，就可改变活塞的运动速度。塞的运动速度。气液转换器气液转换器气气液液转转换换器器v气动供气方便气动供气方便v液压速度容易控制液压速度容易控制二、气液阻

17、尼缸的气液联动回路二、气液阻尼缸的气液联动回路不能中途变速不能中途变速用气液阻尼缸的速度控制回路二用气液阻尼缸的速度控制回路二v当有当有K2K2信号时，五通阀换向，信号时，五通阀换向，活塞向左运动，液压缸无杆活塞向左运动，液压缸无杆腔中的油液通过腔中的油液通过a a口进入有口进入有杆腔，气缸快速向左前进；杆腔，气缸快速向左前进；当活塞将当活塞将a a口关闭时，液压口关闭时，液压缸无杆腔中的油液被迫从缸无杆腔中的油液被迫从b b口经节流阀进入有杆腔，活口经节流阀进入有杆腔，活塞工作进给；当塞工作进给；当K2K2消失，有消失，有K1K1输入信号时，五通阀换向，输入信号时，五通阀换向，活塞向右快速返

18、回。活塞向右快速返回。实现机床工作台快进、实现机床工作台快进、工进和快退工进和快退气液联动回路气液联动回路三、气液增压缸增力回路三、气液增压缸增力回路v利用气液增压缸利用气液增压缸1把较低的气压变为较高的液把较低的气压变为较高的液压力，以提高气液缸压力，以提高气液缸2的输出力的回路的输出力的回路 四、气液缸同步动作回路四、气液缸同步动作回路 v特点是将油液密封在回路之特点是将油液密封在回路之中，油路和气路串接，同时中，油路和气路串接，同时驱动驱动1、2两个缸，使二者两个缸，使二者运动速度相同，运动速度相同，v但这种回路要求缸但这种回路要求缸1无杆腔无杆腔的有效面积必须和缸的有效面积必须和缸2的

19、有的有杆腔面积相等。在设计和制杆腔面积相等。在设计和制造中，要保证活塞与缸体之造中，要保证活塞与缸体之间的密封，回路中的截止阀间的密封，回路中的截止阀3与放气口相接，用以放掉与放气口相接，用以放掉混入油液中的空气混入油液中的空气第五节第五节 计数回路计数回路按下阀按下阀1 1按钮，按钮，气信号经阀气信号经阀2 2至阀至阀4 4的左或的左或右控制端使气右控制端使气缸推出或退回。缸推出或退回。v设按下阀设按下阀1 1时，时，气信号经阀气信号经阀2 2至至阀阀4 4的左端使阀的左端使阀4 4换至左位，同时换至左位，同时使阀使阀5 5切断气路，切断气路，此时气缸向外伸此时气缸向外伸出；出； v当阀当阀

20、1 1复位后，原复位后，原通入阀通入阀4 4左控制端左控制端的气信号经阀的气信号经阀1 1排排空空, ,阀阀5 5复位复位. .于是于是气缸无杆腔的气经气缸无杆腔的气经阀阀5 5至阀至阀2 2左端，使左端，使阀阀2 2换至左位等待换至左位等待阀阀1 1的下一次信号的下一次信号输入。输入。 此时阀此时阀2尚未换至左位尚未换至左位阀阀2已换至左位已换至左位v当阀当阀1 1第二次按下第二次按下后，气信号经阀后，气信号经阀2 2的左位至阀的左位至阀4 4右控右控制端使阀制端使阀4 4换至右换至右位，气缸退回，同位，气缸退回，同时阀时阀3 3将气路切断。将气路切断。 v待阀待阀1 1复位后，阀复位后，阀

21、4 4右右控制端信号经阀控制端信号经阀2 2、阀、阀1 1排空，排空，v阀阀3 3复位。复位。v阀阀3 3复位后将气导至阀复位后将气导至阀2 2右端右端，使其换至右位，使其换至右位，又等待阀又等待阀1 1下一次信号下一次信号输入。输入。 v这样，第这样，第1 1、3 3、5 5、次次( (奇数奇数) )按压阀按压阀1 1，则气缸伸出；，则气缸伸出；第第2 2、4 4、6 6、次次( (偶数偶数) )按压阀按压阀1 1，则使气缸退回。则使气缸退回。 v图图14-14b14-14b所示的计数原理所示的计数原理同图同图14-14a14-14a。不同的是不同的是按压阀按压阀1 1的时间不能过的时间不能

22、过长长，只要使阀，只要使阀4 4切换后就切换后就放开，否则气信号将经阀放开，否则气信号将经阀5 5或阀或阀3 3通至阀通至阀2 2左或右控左或右控制端，使阀制端，使阀2 2换位，气缸换位，气缸反行，从而使气缸来回振反行，从而使气缸来回振荡。荡。v图图14-15 a14-15 a是延时输出回路，当控制信号是延时输出回路，当控制信号4 4切换阀切换阀4 4后，后，压缩空气经单向节流阀压缩空气经单向节流阀3 3向气容向气容2 2充气。当充气压力充气。当充气压力经延时升高至使阀经延时升高至使阀1 1换位时，阀换位时，阀1 1就有输出。就有输出。 第六节第六节 延时控制回路延时控制回路v在图在图14-1

23、5b14-15b所示回所示回路中，按下阀路中，按下阀8 8，则，则气缸向外伸出，当气缸向外伸出，当气缸在伸出行程中气缸在伸出行程中压下阀压下阀5 5后，压缩空后，压缩空气经节流阀到气容气经节流阀到气容6 6延时后才将阀延时后才将阀7 7切换，切换，气缸退回。气缸退回。 第七节第七节 安全保护回路安全保护回路概念：概念：由于气动机构负荷的过载、气压的突然降低以及气动由于气动机构负荷的过载、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，全，在生产过程中，常采用安全保护回路。在生产过程中，常采用安全保护回路。 （1

24、1）过载保护回路）过载保护回路 （2 2）互锁回路互锁回路 （3 3）安全操作回路）安全操作回路一、过载保护回路一、过载保护回路 v当活塞杆在伸出途中，若遇到偶然障碍或其它原因当活塞杆在伸出途中，若遇到偶然障碍或其它原因使气缸过载时，活塞就立即缩回，实现过载保护。使气缸过载时，活塞就立即缩回，实现过载保护。 在活塞伸出的过程中，在活塞伸出的过程中，若遇到障碍若遇到障碍6 6，无杆腔压，无杆腔压力升高，打开顺序阀力升高，打开顺序阀3 3，使阀使阀2 2换向，阀换向，阀4 4随即复随即复位，活塞立即退回。同位，活塞立即退回。同样若无障碍样若无障碍6 6，气缸向前，气缸向前运动时压下阀运动时压下阀5

25、 5，活塞也，活塞也即刻返回。即刻返回。 二二 、互锁回路、互锁回路 四通阀的换向受三个串联的四通阀的换向受三个串联的机动三通阀控制，只有三个机动三通阀控制，只有三个都接通，主控阀才能换向。都接通，主控阀才能换向。 三、双手同时操作回路三、双手同时操作回路 v只有同时按动两个阀才动作的回路。锻造、冲压机只有同时按动两个阀才动作的回路。锻造、冲压机械上常用来避免误动作，以保护操作者的安全。械上常用来避免误动作，以保护操作者的安全。 两个阀必须安装在单手不能同时两个阀必须安装在单手不能同时操作的距离上，在操作时，如任操作的距离上，在操作时，如任何一只手离开时则控制信号消失，何一只手离开时则控制信号

26、消失，主控阀复位，则活塞杆后退。主控阀复位，则活塞杆后退。 必须使两个三通手动阀同时换向必须使两个三通手动阀同时换向v把主控阀把主控阀1 1的信号的信号A A作为手动阀作为手动阀2 2和和3 3的的逻辑逻辑“与与 回路，回路，只只有手动阀有手动阀2 2和和3 3同时同时动作时，主控制阀动作时，主控制阀1 1换向到上位换向到上位，活塞，活塞杆前进；杆前进；v把信号把信号B B作为手动作为手动阀阀2 2、和、和3 3的逻辑的逻辑“或非或非”回路，回路，即当手动阀即当手动阀2 2和和3 3同时松开时同时松开时( (图示图示位置位置) )，主控制阀，主控制阀1 1换向到下位，活换向到下位，活塞杆返回；

27、塞杆返回；v若手动阀若手动阀2 2或或3 3任任何一个动作，将何一个动作，将使主控制阀复位使主控制阀复位到中位，活塞杆到中位，活塞杆处于停止状态。处于停止状态。 v顺序动作是指在气动回路中，各个气缸，按顺序动作是指在气动回路中，各个气缸，按一定程序完成各自的动作。一定程序完成各自的动作。v例如单缸有单往复动作、二次往复动作、连例如单缸有单往复动作、二次往复动作、连续往复动作等；续往复动作等；v双缸及多缸有单往复及多往复顺序动作等。双缸及多缸有单往复及多往复顺序动作等。第八节顺序动作回路第八节顺序动作回路单缸往复动作回路单缸往复动作回路 一、单缸往复动作回路一、单缸往复动作回路 单向顺序阀控制回

28、路单向顺序阀控制回路连续往复动作回路连续往复动作回路v当按下阀当按下阀1 1的按钮后，阀的按钮后，阀4 4换向，活塞向前运动，这换向，活塞向前运动，这时由于阀时由于阀3 3复位将气路封闭，复位将气路封闭，使阀使阀4 4不能复位，活塞继续不能复位，活塞继续前进。到行程终点压下行前进。到行程终点压下行程阀程阀2 2，使阀，使阀4 4控制气路排控制气路排气，在弹簧作用下，阀气，在弹簧作用下，阀4 4复复位，气缸返回，在终点压位，气缸返回，在终点压下阀下阀3 3，阀，阀4 4换向，活塞再换向，活塞再次前进，形成了次前进，形成了A A1 1、 A A0 0 、A A1 1 、A A0 0多次反复动作，待

29、多次反复动作，待提起阀提起阀1 1的按钮后，阀的按钮后，阀4 4复复位，活塞返回而停止运动。位，活塞返回而停止运动。A A1 1表示活塞杆伸出，表示活塞杆伸出，A A0 0表示活塞杆退回表示活塞杆退回 二、多缸顺序动作回路二、多缸顺序动作回路 v两只、三只或多只气缸按一定顺序动作的回路，称两只、三只或多只气缸按一定顺序动作的回路，称为多缸顺序动作回路。为多缸顺序动作回路。 v在一个循环顺序里，若气缸只作一次往复，称之为在一个循环顺序里，若气缸只作一次往复，称之为单往复顺序，若某些气缸作多次往复，就称为多往单往复顺序，若某些气缸作多次往复，就称为多往复顺序。复顺序。 v分析图中回路的工作过程，并指出元件的名分析图中回路的工作过程，并指出元件的名称称