液压与气动控制技术(辛连学)气动基本元件基本回路

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1、第十一章 气动控制元件和基本回路 第一节第一节 气动控制元件气动控制元件第二节第二节 换向回路换向回路第三节第三节 压力控制回路压力控制回路第四节第四节 速度控制回路速度控制回路第五节第五节 其他基本回路其他基本回路实训项目实训项目本章小结本章小结思考题与习题思考题与习题第一节第一节 气动控制元件气动控制元件一、方向控制阀1.单向型控制阀单向型控制阀包括单向阀、或门型梭阀、与门型梭阀和快速排气阀。其中单向阀与液压单向阀类似。(1)或门型梭阀 在气压传动系统中，当两个通路P1和P2均与另一通路A相通，而不允许P1与P2相通时，就要用或门型梭阀,如图11-1所示。第十一章 气动控制元件和基本回路

2、第一节第一节 气动控制元件气动控制元件一、方向控制阀1.单向型控制阀(2)与门型梭阀（双压阀）与门型梭阀又称双压阀，该阀只有当两个输入口P1、P2同时进气时，A口才能输出。图11-3所示为与门型梭阀。P1或P2单独输入时，如图11-3a、b所示，此时A口无输出，只有当P1，P2同时有输入时，A口才有输出，如图11-3c所示。当P1、P2气体压力不等时，则气压低的通过A口输出。图11-3d为该阀的图形符号。第十一章 气动控制元件和基本回路 第一节第一节 气动控制元件气动控制元件一、方向控制阀1.单向型控制阀(3)快速排气阀 快速排气阀又称快排阀。它是为加快气缸运动作快速排气用的。快速排气阀的工作

3、原理如图115所示。当进气腔P进入压缩空气时，将密封活塞迅速上推，开启阀口2，同时关闭排气口1，使进气腔P与工作腔A相通(如图115a所示)；当P腔没有压缩空气进入时，在A腔和P腔压差作用下，密封活塞迅速下降，关闭P腔，使A腔通过阀口1经0腔快速排气，如图115b所示，图115c为该阀的图形符号。第十一章 气动控制元件和基本回路 第一节第一节 气动控制元件气动控制元件一、方向控制阀2.换向型控制阀换向型方向控制阀（简称换向阀）的功能与液压的同类阀相似，操作方式、切换位置和职能符号也基本相同。图为二位三通电磁换向阀结构原理图。第十一章 气动控制元件和基本回路 第一节第一节 气动控制元件气动控制元

4、件二、压力控制阀气动压力控制阀主要有减压阀、溢流阀和顺序阀。图11-8为压力控制阀图形符号。图11-9所示为QTA型直动型调压阀（减压阀）。调节手柄1以控制阀口开度的大小，即可控制输出压力的大小。第十一章 气动控制元件和基本回路 第一节第一节 气动控制元件气动控制元件三、流量控制阀气动流量控制阀主要有节流阀，单向节流阀和排气节流阀等。都是通过改变控制阀的通流面积来实现流量的控制元件。因此，只以排气节流阀为例介绍其流量阀的工作原理。图11-7所示为排气节流阀气流从A口进入阀内，由节流口1节流后经消声套2排出。因而它不仅能调节执行元件的运动速度，还能起到降低排气噪声的作用。排气节流阀通常安装在换向

5、阀的排气口处与换向阀联用，起单向节流阀的作用。第十一章 气动控制元件和基本回路 一、单作用气缸换向回路图11-8a所示为由二位三通电磁阀控制的换向回路，通电时，活塞杆伸出；断电时，在弹簧力作用下活塞杆缩回。图11-8b所示为由三位五通电磁阀控制的换向回路，该阀具有自动对中功能，可使气缸停在任意位置，但定位精度不高、定位时间不长。第二节第二节 换向回路换向回路第十一章 气动控制元件和基本回路 二、双作用气缸换向回路图11-9a为小通径的手动换向阀控制二位五通主阀操纵气缸换向；图11-9b为二位五通双电控阀控制气缸换向；图11-9c为两个小通径的手动阀控制二位五通主阀操纵气缸换向；图11-9d为三

6、位五通阀控制气缸换向。该回路有中停功能，但定位精度不高。第二节第二节 换向回路换向回路第十一章 气动控制元件和基本回路 一、一次压力控制回路图11-10所示为一次压力控制回路。此回路用于控制贮气罐的压力，使之不超过规定的压力值。常用外控溢流阀1或用电接点压力表2来控制空气压缩机的转、停，使贮气罐内压力保持在规定范围内。采用溢流阀，结构简单，工作可靠，但气量浪费大；采用电接点压力表对电动机及控制要求较高，常用于对小型空压机的控制。第三节第三节 压力控制回路压力控制回路第十一章 气动控制元件和基本回路 二、二次压力控制回路图11-11所示为二次压力控制回路，图11-11a是由气动三大件组成的，主要

7、由溢流减压阀来实现压力控制；图11-11b是由减压阀和换向阀构成的对同一系统实现输出高低压力p1、p2的控制；图11-11c是由减压阀来实现对不同系统输出不同压力p1、p2的控制。为保证气动系统使用的气体压力为一稳定值，多用空气过滤器、减压阀、油雾器（气动三大件）组成的二次压力控制回路，但要注意，供给逻辑元件的压缩空气不要加入润滑油。第三节第三节 压力控制回路压力控制回路第十一章 气动控制元件和基本回路 一、单作用气缸速度控制回路一、单作用气缸速度控制回路 图11-12所示为单作用气缸速度控制回路，在图1112a中，升、降均通过节流阀调速，两个相反安装的单向节流阀，可分别控制活塞杆的伸出及缩回

8、速度。在图1112b所示的回路中，气缸上升时可调速，下降时则通过快排气阀排气，使气缸快速返回。第四节第四节 速度控制回路速度控制回路第十一章 气动控制元件和基本回路 二、双作用气缸速度控制回路二、双作用气缸速度控制回路1单向调速回路双作用缸有节流供气和节流排气两种调速方式。图11-13a所示为节流供气调速回路，在图示位置，当气控换向阀不换向时，进入气缸A腔的气流流经节流阀，B腔排出的气体直接经换向阀快排。当节流阀开度较小时，由于进入A腔的流量较小，压力上升缓慢，当气压达到能克服负载时，活塞前进，此时A腔容积增大，结果使压缩空气膨胀，压力下降，使作用在活塞上的力小于负载，因而活塞就停止前进。待压

9、力再次上升时，活塞才再次前进。节流供气，多用于垂直安装的气缸供气回路中，在水平安装的气缸供气回路中一般采用如图11-13b的节流排气的回路。第四节第四节 速度控制回路速度控制回路第十一章 气动控制元件和基本回路 二、双作用气缸速度控制回路二、双作用气缸速度控制回路2双向调速回路图在气缸的进、排气口装设节流阀，就组成了双向调速回路，在图11-14所示的双向节流调速回路中，图11-14a所示为采用单向节流阀式的双向节流调速回路，图11-14b所示为采用排气节流阀的双向节流调速回路。三、快速往复运动回路 若将图11-14a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，若欲实现气缸单向快速运动，

10、可只采用一只快速排气阀。第四节第四节 速度控制回路速度控制回路第十一章 气动控制元件和基本回路 四、速度换接回路四、速度换接回路 如图11-15所示的速度换接回路是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。第四节第四节 速度控制回路速度控制回路第十一章 气动控制元件和基本回路 五、缓冲回路五、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，常用的方法如图11-16

11、所示。图11-16a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置，这种回路常用于惯性力大的场合。图11-16b所示回路的特点是，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2的程度，余气只能经节流阀1排出，因此活塞得到缓冲，这种回路常用于行程长、速度快的场合。图11-16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，可达到双向缓冲的目的。第四节第四节 速度控制回路速度控制回路第十一章 气动控制元件和基本回路 一、一、气液联动回路气液联动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变为液压传动，或采用气液阻尼缸来获得更为平稳的

12、和更为有效地控制运动速度的气压传动，或使用气液增压器来使传动力增大等。气液联动回路装置简单，经济可靠。1 1、气液转换速度控制回路、气液转换速度控制回路如图11-17所示为气液转换速度控制回路，它利用气液转换器1、2将气压变成液压，利用液压油驱动液压缸3，从而得到平稳易控制的活塞运动速度，调节节流阀的开度，就可改变活塞的运动速度。这种回路，充分发挥了气动供气方便和液压速度容易控制的特点。第五节第五节 其他基本回路其他基本回路第十一章 气动控制元件和基本回路 一、气液联动回路一、气液联动回路2 2、气液阻尼缸的速度控制回路、气液阻尼缸的速度控制回路图11-18所示为气液阻尼缸速度控制回路。图11

13、-18a所示的为慢进快退回路，改变单向节流阀的开度，即可控制活塞的前进速度；活塞返回时，气液阻尼缸中液压缸的无杆腔的油液通过单向阀快速流入有杆腔，故返回速度较快，高位油箱起补充泄漏油液的作用。图11-18b所示的为能实现机床工作循环中常用的快进一工进一快退的动作。第五节第五节 其他基本回路其他基本回路第十一章 气动控制元件和基本回路 一、气液联动回路一、气液联动回路3 3、气液增压缸增力回路、气液增压缸增力回路 如图11-19所示为利用气液增压缸1把较低的气压变为较高的液压力，以提高气液缸2的输出力的回路。4 4、气液缸同步动作回路、气液缸同步动作回路图11-20所示为气液缸同步回路，该回路的

14、特点是将油液密封在回路之中，油路和气路串接，同时驱动1、2两个缸，使二者运动速度相同，但这种回路要求缸l无杆腔的有效面积必须和缸2的有杆腔面积相等。在设计和制造中，要保证活塞与缸体之间的密封，回路中的截止阀3与放气口相接，用以放掉混入油液中的空气。第五节第五节 其他基本回路其他基本回路第十一章 气动控制元件和基本回路 二、计数回路二、计数回路 计数回路可以组成二进制计数器-图11-21a所示回路。图11-21b所示的计数原理同图11-23a，不同的是按压阀1的时间不能过长，只要使阀4切换后就放开，否则气信号将经阀5或阀3通至阀2左或右控制端，使阀2换位，气缸反行，从而使气缸来回振荡。第五节第五

15、节 其他基本回路其他基本回路第十一章 气动控制元件和基本回路 三、延时回路三、延时回路图11-22所示为延时回路，图11-24a是延时输出回路，当控制信号切换阀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。在图11-22b所示回路中，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。第五节第五节 其他基本回路其他基本回路第十一章 气动控制元件和基本回路 四、安全保护和操作回路四、安全保护和操作回路 1 1、过载保护回路、过载保护回路 图11-23所示的过载保护回路，是当活塞杆在伸出途中，若

16、遇到偶然障碍或其他原因使气缸过载时，活塞就立即缩回，实现过载保护。如图11-23所示。2 2、互锁回路、互锁回路 如图11-24所示的为互锁回路，在该回路中，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。第五节第五节 其他基本回路其他基本回路第十一章 气动控制元件和基本回路 五、双手同时操作回路五、双手同时操作回路 所谓双手操作回路就是使用两个起动用的手动阀，只有同时按动两个阀才动作的回路。这种回路主要是为了安全，这在锻造、冲压机械上常用来避免误动作，以保护操作者的安全。图11-25a所示为使用逻辑“与”回路的双手操作回路，图11-25b所示的是使用三位主控阀的双手操

17、作回路，第五节第五节 其他基本回路其他基本回路第十一章 气动控制元件和基本回路 六、六、顺序动作回路顺序动作回路 单缸往复动作回路单缸往复动作回路 单缸往复动作回路可分为单缸单往复和单缸连续往复动作回路。前者指给人一个信号后，气缸只完成A1A0一次往复动作(A表示气缸，下标“1”表示A缸活塞伸出，下标“0”表示活塞缩回动作)。而单缸连续往复动作回路指输入一个信号后，气缸可连续进行A1AoAlAo动作。图11-26所示为三种单往复回路 图图11-26a 图图11-26b 图图11-26c第五节第五节 其他基本回路其他基本回路第十一章 气动控制元件和基本回路 六、六、顺序动作回路顺序动作回路 单缸

18、往复动作回路单缸往复动作回路 单缸往复动作回路可分为单缸单往复和单缸连续往复动作回路。前者指给人一个信号后，气缸只完成A1A0一次往复动作(A表示气缸，下标“1”表示A缸活塞伸出，下标“0”表示活塞缩回动作)。而单缸连续往复动作回路指输入一个信号后，气缸可连续进行A1AoAlAo动作。图11-26所示为三种单往复回路。如图11-27所示的回路是一连续往复动作回路，能完成连续的动作循环。第五节第五节 其他基本回路其他基本回路第十一章 气动控制元件和基本回路 2 2、多缸顺序动作回路、多缸顺序动作回路 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，其应用较广泛。在一个循环顺序里，

19、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，就称为多往复顺序。若用A、B、C、表示气缸，仍用下标1、0表示活塞的伸出和缩回，则两只气缸的基本顺序动作有A1BoAoB1、A1B1 BoAo和A1Ao B1Bo三种。图示为双缸顺序动作回路 第五节第五节 其他基本回路其他基本回路第十一章 气动控制元件和基本回路 一、任务引入一、任务引入 如图11-28所示为送料装置的工作示意图，工作要求为：当工件加工完成后，按下按钮，图11-28 送料装置的工作示意图 送料气缸伸出，把未加工的工件送人加工位置，松开按钮气缸收回，以待把下一个未加工工件送到加工位置。试根据上述要求，设计送料装置的控制系

20、统回路。二、任务分析二、任务分析 在本任务中主要要求气缸能够伸出、收回到指定位置，即气缸能够左右移动，这就需要使用方向控制阀对该机构实行方向控制。因而要完成送料装置的系统回路设计必须对方向控制阀的控制方法、职能符号等有一个全面了解。实训项目实训项目16 16 送料装置的控制系统设计送料装置的控制系统设计第十一章 气动控制元件和基本回路 三、任务实施三、任务实施 下面根据任务要求，设计送料装置的系统回路图，并在操作实验台上完成回路的连接，以检验设计的正确性。1 1气缸的直接控制气缸的直接控制 如图11-29所示是根据送料装置的工作要求设计出的系统控制回路图。那么，这种控制方法是否正确，能否满足送

21、料装置的工作要求呢，还要对该回路图进行分析。2 2气缸的间接控制气缸的间接控制 图11-30所示的控制回路也能满足送料装置的工作要求。具体操作步骤：具体操作步骤：1、正确分析气动控制系统回路图，找出需要的元器件；2、在操作台上合理布局，连接出正确的控制系统3、检验气缸的动作是否符合送料装置的动作要求；4、分析：如将气缸按下一个极短暂的时间，然后立即释放，气缸会发生什么情况？实训项目实训项目16 16 送料装置的控制系统设计送料装置的控制系统设计第十一章 气动控制元件和基本回路 知识要点气动控制元件的分类、结构原理及应用气动控制元件的职能符号及表示方法气动方向、压力、速度控制回路的工作原理及分析

22、方法技能要点根据工作要求设计出回路图根据气动控制系统回路图找出各个元器件线路的正确连接与系统回路的检验本本章章小小结结第十一章 气动控制元件和基本回路 气动控制元件按其功能和作用分为压力控制阀、流量控制阀和方向控制阀三大类。此外，还有通过控制气流方向和通断实现各种逻辑功能的气动逻辑元件等。单向型控制阀包括单向阀、或门型梭阀、与门型梭阀和快速排气阀。其中单向阀与液压单向阀类似。换向型方向控制阀（简称换向阀）的功能与液压的同类阀相似，操作方式、切换位置和职能符号也基本相同。气动压力控制阀主要有减压阀、溢流阀和顺序阀。气动流量控制阀主要有节流阀，单向节流阀和排气节流阀等。都是通过改变控制阀的通流面积来实现流量的控制元件。气动系统无论多麽复杂，均是由具有一定功能的基本回路组成。基本回路按其控制目的、控制功能分为方向控制回路、压力控制回路和速度控制回路等几类，熟悉掌握这些基本回路了解回路的功能、构成和性能是合理设计气动系统的必要基础。通过操作训练项目，要求能根据工作要求设计出回路图，根据气动控制系统回路图找出各个元器件，线路的正确连接与系统回路的检验。本本章章小小结结第十一章 气动控制元件和基本回路