基本气动回路

1.1 换向回路单作用气缸控制回路气缸活塞杆运动的一个方向靠压缩空气驱动，另一个方向则靠其他外力，如重力、弹簧力等驱动。回路简单，可选用简单结构的二位三通阀来控制常断二位三通电磁阀控制回路 通电时活塞杆伸出，断电时靠弹簧力返回常通二位三通电磁阀控制回路 断电时活塞杆缩回，通电时靠弹簧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型中间位置，可使气缸活塞停止在任意位置，但定位精度不高两个二位二通电磁阀代替一个二位三通阀的控制回路 两个二位二通电磁阀同时通电换向，可使活塞杆伸出。断电后，靠外力返回双作用气缸控制回路 气缸活塞杆伸出或缩回两个方向的运动都靠压缩空气驱动，通常选用二位五通阀来控制采用单电控二位五通阀的控制回路 通电时活塞杆伸出，断电时活塞杆返回双电控阀控制回路 采用双电控电磁阀，换向信号可以为短脉冲信号，因此电磁铁发热少，并具有断电保持功能中间封闭型三位五通阀控制回路 左侧电磁铁通电时，活塞杆伸出。右侧电磁铁通电时，活塞杆缩回。左、右两侧电磁铁同时断电时，活塞可停止在任意位置，但定位精度不高中间排气型三位五通阀控制回路 当电磁阀处于中间位置时活塞杆处于自由状态，可由其他机构驱动中间加压型三位阀控制回路电磁远程控制回路 采用二位五通气控阀作为主控阀，其先导控制压力用一个二位三通电磁阀进行远程控制。该回路可以应用于有防爆等要求的特殊场合双气控阀控制回路 主控阀为双气控二位五通阀，用两个二位三通阀作为主控阀的先导阀，可进行遥控操作 当左、右两侧电磁铁同时断电时，活塞可停止在任何位置，但定位精度不高。采用一个压力控制阀，调节无杆腔的压力，使得在活塞双向加压时，保持力的平衡 采用带有双活塞杆的气缸，使活塞两端受压面积相等，当双向加压时，也可保持力的平衡双作用气缸控制回路采用两个二位三通阀的控制回路 两个二位三通阀中，一个为常通阀，另一个为常断阀，两个电磁阀同时动作可实现气缸换向采用一个二位三通阀的差动回路 气缸右腔始终充满压缩空气，接通电磁阀后，左腔进气，靠压差推动活塞杆伸出，动作比较平稳，断电后，活塞自动复位带有自保回路的气动控制回路 两个二位二通阀分别控制气缸运动的两个方向。图示位置为气缸右腔进气。如将阀2按下，由气孔管路向阀右端供气，使二位五通阀切换，则气缸左腔进气，右腔排气，同时自保回路a、b、c也从阀的右端增加气压，以防中途气阀2失灵，阀芯被弹簧弹回，自动换向，造成误动作（即自保作用）。再将阀2复位，按下阀1，二位五通阀右端压气排出，则阀芯靠弹簧复位，节能型切换，开始下一次循环二位四（五）通阀和二位二通阀串接的控制回路 二位五通阀起换向作用，两个二位二通阀同时动作，可保证活塞停止在任意位置。当没有合适的三位阀时，可用此回路代替1.2 速度控制回路单作用气缸的速度控制回路 采用两个速度控制阀串联，用进气节流和排气节流分别控制活塞两个方向运动的速度 直接将节流阀安装在换向阀的进气口与排气口，可分别可控制活塞两个方向运动的速度利用快速排气阀的双速驱动回路 为快速返回回路。活塞伸出时为进气节流速度控制，返回时空气通过快速排气阀直接排至大气中，实现快速返回单作用气缸的速度控制回路采用单向节流阀的速度控制回路 在气缸两个气口分别安装一个单向节流阀，活塞两个方向的运动分别通过每个单向节流阀调节。常采用排气节流型单向节流阀采用排气节流阀的速度控制回路 采用二位四通（五通）阀，在阀的两个排气口分别安装节流阀，实现排气节流速度控制，方法比较简单快速返回回路 活塞杆伸出时，利用单向节流阀调节速度，返回时通过快速排气阀排气，实现快速返回双作用气缸的速度控制回路高速动作回路 在气缸的进（排）气口附近两个管路中均装有快速排气阀，使气缸活塞运动加速中间变速回路 用两个二位二通阀与速度控制阀并联，可以控制活塞在运动中任意位置发出信号，使背压腔气体通过二位二通阀直接排出到大气中，改变气缸的运动速度利用电/气比例节流阀的速度控制回路 可实现气缸的无级调速。当三通电磁阀2通电时，给电气比例节流阀1输入电信号，使气缸前进。当三通电磁阀2断电时，利用电信号设定电气比例阀1的节流阀开度，使气缸以设定的速度后退。阀1和阀2应同时动作，以防止气缸启动“冲出”1.3 压力、力矩与力控制回路压力控制回路 气动系统中，压力控制不仅是维持系统正常工作所必需的，而且也关系到系统总的经济性、安全性及可靠性。作为压力控制方法，可分为一次压力（气源压力）控制、二次压力（系统工作压力）控制、双压驱动、多级压力控制、增压控制等一次压力控制回路 控制气罐使其压力不超过规定压力。常采用外控制式溢流阀1来控制，也可用带电触点的压力表2代替溢流阀1来控制压缩机电机的动、停，从而使气罐内压力保持在规定范围内。采用安全阀结构简单，工作可靠，但无功耗气量大；二后者对电机及其控制有要求二次压力控制回路 利用气动三联件中的溢流式减压阀控制气动系统的工作压力 采用差压操作，可以减少空气消耗量，并减少冲击差压回路采用单向减压阀的差压回路 (a) 当活塞杆伸出时为高压，返回时空气通过减压阀减压 与图a原理一样，只是用快速排气阀代替单向节流阀 与图a比较，只是减压阀安装在换向阀之前，减压阀的工作要求较高，而省去单向节流阀 气缸活塞一端通过减压阀供给一定的压力，另外安装卸荷阀做排气用限压回路 启动按钮1作用后，活塞开始伸出，挡块遇行程阀2后，换向阀3使活塞返回。但如果在前进中遇到大的阻碍，气缸左腔压力增高，顺序阀5动作，打开二位二通阀4排气，活塞自动返回 气源经过调压阀1与2可调出两种不同的压力，通过换向阀3可得两种不同的压力输出压力控制回路多级压力控制采用远程调压阀的多级压力控制回路 远程调压阀的先导压力通过三通电磁阀1的切换来控制，看根据需要设定低、中、高三种先导压力。在进行压力切换时，必须用电磁阀2现将先导压力泄压，然后再选择新的先导压力采用比例调压阀的无级压力控制回路 采用一个小型的比例压力阀作为先导压力控制阀可实现压力的无级控制。比例压力阀的入口应使用一个微雾分离器，防止油雾和杂质进入比例阀，影响阀的性能和使用寿命增压回路 当二位五通电磁阀1通电时，气缸实现增压驱动；当电磁阀1断电时，气缸在正常压力作用下返回 当二位五通电磁阀1通电时，利用气控信号使住换向阀切换，进行增压驱动；电磁阀1断电时，气缸在正常压力作用下返回使用气液增压缸的增压回路液增压缸的增压回路 当三通电磁阀3、4通电时，气/液缸6在与气压相同的油压作用下伸出；当需要大输出力时，则使五通电磁阀2通电，让气/液增压缸1动作，实现气/液缸的增压驱动。让五通电磁阀2和三通电磁阀3、4断电时，则可使气/液返回。气/液增压缸1的输出可通过减压阀5进行设定串联气缸增力回路 三段活塞缸串联，工作行程时，电磁换向阀通电，A、B、C进气，使活塞杆增力推出。复位时，电磁阀断电，气缸右端口D进气，把杆拉回压力控制回路压力控制顺序回路 为完成A1、B1、A0、B0顺序动作的回路，启动按钮1动作后，换向阀2换向，A缸左腔压力增高，顺序阀4动作，推动阀3换向，B缸活塞杆伸出完成B1动作，同时使阀2换向完成A0动作；最后A缸右腔压力增高，顺序阀5动作，使阀3换向完成B0动作。此处顺序阀4及5调整至一定压力后动作力矩控制回路 气马达是产生力矩的气动执行元件。叶片式气马达是依靠叶片使转子高速旋转，经齿轮减速而输出力矩，借助于速度控制改变离心力而控制力矩，其回路就是一般的速度控制回路。活塞式气马达和摆动马达则是通过改变压力来控制扭矩的。下面介绍活塞式气马达的力矩控制回路气马达的力矩控制回路 活塞式气马达经马达内装的分配器向大气排气，转速高则排气受节流而力矩下降。力矩控制一般通过控制供气压力实现摆动马达的力矩控制回路 应该注意的是，若在停止过程中负载具有较大的惯性力矩，则摆动马达还必须使用挡块定位力控制回路冲击气缸的典型力控制回路 该回路由冲击气缸4、快速供给气压的气罐1、把气缸背压快速排入大气的快速排气阀3及控制气缸换向的二位五通阀2组成。当电磁阀得电时，冲击气缸的排气侧快速排出大气，同时使二位三通阀换向，气罐内的压缩空气直接流入冲击气缸，使活塞以极高的速度向下运动，该活塞所具有的动能给出很大的冲击力。冲击力与活塞的速度平方成正比，而活塞的速度取决于气罐流入冲击气缸的空气流量。为此，调节速必须调节气罐的压力1.4 位置控制回路 气缸通常只能保持在伸出和缩回两个位置。如果要求气缸在运动过程中的某个中间位置停下来，则要求气动系统具有位置控制功能。由于气体具有压缩性，因此只利用三位五通电磁阀对气缸两腔进行给、排气控制的纯气动方法，难以得到高精度的位置控制。对于定位精度要求较高的场合，应采用机械辅助定位或气/液转换器等控制方法利用外部挡块的定位方法 在定位点设置机械挡块，是使气缸在行程中间定位的最可靠方法，定位精度取决于机械挡块的设置S精度。这种方法的缺点是定位点的调整比较困难，挡块与气缸之间应考虑缓冲的问题采用三位五通阀的位置控制回路 采用中位加压型三位五通阀可实现气缸的位置控制，但位置控制精度不高，容易受负载变化的影响使用串联气缸的三位置控制回路（轻负载时） 图示位置为两缸的活塞杆均处于缩进状态，当阀2如图示位置，而阀1通电换向时，A缸活塞杆向左推动B缸活塞杆，其行程为III。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II继续前进到III（因缸B行程为IIII）。此外，可在两缸端盖上f处于活塞杆平行安装调节螺钉，以相应地控制行程位置，使缸B活塞杆可停留在III、IIIII之间的所需位置采用全气控方式的四位置控制回路 图示位置为按动手控阀1时，压缩空气通过手控阀1，分两路由梭阀5、6控制两个二位五通阀，使主气源进入多位缸而得到位置I。此外，当按动手动阀2、3或4时，同时可相应得到位置II、III或IV利用制动气缸的位置控制回路 如果制动装置为气压制动型，气源压力应在0.1Mpa以上；如果为弹簧+气压制动型，气源压力应在0.35Mpa以上。气缸制动后，活塞两侧应处于力平衡状态，防止制动解除时活塞杆飞出，为此设置了减压阀1。解除制动信号应超前于气缸的往复信号或同时出现 制动装置为双作用型，即卡紧和松开都通过气压来驱动。采用中位加压型三位五通阀控制气缸的伸出与缩回带垂直负载的制动气缸位置控制回路 带垂直负载时，为防止突然断气时工件掉下，应采用弹簧+气压制动型或弹簧制动型制动装置 垂直负载向上时，为了使制动后活塞两侧处于力平衡状态，减压阀4应设置在气缸有杆腔侧使用气/液转换器的位置控制回路 通过气/液转换器，利用气体压力推动液压缸运动，可以获得较高的定位精度，但在一定程度上要牺牲运动速度 通过气/液转换器，利用气体压力推动摆动液压缸运动，可以获得较高的中间定位精度2.1 同步回路 同步控制是指驱动两个或多个执行元件时，使他们在运动过程中位置保持同步。同步控制实际是速度控制的一种特例。当各执行机构的负载发生变动时，为了实现同步，通常采用以下方法：（1） 使用机械连接使各执行机构同步动作（2） 使流入和流出执行机构的流量保持一定（3） 测量执行机构的实际运动速度，并对流入和流出执行机构的流量进行连续控制 采用刚性零件1连接，使A、B两缸同步运动使用连杆机构的同步控制回路利用出口节流阀的简单同步控制回路 这种同步回路的同步精度较差，易受负载变化的影响，如果气缸的缸径相对于负载来说足够大，若工作压力足够高，可以取得一定的同步效果。此外，如果使用两只电磁阀，使两只气缸的给排气独立，相互之间不受影响，同步精度会好些使用串联型气/液联动缸的同步控制回路 当三位五通电磁阀的A侧通电时，压力气体经过管路流入气/液联动缸A、B的气缸中，克服负载推动活塞上升。此时，在先导压力的作用下，常开型二位二通阀关闭，使气/液联动缸A的液压缸上腔的油压入气/液联动缸B的液压缸下腔，从而使它们同步上升。三位五通电磁阀的B侧通电时，可使气/液联动缸向下的运动保持同步。为补偿液压缸的漏油可设贮油缸，在不工作时进行补油使用气/液转换器的同步控制回路（1） 使用两只双出杆气/液转换缸，缸1的下侧和缸2的上侧通过配管连接，其中封入液压油。如果缸1和缸2的活塞及活塞杆面积相等，则两者的速度可以一致。但是，如果气/液转换缸有内泄漏和外泄漏，因为油量不能自动补充，所以两缸的位置会产生累积误差 气/液转换缸1和2利用具有中位封闭机能的三位五通电磁阀3驱动，可实现两缸同步控制和中位停止。该回路中，调速阀不是设置在电磁阀和气缸之间，而是连接在电磁阀的排气口，这样可以改善中间停止精度2.2 延时回路延时给气回路 按钮1必须按下一段时间后，阀2才能动作延时排气回路 当按钮1松开一段时间后，阀2才切断 延时返回回路当手动阀1按下后，阀2立即切换至右边工作。活塞杆伸出，同时压缩空气经管路A流向气室3中的压力增高后，差压阀2又换向，活塞杆收回。延时长短根据需要选用大同大小气室及调节进气快慢而定2.3 自动往复回路一次自动往复回路加压控制回路 手动阀1动作后，换向阀左端压力下降，右端压力大于左端，使阀3换向。活塞杆伸出至压下行程阀2，阀3右端压力下降，又使换向阀3切换，活塞杆收回，完成一次往复卸压控制回路 手动阀1动作后，换向阀换向，活塞杆伸出。当撞块压下行程阀2或，接通压缩空气使换向阀换向，活塞杆缩回，一次行程完毕连续自动往复回路利用行程阀的自动往复回路 当启动阀3后，压缩空气通过行程阀1使阀4换向，活塞杆伸出。当压住行程阀2后，换向阀4在弹簧作用下换向，使活塞杆返回。这样使活塞进行连续自动往复运动，一直到关闭阀3后，运动停止利用时间控制的连续自动往复回路 当换向阀3处于图中所示位置时，压缩空气沿管路A经节流阀向气室6充气，过一段时间后，气室6内压力增高，切换二位三通阀4，压缩空气通过阀4使阀3换向，活塞杆伸出；同时压缩空气经管路B及节流阀又向气室1充气，待压力增高后切换阀5，从而使阀3换向。这样活塞杆进行连续自动往复运动。手动阀2为启动、停止用2.4防止启动飞出回路气缸在启动时，如果排气侧没有背压，活塞杆将以很快的速度冲出，若操作人员不注意，有可能发生伤害事故。避免这种情况发生的方法有两种：（1） 在气缸启动前使排气侧产生背压（2） 采用进气节流调速方法采用中位加压式电磁阀防止启动飞出 采用具有中间加压机能的三位五通电磁阀1在气缸启动前使排气侧产生背压。当气缸为单活塞杆气缸时，由于气缸有杆腔和无杆腔的压力作用面积不同，因此考虑电磁阀处于中位时，使气缸两侧的压力保持平衡采用进气节流调速阀防止启动飞出 当三位五通电磁阀断电时，气缸两腔都卸压；启动时，利用调速阀3的进气节流调速性能较差，因此在气缸的出后侧还串联了一个排气节流调速阀2，用来改善启动后的调速特性。需要注意进气节流调速阀3和排气节流调速阀2的安装顺序，进气节流调速阀3应靠近气缸2.5 防止落下回路利用制动气缸的防止落下回路 利用三通锁定阀1的调压弹簧可以设定一个安全压力。当气源压力正常，即高于所设定的安全压力时，三通锁定阀1在气源压力的作用下切换，使制动气缸的制动机构松开。当气源压力低于所设定的安全压力时，三通锁定阀1在复位弹簧的作用下复位，使其出口和排气口相通，制动机构锁紧，从而防止气缸落下。为了提高制动机构的响应速度，三通锁定阀1应尽可能靠近制动机构的气控口利用端点锁定气缸的防止落下回路 利用单向减压阀2调节负载平衡压力。在上端点使五通电磁阀1断电，控制端点锁定气缸4的锁定机构，可防止气缸落下。此外，当气缸在行程中间，由于非正常情况使梧桐电磁阀断电时，利用气控单向阀3使气缸在行程中间停止。该回路使用控制阀较少，回路较简单2.6 缓冲回路采用溢流阀的缓冲回路 该回路采用具有中位封闭机能的三位五通电磁阀1控制气缸的动作，电磁阀1和气缸有杆腔之间设置有一个溢流阀2。当气缸快接近停止位置时，使电磁阀1断电。由于电磁阀的中位封闭机能，背压侧的气体只能通过溢流阀2流出，从而在有杆腔形成一个由溢流阀所调定的背压，起到缓冲作用。该回路的缓冲效果较好，但停止位置的控制较困难，最好能和气缸内藏的缓冲机构并用采用缓冲阀的缓冲回路 该回路为采用缓冲阀1的高速气缸缓冲回路。在缓冲阀1中内藏一个气控溢流阀和一个机控二位二通换向阀。气控溢流阀的开启压力，即气缸排气侧的缓冲压力，由一个小型加压阀设定。在气缸进入缓冲行程之前，有杆腔气体经机构换向阀流出。气缸进入缓冲行程时，连接在活塞杆前端的机构使机控换向阀切换，排气侧气体只能经溢流阀流出，并形成缓冲背压。使用该回路时，通常不需气缸内藏缓冲机构