气动回路及其应用实例课件

第13章气动回路及其应用实例本章重点u换向、速度和压力控制回路的组成及工作原理。u安全保护、气液联动和往复动作回路的工作原理及组成。u气液动力滑台气压传动系统的工作原理。u工件夹紧气压传动系统的工作原理。u数控加工中心气动换刀系统的工作原理。第13章气动回路及其应用实例本章难点u油雾器的结构及工作原理。第13章气动回路及其应用实例13.1气动基本回路任何复杂的气动控制回路均由一些具有特定功能的基本回路组成，这些基本回路主要包括换向回路、压力控制回路、速度控制回路、位置控制回路和基本逻辑回路。常用基本回路的原理图及特点说明见表13-1表13-3。原理图特点说明单作用气缸换向回路表13-1换向回路的原理图及特点说明二位运动控制回路活塞能在行程中途停止运动的控制回路有气控信号时，活塞杆伸出；信号消失，活塞杆靠弹簧复位图（a）所示为采用中位全封闭型三位阀的回路，该阀具有自动对中功能，故能使活塞在行程中途任意位置停止运动图（b）所示回路用二位三通阀和二位二通阀串联，来完成上述三位阀的作用因气体的可压缩性，这两种回路的定位精度都较低 第13章气动回路及其应用实例13.1气动基本回路续表原理图特点说明双作用气缸换向回路二位运动控制回路图（a）所示回路采用二位五通阀来控制活塞杆的往返图（b）所示回路用两个二位三通阀代替图（a）中的二位五通阀图（c）、图（d）所示回路均为差压操纵回路，能减小运动冲击，节省压缩空气消耗量图（c）所示回路的气缸右腔始终供应较低压力的空气，而左腔通过三通阀进、排较高压力的空气，以完成活塞的二位运动图（d）所示回路采用了差动缸，它利用活塞两侧有效受压面积不等来实现气缸活塞的二位运动 第13章气动回路及其应用实例13.1气动基本回路表13-2压力控制回路的原理图及特点说明原理图特点说明一次压力控制回路二次压力控制回路通过外控式溢流阀使贮气罐压力不超过规定压力，但耗气量较大用于控制气动控制回路的气源压力 第13章气动回路及其应用实例13.1气动基本回路续表原理图特点说明高低压切换回路通过切换二位三通阀来控制输出管道为高压输出或低压输出增压控制回路借助气液增压缸1将较低的气压变为较高的液压，以提高气液缸2的输出力 第13章气动回路及其应用实例13.1气动基本回路表13-3速度控制回路的原理图及特点说明原理图特点说明单作用气缸速度控制回路双向调速回路快速返回回路通过调节两个单向节流阀的节流开度，来分别控制活塞杆伸出及返回的速度活塞返回时，气缸下腔经快速排气阀直接排气，故为快速返回 第13章气动回路及其应用实例13.1气动基本回路续表原理图特点说明双作用气缸速度控制回路双向调速回路图（a）所示为采用单向节流阀的双向节流调速回路图（b）所示为采用排气节流阀的双向节流调速回路图（a）、图（b）均采用排气节流方式进行调速 第13章气动回路及其应用实例13.1气动基本回路续表原理图特点说明双作用气缸速度控制回路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 第13章气动回路及其应用实例13.1气动基本回路续表原理图特点说明双作用气缸速度控制回路缓冲回路（行程末端变速回路）图（a）表示活塞杆伸出至撞块切换二通阀后开始缓冲。根据负荷大小及运动速度要求来改变二通阀的安装位置，就能达到良好的缓冲效果图（b）所示回路中，气缸活塞返回至行程末端时，其左腔压力下降，顺序阀2关闭，余气只能通过节流阀1排出，故获得缓冲 第13章气动回路及其应用实例13.2常用回路常用回路是指实际应用中经常会遇到的典型应用回路。一般有安全保护回路、单缸往复动作回路、气液联动回路、同步动作回路、延时回路和双手操作回路等。常用回路的原理图及特点说明见表13-4表13-7。原理图特点说明表13-4安全保护回路的原理图及特点说明互锁回路四通阀的换向受三个串联的机动三通阀控制，只有三个机动阀都接通，主控阀才接通 第13章气动回路及其应用实例13.2常用回路原理图特点说明续表13-4安全保护回路的原理图及特点说明过载保护回路（限压回路）气缸活塞在右行程中，若遇阻而过载，则其左腔压力将因外力作用而升压，超过预定值后，即打开顺序阀，使气缸左腔排气，活塞杆就立即缩回，实现过载保护。若无障碍，活塞则向右运动，压下行程阀，活塞即刻返回 第13章气动回路及其应用实例13.2常用回路原理图特点说明双手同时操作回路为使主控阀换向，必须使两只三通手动阀同时换向，另外这两只阀必须安装在单手不能同时操作的距离上。在操作时，如任何一只手离开则控制信号消失，主控阀复位，活塞杆后退续表13-4安全保护回路的原理图及特点说明 第13章气动回路及其应用实例13.2常用回路表13-5气液联动回路的原理图及特点说明原理图特点说明气液转换速度控制回路利用气液转换器1、2将气压变成液压，利用液压驱动液压缸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13章气动回路及其应用实例13.2常用回路续表13-5气液联动回路的原理图及特点说明原理图特点说明气液阻尼缸的速度控制回路图（a）所示为慢进快退回路，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油液通过单向阀快速流入有杆腔，故返回速度较快图（b）能实现常用的“快进工进快退”动作。当有K2信号时，五通阀换向，活塞向左运动，液压缸无杆腔中的油液通过a口进入有杆腔，气缸快速向左前进；当活塞将a口关闭时，液压缸无杆腔中的油液被迫从b口经节流阀进入有杆腔，活塞工作进给；当K2消失，有K1输入信号时，五通阀换向，活塞向右快速返回 第13章气动回路及其应用实例13.2常用回路表13-6往复动作回路的原理图及特点说明原理图特点说明行程阀控制的单往复回路当按下阀1的手动按钮后，压缩空气使阀3换向，活塞杆前进。当凸块压下行程阀2时，阀3复位，活塞杆返回 第13章气动回路及其应用实例13.2常用回路续表13-6往复动作回路的原理图及特点说明原理图特点说明压力控制的单往复回路按下阀1的手动按钮后，阀3的阀芯右移，气缸无杆腔进气，活塞杆前进。当活塞行程到达终点时，气压升高，打开顺序阀2，使阀3换向，气缸返回 第13章气动回路及其应用实例13.2常用回路原理图特点说明利用阻容回路形成的时间控制单往复回路当按下阀1的按钮后，阀3换向，气缸活塞杆伸出。当压下行程阀2后，需经过一定的时间，阀3才能换向，使气缸返回续表13-6往复动作回路的原理图及特点说明 第13章气动回路及其应用实例13.2常用回路原理图特点说明连续往复动作回路按下阀1的按钮后，阀4换向，活塞向前运动，这时由于阀3复位将气路封闭，使阀4不能复位，活塞继续前进。到行程终点时压下行程阀2，使阀4控制气路排气，在弹簧作用下阀4复位，气缸返回。在终点压下阀3，阀4换向，活塞再次向前续表13-6往复动作回路的原理图及特点说明 第13章气动回路及其应用实例13.2常用回路表13-7同步动作回路的原理图及特点说明原理图特点说明通过对单向节流阀分别进行调节，使两缸同步，其同步精度不高用单向节流阀的气缸同步动作回路 第13章气动回路及其应用实例13.2常用回路续表13-7同步动作回路的原理图及特点说明原理图特点说明采用气液缸的同步动作回路通过把油封入回路使两缸正确同步。由于两缸为单活塞杆缸，故要求气液缸2的内径大于缸1的内径，以使缸2的上腔有效截面积与缸1的下腔截面积完全相等。若两缸为双活塞杆缸，则要求两缸内径与活塞杆直径均相等 第13章气动回路及其应用实例13.3气压传动系统应用实例13.3.1气液动力滑台气压传动系统1.快进慢进（工进）快退停止气液动力滑台是采用气-液阻尼缸作为执行元件，在机械设备中用来实现进给运动的部件。图13-1为气液动力滑台气压传动系统原理图。该滑台能完成“快进慢进（工进）快退停止”和“快进慢进慢退快退停止”两种工作循环。当手动换向阀4处于图13-1所示的状态时，就可实现“快进慢进（工进）快退停止”的动作循环。图13-1气液动力滑台气压传动系统原理图1,3,4-手动换向阀;2,6,8-行程阀;5-节流阀;7,9-单向阀;10-补油箱 第13章气动回路及其应用实例13.3气压传动系统应用实例其动作原理为：当手动换向阀3切换到右位时，实际上就是发出进给信号，在气压作用下气缸中的活塞开始向下运动，液压缸中活塞下腔的油液经行程阀6的左位、单向阀7进入液压缸活塞上腔，实现了快进；当快进到活塞杆上的挡铁B切换行程阀6（使它处于右位）后，油液只能经节流阀5进入活塞上腔，调节活塞开始慢进（工进）；当慢进到挡铁C切换行程阀2至左位时，输出气信号使手动换向阀3切换到左位，这时气缸活塞开始向上运动。液压缸活塞上腔的油液经行程阀8的左位和手动换向阀4的右位（单向阀）进入液压缸下腔,实现了快退；当快退到挡铁A切换行程阀8而使油液通路被切断时，活塞便停止运动。改变挡铁A的位置，就能改变“停”的位置。图13-1气液动力滑台气压传动系统原理图1,3,4-手动换向阀;2,6,8-行程阀;5-节流阀;7,9-单向阀;10-补油箱 第13章气动回路及其应用实例13.3气压传动系统应用实例2.快进慢进慢退快退停止若手动换向阀4关闭（处于左侧），就可实现“快进慢进慢退快退停止”的双向进给动作循环。其动作循环中“快进慢进”的原理与上述相同。当慢进至挡铁C切换行程阀2至左位时，输出气信号使手动换向阀3切换到左位，气缸活塞开始向上运动，这时液压缸活塞上腔的油液经行程阀8的左位和节流阀5进入活塞下腔，即实现了慢退（反向进给）；当慢退到挡铁B离开行程阀6的顶杆而使其复位（处于左位）后，液压缸活塞上腔的油液就经行程阀6左位而进入活塞下腔，开始了快退；当快退到挡铁A切换行程阀8而使油液通路被切断时，活塞就停止运动。图中带定位机构的手动换向阀1、行程阀2和手动换向阀3组合成一个组合阀，手动换向阀4、节流阀5和行程阀6组合成另一个组合阀；补油箱10是为了补偿系统中的漏油而设置的，一般可用油杯来代替。图13-1气液动力滑台气压传动系统原理图1,3,4-手动换向阀;2,6,8-行程阀;5-节流阀;7,9-单向阀;10-补油箱 第13章气动回路及其应用实例13.3气压传动系统应用实例13.3.2工件夹紧气压传动系统图13-2为机械加工自动线、组合机床中常用的工件夹紧气压传动系统原理图。其工作原理是：当工件运行到指定位置后，垂直缸A的活塞杆首先伸出（向下）将工件定位锁紧后，两侧的气缸B和C的活塞杆再同时伸出，对工件进行两侧夹紧，然后进行机械加工，加工完成后各夹紧缸退回，将工件松开。具体工作原理如下：当用脚踩下脚踏换向阀1后，压缩空气进入缸A的上腔，使夹紧头下降而夹紧工件。当压下行程阀2时，压缩空气经单向节流阀6进入二位三通气控换向阀4的右侧，使阀4换向（调节节流阀开口可以控制阀4的延时接通时间）。图13-2工件夹紧气压传动系统原理图1脚踏换向阀;2行程阀;3、4换向阀;5、6单向节流阀 第13章气动回路及其应用实例13.3气压传动系统应用实例压缩空气通过换向阀3进入两侧气缸B和C的无杆腔，使活塞杆伸出而夹紧工件。然后开始机械加工，同时流过阀3的一部分压缩空气经过单向节流阀5进入阀3右端，经过一段时间（由节流阀控制）后，机械加工完成，阀3右位接通，两侧气缸后退到原来位置。同时，一部分压缩空气作为信号进入阀1的右端，使阀1右位接通，压缩空气进入缸A的下腔，使夹紧头退回原位。夹紧头上升的同时使阀2复位，阀4也复位（此时阀3仍为右位接通），由于气缸B、C的无杆腔通大气，故阀3自动复位到左位，完成一个工作循环。该回路只有再踩下阀1才能开始下一个工作循环。图13-2工件夹紧气压传动系统原理图1脚踏换向阀;2行程阀;3、4换向阀;5、6单向节流阀 第13章气动回路及其应用实例13.3气压传动系统应用实例13.3.3数控加工中心气动换刀系统图13-3为某数控加工中心气动换刀系统原理图。该系统在换刀过程中实现主轴定位、主轴松刀、拔刀、向主轴锥孔吹气和插刀动作。动作过程如下：当数控系统发出换刀指令时，主轴停止旋转，同时4YA通电，压缩空气经气动三联件1、换向阀4、单向节流阀5进入主轴定位缸A的右腔，缸A的活塞左移，使主轴自动定位。图13-3数控加工中心气动换刀系统原理图1气动三联件;2，4，6，9换向阀;3,5,10,11单向节流阀;7，8梭阀 第13章气动回路及其应用实例13.3气压传动系统应用实例定位后压下无触点开关，使6YA通电，压缩空气经换向阀6、梭阀8进入气液增压缸B的上腔，增压腔的高压油使活塞伸出，实现主轴松刀，同时使8YA通电，压缩空气经换向阀9、单向节流阀11进入缸C的上腔，缸C的下腔排气，活塞下移，实现拔刀。由回转刀库交换刀具，同时1YA通电，压缩空气经换向阀2、单向节流阀3向主轴锥孔吹气。稍后1YA断电、2YA通电，停止吹气，8YA断电、7YA通电，压缩空气经换向阀9、单向节流阀10进入缸C的下腔，活塞上移，实现插刀。6YA断电、5YA通电，压缩空气经换向阀6进入气液增压缸B的下腔，使活塞退回，主轴的机械机构使刀具夹紧。4YA断电、3YA通电，缸A的活塞在弹簧力作用下复位，回复到开始状态，换刀结束。图13-3数控加工中心气动换刀系统原理图1气动三联件;2，4，6，9换向阀;3,5,10,11单向节流阀;7，8梭阀 第13章气动回路及其应用实例13.3气压传动系统应用实例13.3.4汽车车门的安全操纵系统图13-4为汽车车门安全操纵系统原理图。它用来控制汽车车门的开关，且当车门在关闭过程中遇到障碍时，能使车门再自动开启，起安全保护作用。车门的开关靠气缸12来实现，气缸由气控换向阀9来控制。而气控换向阀又由按钮换向阀1、2、3、4操纵，气缸运动速度的快慢由单向节流阀10或11来调节。通过阀1或阀3使车门开启，通过阀2或阀4使车门关闭。安全保护作用的机动换向阀5安装在车门上。图13-4汽车车门安全操纵系统原理图1、2、3、4按钮换向阀;5机动换向阀;6、7、8梭阀;9气控换向阀;10、11单向节流阀;12气缸 第13章气动回路及其应用实例13.3气压传动系统应用实例当操纵阀1或阀3时，压缩空气便经阀1或阀3到梭阀7和8，把控制信号送到阀9的A侧，使阀9向车门开启方向切换。压缩空气便经阀9左位和阀10中的单向阀到气缸的有杆腔，推动活塞使车门开启。当操纵阀2或阀4时，压缩空气经梭阀6到阀9的B侧，使阀9向车门关闭方向切换，压缩空气则经阀9右位和阀11中的单向阀到气缸的无杆腔，使车门关闭。车门在关闭过程中若碰到障碍物，便推动机动换向阀5，使压缩空气经阀5把控制信号由阀8送到阀9的A端，使车门重新开启。但是,若阀2或阀4仍然保持按下状态,则阀5起不到自动开启车门的安全作用。图13-4汽车车门安全操纵系统原理图1、2、3、4按钮换向阀;5机动换向阀;6、7、8梭阀;9气控换向阀;10、11单向节流阀;12气缸 第13章气动回路及其应用实例13.3气压传动系统应用实例图13-5为东风EQ1092型汽车主车气压制动回路。空气压缩机1由发动机通过皮带驱动，将压缩空气经单向阀2压入贮气筒3，然后再分别经两个相互独立的前桥贮气筒5和后桥贮气筒6将压缩空气输送到制动控制阀7中。当踩下制动踏板时，压缩空气经阀7同时进入前轮制动缸10和后轮制动缸11（实际上为制动室），使前、后轮同时制动。松开制动踏板，前、后轮制动室的压缩空气则经阀7排入大气中，解除制动。图13-5东风EQ1092型汽车主车气压制动回路1-空气压缩机;2-单向阀;3-贮气筒;4-安全阀;5-前桥贮气筒;6-后桥贮气筒;7-制动控制阀;8-压力表;9-快速排气阀;10-前轮制动缸;11-后轮制动缸13.3.5东风EQ1092型汽车主车气压制动回路 第13章气动回路及其应用实例13.3气压传动系统应用实例该车使用的是风冷单缸空气压缩机，缸盖上设有卸荷装置。空气压缩机与贮气筒之间还装有调压阀和单向阀。当贮气筒气压达到规定值后，调压阀就将进气阀打开，使空气压缩机卸荷，一旦调压阀失效，则由安全阀起过载保护作用。单向阀可防止压缩空气倒流。该车采用双腔膜片式并联制动控制阀（踏板式）。踩下踏板，使前后轮制动（后轮略早）。当前、后桥回路中有一回路失效时，另一回路仍能正常工作，实现制动。在后桥制动回路中安装了膜片式快速放气阀，可使后桥制动迅速解除。压力表8指示后桥制动回路中的气压。该车采用膜片式制动室，利用压缩空气的膨胀力推动制动臂及制动凸轮，使车轮制动。图13-5东风EQ1092型汽车主车气压制动回路1-空气压缩机;2-单向阀;3-贮气筒;4-安全阀;5-前桥贮气筒;6-后桥贮气筒;7-制动控制阀;8-压力表;9-快速排气阀;10-前轮制动缸;11-后轮制动缸