第11章 气动回路与气动系统.doc

第11章 气动回路与气动系统气动技术是实现工业生产机械化、自动化的方式之一。气动系统使用安全、可靠，可以在高温、振动、腐蚀、易燃、易爆、多尘、强磁、辐射等恶劣环境下工作，因而应用日益广泛。气动系统与液压系统一样，都是由一个或多个最简单的基本回路组成的。气动基本回路和常用回路是为了实现特定功能而把某些气动元件和管道按一定的方式组合起来的结构，是分析、设计和使用气动系统基础。11.1 气动基本回路气动基本回路是气动系统的基本组成部分，按照功能可分为压力和力控制回路、换向控制回路、速度控制回路、位置控制回路等。11.1.1 压力和力控制回路（一）压力控制回路在气动系统中，压力控制不仅是维持系统正常工作所必需的，而且也是关系到系统的经济性、安全性及可靠性的重要因素。为调节和控制系统的压力，可以采用压力控制回路。（1）一次压力控制回路一次压力控制回路用于控制压缩空气站的贮气罐的输出压力，使之稳定在一定的压力范围内，常用外控式溢流阀（作安全阀）和电触点压力表（或压力继电器）使贮气罐内的压力保持在规定范围内。(a) (b)图11-1 一次压力控制回路1安全阀；2贮气罐；3电触点压力表；4压力继电器如图11-1(a)所示，空气压缩机启动后将压缩空气经单向阀向贮气罐2内送气，当罐内压力上升到最大值时，电触点压力表3发出控制信号，使压缩机停止运转；当罐内压力下降到最小值时，电触点压力表3再次发出控制信号，使压缩机运转，并向贮气罐供气。图11-1(b)所示的回路中，用压力继电器4 代替了图11-1(a)中的电触点压力表3。压力继电器同样可调节压力的上限值和下限值，这种方法常用于小容量压缩机的控制。回路中的安全阀1的作用是当电触点压力表、压力继电器或电路发生故障，导致压缩机不能停止运转，贮气罐内压力不断上升，当压力达到调定值时，该安全阀会打开溢流，使罐内压力稳定在调定压力值的范围内。（2）二次压力控制回路为了使系统正常工作，保持稳定的性能，以达到安全、可靠、节能等目的，需要对系统的工作压力进行控制。在如图11-2 所示的压力控制回路中，从压缩空气站一次回路过来的压缩空气，经空气过滤器1、减压阀2、油雾器3供给气动设备使用。在此过程中，调节减压阀就能得到气动设备所需的工作压力。应该指出，这里的油雾器3主要用于对气动换向阀和执行元件进行润滑。如果采用无给油润滑的气动元件，则不需要油雾器。图11-2 二次压力控制回路 1空气过滤器；2减压阀；3油雾器（3）高低压控制回路如果有些气动设备时而需要高压，时而需要低压，就可采用图11-3所示的高低压转换回路。其原理是先用减压阀1和2将气源压力调至两种不同的压力和，再由二位三通阀3 转换成或。图11-3 高低压控制回路1、2减压阀；3电磁换向阀（二）力控制回路气缸等执行元件和液压执行元件一样，输出力的大小与输入压力和元件的受力面积有关。因为气动系统的输入压力一般不太高，可以通过改变有效作用面积来实现提高输出力的目的。图11-4(a) 所示为利用串联气缸实现增力的回路。串联气缸的活塞杆上联接有数个活塞，每个活塞的两侧可分别供给压力。通过对电磁换向阀1、2、3 的通电个数进行组合，可实现气缸的增力输出。气缸增力的倍数与气缸的串联段数成正比。图11-4(b)所示为气液增压缸增力回路。该回路利用气液增压缸把较低的气压变成较高的液压，提高了气液缸的输出力。电磁阀左侧通电，对增压器低压侧施加压力，增压器动作，其高压侧产生高压油并提供给工作缸。电磁阀右侧通电可实现工作缸及增压器回程。使用该增压回路时，油、气关联处密封要好，油路中不得混入空气。(a) (b)图11-4 力控制回路11.1.2 换向回路气动执行元件的换向主要是利用方向控制阀来实现的。方向控制阀按其通路数来分，有二通阀、三通阀以及四通阀、五通阀等，利用这些方向控制阀可以构成单作用执行元件和双作用执行元件的各种换向控制回路。（一）单作用气缸的换向回路单作用气缸依靠气压使活塞杆朝单方向伸出，反向复位则要依靠弹簧力或其他外力返回。单作用气缸的换向通常采用二位三通阀、三位三通阀来实现。图11-5所示为采用电控二位三通换向阀的控制回路。图11-5(a)为采用单电控换向阀的控制回路，当换向阀电磁铁得电时，换向阀切向左位，向气缸左腔供气，活塞杆伸出；当电磁铁断电时，换向阀由弹簧切到右位，气缸左腔排气，活塞杆依靠弹簧力复位。此回路如果气缸在伸出时突然断电，则单电控阀将立即复位，气缸得以返回。图11-5(b)为采用双电控换向阀的控制回路。双电控阀为双稳态阀，具有记忆功能，当气缸在伸出时突然断电，换向阀不切换，气缸仍将保持原来的状态。如果回路需要考虑失电保护控制，则选用双电控阀为好，双电控阀应水平安装。(a) (b)图11-5 二位三通电控换向回路图11-6所示为采用三位三通阀的换向控制回路，该阀具有自动对中功能，故能实现活塞杆在行程中途的任意位置停留。该回路由于空气的可压缩性原因，定位精度较差，并要求系统有较好的密封性。图11-6 三位三通电控换向回路（二）双作用气缸的换向回路双作用气缸的换向回路是通过控制气缸两腔的供气和排气来实现气缸的伸出和缩回运动，一般采用二位五通阀和三位五通阀控制。图11-7所示为采用了二位五通阀控制的换向回路，图11-7(a)为单电控方式，图111-7(b)为双电控方式。(a) (b)图11-7 二位五通电控换向回路当需要中间定位时，可采用三位五通阀构成的换向回路，如图11-8所示。图11-8(a)所示为双气控三位五通阀换向回路。当m信号输入时换向阀切换至左位，气缸活塞杆伸出；当n信号输入时换向阀切换至右位，气缸活塞杆缩回；当m、n均排气时换向阀回到中位，活塞杆在中途停止运动。由于空气的可压缩性以及气缸活塞、活塞杆及其带动的运动部件产生的惯性力，仅用三位五通阀使活塞杆在中途停下来，定位精度不高。图11-8(b)是用双电控三位五通阀组成的换向回路。活塞可在中途停止运动，可以用电气控制线路来进行控制。(a) (b)图11-8 三位五通电控换向回路图11-9所示为采用气控二位五通换向阀控制的换向回路。当缸径很大时，手控阀的流通能力过小将影响气缸运动速度。因此，直接控制气缸换向的主控阀需采用通径较大的气控阀，图中阀1为手动操作阀，阀1也可用机控阀代替。图11-9 气动二位五通阀换向回路11.1.3 速度控制回路控制气动执行元件运动速度的一般方法是改变气缸进排气管路的阻力。因此，利用流量控制阀来改变进排气管路的有效截面积，即可实现速度控制。由于气动系统的功率都不太大，故气动系统调速的方法主要是节流调速。（一）单作用气缸的速度控制回路（1）进气节流调速回路图11-10(a)、图11-10(b)所示的回路分别采用了节流阀和单向节流阀，通过调节节流阀的不同开度，可以实现进气节流调速。气缸活塞杆返回时，由于没有节流，可以快速返回。（2）排气节流调速回路图11-10(c)、图11-10(d)所示的回路均是通过排气节流来实现快进和慢退的。图11-10(c)中的回路是在排气口设置排气节流阀来实现调速的，其优点是安装简单，维修方便。但在管路比较长时，较大的管内容积会对气缸的运行速度产生影响，此时就不宜采用排气节流阀控制。图11-10(d)中的回路是换向阀与气缸之间安装了单向节流阀。回路在进气时不节流，活塞杆快速前进。换向阀复位时，由节流阀控制活塞杆的返回速度。这种安装形式不会影响换向阀的性能，故工程中多数采用这种回路。 (a) (b) (c) (d)图11-10 单作用气缸速度控制回路（二）双作用气缸的速度控制回路（1）进气节流调速回路图11-11(a)所示为双作用气缸的进气节流调速回路。在进气节流时，气缸排气腔压力很快降至大气压，而进气腔压力的升高比排气腔压力的降低缓慢。当进气腔压力产生的合力大于活塞静摩擦力时，活塞开始运动。由于动摩擦力小于静摩擦力，所以活塞启动时运动速度较快，进气腔容积急剧增大。由于进气节流限制了供气速度，使得进气腔压力降低，从而容易造成气缸的“爬行”现象。一般来说，进气节流多用于垂直安装的气缸支撑腔的供气回路。（2）排气节流调速回路图11-11(b)所示为双作用气缸的排气节流调速回路，图11-11(c)所示为采用排气节流阀的调速回路。在排气节流时，排气腔内可以建立与负载相适应的背压，在负载保持不变或微小变动的条件下，运动比较平稳，调节节流阀的开度即可调节气缸往复运动的速度。排气节流调速时，进气阻力小，受外载变化影响小，调速效果好于进气节流调速。因此，双作用气缸一般采用排气节流控制。(a) (b) (c)图11-11 双作用气缸速度控制回路（3）缓冲回路气缸驱动较大负载高速移动时，会产生很大的动能。将此动能从某一位置开始逐渐减小，使活塞逐渐减慢速度，最终使执行元件在指定位置平稳停止的回路称为缓冲回路。如图11-12所示，缓冲的方法大多是利用空气的可压缩性，在气缸内设置气压缓冲装置。对于行程短、速度高的情况，气缸内设气压缓冲吸收动能比较困难，一般采用液压吸振器，如图11-12(a)。对于运动速度较高、惯性力较大、行程较长的气缸，可采用两个节流阀并联使用的方法，如图11-12(b)。(a) (b)图11-12 缓冲回路在图11-11(b)所示的回路中，节流阀3的开度大于节流阀2。当阀1通电时，A腔进气，B腔的气流经节流阀3、换向阀4从阀1排出。调节阀3的节流阀开度，可改变活塞杆的前进速度。当活塞杆挡块压下行程终端的行程阀4后，行程阀4换向，通路切断，这时B腔的余气只能从阀2的节流阀排出。如果把阀2的节流开度调得很小，则B腔内压力猛升，对活塞产生反向作用力，阻止和减小活塞的高速运动，从而达到在行程末端减速和缓冲的目的。根据负载大小调整行程阀4的位置，即调整B腔的缓冲容积，就可获得较好的缓冲效果。（三）气液联动的速度控制回路由于空气的可压缩性，气缸活塞的速度很难平稳，尤其在负载变化时其速度波动更大。在有些场合，例如机械切削加工中的进给气缸要求速度平稳、加工精确，普通气缸难以满足此要求。为此可使用气液转换器或气液阻尼缸，通过调节油路中的节流阀开度来控制活塞的运动速度，实现低速和平稳的进给运动。（1）采用气液转换器的速度控制回路图11-13所示为采用气液转换器的双向调速回路。该回路中，原来的气缸换成液压缸，但原动力还是压缩空气。由换向阀1输出的压缩空气通过气液转换器2转换成油压，推动液压缸4作前进与后退运动。两个节流阀3串联在油路中，可控制液压缸活塞进退运动的速度。由于油是不易压缩的介质，因此其调节的速度容易控制，调速精度高，活塞运动平稳。需要注意的是：气液转换器的贮油容积应大于液压缸的容积，而且要避免气体混入油中，否则就会影响调速精度与活塞运动的平稳性。（2）采用气液阻尼缸的速度控制回路在这种回路中，用气缸传递动力，由液压缸进行阻尼和稳速，并由液压缸和调速机构进行调速。由于调速是在液压缸和油路中进行的，因而调速精度高、运动速度平稳。因此这种调速回路应用广泛，尤其在金属切削机床中用得最多。图11-13 采用气液转换器的速度控制回路图11-14(a)所示为串联型气液阻尼缸双向调速回路。由换向阀1控制气液阻尼缸2的活塞杆前进与后退，阀3和阀4调节活塞杆的进、退速度，油杯5起补充回路中少量漏油的作用。图11-14(b)所示为并联型气液阻尼缸双向调速回路。调节连接液压缸两腔回路中设置的节流阀6，即可实现速度控制，7为储存液压油的蓄能器。这种回路的优点是比串联型结构紧凑，气液不宜相混。不足之处是如果两缸安装轴线不平行，会由于机械摩擦导致运动速度不平稳。(a) (b)图11-14 采用气液阻尼缸的速度控制回路11.1.4 位置控制回路如果要求气动执行元件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。常采用的位置控制方式有采用三位阀方式、采用机械挡块方式和采用制动气缸控制方式等。（一）采用三位阀的位置控制回路图11-15(a)所示为采用三位五通阀中位封闭式的位置控制回路。当阀处于中位时，气缸两腔的压缩空气被封闭，活塞可以停留在行程中的某一位置。这种回路不允许系统有内泄漏，否则气缸将偏离原停止位置。另外，由于气缸活塞两端作用面积不同，阀处于中位后活塞仍将移动一段距离。图11-15(b)所示的回路可以克服上述缺点，因为它在活塞面积较大的一侧和控制阀之间增设了调压阀，调节调压阀的压力，可以使作用在活塞上的合力为零。图11-15(c)所示的回路采用了中位加压式三位五通换向阀，适用于活塞两侧作用面积相等的气缸。(a) (b) (c)图11-15 采用三位阀的位置控制回路（二）采用机械挡块的位置控制回路图11-16所示为采用机械挡块辅助定位的控制回路。该回路简单可靠，其定位精度取决于挡块的机械精度。必须注意的问题是：为防止系统压力过高，应设置有安全阀；为了保证高的定位精度，挡块的设置既要考虑有较高的刚度，又要考虑具有吸收冲击的缓冲能力。图11-16 采用机械挡块的位置控制回路（三）利用制动气缸的位置控制回路图11-17所示为利用制动气缸实现中间定位控制的回路。该回路中，三位五通换向阀1的中位机能为中位加压型，二位五通阀2用来控制制动活塞的动作，利用带单向阀的减压阀3来进行负载的压力补偿。当阀1、2断电时，气缸在行程中间制动并定位；当阀2通电时，制动解除。图11-17 采用制动气缸的位置控制回路11.2 其他常用回路其他常用回路是生产或实践中经常用到的一些典型回路，主要有安全保护回路、同步控制回路、往复动作回路等。11.2.1 安全保护回路由于气动执行元件的过载、气压的突然降低以及气动执行机构的快速动作等情况都可能危及操作人员或设备的安全，因此在气动回路中，常常要加入安全保护回路。（一）双手操作安全保护回路锻压、冲压设备中必须设置有安全保护回路用来避免误动作，以保证操作者双手的安全及设备的正常工作。双手操作回路就是使用了两个启动用的手动阀，只有同时按动这两个手动阀时回路才能动作。图11-18(a)所示的回路需要双手同时按下手动阀才能切换主阀，气缸活塞才能下落并锻、冲工件。实际上给主阀的控制信号相当于阀1、2相“与”的信号。如阀1（或2）的弹簧折断不能复位，此时单独按下一个手动阀，气缸活塞也可以下落，所以此回路并不十分安全。在图11-18(b)所示的回路中，当双手同时按下手动阀时，贮气罐3中预先充满的压缩空气经节流阀4，延迟一定时间后切换阀5，活塞才能落下。如果双手不同时按下手动阀，或因其中任一个手动阀弹簧折断不能复位，贮气罐3中的压缩空气都将通过手动阀1的排气口排空，不足以建立起控制压力，因此阀5不能被切换，活塞也不能下落。所以此回路比上述回路更为安全。(a) (b)图11-18 双手操作安全保护回路（二）过载保护回路当活塞杆在伸出途中遇到故障或其他原因使气缸过载时，活塞能自动返回的回路，称为过载保护回路。如图11-19所示的过载保护回路，按下手动换向阀1，使二位五通换向阀2处于左位，活塞向右前进。正常运行时，挡块压下行程阀5后，活塞自动返回；当活塞运行中途遇到障碍物6时，气缸左腔压力升高超过预定值时，顺序阀3打开，控制气体可经梭阀4将主控阀切换至右位（图示位置），使活塞缩回，气缸左腔压缩空气经阀2排掉，可以防止系统过载。图11-19 过载保护回路1手动换向阀；2气动换向阀；3顺序阀；4梭阀；5行程阀；6挡铁（三）互锁回路图11-20所示为互锁回路。该回路能防止各气缸的活塞同时动作，而保证只有一个活塞动作。该回路的技术要点是利用了梭阀1、2、3及换向阀4、5、6进行互锁。例如：当换向阀7切换至左位，则换向阀4换至左位，使缸A活塞杆向上伸出。与此同时，气缸进气管路的压缩空气使梭阀1、2动作，把换向阀5、6锁住，缸B和缸C活塞杆均处于下降状态。此时换向阀8、9即使有信号，缸B和缸C也不会动作。如要改变缸的动作，必须把前一动作缸的气控阀复位。图11-20 互锁回路1、2、3梭阀；4、5、6、7、8、9气动换向阀11.2.2 同步控制回路同步控制回路是指驱动两个或多个执行机构以相同的速度移动或在预定的位置同时停止的回路。由于气体的可压缩性及负载的变化等因素，要使多个执行机构保持同步并非易事。最简单的同步回路是采用刚性零件将多个缸固连在一起，并使多个缸的有效面积相同。图11-21(a)所示的同步装置是使用齿轮齿条将两个气缸的活塞杆连接起来，使其同步动作。图11-21(b)为使用连杆机构的气缸同步装置。(a) (b)图11-21 采用机械连接的同步动作回路如果负载在运动过程中有变化，且要求运动平稳的场合，使用气液联动缸可取得较好的效果。图11-22为使用两个气缸和液压缸串联而成的气液缸的同步控制回路。图中工作平台上施加了两个不相等的负载F1和F2，且要求水平升降。当回路中的电磁阀7的1YA通电时，阀7左位工作，压力气体流入气液缸1、2的下腔中，克服负载F1和F2推动活塞上升。此时，在从梭阀6来的先导压力的作用下，常开型两通阀3、4关闭，使气液缸1的油缸上腔的油被压入气液缸2的油缸下腔，气液缸2的油缸上腔的油被压入气液缸1的油缸下腔，从而使它们保持同步上升。同样，当电磁阀7的2YA通电时，可使气液联动缸向下的运动保持同步。这种上下运动中由于泄漏而造成的液压油不足可在电磁阀不通电的图示状态下从油箱5自动补充。为了排出液压缸中的空气，需设置放气塞8和9。图11-22 采用气液联动缸的同步回路11.2.3 往复动作回路（一）单往复动作回路图11-23所示回路是行程控制的单往复动作回路，由机控阀和手动阀来控制活塞作往复动作。按下手动阀1，气缸向右运动，当活塞杆上的撞块碰下行程阀2时，主换向阀3切换，气缸活塞自动返回，完成一次工作循环。每按一次手动阀，气缸和活塞往复动作一次。（二）连续往复动作回路图11-24所示为较简单的采用机控阀实现连续往复动作的回路。拉动带定位机构的手动阀1使其处于右端供气状态，则阀2被切换至右位，活塞前进。当活塞达到行程终点时压下行程阀4，使阀2切换至左位，活塞后退。当活塞退回行程终点时压下行程阀3，使阀2再次切换至右位，活塞再次前进。只要手动阀1不改变启动状态，气缸将连续不断运动，直至阀1复位，活塞会才停止于后退位置。图11-23 单往复动作回路图11-24 连续往复动作回路11.2.4 延时回路图11-25所示为延时回路。图11-25(a)是延时输出回路，当控制信号切换阀4后，压缩空气经单向调速阀3向气罐2充气。当充气压力经延时升高致使阀1换位时，阀1就有输出。在图11-25(b)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罐6延时后才将阀7切换，气缸退回。(a) (b)图11-25 延时回路11.3 典型气动系统11.3.1 组合机床动力头控制系统气动滑台也是一种机床动力部件，其用途与液压动力滑台相同，图11-26所示为气液动力滑台的气动系统原理图。气液动力滑台的气动系统采用气液阻尼缸作为执行元件，在机床设备中用来实现进给运动，可以完成“快进慢进（工进）快退停止”和“快进慢进（工进）慢退快退停止”两种工作循环。下面分别对这两种工作循环的实现原理进行简要介绍。图11-26 气液动力滑台气动系统的原理图1、3、4手动阀；2、6、8行程阀；5节流阀；7、9单向阀；10补油箱（一）快进慢进（工进）快退停止图11-26中的手动阀4处于右位状态时，系统就可实现“快进慢进（工进）快退停止”的工作循环，其动作原理分述如下：1）快进将手动阀3切换到右位，此时气压信号的气路为：气源手动阀1（左位）手动阀3（右位）气缸上腔，在气压作用下气缸活塞开始向下运动。在气缸活塞的带动下，液压缸活塞同时向下运动，其油路为：液压缸下腔行程阀6（左位）单向阀7液压缸上腔，滑台实现快进；2）慢进（工进）当快进到液压缸活塞杆上的挡块B压下行程阀6使其切换到右位后，液压缸下腔的油液只能经节流阀5进入液压缸上腔，从而实现工进。调节节流阀5的开度，即可调节气液阻尼缸的运动速度；3）快退当工进到挡铁C压下行程阀2使其切换至左位时，此时控制气路为：气源行程阀2（左位）手动阀3（左腔），使手动阀切换至左位，压缩空气经手动阀1和3进入气缸下腔，气缸活塞开始向上运动，推动液压缸活塞向上运动，其油路为：液压缸上腔行程阀8（左位）手动阀4（右位中的单向阀）液压缸下腔，实现快退；4）停止当快退到挡铁A压下行程阀8使其切换至右位，油液通道被切断时，活塞便停止运动。改变挡铁A的位置，就可以改变“停”的位置。（二）快进慢进（工进）慢退快退停止扳动手动阀4，使其左位接入系统，即可实现“快进慢进（工进）慢退快退停止”的双向进给工作循环，其动作原理分述如下：1）快进工作原理与上述的快进动作原理相同；2）慢进（工进）工作原理与上述的慢进（工进）动作原理相同；3）慢退当慢进至挡铁C压下行程阀2使其切换至左位时，压缩空气进入手动阀3左腔，使其左位接入系统，压缩空气进入气缸下腔，气缸活塞开始向上运动，推动液压缸活塞向上运动，其油路为：液压缸上腔行程阀8（左位）节流阀5液压缸下腔，其流量大小由节流阀5调节，实现慢退（反向进给）；4）快退当慢退至到挡铁B离开行程阀6时，使行程阀6复位至左位，液压缸上腔的油液经行程阀6左位进入液压缸下腔，开始快退；5）停止当快退到挡铁A压下行程阀8时，油液通路被切断，活塞就停止运动。气液动力滑台气动系统中，带定位机构的手动阀1、行程阀2和手动阀3组合成为一只组合阀块；手动阀4、行程阀5和行程阀6组合成另一组合阀块；补油箱10用以补偿系统中的泄漏，一般可用油杯来代替。11.3.2 气动机械手在某些高温、粉尘及噪声等不适合人工操作的恶劣环境场合，用气动机械手替代手工作业是工业自动化发展的一个重要方向。气动机械手可以根据各种自动化设备的工作需要，模拟人手的部分动作，按照预定的控制程序实现如自动抓取和搬运、自动取料、上料、卸料和换刀等功能。气动机械手是机械手的一种，具有成本低，结构简单，质量小，动作迅速平稳可靠等优点。本节所介绍的是用于某专用设备上的气动机械手，其结构示意图如图11-27所示。该气动机械手由四个气缸组成，可在三个坐标系内工作。A缸为抓取机构的松紧缸，A缸活塞后退时抓紧工件，活塞前进时则松开工件。B缸为长臂伸缩缸。C缸为机械手升降缸。D缸为立柱回转缸，该气缸为齿轮齿条缸，可以把活塞的直线运动转变为立柱的旋转运动，从而实现立柱的回转。图11-27 气动机械手的结构示意图图11-28是气动机械手的系统原理图，图中标识的含义如下：大写字母加下标（如A0、A1）分别表示换向阀的左位或右位接入系统，小写字母加下标（如a0、a1）表示行程阀被压下使相应换向阀的左腔或右腔通气。图11-28 气动机械手的系统原理图如果要求机械手的动作顺序为：立柱下降C0伸臂B1夹紧工件A0缩臂B0立柱顺时针转D1立柱上升C1放开工件A1立柱逆时针转D0，则该气动系统的工作循环分析如下：1）扳动启动阀q，主控阀C处于C0位，缸C活塞杆退回，得到C0；2）当缸C活塞杆上的挡铁碰到c0，则控制气使主控阀B处于B1位，缸B活塞杆伸出，得到B1；3）当缸B活塞杆上的挡铁碰到b1，则控制气使主控阀A处于A0位，缸A活塞杆退回，得到A0；4）当缸A活塞杆上的挡铁碰到a0，则控制气使主控阀B处于B0位，缸B活塞杆退回，得到B0；5）当缸B活塞杆上的挡铁碰到b0，则控制气使主控阀D处于D1位，缸D活塞杆向右运动，得到D1；6）当缸D活塞杆上的挡铁碰到d1，则控制气使主控阀C处于C1位，缸C活塞杆伸出，得到C1；7）当缸C活塞杆上的挡铁碰到c1，则控制气使主控阀A处于A1位，缸A活塞杆伸出，得到A1；8）当缸A活塞杆上的挡铁碰到a1，则控制气使主控阀D处于D0位，缸D活塞杆向左运动，得到D0；9）当缸D活塞杆上的挡铁碰到d0，则控制气经启动阀q又使主控阀C处于C0位，于是又开始新一轮的工作循环。11.3.3 工件夹紧气动系统工件夹紧气动系统是机械加工自动线和组合机床中常用的夹紧装置的驱动系统。图11-29所示为机床夹具的气动夹紧系统，其动作循环是：当工件运动到指定位置后，气缸A的活塞杆伸出，将工件定位后两侧的气缸B和气缸C的活塞杆同时伸出，从两侧对工件夹紧，之后再进行机械加工，加工完成后，各夹紧缸退回，将工件松开。图11-29 工件夹紧气动系统原理图工件夹紧气动系统的具体工作原理如下：1）踏下脚踏阀1，压缩空气进入缸A的无杆腔，使缸A的活塞杆下降定位工件；2）当缸A活塞杆压下行程阀2时，压缩空气经行程阀2的左位和单向节流阀5进入主控阀6的右腔，使主控阀6切换至右位，然后压缩空气经主控阀6的右位和中继阀4的左位同时进入缸B和缸C的无杆腔，使两缸活塞杆伸出夹紧工件。同时压缩空气通过中继阀4后有一部分经单向节流阀3调定延时后进入中继阀4的右腔，经过一段时间后（由节流阀控制）中继阀4切换至右位，压缩空气进入缸B和缸C的有杆腔，使缸B和缸C退回原来位置；3）在缸B和缸C退回的过程中有杆腔的压缩空气使脚踏阀1复位至右位，压缩空气进入缸A的下腔使缸A返回原位。此时由于行程阀2的挡块被放开，行程阀2复位至右位，中继阀4也得以复位至左位。缸B和缸C的无杆腔接通大气，主控阀6复位至左位，从而完成了一个工作循环，只有再踏下脚踏阀1才能开始下一个工作循环。11.3.4 气动计量系统在工业生产中，经常遇到要对传送带上连续供给的粒状物进行计量，并按一定质量分装的问题。如图11-30所示的一套气动计量装置，当计量箱中的物料质量达到设定值时，要求暂停传送带上物料的供给，然后把计量好的物料卸到包装容器中。当计量箱返回到图示位置后，物料再次落入计量箱中，开始下一次计量。图11-30 气动计量装置示意图计量装置的动作原理如下：气动装置在停止工作一段时间后，因泄漏气缸活塞会在计量箱的重力作用下缩回。因此，首先要有计量准备动作使计量箱到达图示位置。随着物料落入计量箱中，计量箱的质量不断增加，气缸A慢慢被压缩。计量的质量达到设定值时，气缸B伸出，暂时停止物料的供给。计量缸换接高压气源后伸出，把物料卸掉。经过一段时间的延时后，计量缸缩回，为下次计量做好准备。图11-31所示为气动计量系统的回路图，其工作原理叙述