气动系统设计PPT课件

气动逻辑元件含义 通过元件内部的可动部件的动作改变气流方向来实现一定逻辑功能的气动控制元件 特点 抗污染能力强 无功耗气量低 带负载能力强 分类 高压元件 工作压力0 2 0 8MPa 低压元件 工作压力0 02 0 2MPa 微压元件 工作压力0 02MPa以下 截止式元件滑阀式元件膜片式元件 按逻辑功能分 按结构形式分 按工作压力分 或门元件与门元件非门元件禁门元件双稳元件 是门元件 原理 p为气源输入口 a为控制信号口 s为输出口 当a有信号输入时 气源气流从S输出 当a无输入信号时 S与排气口相通元件处于无输出状态 显示活塞3用以显示元件的输出状态 手动按钮1用于手动发讯 逻辑表达式 S a逻辑符号 c 图应用 信号波形的整形 隔容和信号的放大 与门元件原理 当a b同时有信号S有信号输出 当a b只有一个有信号时 S无信号输出 逻辑表达式 S a b逻辑符号 见图b 应用 用作输入输出信号波形的整形 隔容和信号的放大 或门元件原理 当a b有一个有气信号 S就有信号输出 若a b两个均有输入 则信号强者将关闭信号弱的阀口 S仍然有气信号输出 逻辑表达式 S a b逻辑符号 图b 应用 常用于两个或多个信号相加 例如要求加入手动信号时也可加入自动信号 非门元件原理 当a有信号输入时S无信号输出 当a无信号输入时S有信号输出 逻辑表达式 S a逻辑符号 图b 应用 作反相元件 禁门元件 发信元件 双稳元件原理 有控制信号a 气源p从S1输出 撤除控制信号a S1保持有输出 元件记忆了控制信号a 当有了控制信号b 则S1关闭 气源p从S2输出 撤除控制信号b S2仍保持有输出 逻辑符号 图b 气动基本回路是组成气动控制系统的基本单元 也是设计气动控制回路的基础气动基本回路分为压力控制 速度控制和方向控制基本回路 压力控制回路作用 调压 稳压一次压力控制回路指用安全阀将空气压缩机的输出压力控制在0 8MPa左右 二次压力控制回路指把经一次调压后的压力P1再经减压阀减压稳压后所得到的输出压力P2 称为二次压力 作为气动控制系统的工作气压使用 气动系统设计 高低压选择回路高低压选择回路由多个减压阀控制 实现多个压力同时输出 用于系统同时需要高低压力的场合 高低压切换回路利用换向阀和减压阀实高低压切换输出 用于系统分别需要高低压力的场合 方向控制回路单作用气缸换向回路利用电磁换向阀通断电将压缩空气间歇送入气缸的无杆腔 与弹簧一起推动活塞往复运动 双作用气缸换向回路分别将控制信号到气控换向阀的K1 K2的控制腔 使换向阀的换向 从而控制压缩空气实现使气缸的活塞往复运动 差动控制回路用二位三通手拉阀控制差动联接气缸 实现气缸的差动控制多位运动控制回路给各三位换向阀分别加入开关量信号时 各气缸可分别完成向左 向右 停止三种运动状态 当信号解除后 缸可以停止在原位 若更换不同中为机能的三位换向阀 缸可以得到不同的停留状态 速度控制回路单作用气缸速度控制回路双向调速回路采用二只单向节流阀串联分别实现进气节流和排气节流 控制气缸活塞的运动速度 慢进快退调速回路在图示回路中当有控制信号K时 换向阀换向 其输出经节流阀 快排阀入单作用缸的无杆腔 使活塞杆慢速伸出 伸出速度的大小取决于节流阀的开口量 当无控制信号K时 换向阀复位 缸无杆腔余气经快速排气阀排入大气 活塞在弹簧作用下缩回 双作用缸速度控制回路双向调速回路在换向阀的排气口上安装排气节流阀 两种调速回路的调速效果基本相同 慢进快退回路控制活塞杆伸出时采用排气节流控制 活塞杆慢速伸出 活塞杆缩回时 无杆腔余气经快排阀排空 活塞杆快速退回 缓冲回路对于气缸行程较长速度较快的应用场合 可以通过回路来实现缓冲 a为快速排气阀和溢流阀配合使用缓冲回路 b为单向流阀与二位二通行程阀配合使用的缓冲回路 气 液联动速度控制回路在气 液联动速度控制回路中 采用气 液联动目的 使气缸得到平稳的运动速度 常用两种方式 气 液阻尼缸的回路 用气 液转换器的回路 气 液阻尼缸调速回路慢进快退回路在气 液阻尼缸中 气缸是动力缸 油缸是阻尼缸 气缸与阻尼缸串联联接 变速回路气液缸串联调速回路通过单向节流阀 利用液压油不可压缩的特点 实现气缸单方向的无级调速 油杯用于补充油缸漏油 气液缸串联变速回路当活塞杆右行到撞块碰到机动换向阀后开始作慢速运动 改变撞块的安装位置 即可改变开始变速的位置 气 液转换器的调速回路气 液转换器是一种气液共存而又可以相互转换的气液转换元件 其作用是能够在一段输入压缩空气时 另一端输出液体 a 图为双作用缸慢进快退的回路 活塞的慢进运动速度通过节流阀2控制气缸的右腔与气 液转换器间油液的流量调节 b 图为可以实现快慢速换接的慢进快退的回路当挡快压下行程阀6时 活塞实现快慢速换接 安全保护回路互锁回路单缸互锁回路只有a和b两个信号同时存在时 换向阀换向 气缸活塞杆伸出 否则活塞保持缩回状态 多缸互锁回路在操作换向阀 1 2 时 只允许与所操作换向阀相应的气缸动作 其余气缸被锁于原位置 过载保护回路当气缸活塞杆外伸超载时 气缸左腔压力升高 顺序阀5打开 压缩空气经梭阀排出 换向阀3换向并处于右位 活塞杆缩回 因而 防止了系统因过载而可能造成的事故 往复运动回路一次往复运动回路加压控制回路手动按钮阀1与行程阀3交替控制换向阀4换向 使气缸往复运动 单向顺序阀的回路手动按钮阀1与顺序阀4交替控制换向阀2换向 使气缸往复运动 二次自动往复运动回路手动阀 梭阀 换向阀 气罐交互作用 使气缸活塞连续二次往复运动 连续往复运动回路操作手动阀通过两个行程阀交替控制换向阀换向使气缸活塞连续往复运动 供气点选择回路操作手动阀 1 经梭阀 1 控制换向阀 3 使换向阀 1 换向向1号供气点供气 通过对四个手动阀的操作分别给1 4号供气点供气 气动系统设计的内容及步骤设计步骤弄清设计要求 如负载大小 调速要求 自动化程度和对环境的要求等 气动回路设计 如控制方案的选择 设计方法的确定 系统图的绘制 元件选择与计算 如动力元件 执行元件 控制远见的选择与计算 主要涉及内容明确设计要求1 了解主机的结构 传动方式 动作循环 控制方式等方面的要求 2 了解设备的工作环境 工作条件 的负载性质 运动性能 定位精度等方面要求 3 了解设备是否需要与电气 液压联合控制 自动化程度方面要求 4 了解其它方面 如外形 气控装置的安装位置 价格等方面要求 气动回路的设计1 根据执行元件的数目 动作要求画出方框图或动作程序 根据工作速度要求确定每个气缸或其它执行元件在一分钟内的动作次数 2 根据执行元件的动作程序 按本节气动程序控制回路设计方法设计出气动逻辑原理图 然后进行辅助设计 此时可参考各种基本回路 设计出气控回路来 3 使用电磁气阀时 要绘制出电气控制图 表气动控制方案选择比较 执行元件的选择气动执行元件的类型及安装方式等应与主机协调 一般情况下直线往复运动选用气缸 连续回转运动选用气马达 往复摆动选用摆动缸等 控制元件的选择根据控制回路或执行元件的工作压力和阀的额定流量 选用通用的阀类或设计专用的气动元件 选择各控制阀或逻辑元件时 主要考虑的特性有 工作压力范围 额定流量 换向时间 使用温度范围 最低工作压力和最低控制压力 使用寿命 空气泄漏量等 气动辅件的选择气动辅件的选择主要考虑过滤器 油雾器 消声器等远见的选择 过滤器的通径按额定流量大小选取 油雾器要根据流量和油雾器颗粒大小要求选择 消声器可根据环保要求和气动元件管件选取 空压机的选择由于使用压缩空气单位的负荷波动情况不同 故空压机容量的确定要充分了解不同用户的用气规律性 参考同类型工厂已有数据 必要时可进行一些估算 根据实际情况确定 在连续耗气的情况下 压缩空气的供气量q可按下述内容进行估算 式中qimax 系统内第i台设备的最大自由空气消耗量m3 s n 系统内的气动设备数目 利用系数 K1 漏损系数 K1 1 15 1 5 K2 备用系数 K2 1 3 1 6 气动系统程序控制设计方法介绍信号 动作状态图法 也称X D线法信号 动作状态图法的相关知识程序控制的分类行程程序控制执行机构某一步动作完成以后 由行程发信器发出信号 信号输入逻辑控制回路 经逻辑运算后 发出控制信号 指挥执行元件动作 动作完成后 又发出信号给逻辑控制回路 使整个程序循环地进行下去 外部输入信号 逻辑控制回路 转换 放大元件 执行机构 行程发信器 时间程序控制时间程序控制的方法是通过脉冲分配回路 按一定的时间间隔 把回路输出的脉冲信号分配给相应的执行机构 时间程序控制属于开环控制系统 行程 时间混合控制上述两种程序控制的组合 行程程序的表示方法符号规定用大写A B C等表示气缸 下标1表示缸活塞杆为伸出状态 下标0表示活塞杆为缩回状态 带下标的小写字母a1 a0 b1 b0等分别表示与动作A1 A0 B1 B0等相对应的行程阀及其输出信号 操作气缸的阀用大写字母F表示 并与所控制的气缸相对应 为了便于设计程序控制回路 把所有气缸 行程阀的文字符号标注在动作程序上 如用A表示送料缸 B表示夹紧缸 C表示钻削缸 根据动作程序 把气缸动作A1A0B1B0等标注在相应动作名称的下方 各动作的先后次序用箭头代表 箭头上标注出上一动作结束时发出的行程信号 如动作A1结束时发出信号a1等 行程程序的表示方法行程程序是根据控制对象的动作要求提出来的 因此 可用执行元件及其所要完成的动作次序来表示 a1b1送料退c1c0b0 送料夹紧钻进钻退夹紧退A1B1C1C0B0为设计和书写方便 常将文字省略 这样即可将程序简化为 a1b1c1c0b0 干扰信号及其分类控制信号 而使主阀无法换向的现象称为干扰信号 此信号在程序设计时必须排除 否则系统无法按预定程序正常工作 多缸行程程序设计方法信号 动作状态图法画方格图根据已知程序 在方格图上方第一行自左至右填入程序的节拍数 在节拍数的下一行中填入要进行设计的程序本身 最左边一列列出行程信号和由它所指挥的动作最右边的一列是执行信号表达式 或称消障栏 画动作状态线在已画好的方格图上画出各执行元件动作的状态线 用粗实线表示 动作状态线以纵 横坐标大写字母相同且字母下标 指1或0 相同的方格的左端为起点 以纵 横坐标大写字母相同 而下标相异的方格左端为终点画粗实线 画信号状态线信号线是指气缸运动到位后 发出的相应行程信号的持续时间 用细实线表示 判断障碍利用X D图可直接判别出所存在的干扰信号 1 信号线比动作线短 此信号控制的动作不存在障碍 为便于区分在执行信号的右上角加一 号2 信号线比动作线长 此信号属于有障碍信号 与动作线等长的部分为信号执行段 长出部分为信号障碍段 在图中信号障碍段用锯齿形线表示 对于有障信号 只有设法消除其障碍段以后 才能作为执行信号使用 3 若信号线与动作线基本等长 信号线仅比动作线长出一个 尾巴 则这 尾巴 部分也是信号障碍段 由于这个信号障碍段在一般情况下仅存在短暂时间 随即自行消失 故称之为 滞消障碍 信号障碍段的消除最常用的消障方法是缩短障碍信号的延续时间 反映在状态图上就是缩短信号状态线的长度在一般情况下 缩短信号延续时间的方法可通过逻辑与运算 或把长信号转化成脉冲信号等 用逻辑与运算消除障碍方法是 对于一个有障信号 设法找到一个制约信号 然后 二者进行逻辑与运算 经与运算后的信号缩短了延续时间 从而达到消除信号障碍的目的 例如 任选一个有障信号m 为了消除其信号障碍段 另外找一个制约条件x 并对它们进行与运算 即 m m x 把长信号变成脉冲信号方法有两种 一种是采用活络挡块发出脉冲信号 如图a 当活塞杆伸出时 活络挡块压下并通过行程阀 发出一个脉冲信号 当活塞杆缩回时 活络挡块绕销轴逆时针转动 虽通过行程阀但不发出信号 另一种是采用可通过式行程阀发出脉冲信号如图b 当活塞伸出时 挡块压下行程阀发出脉冲信号 当活塞缩回时 滚轮折回 挡块通过行程阀但不发出信号 a b 画