《液压与气动技术》-项目十五

学习任务一阅读气压传动系统图的一般步骤①看懂图中各气动元件的图形符号，了解其名称及一般用途。②分析图中的基本回路及功用。③了解系统的工作程序及程序转换的发信元件。④按工作程序图逐个分析其程序动作。⑤一般规定工作循环中的最后程序终了时的状态作为气动回路的初始位置(或静止位置)。因此，回路原理图中控制阀和行程阀的供气及进出口的连接位置，应按回路初始位置状态连接.⑥一般所介绍的回路原理图，仅是整个气动控制系统中的核心部分，一个完整的气动系统还应有气源装置、气源调节装置及其他辅助元件等。返回学习任务二全气动控制系统典型实例根据控制信号的种类以及所使用的控制元件，在工业生产领域应用的气动顺序控制系统可分为全气动控制方式和电气控制方式两大类。全气动控制方式是一种从控制到操作全部采用气动元件来实现的一种控制方式。使用的气动控制元件主要有启动阀、梭阀、延时阀、气压控制换向阀、机械控制主换向阀等。该系统构成较复杂，但可用于防爆等特殊场合。一、工件夹紧气压传动系统图15-1所示为机械加工自动生产线、组台机床中常用的工件夹紧气压传动系统回路原理图。下一页返回学习任务二全气动控制系统典型实例

1.工件夹紧气压传动系统工作过程①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。②两侧的气缸B和C的活塞杆同时伸出，对工件进行两侧夹紧。③进行机械加工，加工完后各缸活塞退回，将工件松开。2.工作原理(1)压紧工件上一页下一页返回学习任务二全气动控制系统典型实例踏下脚踏换向阀1，使其置于左位，压缩空气经脚踏换向阀1左位，再经单向节流阀7中的单向阀进入到气缸A的上腔，气缸A下腔经单向节流阀8中的节流阀，再经脚踏换向阀1左位进行排气，气缸A下行实现对工件的夹紧。

(2)两侧夹紧工件当气缸A下移到预定位置时，压下行程阀2，使其置于左位，控制气体经行程阀2和单向节流阀6中的节流阀使换向阀4换向，置于右位，此时系统中的气路走向是:压缩空气经换向阀4和换向阀3进入到气缸B的左腔和气缸C的右腔，气缸B右腔和气缸C左腔经换向阀3进行排气，从而使气缸B和气缸C的活塞杆伸出，实现从两侧夹紧工件。上一页下一页返回学习任务二全气动控制系统典型实例

(3)松开工件，退回原位在气缸B和气缸C伸出夹紧工件的同时，一部分压缩空气作控制气体通过单向节流阀5到达换向阀3的右端，经一段时间后(由节流阀控制后)，机械加工完成，换向阀3换向，置于右位，从而使气缸B和气缸C退回，松开工件。在气缸B和气缸C松开工件的同时，压缩空气经换向阀3进入脚踏换向阀1的右端，成为脚踏换向阀1的控制气体，使换向阀1换向，置于右位，从而使气缸A退回，松开工件。上一页下一页返回学习任务二全气动控制系统典型实例在系统中，当调节单向节流阀6中的节流阀时，可以控制换向阀4的换向时间，确保气缸A先压紧;调节单向节流阀5中的节流阀时，可以控制换向阀3的换向时间，确保有足够的机械加工时间;调节单向节流阀7,8中的节流阀时，可以调节气缸A的上、下运动速度。二、气液动力滑台气压传动系统气液动力滑台是采用气一液阻尼缸作为执行元件，在它的上面可以安装单轴头、动力箱或工件等，由控制阀控制，在机床设备中实现进给运动。图15-2所示为气液动力滑台的回路原理图。1.气液动力滑台气压传动系统的工作循环上一页下一页返回学习任务二全气动控制系统典型实例该回路由手动换向阀4控制，可以实现下面两种工作循环:①快进—工进—快退—停止。②快进—工进—慢退—快退—停止。2.工作原理

(1)快进—工进—快退—停止图15-2中将手动换向阀4和3都置于右位，在压缩空气作用下，气缸开始下行，液压缸下腔的油液经行程阀6和单向阀7进入到液压缸的上腔，实现快进;上一页下一页返回学习任务二全气动控制系统典型实例当快进到气缸上的挡铁B压下行程阀6后，油液只能经节流阀5进行回油，调节节流阀的开度，可以调节回油油量的大小，从而控制气液阻尼缸的运动速度，实现工进;当气缸工进到行程阀2的位置时，挡铁C压下行程阀2，使行程阀2处于左位，行程阀2输出气信号使手动换向阀3换向置于左位，这时，气缸开始上行，液压缸上腔油液经行程阀8的左位和手动换向阀4的右位进入液压缸的下腔，实现快退;当快退到挡铁A压下行程阀8时，使油液的回油通道被切断，气缸就停止运动，改变挡铁A的位置，就可以改变气缸停止的位置。(2)快进—工进—慢退—快退—停止上一页下一页返回学习任务二全气动控制系统典型实例图12-2中将手动换向阀4置于左位后，其动作循环中的快进一工进过程的工作原理与上述相同。当工进至挡铁C压下行程阀2，气缸开始上行时，液压缸上腔油液经行程阀8的左位和节流阀5进入液压缸的下腔，实现慢退;当慢退到挡铁B离开行程阀6时，行程阀6在复位弹簧作用下复位(置于左位)，液压缸上腔油液经行程阀8的左位和行程阀6的左位进入液压缸的下腔，实现快退;当快退到挡铁A压下行程阀8时，使油液的回油通道被切断，气缸就停止运动。上一页返回学习任务三电气控制系统典型实例一、继电器控制气动系统的设计应用继电器控制系统是用继电器、行程开关、转换开关等有触点低压电器构成的电器控制系统。继电器控制系统的特点是动作状态比较清楚，但系统线路比较复杂，变更控制过程以及扩展比较困难，灵活性和通用性较差，主要适用于小规模的气动顺序控制系统。1.继电器梯形图梯形图是利用电器元件符号进行顺序控制系统设计的最常用的一种方法。其特点是与电/气操作原理图相呼应，比较直观。下一页返回学习任务三电气控制系统典型实例如图15-3所示为梯形图的一个示例，梯形图的设计规则及特点如下:①一个梯形图网络由多个梯级组成，每个输出元素(继电器线圈等)可构成一个梯级。②每个梯级可由多个支路组成，每个支路最右边的元素通常是输出元素。③梯形图从上至下按行绘制，两侧的竖线类似电器控制图的电源线，称作母线。④每一行从左至右，左侧总是安排输入触点，并且把并联触点多的支路靠近左端。上一页下一页返回学习任务三电气控制系统典型实例⑤各元件均用图形符号表示，并按动作顺序画出。⑥各元件的图形符号均表示未操作时的状态。⑦在元件的图形符号旁要注上字母符号。⑧没有必要将接线端子和接线关系真实地表示出来。2.常用继电器控制电路在气动顺序控制系统中，利用各种电器元件构成的控制电路是多种多样的，但不管系统多么复杂，其电路都是由一些基本的控制电路组成的。(1)串联电路上一页下一页返回学习任务三电气控制系统典型实例

如图15-4所示的是串联电路，它由两个启动按钮S1和S2串联后，控制继电器K动作，此串联电路实际上属于逻辑“与”电路。它可用于安全操作系统，例如一台设备为了防止误操作，保证生产安全，就可以安装两个启动按钮，让操作者必须同时按下两个启动按钮时，设备才能开始运行。

(2)并联电路图15-5所示的并联电路也称为逻辑“或”电路。一般用于要求在一条自动化生产线上的多个操作点可以进行作业的场合，操作时只需按下启动按钮S1,S2和S3中的任一个，继电器K均可实现动作。上一页下一页返回学习任务三电气控制系统典型实例

(3)自保持电路自保持电路也称为记忆电路，图15-6中列举了两种自保持电路。图15-6(a)为停止优先自保持电路。虽然图中的按钮S1按一下即会放开，发出的是一个短信号。图15-6(b)是启动优先自保持电路。

(4)延时电路随着自动化设备的功能和工序越来越复杂，各工序之间需要按一定的时间紧密配合，各工序时间要求可在一定范围内调节，这需要利用延时电路来实现。延时控制分为延时闭合和延时断开两种。上一页下一页返回学习任务三电气控制系统典型实例图15-7(a)为延时闭合电路。当按下启动开关S1后，时间继电器KT开始计时，经过设定的时间后，时间继电器触点接通，电灯H亮。放开S1，时间继电器触点KT立刻断开，电灯H熄灭。图15-7(b)为延时断开电路。当按下启动按钮S1时，时间继电器触点KT也同时接通，电灯H点亮。当放开S1时，时间继电器开始计时，到规定时间后，时间继电器触点KT才断开，电灯H熄灭。(5)联锁电路当设备中存在相互矛盾的动作，如电动机的正转与反转，气缸的伸出与缩回。上一页下一页返回学习任务三电气控制系统典型实例为了防止同时输入相互矛盾的动作信号，使电路短路或线圈烧坏，控制电路应具有联锁的功能。即电动机正转时不能使反转接触器动作，气缸伸出时不能使控制气缸缩回的电磁铁通电。图15-8(a)为双电磁铁中位封闭式三位五通换向阀控制的气缸往复回路。图15-8(b)为具有互锁功能的控制电路。二、继电器控制气动系统举例下面以图15-9所示的零件压入装置为例，来介绍控制回路的分析方法。上一页下一页返回学习任务三电气控制系统典型实例1.压力装置的工作过程①将工件放在运送台上。②按下按钮开关后，运送气缸1.0伸出。③运送台到达行程末端时，压下气缸2.0下降，将零件压入。④在零件压入状态保持T秒。⑤压入结束后，压下气缸2.0上升。⑥压下气缸到达最高处后，运送气缸1.0后退。2.绘制位移步骤图上一页下一页返回学习任务三电气控制系统典型实例将两个气缸的顺序动作用位移步骤图表示，如图15-10所示。从图中可知，该程序共有5个顺序动作:气缸1.0伸出→气缸2.0伸出→延时T→气缸2.0缩回→气缸1.0缩回。3.气动回路图图15-11所示为零件压入装置的气动回路图，其中运送气缸采用双电控阀控制，压下气缸采用单电控阀控制。4.绘制继电器控制电路梯形图图15-12所示为零件压入装置中的继电器控制回路。上一页返回学习任务四气动机械手气压传动系统一、概述气动机械手是机械手的一种，它具有结构简单、质量轻、动作迅速、平稳可靠、不污染工作环境等优点、在要求工作环境洁净、工作负载较小、自动生产的设备和生产线上应用广泛，它能按照预定的控制程序动作。图15-13为一种简单的可移动式气动机械手的结构示意图。它由A,B,C,D四个气缸组成，能实现手指夹持、手臂伸缩、立柱升降、回转4个动作。二、工作原理下一页返回学习任务四气动机械手气压传动系统图15-14为一种通用机械手的气动系统工作原理图(手指部分为真空吸头，即无A气缸部分)，要求其工作循环为:立柱上升→伸臂→立柱顺时针转→真空吸头取工件→立柱逆时针转→缩臂→立柱下降。三个气缸均有三位四通双电控换向阀1,2,7和单向节流阀3,4,5,6组成换向、调速回路。各气缸的行程位置均有电气行程开关进行控制。表15-1为该机械手在工作循环中各电磁铁的动作顺序表。下面结合表来分析它的工作循环:按下它的启动按钮，4YA通电，三位四通双电控换向阀7处于上位，压缩空气进入垂直气缸C下腔，活塞杆上升。上一页下一页返回学习任务四气动机械手气压传动系统当气缸C活塞上的挡块碰到电气行程开关a1时，4YA断电，5YA通电，三位四通双电控换向阀2处于左位，水平气缸B活塞杆伸出，带动真空吸头进入工作点并吸取工件。当气缸B活塞上的挡块碰到电气开关b1时，5YA断电，1YA通电，三位四通双电控换向阀1处于左位，回转气缸D顺时针方向回转，使真空吸头进入下料点下料。当回转气缸D活塞杆上的挡块压下电气行程开关c1时，1YA断电，2YA通电，三位四通双电控换向阀1处于右位，回转气缸D复位。上一页下一页返回学习任务四气动机械手气压传动系统回转气缸复位时，其上挡块碰到电气行程开关c0时，6YA通电，2YA断电，三位四通双电控换向阀2处于右位，水平气缸B活塞杆退回。水平气缸退回时，挡块碰到b0,6YA断电，3YA通电，三位四通双电控换向阀7处于下位，垂直气缸活塞杆下降，到原位时，碰上电气行程开关ao,3YA断电，至此完成一个工作循环，如再给启动信号，可进行同样的工作循环。根据需要只要改变电气行程开关的位置，调节单向节流阀的开度，即可改变各气缸的运动速度和行程。上一页返回学习任务五数控加工中心气动换刀系统图15-15所示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。动作过程是: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。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