《气液传动回路与元件安装》-第4章

4.1物料充填气动回路的分析与使用4.1.1项目引入图1-4-1为物料充填装置的工作原理图。物料盛装在一漏斗内，依一定节奏分配到两个装配站。气缸A用于开及闭漏斗的密封门，气缸B用于容器的工位的移动。工作过程:操作启动开关后，气缸A开启密封门，物料漏人容器1内。当漏斗关闭时，气缸B推动滑行台，使容器2行进至漏斗下面。此际容器1到达第一装配站的输送器上面。另一个空容器2进入滑行台上面。当气缸A关闭漏斗门时，气缸B同行到起始位置。容器2输送到第二装配站的输送器上面。如再操作启动开关，装置开始新的工作循环。图1-4-2物料充填装置的全气功回路图。下一页返回4.1物料充填气动回路的分析与使用项目要求:1.画出缸A,B的位移步骤图;2.分析整个气动回路的工作过程;3.说明气动系统使用要求;4.说明气动系统安装与调试要求。上一页下一页返回4.1物料充填气动回路的分析与使用4.1.2项目分析过程一、位移步骤图(图1-4-3)二、物料充填系统气压传动回路工作原理分析按照动作步骤分析如下:①初始状态:压缩空气S5经两位四通气控阀F12、梭阀F4通两位四通气控阀F1右侧控制气口，F1到右位，气缸A活塞杆伸出，到a1位，行程阀a1被压下，到左位(其实是上位)，双压阀F6两侧都有气，压缩空气s3经行程阀a1和双压阀F6通两位四通气控阀F2右侧控制气口，F2到右位，气缸B活塞杆缩回，到b0位，行程阀b0被压下，到左位(其实是上位)。上一页下一页返回4.1物料充填气动回路的分析与使用②第一步:按下启动阀，压缩空气S5经两位四通气控阀F12、启动阀、行程阀b0到两位四通气控阀F12的右侧控制气口，F12到右位，压缩空气s5经二位四通气控阀F12,F10,F8和梭阀F3到两位四通气控阀F1的左侧，F1到左位，压缩空气s1进入气缸A的有杆腔，气缸A活塞杆缩回。③第二步:气缸A活塞杆缩回到a0位，行程阀a0被压下到左位，压缩空气S4经行程阀a0到延时阀F9的左控气控，开始计时。④第三步:延时阀F9延时时间到，压缩空气S4经行程阀a0延时阀F9、双压阀F7到两位四通气控阀F8的左侧控制气口，气控阀F8到左位，压缩空气s5经F12,F10,F8和梭阀F4通两位四通气控阀F1的右控口，阀F1到右位，压缩空气s1经气控阀F1流入气缸A的无杆腔，气缸A活塞杆伸出。上一页下一页返回4.1物料充填气动回路的分析与使用⑤第四步:气缸A活塞杆伸出到位，到a1位，行程阀A1被压下，到左位，压缩空气s3经行程阀a1、双压阀F5通两位四通气控阀F2的左控制气口，气控阀到左位，压缩空气S2经F2通气缸B的无杆腔，气缸B活塞杆伸出。⑥第五步:气缸B活塞杆伸出到位，b1行程阀被压下，到左位，压缩空气S5经两位四通气控阀F12,F10和梭阀F3通气控阀F1的左控制气口，压缩空气s1经气控阀F1流入气缸A的有杆腔，气缸A活塞杆缩回。⑦第六步:气缸A活塞杆缩回到位，行程阀a0被压下，到左位，压缩空气S4经阀a0通延时阀F9的左控制气控，开始计时。上一页下一页返回4.1物料充填气动回路的分析与使用⑧第七部:延时到位，压缩空气S4经行程阀a0、延时阀F9、双压阀F11通两位四通气控阀F12的左控制气口，F12到左位，压缩空气s5经气控阀F12、梭阀F4通两位四通气控阀F1的右控制气口，F1到右位，压缩空气s1经气控阀F1通气缸A的无杆腔，气缸A伸出。⑨第八步:气缸A活塞杆伸出到位，行程阀a1被压下，行程阀a1到左位，压缩空气s3经行程阀a1、双压阀F6通两位四通气控阀F2的右控制气口，气控阀F2到右位，压缩空气S2经气控阀F2到气缸B的有杆腔，气缸B活塞杆缩回，回到初始位，动作循环结束。上一页下一页返回4.1物料充填气动回路的分析与使用4.1.3拓展知识一、气动系统使用要求

1.对使用环境的要求气动系统是由各种气动元件所组成。气动元件对使用环境的要求如下:①不要用于有腐蚀性气体、化学药品(如有机溶剂)、海水、水及水蒸气的环境中，或附着上述物质的场所。②不要用于有爆炸性气体的场所(防爆气动元件除外)。③不要用于有振动和冲击的场所，或者各类气动元件耐振动、耐冲击的能力要符合产品样本上的规定。④不要用于周围有热源、受到辐射热影响的场所，或者采取措施遮断辐射热。上一页下一页返回4.1物料充填气动回路的分析与使用⑤有阳光直射的场所，应加保护罩遮阳光。⑥有水滴、油或焊花等的场所，要采取适当防护措施。⑦在湿度大、粉尘多的场所使用时，要采取必要的措施。

2.对选型者的要求气动系统的设计者和气动元件选型者应根据对气动系统提出的性能要求，考虑到安全性及可能会出现的故障，按最新产品样本和资料来决定气动元件的规格。必要时，还应做相应的分析和试验。

3.对使用者的要求压缩空气一旦使用失误，是有危险的，故气动设备的组装、操作和维护等应由受过专门墙口和具有一定实际经验的人员来进行。上一页下一页返回4.1物料充填气动回路的分析与使用4.对使用安全的要求(1)基本要求对于一切影响安全的因素，应考虑包装机械已有的标准与技术规程。如工程技术人员在设计气动系统时须考虑以下两个问题:①如果控制系统突然产生故障，或者设备断电，必须保证不会影响工件和操作人员的安全。②有多个执行组件的包装设备必须有一个紧急按钮开关作为保护措施。同时，要根据包装设备设计和操作的特点，决定是否采用下列紧急停止措施:①关断气源，使设备处于无压状态;②使所有气动执行组件回到初始位置;③使所有气动执行组件安全地处于现场运动位置。可在上述三种可能的措施中任选两种。上一页下一页返回4.1物料充填气动回路的分析与使用(2)安全问题对于气动控制系统本身的安全问题，不同的装置有不同的要求。下面以气动夹紧装置为例来进行说明。当气缸用于夹紧工位时，应当考虑下列细则。①气动夹紧装置的控制系统在设计和安装时可通过下面的措施来避免操作失误:手动开关加装保护盖;控制回路内部互锁。②必须当心夹紧装置夹住手。有夹紧装置的设备应在夹紧装置完全夹紧后，方能允许驱动工作轴或进给装置。可通过采用压力传感器和顺序阀来检测夹紧状态。③当装置夹紧工件时，供气系统的故障不应造成夹紧装置松动，可通过采用以下措施来避免:压缩空气储气罐;控制回路内部互锁。上一页下一页返回4.1物料充填气动回路的分析与使用(3)环境污染问题气动系统可能出现两种形式的环境污染。①噪声:由压缩空气泄露引起或正常排放所产生;可以采用排放消声器来减少排气口的噪声，这是通常采用的方法。而对某些使用场合，减少噪声的另一种方法是安装一些支管，将其接入驱动阀的排气口，然后通过一个大的公共消声器来排放，或者让排出的压缩空气再回到储气罐内。②油雾:由通过压缩机或压缩空气处理单元使用的润滑油引起。每当排气时，油雾随压缩空气排到大气中。包装机械排放出来的空气包含油雾。蒸汽状的油雾通常可以在室内停留很长时间，如果被人吸入是有害的。对于大量气动马达以及设备装有大流量的气动执行件的场合，环境污染问题尤其突出。应采取有效措施，减少排入大气中的油雾含量。上一页下一页返回4.1物料充填气动回路的分析与使用

(4)操作安全在对气动系统进行检修和操作时，应当一分小心地拆卸供气管道。管道内所积聚的能量将在极短的时间内喷射出来，因此，应当尽可能在拆卸管道以前先切断两端的压缩空气，设置泄压阀，降低压力。还有一种情况极其危险，压缩空气中混入的杂质颗粒随气体喷出，伤害到操作人员。上一页下一页返回4.1物料充填气动回路的分析与使用二、气动系统的安装

1.配管的施工首先按系统工作原理图绘制管路系统安装图，各个系统的安装图要单独绘制。在安装图中应绘出在机体上的安装固定方法，并注明管子和其他部件、标准件的代号和型号。气动系统的配管有硬管和软管。硬管通常使用钢管，在钢管两端加工管螺纹进行连接。安装前要检查导管。硬管中不应有切屑、锈皮及其他杂物，否则要清洗后才能安装。导管外表面及两端接头应完好无损，加工后的几何形状应符合要求，经检查合格的导管须吹风后才能安装。安装中要注意如下问题:①导管扩口部分的几何轴线必须与管接头的几何轴线重合。否则，当外套螺母拧紧时，扩口部分的一边压紧过度，而另一边则压得不紧，导致产生安装应力或密封不好。上一页下一页返回4.1物料充填气动回路的分析与使用②螺纹连接接头的拧紧力矩要适中，拧得太紧，扩口部分受挤压太大会损坏，拧得不够紧也会影响密封性。③连接前平管嘴表面和螺纹应涂密封胶或黄油。为防止它们进入导管，螺纹前端2-3扣处不涂或拧入2-3扣后涂(图1-4-4(b))。如用密封带，应在螺纹前端2-3扣后再卷绕。④软管的抗弯曲刚度小，在软管接头的接触区内产生的摩擦力又不足以消除接头的转动，因此在安装后有可能出现软管的扭曲变形。检查方法是在安装前给软管表面涂一条纵向色带，安装后以色带判断软管是否被扭曲。防止软管被扭曲的方法是在最后拧紧外套螺母以前将软管接头向拧紧外套螺母相反的方向转动1/6-1/8圈。软管不允许急剧弯曲，通常弯曲半径应大于其外径的9-10倍。为防止软管挠性部分的过度弯曲和在自重作用下发生变形，往往采用能防止软管过度弯曲的接头。上一页下一页返回4.1物料充填气动回路的分析与使用⑤硬管一般情况下弯曲半径应不小于管子外径的2.5-3倍。在管子弯曲过程中，为避免管子圆截面产生变形，常给管子内部装人填充剂，填充剂在内部起支承管壁的作用。⑥为保证焊缝质量，零件上应开焊缝坡口，焊缝部位要清理干净(除去氧化皮、油污、镀锌层等)。焊接导管的装配间隙最好保持在0.5mm左右。应尽量采用平焊位置，焊接时可以边焊边转动，一次焊完整条焊缝。⑦导管的走向要合理。一般来说，管路越短越好，弯曲部分越少越好，并避免急剧弯曲。短软管只允许作平面弯曲，长软管可以作复合弯曲。上一页下一页返回4.1物料充填气动回路的分析与使用2.控制元件的安装、调试与维护①减压阀必须安装在靠近其后部需要减压的系统，阀的安装部位应方便操作，压力表应便于观察。减压阀要垂直安装，手柄朝上还是朝下须看减压阀的具体结构。为延长减压阀的使用寿命，减压阀不用时应旋松调压手柄，以免膜片长期受压引起塑性变形。减压阀的安装方向不能搞错，阀体上的箭头即气体的流动方向。在环境恶劣粉尘多的场合，需要在压阀之前安装过滤器。油雾器必须安装在减压阀的后面。安装减压阀之前的管路系统必须经过清洗。由外部先导式减压阀构成遥控调压系统时，为避免信号损失及滞后，其遥控管路最长不得超过:30m;精密减压阀(如Q017型)的遥控距离，规定不得超过10m。②顺序阀的安装位置要便于操作。在有些不便于安装机控行程阀的场合，可安装单向顺序阀。上一页下一页返回4.1物料充填气动回路的分析与使用③滑阀式方向控制阀须水平安装，以保证阀芯换向时所受阻力相等，使方向控制阀可靠工作。④人工操作阀应安装在便于操作的地方，操作力不宜过大，安装位置不宜太高，行程不能太长，脚踏板上应有防护罩。有激烈振动的控阀应附加锁紧装置。⑤机控阀操纵时不允许压下量超过规定行程。用凸轮操纵滚子或杆件时，应使凸轮具有合适的接触角度。如图1-4-5所示，操纵滚子时，θ≤15°;操纵杠杆时，在超过杠杆角度使θ≤10°。机械操纵阀的安装板应加工安装长孔，以便能调整阀的安装位置。⑥用流量控制阀控制执行元件的运动速度时，流量控制阀原则上应装设在气缸接管口附近。上一页下一页返回4.1物料充填气动回路的分析与使用3.元件安装注意事项①应从气源侧开始，按系统图依次安装。②元件间配管之前，必须对配管进行充分吹洗，防止异物进入系统内。③确认各元件的进、出口侧，不得装反。④空气过滤器、油雾器的水杯应垂直朝下安装。要确保更换滤芯的空间，要排水方便。要便于向油雾器内注油，要便于操作油雾器的节流阀以调节滴油量，要便于观察滴油状况及油杯内的储油状况。⑤减压阀安装要考虑到调压手轮操作方便，压力表应处于能观察的方位。⑥电磁换向阀应尽量靠近被控的气缸安装。上一页下一页返回4.1物料充填气动回路的分析与使用三、气动系统的调试

1.气动系统的试运转①试运转前，截止阀应处于关闭状态，减压阀输出压力应为零，油雾器的节流阀应全闭，速度控制阀的节流阀应全闭，气缸上的缓冲阀应全闭或稍许开启。②排放各处冷凝水，例如:空压机的小气罐处、后冷却器、气罐及管路系统中的低处等。③确认油雾器的储油量在上限附近。④确认整个气动系统内没有工具、异物存在。可动件动作范围内不会碰上配管及其他物体等。气缸不接负载，确认气缸动作正常。⑤截止阀全开，但电源不接通。上一页下一页返回4.1物料充填气动回路的分析与使用⑥将减压阀调至设定压力。⑦利用电磁阀的手动按钮，确认电磁阀的动作正常(可让阀的输出口通大气)。⑧逐渐打开两侧速度控制阀的节流阀，边看边调整节流阀，逐渐提高气缸的速度。⑨在逐渐提高气缸速度的同时，逐渐开启缓冲阀，让气缸平稳动作，直至行程末端为止。⑩逐渐调整节流阀及缓冲阀的开度，直至达到要求的气缸运动速度，且气缸能平稳动作至行程末端。调整完毕，应锁住节流阀及缓冲阀。⑩调整油雾器的滴油量。⑩让电磁阀的手动按钮复位。上一页下一页返回4.1物料充填气动回路的分析与使用2.气动系统的自动运转调试①接通电源。②试运转调试完成后，调整速度控制阀，使执行元件在低速下动作。③进行执行元件限位器的最终调整。④进行限位开关，如磁性开关、限位阀等的检测位置的调整。⑤带负载进行执行元件的速度调整和缓冲阀的调整。⑥进行各个独立回路及非常停止回路的确认。⑦进行连续运转。⑧调整油雾器的滴油量。上一页下一页返回4.1物料充填气动回路的分析与使用3.完成作业后的工作①关闭截止阀，利用残压释放阀释放残压。②切断电源。③排放各处冷凝水。上一页下一页返回4.1物料充填气动回路的分析与使用4.1.4项目思考

1.垃圾集装压实机如图1-4-6所示，其原理是将垃圾从左向右推，然后从上向下压实。其动作由A,B两个气缸完成。垃圾集装压实机位移步骤图图及气动控制回路如图1-4-7、图1-4-8所示，试分析其工作过程。上一页返回4.2工件夹紧气动回路的分析、维护与故障诊断4.2.1项目引入

图1-4-9为机械加工自动线、组合机床中常见的工件夹紧装置的气压传动系统图。其工作原理是:当工件运行到指定位置后，气缸A的活塞杆伸出，将工件定位锁紧后，两侧的气缸B和C的活塞杆同时伸出，从两侧压紧工件，实现夹紧，而后进行机械加工。机械加工完毕，气缸A,B和C同时返回。目前此气动系统出现了两个故障:①故障一:工件运行到指定位置后，气缸n的活塞杆没有伸出。②故障二:机械加工完毕后，气缸B、C没有及时返回。项目要求:①画出缸A、B、C的位移步骤图;②分析整个气动回路的工作过程;③分别对两个故障进行分析，找出故障发生的可能原因。下一页返回4.2工件夹紧气动回路的分析、维护与故障诊断4.2.2项目分析过程一、位移步骤图根据此回路动作分析，可以画出气缸A,B和C的位移步骤图，如图1-4-10所示。由于这个控制回路带有时间控制的因素，如在缸A、B、C的第4步一齐退回是由延时阀触发的，这是一个时间控制，无法在位移步骤图中表示出来。上一页下一页返回4.2工件夹紧气动回路的分析、维护与故障诊断二、工件夹紧气压传动回路工作原理分析

(1)第一步骤:缸A活塞杆伸出当用脚踏下脚踏换向阀1后，压缩空气经单向节流阀进入气缸A的无杆腔，缸A有杆腔中的空气经阀1排到大气中，缸A活塞杆伸出，将工件定位锁紧。

(2)第二步骤:缸B.C活塞杆伸出活塞杆下仲到a1位后，驱动机动行程阀2使其换向到左位，压缩空气经阀2流向换向阀6的右侧控制气口，阀6换向到右位，压缩空气经阀6通过主换向阀4的左位进入气缸B和C的无杆腔，两气缸同时伸出。上一页下一页返回4.2工件夹紧气动回路的分析、维护与故障诊断(3)第三步骤:延时缸B和C活塞杆伸出后，一部分压缩空气的经延时阀3后，进行延时。(4)第四步骤:延时后，缸B.C.A活塞杆缩回延时一段时间后，主换向阀4换向到右位，压缩空气经阀4进入缸B和C的有杆腔，缸B和C活塞杆缩回。同时，两缸在返回的过程中，压缩空气通入脚踏阀的右控制气口，使其换向到右位，压缩空气进入气缸有杆腔，无杆腔空气经阀2通向大气，缸A活塞杆缩回。(5)第五步骤:复位缸A活塞杆缩回后，行程阀2复位，换向阀6复位，气缸B和C的无杆腔通大气，主换向阀4也复位。上一页下一页返回4.2工件夹紧气动回路的分析、维护与故障诊断三、故障一分析可以根据故障结果，画出气缸A不动作的逻辑推理图，如图1-4-11所示。四、故障二分析可以根据故障结果，画出气缸B,C不缩回的逻辑推理图，如图1-4-12所示。在检查过程中，还要注意管子的堵塞和管子的连接情况，有时往往是管子堵塞或管接头没有正确连接所引起的故障。还要注意输出压缩空气的压力，有时可能有压缩空气输出，但压力较小，这主要是由泄露引起的。漏气时，常采用在各检查点涂肥皂液等方法检查。在系统中有延时阀时，还要注意延时阀的节流口是否关闭或者节流阀调节是否过小，节流阀口关闭或节流阀调节过小也会使延时阀延时过长而没有输出。上一页下一页返回4.2工件夹紧气动回路的分析、维护与故障诊断4.2.3拓展知识一、气动系统的维护

1.日常性的维护工作日常维护工作的主要任务是冷凝水排放、检查润滑油和空压机系统的管理。冷凝水排放涉及整个气动系统，从空压机、后冷却器、气罐、管道系统，直到各处空气过滤器、干燥器和自动排水器等。在作业结束时，应当将各处冷凝水排放掉，以防夜间温度低于0℃，导致冷凝水结冰。由于夜间管道内温度下降，会进一步析出冷凝水，故气动装置在每天运转前，也应将冷凝水排出。注意察看自动排水器是否工作正常，水杯内不应存水过量。上一页下一页返回4.2工件夹紧气动回路的分析、维护与故障诊断在气动装置运转时，每天检查一次油雾器的滴油量是否符合要求，油色是否正常，即油中不要混入灰尘和水分等。混入水分的油呈白浊状态。空压机系统的日常管理工作是:是否向后冷却器供给了冷却水(指水冷式);空压机是否有异常声音和异常发热;润滑油位是否正常。使用电源的气动元件，为防止触电，注意维护时不要把手及物体放人元件内。不得已时要先切断电源，确认装置已停止工作，并排放掉残压后才能进行维护。注意不要用手碰高温部位。上一页下一页返回4.2工件夹紧气动回路的分析、维护与故障诊断

2.定期的维护工作每周维护工作的主要内容是漏气检查和油雾器管理，并注意空压机是否要补油、传动带是否松动、干燥器的露点有否变动、执行元件有无松动处。目的是早期发现事故的苗头。漏气检查应在白天车间休息的空闲时间或下班后进行。这时，气动装置已停止工作，车间内噪声小，但管道内还有一定的空气压力，根据漏气的声音便可知何处存在泄漏。每月或每季度的维护工作，应比每日和每周的维护工作更仔细，但仍限于外部能够检查的范围。其主要内容是:仔细检查各处泄漏情况，紧固松动的螺钉(包括接线端子处)和管接头，检查换向阀排出空气的质量，检查各调节部分的灵活性，检查指示仪表的正确性，检查电磁阀切换动作的可靠性，检查气缸活塞杆有无损伤以及一切从外部能够检查的内容。每季度的维护工作见表1-4-1。上一页下一页返回4.2工件夹紧气动回路的分析、维护与故障诊断二、气动系统的故障诊断

1.故障种类由于故障发生的时期不同，故障的内容和原因也不同，因此，可将故障分为初期故障、突发故障和老化故障。

(1)初期故障在调试阶段和开始运转的两三个月内发生的故障称为初期故障。其产生的原因有:①零件加工、装配故障。②零件设计、系统设计不当故障。③系统安装不当故障。④维护管理不善。上一页下一页返回4.2工件夹紧气动回路的分析、维护与故障诊断(2)突发故障系统在稳定运行时期内突然发生的故障称为突发故障，例如:油杯和水杯都是用聚碳酸酷材料制成的，如它们在有机溶剂的雾气中工作，就有可能突然破裂;空气或管路中，残留的杂质混入元件内部，使相对运动件突然卡死;弹簧突然折断、软管突然爆裂、电磁线圈突然烧毁;突然停电造成回路误动作等。有些突发故障是有先兆的，如排出的空气中出现杂质和水分，表明过滤器已失效，应及时查明原因，予以排除，不要酿成突发故障。但有些突发故障是无法预测的，只能采取安全保护措施加以防范，或准备一些易损备件，以便及时更换失效的元件。上一页下一页返回4.2工件夹紧气动回路的分析、维护与故障诊断(3)老化故障个别或少数元件达到使用寿命后发生的故障称为老化故障。参照系统中各元件的生产日期、开始使用日期、使用的频繁程度以及已经出现的某些征兆，如声音反常、泄漏越来越严重，大致预测老化故障的发生期限是可能的。2.故障诊断

(1)经验法主要依靠实际经验，并借助简单的仪表，诊断故障发生的部位，找出故障原因的方法，称为经验法。经验法可按中医诊断病人的四字“望、闻、问、切”进行。上一页下一页返回4.2工件夹紧气动回路的分析、维护与故障诊断1)望例如:看执行元件的运动速度有无异常变化;各测压点的压力表显示的压力是否符合要求，有无大的波动;润滑油的品质和滴油量是否符合要求;冷凝水能否正常排出;换向阀排气口排出空气是否干净;电磁阀的指示灯显示是否正常;紧固螺钉及管接头有无松动;管道有无扭曲和压扁;有无明显振动存在;加工产品质量有无变化等。2)闻包括耳闻和鼻闻，例如:气缸及换向阀换向时有无异常声音;系统停止工作但尚未泄压时，各处有无漏气，漏气声音大小及其每天的变化情况;电磁线圈和密封圈有无因过热而发出特殊气味等。上一页下一页返回4.2工件夹紧气动回路的分析、维护与故障诊断

3)问即查阅气动系统的技术档案，了解系统的工作程序、运行要求及主要技术参数;查阅产品样本，了解每个元件的作用、结构、功能和性能;查阅维护检查记录，了解日常维护保养工作情况;访问现场操作人员，了解设备运行情况，了解故障发生前的征兆及故障发生时的状况;了解曾经出现过的故障及其排除方法。4)切如触摸相对运动件外部的手感和温度，电磁线圈处的温升等。触摸2s感到烫手，则应查明原因。气缸、管道等处有无振动感，气缸有无爬行感，各接头处及元件处手感有无漏气等。经验法简单易行，但由于每个人的感觉、实际经验和判断能力的差异，诊断故障会存在一定的局限性。上一页下一页返回4.2工件夹紧气动回路的分析、维护与故障诊断

(2)推理分析