《气压与液压传动控制技术》-第3章习题答案

第三章习题答案3．1气动控制回路图的绘制应主要应注意以下几点：（1）气动回路图中的元件应按照中华人民共和国标准《液压与气动图形符号》（GB786-93）进行绘制。（2）气动回路图中应包括全部执行元件、主控阀和其它实现该控制回路的控制元件。（3）回路图除特殊需要一般不画出具体控制对象及发信装置的实际位置布置情况。（4）气动回路图应表示整个控制回路处于工作程序最终节拍终了时的静止位置（初始位置）的状态。如气缸最后一个动作是气缸活塞杆的伸出，回路图中就应将该气缸按其活塞杆伸出的状态画出：（5）为方便阅读，气动回路图中元件的图形符号应按能源左下，按顺序各控制元件从下往上、从左到右，执行元件在回路图上部按从左到右的原则布置。（6）管线在绘制时尽量用直线，避免交叉，连接处用黑点表示。（7）为了便于气动回路的设计和对气动回路进行分析，可以对气动回路中的各元件进行编号，在编号时不同类型的元件所用的代表字母也应遵循一定的规则：泵和空压机P 执行元件A 原动机M传感器S阀V 其它元件Z（或用除上面提到的其它字母）3．2方向控制阀：用于通断气路或改变气流方向，从而控制气动执行元件起动、停止和换向的元件称为方向控制阀。单向阀是用来控制气流方向，使之只能单向通过的方向控制阀。换向阀是用于改变气体通道，使气体流动方向发生变化从而改变气动执行元件的运动方向的元件。3．3换向阀按操控方式分：人力操纵控制、机械操纵控制、气压操纵控制和电磁操纵控制四类。人力操纵控制换向阀是依靠人力对阀芯位置进行切换的；机械操纵换向阀是利用安装在工作台上凸轮、撞块或其它机械外力来推动阀芯动作实现换向的；气压操纵控制换向阀是利用气压力来实现换向的；电磁操纵控制换向阀是利用电磁线圈通电时所产生的电磁吸力使阀芯改变位置来实现换向的。3．4换向阀的“位”指的是为了改变流体方向，阀芯相对于阀体所具有的不同的工作位置。表现在图形符号中，即图形中有几个方格就有几位；换向阀的“通”指的是换向阀与系统相连的通口，有几个通口即为几通。“T”和“⊥”表示各接口互不相通。3．5截止阀：阀的开启和关闭是通过大于管道直径的阀芯在阀体内移动来进行控制的，这种结构的换向阀称为截止式换向阀。滑阀：换向是通过在圆柱形阀芯在阀套内作轴向运动来实现的，这种结构的换向阀称为滑阀式换向阀。截止式换向阀主要特点：用很小的移动量就可以使阀完全开启，阀流通能力强，因此便于设计成紧凑的大流量阀。抗粉尘和污染能力强，对空气的过滤精度及润滑要求不高，适用于环境比较恶劣的场合。当阀口较多时，结构太复杂，所以一般用于三通或二通阀。因为有阻碍换向的背压存在，阀芯关闭紧密，泄漏量小，但换向阻力也较大。滑阀式换向阀主要特点：换向行程长，即阀门从完全关闭到完全开启所需的时间长。切换时，没有背压阻力，所需换向力小，动作灵敏。结构具有对称性，作用在阀芯上的力保持轴向平衡，阀容易实现记忆功能。即控制信号在换向阀换向完成后即使消失，阀芯仍能保持当前位置不变。阀芯在阀体内滑动，对杂质敏感，对气源处理要求较高。通用性强，易设计成多位多通阀。只要稍微改变阀套或阀芯的尺寸、形状就能实现机能的改变。3．6直接控制：通过人力或机械外力直接控制换向阀换向来实现执行元件动作控制。间接控制：执行元件由气控换向阀来控制动作，人力、机械外力等外部输入信号只是用来控制气控换向阀的换向，不直接控制执行元件动作。适用场合：直接控制所用元件少，回路简单，主要用于单作用气缸或双作用气缸的简单控制，但无法满足换向条件比较复杂的控制要求。而且由于直接控制是由人力和机械外力直接操控换向阀换向的，操作力较小，只适用于所需气流量和控制阀的尺寸相对较小的场合。间接控制主要用于控制要求比较复杂的回路和高速或大口径执行元件的控制。3．7（略）3．8双压阀可以实现逻辑“与”的功能。当两个输入信号压力不等时，则输出压力相对低的一个，因此它还有选择压力作用；梭阀能实现逻辑“或”的功能。当两个输入信号压力不等时，梭阀则输出压力高的一个，所以它也具有压力选择的作用。逻辑“或”简单的将两个输入信号进行并联，则如果两个输入元件中只有一个有信号，其输出的压缩空气会从另一个输入元件的排气口漏出。3．9双手操作可以保证设备操作人员只有在双手全部危险区域后才能启动设备工作，这种方法可以有效保证操作人员的人身安全。在气动控制中可以利用两个按钮串联来实现或利用双压阀让两个按钮全部有信号时产生输出；在电气控制回路中可以直接将两个按钮开关进行串联来实现。3．10图3-109功能：同时按下两个按钮式换向阀（左、中），压缩空气经过双压阀（左），和梭阀（左），进入双作用气缸，使活塞杆伸出。同理，任意同时按下其他两个按钮式换向阀，都会使气缸活塞杆伸出。缩回均是靠气控两位五通弹簧复位。3．11在气动控制回路中最常用的位置传感器就是行程阀；电气控制回路中，最常用的位置传感器有行程开关、电容式传感器、电感式传感器、光电式传感器、光纤式传感器和磁感应式传感器。行程阀和行程开关都要靠机械外力来使其产生输出信号。电容式传感器可以检测金属物体，也能检测非金属物体，对金属物体可以获得最大的动作距离。而对非金属物体，动作距离的决定因素之一是材料的介电常数。材料的介电常数越大，可获得的动作距离越大。材料的面积对动作距离也有一定影响。电感式传感器只能检测金属物体。常用的光电式传感器可分为漫射式、反射式、对射式等几种。漫射式光电传感器前方有物体时，接收器就能接收到物体反射回来的部分光线产生输出信号；反射式光电传感器集发射器与接收器于一体，其反射板与发射器之间被测物体遮挡时，接收器无法接收到发射器发出的光线，传感器产生输出；对射式光电传感器的发射器和接收器是分离的，物体在发射器和接受器间进行遮挡时，接收器接收不到发射器发出的光线，传感器产生输出信号。3．123-110图：该回路在启动后首先1A气缸伸出，同时2A气缸缩回，3A气缸伸出；当2A气缸回缩到位，压下行程开关2S后，1A气缸活塞杆缩回，同时2A气缸伸出，3A气缸缩回；当1A气缸回缩到位压下行程开关1S，一个动作过程完成，开始循环。任何时候关断换向阀0S，则一个动作过程完成后，各气缸停止工作。位移步骤图：（手绘）3．133-111图：行程阀滚轮被压下后，导阀的阀杆被压下，行程阀1号口的压缩空气通过导阀作用在主阀上方的腔体内，使主阀阀芯上方的膜片向下变形，推动主阀阀芯下移实现换向。3．14（手绘）3．15（手绘）3．16通过选择小通径的控制阀或安装节流阀可以降低气缸活塞的运动速度。通过增加管路的流通截面或使用大通径的控制阀以及采用快速排气阀等方法都可以在一定程度上提高气缸的活塞的运动速度。其中使用节流阀和快速排气阀都是通过调节进入气缸或气缸排出的空气流量来实现速度控制的。这也是气动回路中最常用的速度调节方式。进气节流和排气节流性能比较如下：采用进气节流：启动平稳；但带载启动可能无法启动。运动速度稳定性较差。负值负载时可能出现前冲现象。方便实现压力顺序控制。采用排气节流：启动时有一定的冲击，启动平稳性不如进气节流。运动的稳定性好。负值负载时不会会出现活塞前冲。实现压力控制比较困难且可靠性差。3．17气缸的排气一般是经过连接管路，通过主控换向阀的排气口向外排出。管路的长度、通流面积和阀门的通径都会对排气产生影响，从而影响气缸活塞的运动速度。快速排气阀的作用在于当气缸内腔体向外排气时，气体可以通过它的大口径排气口迅速向外排出。这样就可以大大缩短气缸排气行程，减少排气阻力，从而提高活塞运动速度。3．18工件抬升装置电气控制回路：木条切断装置电气控制回路：3．19延时阀是气动系统中的一种时间控制元件，它是通过节流阀调节气室充气时压力上升速率来实现延时的。压力顺序阀是根据所检测位置气压的大小来控制回路各执行元件的动作的元件，它是利用所检测位置的气压力克服设定弹簧力来产生输出控制信号的。延时阀图形符号压力顺序阀图形符号延时阀图形符号压力顺序阀图形