液压传动技术.pptx

液 压 与 气 动 技 术模块一 气 动 基 础气压传动技术基础常用气动元件介绍单缸气动回路设计与装调气动逻辑控制回路设计与装调 双缸控制回路设计与装调模块导读 气动技术是一种非常杰出的工业技术，它不仅可以实现工业设备驱动，而且还可以实现对驱动系统的控制。在高度重视环保的当今社会，由于空气是最洁净和最无污染的工作介质，气压传动技术的应用在工业化国家中将会变得越来越重要。本模块对工业中常用的气动元件进行介绍，并对典型的气动回路进行分析。模块一 气 动 基 础学习单元一 气压传动技术基础 通过学习马克思主义哲学的物质观、时空观、运动观和意识论，使学生了解物质的根源性，把握意识的起源、本质和作用，以及意识对物质的反作用，掌握世界的物质统一性原理。掌握实践是人和自然、自在世界和人类世界、客观世界和主观世界分化和统一的基础。任务介绍学习单元一 气压传动技术基础 要想完成此任务，必须了解什么是气压传动？利用压缩空气工作的设备究竟需要用什么样的元件组合在一起？它们的功效是什么？这种传动形式的优、缺点是什么？因此要想认识利用压缩空气工作的设备，有必要对这些问题进行学习和了解。任务分析学习单元一 气压传动技术基础 知识目标 （1）了解气压传动及其在工业中的应用；（2）了解气压传动的优、缺点；（3）掌握气压传动系统的组成及每一部分的功效；（4）掌握气动技术中常用的物理量。学习目标学习单元一 气压传动技术基础 能力目标 （1）能够识别气动系统回路图中的气动元件；（2）能够结合气动系统回路图解读元件的作用。学习目标学习单元一 气压传动技术基础 一、气压传动技术介绍气压传动技术介绍1.电子及半导体制造机械2.汽车制造机械及生产线3.轻工产品制造生产线学习单元一 气压传动技术基础 一、气压传动技术介绍气压传动技术介绍图1-2 电子线路板插装机图1-3 汽车车架焊接生产线学习单元一 气压传动技术基础 二、气压传动技术的优缺点气压传动技术的优缺点1.1.气压传动技术的优点气压传动技术的优点 （1）传动的介质压缩空气不受限制，即取之不尽，用之不竭。（2）传动系统和元件的结构简单、价格便宜、维修方便、寿命长。（3）介质具有可压缩性，因此富余的能量可以储存。（4）系统无爆炸危险，因此不需要昂贵的防爆设施。（5）介质几乎不受温度波动的影响。（6）因介质的黏度很小，故其传动过程中损失也很小，适于远距离输送。学习单元一 气压传动技术基础 （7）介质传输的速度快、系统可实现无级调速。（8）不加注润滑油的压缩空气是清洁的，在排出时对环境几乎没有污染。（9）气动元件易于标准化、系列化和通用化。（10）气动系统无过载的危险。（11）在不能使用电信号的环境下，也可以直接利用气压信号实现系统的自动控制。（12）系统的环境适应能力强，如潮湿、粉尘大、强磁场等恶劣的工作环境都可使用。学习单元一 气压传动技术基础2.2.气压传动技术的缺点气压传动技术的缺点 （1）输出力受到限制，气动系统只适用于要求输出力不大的场合。（2）由于压缩空气中含有灰尘和水分，介质需经过处理后才能使用。（3）由于空气具有可压缩性，系统控制精度受限制。（4）系统在工作时存在较大的排气噪声。学习单元一 气压传动技术基础 三、气压传动系统的组成气压传动系统的组成 如图1-4所示为皮带压花机的示意图，如图1-5所示为皮带压花机气动控制系统回路图。从图1-5可看出，要想利用冲压气缸传递冲击力在皮带上压花，气动系统必须具备气源、控制元件、执行元件、空气调节处理元件和辅助元件，如图1-6所示，这五部分构成了一个完整的皮带压花机气动控制系统。其中各组成部分常用元件的名称及功效如下。学习单元一 气压传动技术基础图1-4 皮带压花机的示意图图1-5 皮带压花机气动控制系统回路图学习单元一 气压传动技术基础图1-6 皮带压花机气动系统的组成学习单元一 气压传动技术基础气源气源1.1.空气调节空气调节处理元件处理元件2.2.控制控制元件元件3.3.执行执行元件元件4.4.辅助辅助元件元件5.5.学习单元一 气压传动技术基础 四、气压传动技术常用物理量气压传动技术常用物理量 气动系统中提到的压力是指单位面积上所受到的法向力，它与物理中压强的概念一样，但行业的习惯称呼是压力，用p表示，即p=F/A。1.1.压力压力1 1）压力定义）压力定义学习单元一 气压传动技术基础 压力有两种表示方法，即绝对压力和相对压力，如图1-7所示。（1）绝对压力。以绝对零点为起点所测量的压力为绝对压力，用p绝表示。（2）相对压力。以当地大气压力为起点所测量的压力为相对压力，用p相表示。（3）真空度。绝对压力减去大气压力的绝对值为真空度，用p真表示，即 p真=lp绝-p大l2 2）压力表示方法）压力表示方法学习单元一 气压传动技术基础图1-7 压力表示方法学习单元一 气压传动技术基础3 3）压力单位）压力单位 压力的单位较多，可用 表示。学习单元一 气压传动技术基础4 4）压力单位间的换算）压力单位间的换算表1-1 压力单位及换算学习单元一 气压传动技术基础 流量是指单位时间内所流过的气体的体积数。用字母q表示，常用单位有m3/min、L/min、cm3/s。2.2.流量流量学习单元一 气压传动技术基础 1）绝对湿度 绝对湿度是指在一定温度和压力下，单位体积湿空气中所含水蒸气的质量，用VB表示。2）饱和绝对湿度 饱和绝对湿度是指在一定温度和压力下，单位体积湿空气中最大限度含有水蒸气的质量，用B表示。3）相对湿度 相对湿度是在一定的温度和压力下，绝对湿度VB与饱和绝对湿度B之比的百分数，用表示。即 相对湿度是衡量空气潮湿程度的指标。气动系统要求压缩空气的相对湿度不能大于90%。3.3.湿度湿度任务实践 结合知识认知内容，气动剪切机中的气动元件标注如图1-8所示。图1-8 气动剪切机中的气动元件标注完成理论任务完成理论任务任务实践 气动剪切机中的气动元件及功效见表1-2。表1-2 气动剪切机中的气动元件及功效任务实践 练习1 如图1-9所示为利用气压传动驱动的木料加工输送生产线，结合图示，指出其中1016元件的名称及功效。图1-9 木料加工输送生产线1料仓；2行程开关；3铣刀；4夹具；5传送带；6推料缸；7推头；8支板；9被加工件检测练习检测练习任务实践 练习2 如图1-10所示为生产线上的数控机床自动上料的中间缓存设备，缓冲存储的目的是缓解由于生产线上机器和机器间的生产节拍不协调而出现的物料堆积现象，这种机器还可以在生产线上个别工位的机器出现故障时发挥巨大的作用。试确定图1-10中哪些部分的运动可利用气动执行元件来驱动。任务实践图1-10 数控机床自动上料的中间缓存设备1上料装置；2传送带；3提升装置；4棘爪；5进料器；6进料器驱动装置；7输料槽；8直线摆动组合单元；9缓存料仓；10直线单元；11夹爪；12机床夹具；13机床学习单元二 常用气动元件介绍 如图1-11所示的小型气动冲床是完成小型工件的冲裁加工所使用的设备，通常选用气压传动系统来驱动。如果气源提供压缩空气的压力为6 bar，该气动冲床所能输出的最大冲裁力为1 800 N，最大有效行程为290 mm，每分钟冲裁20个工件。试确定冲床所使用的气缸的参数（缸径、活塞杆直径、行程），设计出满足冲床工作要求的气动回路图并在实验台上安装、调试、运行气动冲床系统。任务介绍学习单元二 常用气动元件介绍图1-11 小型气动冲床学习单元二 常用气动元件介绍 冲头的冲裁动作是利用气缸驱动，气缸的运动方向控制了冲头的上、下运动方向，而气缸运动方向又是通过压缩空气的流动方向进行控制的，这种利用压缩空气的流动对外做功的元件被称为气动执行元件，驱动冲头运动的气缸是气动执行元件中的一个典型代表，气动执行元件还包括气马达和摆动气缸。选择气缸型号时，必须确定气缸的主要参数，即缸径、活塞杆直径及行程等结构尺寸参数，这些需要结合实际工况通过计算来确定。要完成气缸型号的选择，必须了解气缸结构及基本参数的计算方法。任务分析学习单元二 常用气动元件介绍 知识目标 （1）了解压缩空气的生产设备即气源，认识其中元件的作用；（2）掌握常用气动执行元件的作用、典型结构、工作原理及职能符号；（3）掌握常用气动压力控制元件的作用、典型结构、工作原理及职能符号；（4）掌握常见的气动流量控制元件的作用、典型结构、工作原理及职能符号；（5）掌握常见的气动方向控制元件的作用、典型结构、工作原理及职能符号；（6）掌握气动辅助元件的作用、典型结构、工作原理及职能符号。学习目标学习单元二 常用气动元件介绍 能力目标 （1）能进行气缸参数的选择；（2）能进行气动系统的压力、速度的调整。学习目标学习单元二 常用气动元件介绍 一、气源气源图1-12 小型气源系统的组成1空气压缩机；2电机；3压力开关；4压力表；5自动排水阀；6小气罐；7安全阀；8单向阀；9油水分离器；10后冷却器学习单元二 常用气动元件介绍图1-13 大型气源系统的组成1空气压缩机；2后冷却器；3油水分离器；4、7储气罐；5干燥器；6过滤器学习单元二 常用气动元件介绍学习单元二 常用气动元件介绍学习单元二 常用气动元件介绍学习单元二 常用气动元件介绍学习单元二 常用气动元件介绍 容积型空压机的工作原理容积型空压机的工作原理 利用容积由小变大实现吸气，利用容积由大变小提高其压力并排出压缩空气。学习单元二 常用气动元件介绍学习单元二 常用气动元件介绍图1-4 处理和储存压缩空气的元件工作原理、结构及职能符号学习单元二 常用气动元件介绍图1-4 处理和储存压缩空气的元件工作原理、结构及职能符号学习单元二 常用气动元件介绍 二、常用气动执行元件常用气动执行元件1.1.气缸气缸1 1）单作用气缸结构及工作原理）单作用气缸结构及工作原理图1-14 单作用气缸的结构原理图学习单元二 常用气动元件介绍2 2）双作用气缸结构及工作原理）双作用气缸结构及工作原理1）单作用气缸结构及工作原理2）双作用气缸结构及工作原理学习单元二 常用气动元件介绍图1-15 不带缓冲的双作用气缸结构原理图学习单元二 常用气动元件介绍图1-16 带缓冲的双作用气缸结构原理图学习单元二 常用气动元件介绍3 3）气缸职能符号及气缸连接方式）气缸职能符号及气缸连接方式图1-5 常见单作用气缸职能符号学习单元二 常用气动元件介绍图1-6 常见双作用气缸职能符号5 5 常见单作用气缸职能符号常见单作用气缸职能符号学习单元二 常用气动元件介绍4 4）气缸主要参数）气缸主要参数 气缸的主要参数包括气缸的缸径、活塞杆直径、气缸行程、工作压力等。其中缸径的大小、工作压力的高低标志着气缸理论推力的大小，活塞杆直径的大小标志着气缸活塞杆的强度好坏，行程长度标志着气缸的作用范围。（1)缸径。气缸的缸径与气缸输出力、负载工况和负载率等因素有关。气缸的理论输出力与气缸实际负载力以及气缸的负载率关系如下。负载率=实际负载力F/理论输出力F0 气缸理论输出力F0表达式的确定。气缸理论输出力F0的计算公式见表1-7。学习单元二 常用气动元件介绍表1-7 气缸理论输出力F0计算公式（忽略摩擦力）学习单元二 常用气动元件介绍表1-8 负载状况与负载力的关系学习单元二 常用气动元件介绍 负载率。根据气缸负载运动状态选取负载率，负载率与负载运动状态的关系见表1-9。表1-9 负载率与负载运动状态的关系学习单元二 常用气动元件介绍 （2)活塞杆直径。确定了气缸缸径后，一般活塞杆的直径按d=(0.20.3)D进行计算，如果气缸所驱动的负载较大，对气缸活塞杆强度要求较高，也可按d=(0.30.4)D进行计算，活塞杆直径同样也需要圆整，部分活塞杆直径的圆整数值见表1-10。表1-10 部分活塞杆直径圆整数值单位：mm学习单元二 常用气动元件介绍 （3）气缸行程。气缸的有效行程表示气缸的作用范围，以SMC公司生产的普通气缸为例，部分气缸标准行程数值见表1-11。表1-11 部分气缸标准行程数值单位：mm学习单元二 常用气动元件介绍5 5）气缸型号表示方法）气缸型号表示方法 （1）单作用气缸型号的表示方法。如图1-17所示为单作用气缸型号的表示方法。图1-17 单作用气缸型号的表示方法学习单元二 常用气动元件介绍 （2）双作用气缸型号的表示方法。双作用气缸型号的表示方法如图1-18所示。图1-18 双作用气缸型号的表示方法学习单元二 常用气动元件介绍6 6）满足特定工况要求的气缸）满足特定工况要求的气缸 （1）双活塞杆气缸。双活塞杆气缸是具有两个活塞杆的气缸，活塞两端气体作用面积相同，因此两个方向的输出力和输出的速度一样，如图1-19所示。图1-19 双活塞杆气缸学习单元二 常用气动元件介绍 （2）无活塞杆气缸。如图1-20所示，由于气缸没有活塞杆，节约安装空间，受力好，承载部件与活塞为刚性连接，故可传递较高的扭矩及径向载荷，导向性好，两个方向的作用力和速度相同。图1-20 无活塞杆气缸学习单元二 常用气动元件介绍 （3）多级气缸。如图1-21所示，多级气缸将两个或多个气缸组装在一起，可实现多个准确的输出位置，可应用于闸阀控制、生产线分选等。图1-21 多级气缸学习单元二 常用气动元件介绍 （4）串级气缸。如图1-22所示，串级气缸由两个以机械形式串联在一起的双作用气缸组成，用于行程较短、输出力要求较大或径向空间受限制的场合。图1-22 串级气缸学习单元二 常用气动元件介绍 （5）膜片式气缸。如图1-23所示，膜片式气缸的活塞为夹持在左右端盖中由橡胶材料制成的膜片，依靠膜片在压缩空气作用下的变形，推动活塞杆运动。不需要加注润滑油，工作行程受限制，寿命低。图1-23 膜片式气缸学习单元二 常用气动元件介绍 （6）伸缩气缸。如图1-24所示，伸缩气缸由多个互相套在一起的套筒组成，整体长度短，工作行程长。图1-24 伸缩气缸学习单元二 常用气动元件介绍 （7）冲击气缸。如图1-25所示，冲击气缸通过对活塞上腔，即蓄能腔的快速充气而迫使活塞杆快速下行并产生冲击。图1-25 冲击气缸学习单元二 常用气动元件介绍 （8）气动手爪。如图1-26所示，气动手爪利用杠杆原理将气缸的直线往复运动转化成手爪的开、闭，实现抓取工件的功能。图1-26 气动手爪学习单元二 常用气动元件介绍2.2.摆动气缸摆动气缸图1-27 摆动气缸职能符号学习单元二 常用气动元件介绍1 1）齿轮齿条式摆动气缸）齿轮齿条式摆动气缸 如图1-28所示，齿轮齿条式摆动气缸与双作用气缸的工作原理一样，图1-28（a）只是活塞杆的前端做成齿条形状，在活塞杆伸出时，拨动齿轮产生旋转，则齿轮轴输出回转运动。图1-28（b）由于将齿轮安置在中间位置，受力较图1-28（a）更好。图1-28 齿轮齿条式摆动气缸(a)学习单元二 常用气动元件介绍图1-28 齿轮齿条式摆动气缸(b)学习单元二 常用气动元件介绍2 2）叶片式摆动气缸）叶片式摆动气缸 叶片式摆动气缸的结构原理如图1-29所示，压缩空气从左接口进入摆缸，作用在叶片左半部，产生顺时针转矩，叶片带动回转轴顺时针转动；压缩空气从右接口进入摆缸，作用在叶片右半部，产生逆时针转矩，叶片带动回转轴逆时针转动。图1-29 叶片式摆动气缸的结构原理学习单元二 常用气动元件介绍3.3.气马达气马达 气马达是利用气体压力能实现连续曲线运动的气动元件，其作用相当于电动机。在工业中常常应用高速、小扭矩叶片式气马达驱动装配工具，如气扳子、气改锥、气砂轮；应用低速、大扭矩活塞式气马达驱动小型机械，如小型起重机、绞车、绞盘、天车的吊钩和拉管机等。双向定量气马达职能符号如图1-30所示。图1-30 双向定量气 马达职能符号学习单元二 常用气动元件介绍1 1）叶片式气马达）叶片式气马达 叶片式气马达结构原理如图1-31所示，压缩空气从左接口进入气马达，压力作用在封闭容腔内的一对叶片上，产生大小不一样，转向相反的两个转矩，转矩差驱动叶片产生顺时针转动，叶片拨着转子输出顺时针转动，随着转动，气体从上方排气口排出；反之，压缩空气从右接口进入气马达，使输出轴产生逆时针旋转。图1-31 叶片式气马达结构原理学习单元二 常用气动元件介绍2 2）活塞式气马达）活塞式气马达 活塞式气马达结构原理如图1-32所示，按顺时针的顺序先后分别向各气缸通气，活塞产生直线运动，驱动连杆带动曲柄将直线运动转化成曲柄轴的顺时针转动；如按逆时针的顺序先后分别向各气缸通气，驱动连杆带动曲柄将直线运动转化成曲柄轴的逆时针转动。图1-32 活塞式气马达结构原理学习单元二 常用气动元件介绍 三、常用气动控制元件常用气动控制元件1.1.方向控制元件方向控制元件1 1）换向阀）换向阀 （1）换向阀操纵力。换向阀换向是需要对阀芯施加操纵力的，操纵力有电磁力、人力、机械力和气压力操纵之分，表示方法见表1-12。学习单元二 常用气动元件介绍表1-12 操纵力的表示方法（以二位三通阀为例）学习单元二 常用气动元件介绍表1-12 操纵力的表示方法（以二位三通阀为例）学习单元二 常用气动元件介绍表1-13 阀工作位置与通路接口的表示方法学习单元二 常用气动元件介绍表1-13 阀工作位置与通路接口的表示方法学习单元二 常用气动元件介绍表1-14 常见换向阀的结构、工作原理及职能符号学习单元二 常用气动元件介绍续表学习单元二 常用气动元件介绍2 2）单向阀）单向阀 单向阀是只允许气流向一个方向流动的阀。它的结构原理图及职能符号如图1-33所示。图1-33 单向阀结构原理图及职能符号学习单元二 常用气动元件介绍2.2.压力控制元件压力控制元件表1-15 压力控制元件的职能符号学习单元二 常用气动元件介绍1 1）减压阀）减压阀 如图1-34所示为直动式减压阀外形及结构原理图。当通过旋转调压手轮压缩调压弹簧，在弹簧力的作用下，节流口打开，从入口进入的压缩空气经节流口减压后，从出口流出，通过旋转调压手轮可改变调压弹簧的压缩量，从而可控制节流口的开口大小，达到控制出口压力高低的目的。学习单元二 常用气动元件介绍图1-34 直动式减压阀外形及结构原理图学习单元二 常用气动元件介绍2 2）溢流阀）溢流阀 溢流阀也有直动式和先导式两种结构。直动式一般适用于管路通径较小的系统，先导式一般适用于管路通径较大或需要远距离控制的系统。如图1-35所示为直动式溢流阀结构。它由阀芯、阀体、调压弹簧和调压手轮组成。图1-35 直动式溢流阀结构学习单元二 常用气动元件介绍3.3.流量控制元件及应用流量控制元件及应用1 1）流量控制元件分类与职能符号）流量控制元件分类与职能符号表1-16 流量控制元件分类与职能符号学习单元二 常用气动元件介绍2 2）流量控制元件结构及工作原理）流量控制元件结构及工作原理图1-36 单向节流阀结构原理图学习单元二 常用气动元件介绍图1-36 单向节流阀结构原理图学习单元二 常用气动元件介绍3 3）气动系统速度控制方法）气动系统速度控制方法 （1）进气节流调速。如图1-38所示，利用单向节流阀控制进入气动执行元件中的压缩空气流量达到控制气缸速度的目的。图1-38 进气节流调速学习单元二 常用气动元件介绍 （2）出气节流调速。如图1-39所示，利用单向节流阀控制流出气动执行元件中的压缩空气流量，达到控制气缸速度的目的。图1-39 出气节流调速学习单元二 常用气动元件介绍 四、气动辅助元件气动辅助元件1.1.分水过滤器分水过滤器1 1）分水过滤器结构及工作原理）分水过滤器结构及工作原理 分水过滤器在气动系统中所起作用是分离压缩空气中液态的水分、油分和过滤固体杂质。从气动系统的组成可知，压缩空气在进入系统前首先要经过分水过滤器进一步的净化处理。如图1-40（a）所示为分水过滤器的结构原理图。图1-40（b）为分水过滤器职能符号。学习单元二 常用气动元件介绍图1-40 分水过滤器的结构原理及职能符号(a)(b)学习单元二 常用气动元件介绍2 2）分水过滤器主要性能指标）分水过滤器主要性能指标（1）流量特性。（2）分水效率。（3）过滤精度。（4）分离度。学习单元二 常用气动元件介绍2.2.消声器消声器1 1）消声器结构及工作原理）消声器结构及工作原理 消声器的结构和职能符号如图1-41所示，气流进入消声器后，首先膨胀扩散、减速、碰壁撞击后反射，反射后的气流束相互撞击干涉，进一步降低能量，通过敷设在消声器内壁的吸声材料排向大气，可将低频噪声降低约20 dB左右，高频噪声降低约45 dB左右。常见消声器的主要技术参数见表1-17。图1-41 消声器的结构和职能符号学习单元二 常用气动元件介绍表1-17 常见消声器的主要技术参数（以FESTO公司生产的消声器为例）学习单元二 常用气动元件介绍2 2）消声器选择、安装及使用注意事项）消声器选择、安装及使用注意事项 （1）必须选择结构耐用，孔眼不易堵塞、便于清洗的消声器。需用煤油或苯溶剂清洗消声器，不能使用三氯乙烯溶剂清洗。（2）采用树脂材料的连接体时，安装力不宜过大，不宜承受横向载荷，以免损坏。（3）吸声材料为聚丙烯（PP）或聚乙烯(PE)的消声器不适于在有机溶剂气体的环境中使用。（4）冬季特别是在寒冷地区，要注意压缩空气中的水分会造成消声器冻结。（5）选择消声器主要依据接口的尺寸、所要求的噪声大小、最大使用压力及环境和介质的温度等参数进行选择。学习单元二 常用气动元件介绍3.3.管件与管接头管件与管接头 1 1）管件）管件（1）螺纹联接。（2）嵌入式焊接。（3）对接式焊接。学习单元二 常用气动元件介绍 2 2）管接头）管接头表1-18 常用管接头的结构和适用场合学习单元二 常用气动元件介绍3 3）管路安装注意事项）管路安装注意事项 （1）结合实际情况尽量与其他管线（水管、煤气罐、暖气管等）统一协调布置。（2）压缩空气主管路应沿墙或柱子架空铺设，为了便于排出冷凝水，顺压缩空气流动方向主管道应向下倾斜13。为了防止长管道产生弯曲，应在适当位置安装管道支撑。（3）分支管路应从主管路上方出管，并在凹型管路的最低点和主管路末端最低点设置集水罐和排水阀。任务实践完成理论任务完成理论任务1.1.气缸参数的选择气缸参数的选择1 1）选择驱动冲头的气缸类型）选择驱动冲头的气缸类型 根据任务中气动冲床图1-11可知，气缸驱动冲头向下快速运动对工件产生冲击力，进行冲裁加工。所以气缸向下运行时会遇到工件的阻力，气缸需要一定的推力，而返回时也要将冲头带回，需要一定的拉力。图1-42 气缸往复的工作状态任务实践2 2）选择气缸的连接方式）选择气缸的连接方式 由于气缸需固定在冲床的支架上，在工作时承受的是垂直载荷，负载的运动方向与活塞杆轴线一致，应采用前法兰的连接形式将气缸固定在支架上。任务实践3 3）确定气缸的主要参数）确定气缸的主要参数（2）活塞杆直径确定。（1）气缸缸径的确定。（3）气缸行程确定。1.2.2.3.3.任务实践2.2.冲床的气动回路图设计冲床的气动回路图设计回路图解读如下。元件1为气源，提供具有一定压力、流量和质量的压缩空气。元件2为气动辅助元件，保证压缩空气质量，并使压力稳定在调定值附近。元件3为手动二位五通换向阀，控制气缸运动方向。元件4为单向节流阀，采用出气节流调速，控制气缸上行速度。元件5为驱动冲头的气缸，将压力能转化成机械能。图1-43 冲床气动回路图任务实践完成实训任务完成实训任务1.1.实训步骤实训步骤（4）总结实验过程，完成实验报告。（3）启动手动按钮开关，观察系统运行并进行压力、速度的调整。（2）参考图1-43用气管将元件连接可靠。（1）将实验元件安装在实验台上。任务实践2.2.实训前准备实训前准备任务实践3.3.主要元件安装与调整方法介绍主要元件安装与调整方法介绍任务实践4.4.实训报告实训报告 实训报告格式见附录3。学习单元三 单缸气动回路设计与装调 在生产线上进行物料传递的过程中经常会遇到传送方向、位置高度的转变，即需要转运装置来完成此任务。如图1-45所示的物料转运装置，手动操作控制开关后，单作用推料气缸Z1能自动往复推料，且每次推料返回后停留2 s再伸出，直到将控制开关复位，推料气缸停止在初始位置。为保证平稳推料，推料缸伸出速度要可以控制。试设计物料转运装置的气动系统回路图，将气动回路安装在实验台上，并进行时间的调整，启动操作开关运行系统，填写实验报告。任务介绍图1-45 物料转运装置学习单元三 单缸气动回路设计与装调 从任务要求来看，推料缸是一个单作用气缸，只有一个接口的压缩空气需要控制，选择二位三通换向阀控制推料缸即可。推料缸要想实现自动往复循环,必须借助气缸前后终端安装的行程开关，当气缸运动到终端，将行程开关压下，行程开关将输出的气信号反馈给换向阀，换向阀换向或复位，因此，选择双气控二位三通换向阀作为气缸的主控制阀。另外，由于每次返回后停留2 s，需控制时间，所以需要借助气动时间控制元件来完成时间控制的任务。为了保证气缸平稳伸出，要利用单向节流阀对气缸的速度进行控制，只能采用进气节流的方式控制气缸伸出的速度。在完成本任务前需认识气动时间控制元件和了解一些典型的气动回路。任务分析学习单元三 单缸气动回路设计与装调 知识目标 （1）掌握气动时间控制元件的作用、结构、工作原理及职能符号；（2）了解典型气动回路。学习目标学习单元三 单缸气动回路设计与装调 能力目标 （1）能进行典型气动回路的安装与调试；（2）能进行气动时间控制元件的安装与调整；（3）能进行简单工况的气动回路设计。学习目标学习单元三 单缸气动回路设计与装调学习单元三 单缸气动回路设计与装调 一、气动时间控制元件气动时间控制元件1 1延时换向阀结构延时换向阀结构 延时换向阀结构原理如图1-46所示，由单气控二位三通换向阀、单向节流阀及气容等元件组成。图1-46 延时换向阀结构原理图学习单元三 单缸气动回路设计与装调2 2延时换向阀工作原理延时换向阀工作原理 如图1-46（a）所示，当控制口12没有压缩空气时，阀芯在弹簧力的作用下紧紧地顶在阀座上，阀口闭合，1口与2口不通，2口与3口相通；如图1-46（b）所示，当控制口12有压缩空气时，气体经阀内的细长流道，一方面作用在单向阀上，使单向阀闭合，另一方面通过节流阀进入气容内，作用在阀芯上。由于节流口很小，压力逐渐升高，经过一定时间后，作用在阀芯上的力能克服阀芯下端的弹簧力和气压力时，阀芯下移，阀口开启，1口与2口导通，3口截止，压缩空气从2口输出；当控制口12的压缩空气排出时，气容内的带压气体将单向阀顶开，经单向阀阀口快速排出，阀芯在弹簧力和气压力的作用下快速复位，切断1口和2口的通路。学习单元三 单缸气动回路设计与装调3 3延时换向阀职能符号延时换向阀职能符号 由于单气控二位三通换向阀常态位有常通和常断之分，因此延时换向阀又可拓展为延时接通信号型和延时切断信号型两种，如图1-47所示。图1-47 延时换向阀职能符号学习单元三 单缸气动回路设计与装调 一、控制回路分析控制回路分析1 1直接控制回路直接控制回路 如图1-48所示为气缸直接控制回路，启动按钮开关，气缸伸出，松开按钮开关，气缸返回。即回路中的手动换向阀直接控制执行元件的伸出和返回。图1-48 直接控制回路学习单元三 单缸气动回路设计与装调2 2间接控制回路间接控制回路 如图1-49所示为间接控制回路，如图1-49（a）所示，启动按钮开关，单气控二位三通换向阀换向，气缸伸出，松开按钮开关，单气控二位三通换向阀复位，气缸返回。即回路中的手动换向阀控制气动换向阀，气动换向阀再控制执行元件，即手动换向阀间接控制执行元件。图1-49（b）为双作用气缸间接控制回路。图1-49 间接控制回路学习单元三 单缸气动回路设计与装调 两种控制回路比较如下。（1）直接控制回路系统简单、成本低、操作容易，但不适宜操作大通径的阀。（2）间接控制回路利用小通径的阀去控制大通径的换向阀，操作更容易；能实现远程操作，即按钮可安装在远离气缸的位置上，此种控制方式也适用于工作现场存在危险的工况，是系统回路设计中常常采用的控制方式。学习单元三 单缸气动回路设计与装调3.3.典型回路分析典型回路分析 如图1-50所示，操作开关，手动二位三通换向阀换向，压缩空气从此阀的2口输出进入主控阀的左控制口，推动主控阀芯右移。1 1）往返控制回路（以单作用气缸为例）往返控制回路（以单作用气缸为例）图1-50 往返控制回路学习单元三 单缸气动回路设计与装调 如图1-51所示，在气缸没有动时，气缸停止在后终端，行程开关S1受压，处于换向状态，即1口与2口相通。2 2）自动往返控制回路（以双作用气缸为例）自动往返控制回路（以双作用气缸为例）图1-51 自动往返控制回路学习单元三 单缸气动回路设计与装调3 3）时间控制回路）时间控制回路图1-52 时间控制回路任务实践完成理论任务完成理论任务 绘制气动系统回路图：结合知识认知的内容和工作任务要求，物料转运装置的气动系统回路如图1-53所示。图1-53 物料转运装置气动回路图任务实践（4）往复运动。（3）气缸返回。（2）启动气缸伸出。（1）初始状态。任务实践完成实训任务完成实训任务1.1.实训步骤实训步骤（1）将实验元件安装在实验台上。（2）参考图1-53用气管将元件连接可靠。（3）启动扳把开关，观察系统运行并进行时间、速度的调整。（4）总结实验过程，完成实验报告。任务实践2.2.实训前准备实训前准备任务实践3.3.主要元件安装与调整方法介绍主要元件安装与调整方法介绍任务实践任务实践4.4.实训报告实训报告 实训报告格式见附录3。学习单元四 气动逻辑控制回路设计与装调 参照图1-4皮带压花机示意图，当自动送带装置将皮带插入到压花装置中，由气缸驱动的冲模在皮带上压花，为了实现连续冲压，送带装置可根据冲模往返运动情况跟进送带。为了安全起见，要求双手同时按动两个启动开关，冲模才能快速伸出，运动到下终端，在皮带上压花后自动返回，并能实现往复冲压，考虑到突遇紧急情况，启动停止阀，冲模应具有立即返回的功能，系统中主控阀应采用单气控换向阀。试设计控制冲模运动的皮带压花机气动系统的气动控制回路图，将气动回路安装在实验台上，并进行系统的调整和运行，填写实验报告。任务介绍学习单元四 气动逻辑控制回路设计与装调 鉴于皮带压花机是利用冲模高速运动的冲击力在皮带上进行冲压加工，此类设备工作频率高、速度快，为了避免伤及人手，控制系统考虑采用双手操作的逻辑控制回路。由于进行冲压加工，冲模在向下运动时速度快，输出力要大，因此采用双作用气缸控制冲模比采用单作用气缸控制更合理。该机械要求冲模快速伸出、慢速返回，因此双作用气缸伸出时进气腔不能节流，排气腔的气体要快速排出，气缸返回时要进行速度控制。任务分析学习单元四 气动逻辑控制回路设计与装调 此控制系统应在气缸伸出的背腔采用快速排气阀，返回时采用出气节流的方式进行调速；由于主控阀是单气控阀，点动的启动信号需进行自锁；运动到下终端后自动返回，则在下终端要安装发讯装置，即行程开关；控制冲模的气缸可实现往复运动，因此系统要对启动信号进行自锁。突遇紧急情况，启动停止阀气缸应能带动冲模立即返回，停止阀输出的信号，在紧急情况下应能直接作用在主控阀控制气缸返回的控制口上。要想完成此回路的设计，就要了解气动逻辑元件、快速排气阀、逻辑回路和自锁回路，这些内容是本单元要学习、认识的内容。任务分析学习单元四 气动逻辑控制回路设计与装调 此控制系统应在气缸伸出的背腔采用快速排气阀，返回时采用出气节流的方式进行调速；由于主控阀是单气控阀，点动的启动信号需进行自锁；运动到下终端后自动返回，则在下终端要安装发讯装置，即行程开关；控制冲模的气缸可实现往复运动，因此系统要对启动信号进行自锁。突遇紧急情况，启动停止阀气缸应能带动冲模立即返回，停止阀输出的信号，在紧急情况下应能直接作用在主控阀控制气缸返回的控制口上。要想完成此回路的设计，就要了解气动逻辑元件、快速排气阀、逻辑回路和自锁回路，这些内容是本单元要学习、认识的内容。任务分析 知识目标 （1）掌握气动逻辑元件的作用、结构、工作原理及职能符号；（2）掌握快速排气阀的作用、结构、工作原理及职能符号；（3）掌握气动典型逻辑回路；（4）掌握气动自锁回路。学习目标学习单元四 气动逻辑控制回路设计与装调 能力目标 （1）能识别各种逻辑元件；（2）能进行逻辑回路的设计；（3）能进行快速排气阀的安装；（4）能进行气动自锁回路的安装；（5）能进行气动逻辑回路的安装与调试。学习目标学习单元四 气动逻辑控制回路设计与装调 一、气动逻辑元件气动逻辑元件1 1“或或”门元件门元件 “或”门元件又称梭阀，图1-55（a）、（b）分别表示此元件在逻辑图中使用的逻辑符号和在回路图中使用的职能符号。图155（c）是此元件的结构原理图，图中X或Y表示输入信号接口，A表示输出信号接口。图1-55（d）是用真值表表示此元件的工作原理，如果有压缩空气用“1”表示，没有压缩空气用“0”表示，则X或Y只要一个有压缩空气输入时，A口就有压缩空气输出。学习单元四 气动逻辑控制回路设计与装调学习单元四 气动逻辑控制回路设计与装调图1-55 “或”门元件2 2“与与”门元件门元件 “与”门元件又称为双压阀，如图1-56（a）所示为此元件在逻辑图中使用的逻辑符号。图1-56（b）是此元件的结构原理图，图中X或Y表示输入信号接口，A表示输出信号接口。图1-56（c）是用真值表表示此元件的工作原理，如果有压缩空气用“1”表示，没有压缩空气用“0”表示，只有X和Y同时输入压缩空气时，A口才有压缩空气输出。图1-56（d）表示此元件在回路图中使用的职能符号，可以有三种表示形式。学习单元四 气动逻辑控制回路设计与装调学习单元四 气动逻辑控制回路设计与装调图1-56 “与”门元件 二、快速排气阀快速排气阀学习单元四 气动逻辑控制回路设计与装调图1-57 快速排气阀结构原理图及其职能符号 三、典型逻辑回路典型逻辑回路1 1双手操作回路双手操作回路学习单元四 气动逻辑控制回路设计与装调图1-58 双手操作回路2 2多信号多信号“或或”、“与与”逻辑回路逻辑回路学习单元四 气动逻辑控制回路设计与装调图1-59 多信号逻辑关系图 四、自锁回路自锁回路学习单元四 气动逻辑控制回路设计与装调图1-60 自锁回路任务实践完成理论任务完成理论任务图1-61 皮带压花机的气动系统回路图 结合知识认知的内容和工作任务要求，绘制皮带压花机的气动系统回路如图1-61所示。任务实践（4）逻辑回路。（3）突发紧急情况。（2）气缸的往复循环。（1）气缸驱动冲模的运动。任务实践完成实训任务完成实训任务1.1.实训步骤实训步骤（1）将实验元件安装在实验台上。（2）参考图1-61用气管将元件连接可靠。（3）同时启动按钮开关1和2，观察系统运行并进行速度的调整。（4）总结实验过程，完成实验报告。任务实践2.2.实训前准备实训前准备任务实践3.3.主要元件安装与调整方法介绍主要元件安装与调整方法介绍任务实践任务实践任务实践任务实践4.4.实训报告实训报告 实训报告格式见附录3。学习单元五 双缸控制回路设计与装调 自动生产线上常出现物料在传递运输的过程中，运动的方向、高度发生变化。如图1-63所示，当工件从传送带传递到升降平台上时，启动控制信号后，平台在气缸1A的带动下上升，到达传送带的高度停止，利用气缸2A驱动的推头将平台上的工件推到传送带上后，推头在气缸2A的带动下返回后，升降平台在气缸1A的带动下返回，自动线物料转运装置按照此顺序往复循环，直到启动停止开关，气缸停在初始位置。试绘制位移步进图，设计自动生产线物料转运装置的气动系统回路图，在实验台上进行系统的安装、调试与运行，填写实验报告。任务介绍学习单元五 双缸控制回路设计与装调图1-63 自动生产线物料转运示意图学习单元五 双缸控制回路设计与装调 平台在气缸1A的带动下上升，到达传送带的高度停止，利用气缸2A驱动的推头将平台上的工件推到传送带上后，推头在气缸2A的带动下返回后，升降平台在气缸1A的带动下返回。根据工况，两个气缸的动作顺序为：气缸1A伸出气缸2A伸出气缸2A返回气缸1A返回，并往复循环。要想完成此工作任务，必须了解此系统整个运动过程分多少工作节拍，绘制出位移步进图，根据位移步进图判断主控阀的两