气动基本回路

10.5　气动基本回路

气压传动系统和液压传动系统一样，同样是由不同功能的基本回路所组成的。熟悉常用的气动基本回路是分析和设计气压传动系统的基础，本节主要讲述气动基本回路的工作原理和特点。

10.5.1　换向控制回路

1.单作用气缸换向回路

图10－43（a）所示为常用的二位三通阀控制换向回路，当电磁铁通电时靠气压使活塞杆伸出，断电时靠弹簧作用使活塞杆缩回。

图10－43（b）所示为三位五通阀控制换向回路。该阀具有自动对中功能，可使气缸停在任意位置，但定位精度不高、定位时间不长。

图10－43　单作用气缸换向回路

2.双作用气缸换向回路

图10－44所示为二位五通阀控制换向回路。换向阀处在右位时气缸活塞杆伸出，处在左位时气缸活塞杆缩回。图10－45所示为三位五通阀控制换向回路。该回路有中停功能，但定位精度不高。

图10－44　二位五通阀控制换向回路

图10－45　三位五通阀控制换向回路

10.5.2　压力控制回路

1.气源压力控制回路

图10－46所示的气源压力控制回路用于控制气源系统中气罐的压力，使之不超过调定的压力值和不低于调定的最低压力值。常用外控溢流阀或电接点压力表来控制空气压缩机的转、停，使储气罐内压力保持在规定的范围内。采用溢流阀结构简单、工作可靠，但气量浪费大；采用电接点压力表对电机及控制要求较高，常用于对小型空压机的控制。

图10－46　气源压力控制回路

2.工作压力控制回路

为使气动系统得到稳定的工作压力，可采用如图10－47（a）所示的基本回路。从压缩空气站来的压缩空气，经分水滤气器、减压阀、油雾器供给气动设备使用。调节溢流式减压阀能得到气动设备所需要的工作压力。

如回路中需要多种不同的工作压力，可采用图10－47（b）所示的回路。

图10－47　工作压力控制回路

1—分水滤气器；2—减压阀；3—压力表；4—油雾器

3.高、低压转换回路

在气动系统中有时需要实现高、低压切换，可采用如图10－48所示的利用换向阀和减压阀实现高、低压转换输出的回路。

4.过载保护回路

图10－49所示为过载保护回路。当活塞右行遇到障碍或其他原因使气缸过载时，左腔压力升高，当超过预定值时，打开顺序阀3，使换向阀4换向，气控阀1、2同时复位，气缸返回，从而保护设备安全。

5.增压回路

一般气动系统的工作压力比较低，但在有些场合，由于气缸尺寸的限制得不到应有的输出力，或者局部需要使用高压的场合，可使用增压回路。图10－50所示为采用增压缸的增压回路。

10.5.3　速度控制回路

因气动系统使用的功率不大，其调速的方法主要是节流调速。

图10－48　高、低压转换回路

图10－49　过载保护回路

1、2—气控阀；3—顺序阀；4—换向阀

图10－50　增压回路

1.单作用气缸调速回路

图10－51所示为单作用气缸调速回路。在图10－51（a）中，由两个单向阀分别控制活塞杆的升降速度。在图10－51（b）中，气缸上升时可调速，气缸下降时通过快速排气阀排气，使气缸快速返回。

图10－51　单作用气缸调速回路

2.排气节流阀调速回路

图10－52所示为通过两个排气节流阀来控制气缸伸缩速度，形成一种双作用气缸速度控制的回路。该回路可实现双向节流调速。

图10－52　排气节流阀调速回路

图10－53　速度换接回路

3.速度换接回路

图10－53所示回路是利用两个二位二通阀与单向节流阀并联，当挡块压下行程开关时发出电信号，使二位二通阀换向，改变排气通路，从而使气缸速度改变。

4.缓冲回路

由于气动执行元件动作速度较快，当活塞惯性力大时，可采用如图10－54所示的缓冲回路。当活塞向右运动时，缸右腔的气体经二位二通阀排气，直到活塞运动接近末端，压下机动换向阀时，气体经节流阀排气，活塞低速运动到终点。

图10－54　缓冲回路

图10－55　气液缸调速回路

5.气液联动速度控制回路

由于气体的可压缩性，气缸的运动速度不稳定，定位精度也不高。因此，在气动调速及定位精度不能满足要求的情况下，可采用气液联动速度控制回路。

图10－55所示回路通过两个单向节流阀，利用液压油不可压缩的特点，实现两个方向的无级调速。

图10－56所示为通过用行程阀变速调节的回路。当活塞杆右行到挡块碰到机动换向阀后开始做慢速运动，改变挡块的安装位置即可改变开始变速的位置。

10.5.4　其他基本回路

1.同步控制回路

图10－57所示为简单的同步控制回路，采用刚性零件把A、B两个气缸的活塞杆连接起来。

图10－56　气液缸变速回路

图10－57　同步控制回路

2.位置控制回路

图10－58所示为采用串联气缸的位置控制回路，气缸由多个气缸串联而成。当换向阀1通电时，右侧的气缸就推动中侧及右侧的活塞右行到达左气缸行程的终点。图10－59所示为三位五通阀控制的能在任意位置停止的回路。

图10－58　串联气缸的位置控制回路

1、2、3—换向阀

图10－59　气控阀在任意位置停止的回路

3.顺序动作回路

气动顺序动作回路是指在气动回路中，各个气缸按一定程序完成各自的动作。单气缸有单往复动作、二次往复动作、连续往复动作；双气缸及多气缸有单往复顺序动作和多往复顺序动作。

4.计数回路

计数回路可以组成二进制计数器。如图10－60（a）所示的回路中，按下手动换向阀1，则气信号经阀2至阀4的左位或右位控制端使气缸推出或退回。设按下阀1时，气信号经阀2至阀4的左端使阀4换至左位，同时使阀5切断气路，此时气缸向外伸出；当阀1复位后，原通入阀4左控制端的气信号经阀1排空，阀5复位，于是气缸无杆腔的气经阀5至阀2左端，使阀2换至左位等待阀1的下一次信号输入。当阀1第二次按下后，气信号经阀2的左位至阀4的右控制端使阀4换至右位，气缸退回，同时阀3将气路切断。待阀1复位后，阀4右控制端信号经阀2、阀1排空，阀3复位并将气导至阀2左端使其换至右位，又等待阀1的下一次信号输入。因此，第1、3、5……次（奇数）按阀1，则气缸伸出；第2、4、6……次（偶数）按阀1，则气缸退回。

图10－60　计数回路

图10－60（b）所示回路的计数原理与图10－60（a）类似。不同的是按阀1的时间不能太长，只要使阀4切换就要放开，否则气信号将经阀5或阀3通至阀2左或右控制端，使阀2换位，气缸反行，使气缸来回振荡。

5.延时回路

图10－61所示为延时回路。图10－61（a）所示为延时输出回路，当控制信号切换阀4后，压缩空气经阀3向气容2充气。当充气压力经延时升高至使阀1换位时，阀1才有输出。在图10－61（b）中，按下阀8，则气缸在伸出行程压下阀5后，压缩空气经节流阀3到气容6延时后才将阀7切换，气缸退回。

图10－61　延时回路

1、4—气控换向阀；2、6—气容；3—单向节流阀；5—行程阀；7—换向阀；8—手动换向阀