气动系统的设计计算

气动系统的设计计算

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气动系统的设计计算

气动系统的设计一般应包括： 1）回路设计；

2）元件、辅件选用； 3）管道选择设计； 4）系统压降验算； 5）空压机选用；

6）经济性与可靠性分析。

以上各项中，回路设计是一个“骨架”基础，本章着重予以说明，然后结合实例对气对系统的设计计算进行综合介绍。 1 气动回路

1.1 气动基本回路

气动基本回路是气动回路的基本组成部分，可分为：压力与力控制回路、方向控制（换向）回路、速度控制回路、位置控制回路和基本逻辑回路。

表42.6-1 气动压力与力控制回路及特点说明 简图 1.压力控制回路 主要控制气罐，使其压力不超过规定压力。常采用外控式溢流阀1来控制，也可用带电触点的压力表1′，代替溢流阀1来控制压缩机电动机的启、停，从而使气罐内压力保持在规定压力范围内。采用溢流阀结构简单、 工作可靠，但无功耗气量大；后者对电动机及其控制要求较高 二次压控制主要控制气动控制系统的气源压力，其原理是利用溢流式减压阀1以实现定压控制 说明 一次压控制回路 二次压控制回路 高低压控制回路 气源供给某一压力，经二个调压阀（减压阀）分别调到要求的压力 图a利用换向阀进行高、低压切换 图b同时分别输出高低压的情况

差压回路 此回路适用于双作用缸单向受载荷的情况，可节省耗气量 图a为一般差压回路 图b在活塞杆回程时，排气通过溢流阀1，它与定压减压阀2相配合， 控制气缸保持一定推力 三段活塞缸串联。工作行程（杆推出）时，操纵电磁换向阀使活塞杆增力推出。复位时，右端的两位四通阀进气，把杆拉回 增力倍数与串联的缸段数成正比 利用气液压缸1，把压力较低的气压变为压力较高的液压，以提高气液缸2的输出力。应注意活塞与缸筒间的密封，以防空气混入油中 2.力控制回路 串联气缸增力回路 气液增压缸增力回路 1.1.1 压力与力控制回路（见表42.6-1） 1.1.2换向回路（见表42.6-2）

表42.6-2 气动换向回路及特点说明

简图 1.单作用气缸换向回路 图a为常断二位三通电磁阀控制回路。通电时活塞杆上升，断电时靠外力（如弹簧力等）返回 图b为常通二位三通电磁阀控制 回路。断电时常通气流使活塞杆伸出，通电时靠外力返回 控制气缸的换向阀带有全封闭形中间位置，理论上可使气缸活塞在任意位置停止；但实际上由于漏损（即使微量）而降低了定位精度 此三位三通阀可用三位五通阀代替 用两个二位二通电磁阀代替二位三通阀以控制单作用缸工作。图示位置为活塞杆缩回位置；需要活塞杆伸出时，必须两个二位二通阀 同时通电换向 说明 二位三通电磁阀控制回路 三位三通电磁阀控制回路 二位三通阀代用回路 2.双作用气缸换向回路

二位五通单电（气）控阀控制回路 图a为单电磁控制阀控制回路。电磁阀通电时换向，使活塞杆伸出。断电时，阀芯靠弹簧复位，使活塞杆收回 图b为单气控换向阀控制回路。切换二位三通阀时相应切换主气 控阀，使活塞杆伸出。二位三通阀复位后主气控阀也复位，活塞杆缩回 用两个二位三通电磁阀代替上述二位五通阀的控制回路中，两个阀一为常通，另一为常断，且两阀应同时动作，才能使活塞杆换向 图a为双电控双作用缸换向回路 图b为双气控双作用缸换向回路。主控阀两则的两个二位三通阀可作远距离控制用，但两阀必须协 调动作，不能同时接通气源 二位五通阀代用回路 二位五通双电（气）控阀控制回路 三位五通双电控阀控制回路 此回路除可控制双作用缸换向外，气缸可以在中间位置停留 1.1.3速度控制回路（见表42.6-3）

表42.6-3 气动速度控制回路及特点说明 简图 1.单作用缸速度控制回路 图a为采用节流阀的回路 图b为采用单向节流阀的回路。两单向节流阀分别控制活塞 杆进退速度 活塞返回时，气缸无活塞杆腔由于经快速排气阀直接排气，就使活塞杆快速返回 说明 调速回路 快速返回回路 2.双作用气缸速度控制回路

调速回路 图a为采用单向节流阀的调速回路 图b为采用节流阀的调速回路 图a、b都是排气节流调速回路。对于气动，采用排气节流较进气节流效果好。因为，前者可 使进气阻力小；且活塞在有背压情况下向前运动，运动较平稳，受外载变化的影响较小 缓冲回路即为行程末端变速回路 图a当活塞返回到行程末端时，其左腔压力已下降到打不开溢流阀2，因此残气只能通过节流阀1缓冲排出，节流阀3开度较大，不影响末端行程前的正常排气。它常用于行程长、速度快的场合 图b当活塞杆伸出至撞块切换二通阀时开始缓冲。根据缓冲要求，可改变二通阀的安装位置， 达到良好的缓冲效果。此回路适用于气缸惯性力大的场合 此回路通过改变油路中节流开度来达到两个运动方向的无级调速。它要求气液传送器T的油量大于液压缸的容积，并有一定余量，同时须注意气、油间的密封、以防气体混入油中 当活塞杆伸出至撞块切换二通行程阀后，活塞运动开始从快进变为慢进。改变单向节流阀节流开度，可获任意低速 该回路通过调节两只速度控制阀2的节流开度来分别获得二个运动方向的无级调速。油杯3起补充漏油的作用 图中1为气液传动缸 缓冲回路 3.气液联动速度控制回路 调速回路 气液传送器 变速回路（快进-慢进-快退） 气液传调速回路 动缸

变速回路之一（快进-慢进-快退） 图a回路为液压缸结构变速回路：当活塞右行至封住s孔开始，液压缸右腔油液只能被迫从t孔经节流阀至其左腔，这时快进变为慢进。此回路变速位置不能改变 图b回路为用行程阀变速的回路：当活塞右行至撞块1碰到行程阀后开始作慢速进给。此回路只要改变撞块安装位置即可改变开始变速的位置 图a回路为液压缸结构变速回路：当活塞右行至超过s孔时，开始从快进变为慢进。而当活塞左行时，由于其左腔油液只能被迫从s′孔经节流阀至其右腔，故为慢退，直至活塞左行到超过s孔时，才开始从慢退变为快退 图b回路为采用行程阀的回路。慢退的实现是由于它比采用行程阀的快进→慢进→快退回路少了一只单向阀，活塞开始左行时其左腔的油液只能经节流阀流至其右腔 回路中，阻尼缸与气缸并联，液压缸流量由单向节流阀来控制，可得平稳而一定的速度。弹簧式蓄能器2能调节阻尼缸中油量变化，且有补偿少量漏油作用。借助阻尼缸活塞杆上的调节螺母1，可使气缸开始时快速动作，当碰到螺母后，就由阻尼缸来控制，变为慢速前进。同时，由于主控阀采用了中间泄压式三位五通阀，所以当主控阀在中间位置时，油阻尼缸回路被二位二通阀3切断，活塞就停止在该位置上；当主阀被切换到任何一侧，压缩空气就输入气缸，同时经梭阀使阀3换向，使液压回路接通阻尼缸起调速作用。并联活塞杆工作时由于产生附加弯矩，故应考虑设导向装置 变速回路之二（快进-慢进-慢退-快退） 变速回路之三（中间位置停止） 1.1.4 位置控制回路（见表42.6-4）

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