掌握常用的气压基本回路是分析气压传动系统的基础

2023-06-25 理论教育版权反馈

【摘要】：和液压传动系统一样，气压传动系统也是由各种功能的基本回路组成。因此，熟悉掌握常用的气压基本回路是分析气压传动系统的基础。图4-119所示为双气控三位五通阀控制的气压换向回路。对于进口和出口节流调速的特点，气压传动和液压传动基本相同。利用气液转换器1、2将气压变成液压，利用液压油驱动液压缸，从而得到平衡的运动速度。

和液压传动系统一样，气压传动系统也是由各种功能的基本回路组成。因此，熟悉掌握常用的气压基本回路是分析气压传动系统的基础。

1.气压压力控制回路

气压压力控制回路的作用是控制调节系统的压力。常用的有下述几种回路。

（1）一次压力控制回路控制气罐使其压力不超过规定压力，如图4-114所示。常采用外控式溢流阀1，也可用带电触点的压力表2代替溢流阀1来控制空气压缩机电动机的起、停。此回路结构简单，工作可靠。

图4-114 一次压力控制回路

1—溢流阀 2—压力表

（2）二次压力控制回路如图4-115所示，主要用溢流式减压阀，控制气动系统气源的压力，以实现定压控制。

图4-115 二次压力控制回路

（3）高低压转换回路图4-116所示为采用减压阀和换向阀控制的、能输出高、低压力的回路。由换向阀控制可得到高压或低压气源。

2.气压换向回路

图4-117所示为采用两个二位三通电磁换向阀的气压换向回路。当电磁铁1YA、2YA均不通电时，活塞杆后退。电磁铁1YA通电，电磁铁2YA不通电，则形成差动回路，使活塞杆快速外伸。电磁铁1YA、2YA同时通电时，活塞杆慢速外伸。

图4-116 高低压转换回路

图4-117 二位三通阀气压换向回路

图4-118所示为二位五通气控阀和手动二位三通阀控制的气压换向回路。当手动阀换向时，由手动阀控制的控制气流推动二位五通气控换向阀换向，气缸活塞杆外伸。松开手动换向阀，则活塞杆返回。

图4-119所示为双气控三位五通阀控制的气压换向回路。主阀由两个小流量二位三通手动阀控制。

图4-118 手动二位三通阀气压换向回路

图4-119 双气控三位五通阀气压换向回路

3.气压速度控制回路

由于气压传动的速度控制所传递的功率不大，一般采用节流调速，但因气体的可压缩性和膨胀性远比液体大，故气压传动中气缸的节流调速在速度平稳性上的控制远比液压传动中的困难，速度负载特性差，动态响应慢。特别是在变负载较大同时又有比较高的速度控制要求的情况下，单纯的气压传动难以满足要求，此时可采用气液联动的方法。

对于进口和出口节流调速的特点，气压传动和液压传动基本相同。

（1）单作用气缸速度控制回路图4-120所示为单作用气缸速度控制回路。图4-120a可以进行双向速度调节，图4-120b采用快速排气阀可实现快速返回，但是返回速度不能调节。

（2）双作用气缸速度控制回路图4-121所示为双作用气缸速度控制回路。这两个回路均采用出口节流调速，运动平稳性较进口节流调速好，能承受负值载荷。

（3）中间变速回路图4-122所示为中间变速回路。采用行程开关对两个二位二通电磁换向阀进行控制。气缸活塞的往复运动都是出口节流调速。当活塞杆在行程中碰到行程开关而使二位二通阀通电时，就改变了排气的途径，从而使活塞改变了运动速度。两个二位二通阀，分别控制往复行程中的速度变换。

图4-120 单作用气缸速度控制回路

a）双向速度调节 b）快速返回调节

图4-121 双作用气缸速度控制回路

图4-122 中间变速回路

（4）快速往返回路图4-123所示为快速往复回路。在快速排气阀3和4的后面装有溢流阀2和5，当气缸通过排气阀排气时，溢流阀就成为背压阀了。这样，使气缸的排气腔有了一定的背压力，增加了运动的平稳性。

图4-123 快速往复回路

1—换向阀 2、5—溢流阀 3、4—快速排气阀

（5）缓冲回路图4-124所示为采用单向节流阀和行程阀配合的缓冲回路。当活塞前进到预定位置压下行程阀时，气缸排气腔的气流只能从节流阀通过，使活塞速度减慢，达到缓冲目的。此种回路常用于惯性较大的气缸。

（6）气液转换速度控制回路图4-125所示为采用气液转换器的速度控制回路。利用气液转换器1、2将气压变成液压，利用液压油驱动液压缸，从而得到平衡的运动速度。两个单向节流阀进行出口节流调速。在选用气液转换器时，要注意使其流量大于所对应的液压缸的油腔容积，保持一定的余量。

图4-124 缓冲回路

图4-125 气液转换速度控制回路

1、2—气液转换器

（7）气液阻尼缸变速回路图4-126所示为采用行程阀的气液阻尼缸变速回路。活塞杆向右快速运动时，当撞块压下机动行程阀后，液压缸右腔的油只能从节流阀通过，实现慢速运动。行程阀的位置可根据需要进行调整。高位油箱起补充泄漏油液的作用。

图4-126 气液阻尼缸变速回路

4.气压增压回路

气压增压回路有各种形式，图4-127所示为气液转换器和增压器组成的增压回路。图中C为带有冲头的工作缸，它的工作循环是：快进—工进—快退，工进时需要克服大的负载。当电磁铁1Y通电时，气源输出的压缩空气进入气液转换器B并使之输出低压油液，低压油进入工作缸C上腔，使活塞杆快速运动。当冲头接触负载后，C缸上腔压力增加，压力继电器动作并输出信号，使电磁铁2Y、3Y通电，此时增压器A输出高压油进入C缸上腔使其完成工进动作。二位二通电磁阀的作用是防止高压油进入气液转换器。当1Y、2Y、3Y都断电，则压缩空气进入C缸下腔使活塞杆快速退回。

图4-127 增压回路

5.气压延时控制回路

（1）气压延时断开回路图4-128所示为气压延时断开回路。当按下手动阀A后，阀B立即换向，活塞杆伸出，同时压缩空气经节流阀流入气罐C中。经一定时间后，气罐中压力升高到一定值，阀B自动换向（阀B中阀芯左端气压作用面积大于右端气压作用面积），活塞杆返回。调节节流阀开度可获得不同的延时时间。

（2）气压延时接通回路图4-129为气压延时接通回路。按下阀A，压缩空气经阀A和节流阀进入气罐C，一段时间后气罐中的气压达到一定数值，使阀B换向，气路接通；拉出阀A，气罐中的压缩空气经单向阀快速排出，阀B换向，气路排气。

图4-128 气压延时断开回路

图4-129 气压延时接通回路

图4-130 气压同步回路

a）简单的同步气压回路 b）气液缸串联的气压同步同路

6.气压同步回路

气压传动中的同步回路与液压传动中的同步回路基本相同。图4-130a所示为简单的气压同步回路。使1、2两缸同步的措施是采用刚性零件3连接两缸的活塞杆。分别调节两节流阀的开度，可实现两缸同步。图4-130b所示为气液缸串联的气压同步回路，它的特点是将油液密封在回路之中，油路和气路串联。当缸1的无杆腔和缸2的有杆腔的有效作用面积相等时，就可实现两缸速度同步。回路中3接放气装置，用以放掉窜入油中的空气。

7.气压往复动作回路

气动系统中，常用各种形式的往复动作回路，以提高系统的自动化程度。

图4-131a所示为行程控制的气压单往复回路。按下阀1，阀3换向，活塞前进。当挡块压下行程阀2时，阀3复位，活塞自动返回。图4-131b所示为压力控制的气压单往复回路。按下阀1，阀3换向，活塞前进，同时气压作用在顺序阀2上。当活塞到达终点后，无杆腔气压升高并打开顺序阀2，使阀3复位，活塞自动返回。

图4-131 气压单往复动作回路

a）行程控制的气压单往复回路 b）压力控制的气压单往复回路

图4-132所示为位置控制气压连续往复动作回路。按下阀1，阀4换向，活塞前进。此时由于阀3复位而将气路封闭，使阀4不能复位。当活塞前进到挡块压下行程阀2时，使阀4的控制气路排气，在弹簧作用下阀4复位，活塞返回。当活塞返回到终点，挡块压下行程阀3时，阀4换向，重复上述循环动作。图中两个单向节流阀，用来分别控制活塞往复运动速度。断开阀1，方可使这一连续往复动作在

图4-132 气压连续往复动作回路

1—手动换向阀 2、3—行程阀 4—气控换向阀

活塞返回到终点后停止。

8.气压安全保护回路

在生产过程中，为保护操作者的人身安全和设备的正常工作，常采用安全保护回路。

图4-133a所示为互锁回路。气缸主控阀1的换向受三个串联的行程阀2、3、4控制，只有这三个阀都接通后，阀1才能换向，气缸才能动作。图4-133b所示为典型的过载保护回路。当气缸右行中遇阻而过载时，气缸左腔压力因外力升高，超过调定值后，打开顺序阀2使阀3换向，阀4因左端的控制气体由阀3排出而复位，从而使气缸左腔排气，活塞自动返回。这样可使气缸进气腔的压力不会因为过载而超过允许值，起过载保护作用。

图4-133 气压安全回路

a）互锁回路

1—主控阀 2、3、4—行程阀 b）典型的过载保护回路 1—手动换向阀 2—顺序阀 3—气控换向阀 4—二位五通气控换向阀

图4-134所示为气压双手操作安全回路。图4-134a中，手动阀1和2是“与”的逻辑关系，只有两个手同时按下阀1和2，主阀3才能换向，活塞才能下行，对手起到安全保护作用。如果阀1和阀2中的弹簧折断而不能复位，单手操作另一阀时，气缸活塞也会下降，仍可能发生事故，因此这种回路还不能完全排除危险性。图4-134b中，在图示位置，回路向气罐3充气。工作时需要双手同时按下阀1和2，气罐3中的压缩空气才能经阀2及节流器5使主阀4换向，活塞才能下落以完成冲压、锻压等工作。如果两手不能同时按下阀1和阀2，或因其中一个手动阀不能复位，气罐3会经阀1或阀2与大气接通而排气，这样建立不起控制气压力，阀4不能换向，活塞就不会下落，起到安全保护作用。

图4-134 气压双手操作安全回路

掌握常用的气压基本回路是分析气压传动系统的基础

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