第六章 气动回路一分析
气动基本回路
气动基本回路
气动基本回路
由相关气动元件组成,用来完成某 种特定功能的典型的管路结构. 分类: 方向控制回路 压力控制回路 速度控制回路 多缸控制回路
第一节
方向控制回路
一、单腔换向回路 见图10-1 特点：施 加控制信号 活塞杆伸出； 信号消失， 活塞杆立即 退回。
二、双控换向回路 见图10-2 特点：主控 阀具有记忆功 能，只有施加 一个相反的控 制信号后，主 控阀才会进行 换向。
三、自锁式换向回路 见图10-3 特点：主控阀无 记忆，按下手动阀 1，主控阀右位接 入，活塞杆左伸， 按钮松开，不换 向；只有按下手动 阀2才换向。
第二节压力控制回路
一、调压回路 见图10-4
二、增压回路 图10-5 增压比：n=D2/D12
第三节 速度控制回路 一、节流调速回路 采用单向节流阀实现排气节流的速度控制回路
3、往复动作回路（图10-15）
本章小结: 1、方向控制回路的组成及原理 2、压力控制回路的构成和原理. 3、速度控制回路的特点和原理。 4、同步回路、安全保护回路的组成、原 理。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
再见！
利用两个单向节流阀实现两个方向的速度控制
二、缓冲回路
三、气-液调速回路
四、其他回路 1、同步回路 两活塞杆采用刚性连接的同步回路（图10-10）
气/液缸串联同步回路（图10-11）
2、安全保护回路 （1）自锁回路（图10-12）
（2）互锁回路（图10-13）
（3）过载保护回路 （图10-14）
气动控制回路的原理是什么
气动控制回路的原理是什么气动控制回路是一种利用气体流体力学原理控制工程系统的闭环控制系统。
主要由气源、执行器、传感器、控制器和反馈信号组成。
其原理基于气体在管道中的流动特性和压力变化，通过改变气流的速度、压力、方向等参数，从而控制执行器的位置或动作。
首先，气动控制回路的气源提供压缩空气或气体供给系统。
气源通常由一台压缩机提供，通过压缩机将大气中的气体压缩至较高压力，然后通过管道输送至气动执行器。
气动执行器是气动控制回路的核心部分，用于完成各种机械运动任务。
它可以是气缸、气动电机、气动阀门等。
气缸是最常见的执行器，其内部通过压缩空气产生推力，从而实现物体的运动。
气动电机则是利用压缩空气带动转子实现旋转运动。
为了实现对气动执行器的精准控制，气动控制回路还需要添加传感器和控制器。
传感器可以测量气流的流量、压力或温度等参数，将其转换为电信号，并传送给控制器。
常见的传感器有流量计、压力传感器和温度传感器等。
控制器接收传感器的信号，与设定值进行比较，根据差异信号进行逻辑运算，并输出控制信号给执行器，从而实现对执行器的精确控制。
在气动控制回路中，反馈信号的作用至关重要。
反馈信号可以提供对执行器位置或动作状态的实时监测，从而实现自动调整和校正。
常见的反馈信号有位置传感器、编码器等。
控制器将反馈信号与设定值进行比较，并根据差异信号进行反馈控制，以达到控制目标。
除了以上组成部分外，气动控制回路还包括管道、连接件和阀门等。
管道负责气体的输送和传递，连接件用于连接不同部件，而阀门用于控制气体的流量和压力。
阀门可以是手动操作的，也可以是电动或气动驱动的，用于调节或切断气体流动。
总结而言，气动控制回路的原理是基于气体流体力学原理，在气源的供气作用下，通过控制器和传感器对执行器进行精确控制，实现对工程系统的闭环控制。
它具有结构简单、动作迅速、承载能力大、使用寿命长等优点，在工业自动化控制和生产线上得到广泛应用。
气动回路及气动系统
图12-2
1
图12-3
2
图12-4
3
12.1.2
图12-5 单作用气缸换向回路
4
图12-6 双作用气缸换向回路
5
行程控制式
压力控制式
延时复位
图12-7 单往复动作回路
11
图12-13 气液转换速度控制回路
12
图12-14 气液阻尼缸调速回路
13
图12-15 气液阻尼缸变速控制回路
14
12.2 其它常用回路
图12-16 延时回路
15
图12-17
16
图12-18 延时单向顺序动作控制回路
17
图12-19 双缸顺序动作控制回路
18
图12-20 利用磁性开关或机控阀实现位置控制
图12-35 气动机械手结构示意图
34
图12-36 机械手动作程序
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图12-37 机械手气压控制回路工作原理图
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图12-38 数控加工中心气动换刀系统原理图
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图12-39
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图12-40 计量装置气动系统原理图
39
6
图12-8 连续往复动作回路
7
12.1.3 速度回路
图12-9 单作用气缸速度控制回路
8
“爬行现象” “跑空现象”
图12-10 双作用气缸单向调速回路
9
换向阀与气缸之间不能 安装速度控制阀的场合， 在换向阀排气口处安装 带消音器的排气节流阀。
图12-11 用排气节流阀调速回路
10
图12-12 快速往返回路
气动回路工作原理
气动回路工作原理
气动回路工作原理是通过控制气压的变化来驱动气动元件的一种工作方式。
它主要由压缩空气供应系统、控制元件和执行元件组成。
在气动回路中，压缩空气通过压缩机产生，并通过管道传输到控制元件。
控制元件根据需要控制气压的变化，从而控制执行元件的运动。
执行元件根据控制元件的信号，利用压缩空气产生相应的运动。
气动回路中的控制元件包括气源处理装置、电磁阀、手动阀等。
气源处理装置主要用于过滤、减压和润滑空气，保证空气质量和稳定的气压。
电磁阀是气动回路中最常用的控制元件，它通过控制电磁铁的通断来控制气压的变化。
手动阀则是手动操作的控制元件，可以直接控制气压的开关。
执行元件则根据控制元件的信号产生相应的运动。
常见的执行元件有气缸和气动马达等。
气缸是气动回路中最常见的执行元件，它利用压缩空气的气压差来实现线性运动。
气动马达则是将气压的能量转化为机械能，实现旋转运动。
通过控制元件和执行元件的配合工作，气动回路可以实现各种机械系统的控制，如自动化生产线、机床等。
其工作原理简单可靠，具有响应速度快、力矩大等优点，因此在工业生产中得到广泛应用。
气动系统基本回路讲解及举例
⽓动系统基本回路讲解及举例1、换向控制回路采⽤⼆位五通阀的换向控制回路，使⽤双电控阀具有记忆功能，电磁阀失电时，⽓缸仍能保持在原有的⼯作状态问:单电控失电会怎样？采⽤三位五通阀的换向控制回路三种三位机能中位封闭式中位加压式中位排⽓式2、压⼒（⼒）控制回路⽓源压⼒控制主要是指使空压机的输出压⼒保持在储⽓罐所允许的额定压⼒以下为保持稳定的性能，应提供给系统⼀种稳定的⼯作压⼒，该压⼒设定是通过三联件（F.R.L)来实现的双压驱动回路：在⽓动系统中，有时需要提供两种不同的压⼒，来驱动双作⽤⽓缸在不同⽅向上的运动，采⽤减压阀的双压驱动回路电磁铁得电，⽓缸以⾼压伸出电磁铁失电，由减压阀控制⽓缸以较低压⼒返回多级压⼒控制回路在⼀些场合，需要根据⼯件重量的不同，设定低、中、⾼三种平衡压⼒利⽤电⽓⽐例阀进⾏压⼒⽆级控制，电⽓⽐例阀的⼊⼝应该安装微雾分离器3、位置控制回路利⽤双位⽓缸,可以实现多达三个定位点的位置控制利⽤带锁⽓缸,可以实现中间定位控制⼆位三通电磁阀SD3失电，带锁⽓缸锁紧制动；得电，制动解除4、速度控制回路利⽤快速排⽓阀，减少排⽓背压，实现⾼速驱动5、同步控制回路·利⽤节流阀使流⼊和流出执⾏机构的流量保持⼀致·⽓缸的活塞杆通过齿轮齿条机构连接起来，实现同步动作·⽓缸的活塞杆通过⽓液转换缸实现同步动作6、安全控制回路防⽌起动飞出回路·在⽓缸起动前使其排⽓侧产⽣背压·采⽤⼊⼝节流调速终端瞬时加压回路·采⽤SSC阀来实现·同样可以实现防⽌活塞杆⾼速伸出落下防⽌回路·采⽤制动⽓缸·采⽤先导式单向阀。
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（二）缓冲回路
2、快速排气阀+顺序阀+节流阀
二、压力与力控制回路
（一）压力控制回路
分水过滤器、减压阀和油雾器—气动三联件
高、低压切换回路
（二）力控制回路
差压控制
p p
1
5
FpApA
11
22
阀 4左位 p0： ,F; 2
阀 4右位 p0 ： ,F。 2
改变气缸作用面积
A
A
1
1. 用单向节流阀
控制进、退速度。
2. 节流阀+快速排气阀
控制伸出速度，快速退回。
（二）排气节流调速
1. 节流阀
四、安全保护b
2. 过载保护回路
（一）单作用缸的速度控制 （一）单作用缸的速度控制 没（（2（（ （（2控（§（ （分（§§（2§（2（没22、、、、、、有一一一一一一制一6一一水一66一6一一有快 快 ---快 -快 快 快2222记 ） ） ） ）） ） 伸 ） ）） 过 ） ） ） ） 记速速速速速速气气气气忆单单单单 单单出单单 单滤单单单单忆排排排排排排动动动动功作作作作 作作速作作 作器作作作作功气气气气气气基基基基能用用用用 用用度用用 用、用用用用能阀阀阀阀阀阀本本本本，缸缸缸缸 缸缸，缸缸 缸减缸缸缸缸，++++++回回回回使的的的的 的的快的的 的压的的的的使顺顺顺顺顺顺路路路路用速速速速 速速速速速 速阀速速速速用序序序序序序时度度度度 度度退度度 度和度度度度时阀阀阀阀阀阀须控控控控控控回控控控油控控控控须++++++节节节节节节保制制制制 制制。制制 制雾制制制制保流流流流流流证器证阀阀阀阀阀阀信信—号号气控控动制制三时时联间间件。。 （一）单作用缸的速度控制 分水过滤器、减压阀和油雾器—气动三联件
《气动基本回路》课件
本课件介绍气动控制系统的基本原理和应用，包括压缩空气的生成、输送、 净化和干燥，气动元件的种类和工作原理，以及气动控制系统的组成和优缺 点。
什么是气动基本回路
气动控制的概念
气动系统是利用压缩空气做 介质，控制机械运动的一种 自动控制系统。
气动基本回路的定义
气动基本回路是实现气动控 制的基础，它是由多种气动 元件按照一定规律连接而成 的气动控制系统。
气动元件的种类和结构
1
气源处理元件
主要包括气源处理三件套、节流调速阀、增压阀等。
2
执行元件
主要包括气缸、气动电磁阀、气动角座阀等。
3
辅助元件
主要包括压力表、流量计、接头、管路等。
气缸的类型及其工作原理
单作用气缸
只有一端有有效气压，在气缸另一端设有弹簧，气压释放时，气缸可以恢复到初始位置。
双作用气缸
如电动机、气源处理等，是气动控制系统的整体支撑部分。
气动控制系统的优缺点
• 优点：气动控制器件简单、操作可靠、安全性高、适应性强、维护成 本低。
• 缺点：气动控制器件的控制精度低、响应速度慢、易受环境影响、噪 声大。
气动基本回路的维护常识
气动控制系统的维护需要注意以下几点： • 定期清洁、检查、润滑气动元件，已确保其正常运转。 • 正常情况下，关闭系统前必须排放系统中的压缩空气。 • 气源处理三件套要定期更换，保证气源清洁度。 • 定期检查气缸和阀门密封，保证系统的密封性。
3
与非电磁阀
实现与、或、非等逻辑控制功能，为气 动系统提供逻辑控制。
定时器
实现将气路信号由气控开关控制，从而 来控制输出物的运动程序，广泛使用于 气动控制系统。
气动控制系统的组成和原理
液压与气动技术第六章
3/2 单气控阀
5/2 单气控阀
3/2 电磁先导式控制阀
二、气动换向阀的工作原理及特性
1.气动换向阀的工作原理 气动控制换向阀是以压缩空气为动力推动阀芯，使气路换向或通断的 阀类，有双气控和单气控两种。 单气控3/2换向阀处于常 态（即气控信号口12没 有压缩空气进入）时， 在弹簧的作用下阀芯处 于右端位置，使阀口2与 3相通，阀口3排气，而 阀口1封闭。当有气控信 号（即气控信号口12有 压缩空气进入）时，在 压缩空气的作用下，阀 芯克服弹簧力左移，阀 口2与3断开，阀口1与阀 口2接通，阀口2有压缩 气体输出。 有气控信号
在管道中的压力损失较小。
复习
缺点： 空气可压缩，不能保证定位准确； 输出压力较小，应用场合有限； 不适合于信号传递速度要求很高的复杂线路中； 排气噪声较大。
气压传动与液压传动的性能比较：
6-1 方向控制阀与单缸直接控制回路
学习目标
1.掌握方向控制阀的图形符号、工作原理、控制方式和接口表示方 式。
压缩空气输入12口
记忆位置
压缩空气输入14口
三、气动门的气压传动控制回路分析
气动门的气压传动控制回路
A—双作用气缸 1.0—方向控制阀 1.2－开门按钮 1.1—关门按钮
气动门的气压传动控制回路中只有一个气缸，是单缸控制回路，其 核心控制元件是方向控制阀。
气动门的气压传动控制回路工作原理
开门：按下开门按钮1.2（3/2阀），双气控阀1.0（5/2阀）左侧气控
6-2行程开关、逻辑控制阀与单缸自动往复控制回路
学习目标
1.掌握行程开关、梭阀的图形符号、工作原理。 2.掌握自锁控制回路。 3.掌握切割机单缸自动往复控制回路的工作特点、组成。
一 、行程开关
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气—液阻尼缸调速回路
慢进快退回路 在气—液阻尼缸中，气缸是动力缸，油
缸是阻尼缸，气缸与阻尼缸串联联接。
变速回路
气液缸串联调速回路 通过单向节流阀， 利用液压油不可压缩的 特点，实现气缸单方向 的无级调速，油杯用于 补充油缸漏油。 气液缸串联变速回路 当活塞杆右行到撞 块碰到机动换向阀后开 始作慢速运动。改变撞 块的安装位置，即可改 变开始变速的位置。
给各三位换向阀分别加入开关量
信号时，各气缸可分别完成向左、向 右、停止三种运动状态。当信号解除
后，缸可以停止在原位；若更换不同
中位机能的三位换向阀，缸可以得到 不同的停留状态。
3.速度控制回路
单作用气缸速度控制回路 双向调速回路
采用二只单向节流阀串联 分别实现进气节流和排气节流， 控制气缸活塞的运动速度。
慢进快退调速回路
在图示回路中当有控制信号 K时，换向阀换向，其输出经节 流阀、快排阀入单作用缸的无杆 腔，使活塞杆慢速伸出，伸出速 度的大小取决于节流阀的开口量。
双作用缸速度控制回路
双向调速回路
在换向阀的排气口上安装排 气节流阀，两种调速回路的调速
效果基本相同。慢进快退回路源自控制活塞杆伸出时采用排气 节流控制，活塞杆慢速伸出；活 塞杆缩 回时，无杆腔余气经快排 阀排空，活塞 杆快速退回。
气液转换同步
采用数个气-液体阻尼缸， 缸A的前腔与缸B的后腔管 路相连，内部注入液压油。 同时缸A的后腔和缸B的前 腔通过两只单向节流阀V1、 V2与换向阀V3相连。只要 保证B缸无杆腔和A缸有杆 腔有效面积相等就实现两 缸同步。 同步性较高，但应注意防 止液压油的泄漏或者油中 混入空气，否则将破坏同 步动作，因此要经常打开 气堵放气并补充油液。
2018/10/14
2.方向控制回路
单作用气缸换向回路
利用电磁换向阀 通断电，将压缩空气间歇
送入气缸的无杆腔，与弹
簧一起推动活塞往复运动。
双作用气缸换向回路
分别将控制信号到气控换向阀的K1、K2 的控制腔，使换 向阀的换向，从而控制压缩空气实现使气缸的活塞往复运动。
差动控制回路
用二位三通手拉阀 控制差动联接气缸。实 现气缸的差动控制。 多位运动控制回路
气压降低保护回路 1－顺序阀；2－气控阀；3、4－手动阀
气动系统一般压力较低，所以往往是通过改变执 行元件的受力面积来增加输出力。
串联气缸回路 通过控制电磁阀 的通电个数，实 现对分段式活塞 缸的活塞杆输出 推力的控制。
冲击气缸回路
阀1得电，冲击气缸下腔由快速 排气阀2通大气，阀3在气压作 用下切换，气罐4内的压缩空气 直接进入冲击气缸，使活塞以 极高的速度运动，该活塞所具 有的动能转换成很大的冲击力 输出，减压阀5调节冲击力的大 小。
2018/10/14
气动基本回路是组成气动控制系统的基本单 元，也是设计气动控制回路的基础。 气动基本回路按照其功能，分为： 压力控制回路 速度控制回路 方向控制回路 位置控制回路 同步控制回路 其他控制回路
作用：调压、稳压 一次压力控制回路 电接触式压力表根据贮 气罐压力控制空压机的起、 停，一旦贮气罐压力超过 一定值(0.8MPa)时，溢流 阀卸荷，起安全保护作用。 二次压力控制回路 把经一次调压后的压力 p1再经减压阀减压稳压后 所得到的输出压力p2（称 为二次压力），作为气动 控制系统的工作气压使用。
气~液转换器的调速回路
气~液转换器是一种气液共存又可以
相互转换的气~液转换元件。其作用是在 一段输入压缩空气时，另一端输出液体。 图a)为双作用缸慢进快退的回路 活塞的慢进运动速 度通过节流阀2 控制气缸的右腔与气—液转换器间油液的 流量调节。
图b) 为可以实现快慢速换接的慢进
快退的回路 当挡快压下行程阀6时，活塞实现快
利用两液压缸
油路串联，来保 证在负载F1、F2 不相等时也能使 工作台上下运动 同步。蓄能器用 于换向阀处于中 位时为液压缸补 充泄漏。
多位缸位置控制回路
多位缸位置控制回路的 特点是控制部分或全部活 塞伸出或退回，实现多个 位置控制。
V3+：V4左，左杆伸； V5左位，右杆伸。 V2+：V4右，左杆退； V5 左位，右杆伸。 V1+：V4右，左杆退； V5右位，右杆退。
刚性连接同步
两个气缸活塞杆用连 杆或齿轮齿条刚性连 接。 能得到可靠同步，但 两缸的布置受到一定 的限制，结构稍复杂。
高低压选择回路
高低压选择回路
由多个减压阀控制，实现 多个压力同时输出。 用于系统同时需要高 低压力的场合。
高低压切换回路
利用换向阀和减压阀
实高低压切换输出。 用于系统分别需要高 低压力的场合
正常工作时，阀1得电， 使阀2换向，气缸活塞 杆外伸。如果活塞杆 受压的方向发生过载， 则顺序阀动作，阀3切 换，阀2的控制气体排 出，在弹簧力作用下 换至图示位置，使活 塞杆缩回。
慢速换接。
采用串联气缸定位
气缸由多个不同行 程的气缸串联而成。换 向阀1、2、3依次得电和 同时失电，可得到四个 定位位置。
任意位置停止回路
当气缸负载较小时，可选 择图a 所示回路，当气缸负载较 大时，应选择图b 所示回路。当 停止位置要求精确时，可选择前 面所讲的气液阻尼缸任意位置停 止回路。
缓冲回路
对于气缸行程较长速度较快的应用场合，可以通过回路来 实现缓冲； 图a为快速排气阀和溢流阀配合使用缓冲回路 ； 图b为单向节流阀与二位二通行程阀配合使用的缓冲回路 。
气—液联动速度控制回路
在气—液联动速度控制回路中，采用
气—液联动目的，使气缸得到平稳的运 动速度。 常用两种方式：气—液阻尼缸的回路； 用气—液转换器的回路。
过载保护回路
当气缸活塞杆外伸超载时，气缸左腔压力升高，顺序
阀5打开，压缩空气经梭阀排出，换 向阀3换向并处于右位，
活塞杆缩回。因而，防止了系统因过载而可能造成的事故。
如图示位置，管路内的工作 气压在正常工作压力范围内， 顺序阀1打开，气控阀2切换， 气缸处于退回的状态，操作 手动阀4，气缸前进；操作 手动阀3，气缸退回。 若在气缸前进途中工作气压 突然降低到正常工作压力以 下，则顺序阀1关闭，气控 阀2复位，手动阀4的气源失 压，主控阀5的A1端气压经 阀4排气，气缸立刻退回。