《氣動(dòng)與液壓系統(tǒng)安裝與調(diào)試》 課件 工作任務(wù) B-3　氣動(dòng)速度控制回路的搭建與調(diào)試

職業(yè)能力B-3-1

能搭建與調(diào)試氣動(dòng)調(diào)速回路一、核心概念1）氣動(dòng)速度控制：通過調(diào)節(jié)壓縮空氣的流量，來改變執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)速度的氣動(dòng)控制方式。2）常見的兩種調(diào)速方式：進(jìn)氣節(jié)流調(diào)速與排氣節(jié)流調(diào)速是氣動(dòng)系統(tǒng)兩種常用的調(diào)速方式。排氣節(jié)流調(diào)速因其優(yōu)異的性能得到了廣泛應(yīng)用。3）氣動(dòng)行程控制：通過操縱閥芯移動(dòng)實(shí)現(xiàn)換向閥換向，來控制執(zhí)行元件行程的氣動(dòng)控制方式。1）能說出行程閥的換向原理，并能繪制圖形符號。2）能說出節(jié)流閥和單向節(jié)流閥的結(jié)構(gòu)和原理，并能繪制圖形符號。3）能識讀回路，區(qū)分進(jìn)氣節(jié)流和排氣節(jié)流調(diào)速回路。4）能正確按照板材對齊裝置氣動(dòng)控制回路圖完成元件選擇，并安裝。5）能以經(jīng)濟(jì)適用的原則進(jìn)行管路連接，完成回路控制功能。6）自覺遵守機(jī)電設(shè)備操作規(guī)范，具有良好的安全意識和環(huán)保意識。

學(xué)習(xí)目標(biāo)二、學(xué)習(xí)目標(biāo)

B3-1-1所示為板材對齊裝置，它利用一個(gè)雙作用氣缸作為執(zhí)行元件，推動(dòng)板材對齊。氣缸活塞桿伸出到達(dá)終點(diǎn)，自動(dòng)縮回。為了保證板材對齊質(zhì)量，需要對氣缸活塞桿運(yùn)動(dòng)速度進(jìn)行調(diào)節(jié)，使其以較慢速度平穩(wěn)伸出，實(shí)現(xiàn)對齊工作目標(biāo)。板材對齊裝置氣動(dòng)控制回路如圖B3-1-2所示。三、工作情境請完成板材對齊裝置控制回路的識讀，并在實(shí)訓(xùn)設(shè)備上完成該回路的搭建與調(diào)試。1.行程控制四、基本知識1）換向閥實(shí)物及圖形符號機(jī)械控制換向閥是利用執(zhí)行機(jī)構(gòu)或其他機(jī)構(gòu)的機(jī)械運(yùn)動(dòng)，借助凸輪、滾輪、杠桿或撞塊等機(jī)構(gòu)來操縱閥芯移動(dòng)，達(dá)到換向目的。根據(jù)受力部件的不同，分為推桿式換向閥和滾輪式換向閥等多種。最為常見的是滾輪式二位三通換向閥（行程閥），如圖B3-1-3所示。根據(jù)氣缸活塞桿或其他運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)所在的位置或行程，觸發(fā)相應(yīng)的動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，稱為行程控制。1.行程控制四、基本知識2）換向閥結(jié)構(gòu)及工作過程滾輪式二位三通換向閥由二位三通換向閥的閥體和滾輪杠桿機(jī)構(gòu)組成。與按鈕式二位三通換向閥一樣，有進(jìn)氣口、出氣口和排氣口各一個(gè)。工作過程：1）當(dāng)滾輪杠桿機(jī)構(gòu)未被外力壓下時(shí)，進(jìn)氣口1進(jìn)入的氣體被閥芯封閉，而出氣口2的氣體可以經(jīng)由閥芯從排氣口排入大氣，如圖B3-1-4a所示。2）當(dāng)滾輪杠桿機(jī)構(gòu)被外力壓下時(shí)，杠桿推桿將換向閥閥芯壓下。進(jìn)氣口1進(jìn)入的氣體從出氣口2流出，如圖B3-1-4b所示。2.速度控制四、基本知識在實(shí)際應(yīng)用中，氣動(dòng)執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)速度通常需要限定在一定的范圍之內(nèi)，并且能夠進(jìn)行調(diào)節(jié)，以適應(yīng)不同的工作要求。而壓縮空氣的流動(dòng)速度和執(zhí)行元件的內(nèi)部容積直接決定著執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)速度。1.流量與流量計(jì)壓縮空氣的流動(dòng)速度通常稱為流量，是指單位時(shí)間內(nèi)流經(jīng)封閉管道橫截面的壓縮氣體的量。在氣動(dòng)系統(tǒng)中，通常使用的是體積流量進(jìn)行計(jì)量，單位為m3/s，工業(yè)上常用單位為L/min。流量計(jì)和流量指示器是氣動(dòng)系統(tǒng)中用于流量測量與指示的儀表。圖B3-1-5和圖B3-1-6分別為流量計(jì)和流量指示器的圖形符號。2.速度控制四、基本知識2.節(jié)流閥用于控制流量大小的氣動(dòng)控制元件，稱為流量控制閥。其通過改變閥的通流截面積來實(shí)現(xiàn)流量控制。流量控制閥中最為常用的有節(jié)流閥。1）實(shí)物及圖形符號節(jié)流閥實(shí)物與圖形符號如圖B3-1-7所示。2.速度控制四、基本知識2.節(jié)流閥2）結(jié)構(gòu)及工作過程節(jié)流閥的結(jié)構(gòu)如圖B3-1-8所示，通過調(diào)節(jié)螺紋（一般連接調(diào)節(jié)螺母）改變閥的通流截面積來實(shí)現(xiàn)流量控制，從而達(dá)到調(diào)節(jié)執(zhí)行元件運(yùn)動(dòng)速度的目的。基于這種工作原理，節(jié)流閥在改變流量的同時(shí)，也不可避免地會降低壓縮空氣的壓力大小。3.速度控制回路四、基本知識用于改變執(zhí)行元件運(yùn)行速度的回路，稱為速度控制回路。將節(jié)流閥串聯(lián)在氣路中，就可以實(shí)現(xiàn)對執(zhí)行元件速度的控制。如圖B3-1-9所示，當(dāng)節(jié)流閥串聯(lián)接入氣缸的左腔時(shí)，節(jié)流閥將控制壓縮空氣進(jìn)入（或流出）氣缸左腔的流量，從而實(shí)現(xiàn)對氣缸活塞桿伸出（或縮回）的速度控制。這種通過節(jié)流閥的節(jié)流作用實(shí)現(xiàn)的速度控制回路，稱為節(jié)流調(diào)速回路。3.速度控制回路四、基本知識4.進(jìn)氣節(jié)流調(diào)速與排氣節(jié)流調(diào)速四、基本知識如圖B3-1-10所示的節(jié)流調(diào)速回路中，由于節(jié)流閥所安裝的位置不同，其控制的方式略有不同。4.進(jìn)氣節(jié)流調(diào)速與排氣節(jié)流調(diào)速四、基本知識當(dāng)氣缸活塞桿伸出時(shí)，圖B3-1-10a中的節(jié)流閥控制著進(jìn)入氣缸的流量，而排出氣缸的氣體則不受控制，這種方式稱為進(jìn)氣節(jié)流調(diào)速。反之，圖B3-1-1b中的節(jié)流閥控制排出氣缸的流量，而進(jìn)入氣缸的氣體不受控制，這種方式稱為排氣節(jié)流調(diào)速。兩種節(jié)流調(diào)速對比見表B3-1-1。4.進(jìn)氣節(jié)流調(diào)速與排氣節(jié)流調(diào)速四、基本知識由于排氣節(jié)流調(diào)速能夠限制排出氣體的速度，因而能夠產(chǎn)生一定的“背壓”，能夠穩(wěn)定氣缸活塞桿的運(yùn)動(dòng)。較進(jìn)氣節(jié)流調(diào)速有顯著優(yōu)勢，是應(yīng)用最廣泛的節(jié)流調(diào)速方式。特別注意：僅使用節(jié)流閥無法實(shí)現(xiàn)執(zhí)行元件在兩個(gè)運(yùn)動(dòng)方向都是同種節(jié)流調(diào)速方式。如圖B3-1-11所示，節(jié)流閥安裝在氣缸有桿腔時(shí)，氣缸活塞桿伸出時(shí)為排氣節(jié)流調(diào)速，氣缸活塞桿縮回時(shí)為進(jìn)氣節(jié)流調(diào)速。5.單向閥四、基本知識為了實(shí)現(xiàn)執(zhí)行元件在兩個(gè)方向上都是排氣節(jié)流調(diào)速回路，就需要運(yùn)用單向閥來實(shí)現(xiàn)。單向閥是一種用于實(shí)現(xiàn)壓縮空氣單方向?qū)ǖ姆较蚩刂崎y。其圖形符號如圖B3-1-12所示。當(dāng)壓縮空氣正向流動(dòng)時(shí)，能夠在壓力作用下，頂開閥芯，實(shí)現(xiàn)氣路的導(dǎo)通，如圖B3-1-13a所示。反之，壓縮空氣反向流動(dòng)時(shí)，在壓力作用下，將閥芯壓緊在閥體上，使氣路封閉，如圖B3-1-13b所示，從而實(shí)現(xiàn)單方向的導(dǎo)通。6.單向節(jié)流閥四、基本知識當(dāng)僅需要控制執(zhí)行元件單方向的運(yùn)動(dòng)速度時(shí)，可以使用一個(gè)節(jié)流閥與一個(gè)單向閥并聯(lián)使用，組成一個(gè)組合元件—單向節(jié)流閥。單向節(jié)流閥通常直接安裝在執(zhí)行元件的接口上。其實(shí)物與圖形符號如圖B3-1-14所示。組合元件是一個(gè)整體，其圖形符號由細(xì)實(shí)線外框包圍標(biāo)出。7.雙作用氣缸速度控制回路四、基本知識在雙作用氣缸的左腔和右腔分別串聯(lián)一個(gè)單向節(jié)流閥，就可以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)方向的分別控制，如圖B3-1-15所示。由1V3實(shí)現(xiàn)氣缸活塞桿伸出時(shí)的速度控制，由1V2實(shí)現(xiàn)氣缸活塞桿縮回時(shí)的速度控制。

（一）操作條件五、能力訓(xùn)練在操作前應(yīng)根據(jù)任務(wù)要求制定操作計(jì)劃，并參照表B3-1-2準(zhǔn)備相應(yīng)的設(shè)備和工具。

（二）安全及注意事項(xiàng)五、能力訓(xùn)練1）氣缸安裝牢靠，且活塞桿伸出時(shí)保持安全距離。2）元件安裝距離合理，氣管不交叉，不纏繞。3）氣源壓力設(shè)置在合理范圍，一般為0.4～0.6MPa。4）打開氣源，注意觀察，以防管路未連接牢固而崩開。5）觀察、記錄回路運(yùn)行情況，對設(shè)備使用中出現(xiàn)的問題進(jìn)行分析和解決。6）完成后關(guān)閉氣源，拆下元件和管路放回原位，對破損老化元件及時(shí)維護(hù)或更換。

（三）操作過程五、能力訓(xùn)練操作步驟及要求

（三）操作過程五、能力訓(xùn)練問題情境一本任務(wù)中，如需要將氣缸伸出的速度調(diào)慢，應(yīng)該調(diào)節(jié)哪一個(gè)單向節(jié)流閥？通過實(shí)際操作來驗(yàn)證一下。

（三）操作過程五、能力訓(xùn)練問題情境二如果需要分別控制單作用氣缸兩個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)速度，應(yīng)該如何實(shí)現(xiàn)？情境提示：1）單作用氣缸的非控制端可能不具備安裝單向節(jié)流閥的條件。2）兩個(gè)單向節(jié)流閥不同方向串聯(lián)，接入氣缸的一端，可以控制兩個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)速度。

（四）學(xué)習(xí)結(jié)果評價(jià)五、能力訓(xùn)練

（四）學(xué)習(xí)結(jié)果評價(jià)五、能力訓(xùn)練拓展知識實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的關(guān)鍵便是氣動(dòng)元件的使用。氣動(dòng)元件為動(dòng)力傳動(dòng)形式，是利用氣體壓力對能量進(jìn)行傳遞，是自動(dòng)化生產(chǎn)線的關(guān)鍵零部件。我國氣動(dòng)元件的市場占有率有限，在產(chǎn)品性能、種類上同國外企業(yè)相比有一定的差距。在“中國制造2025”的指導(dǎo)下，近兩年來，我國氣壓動(dòng)力機(jī)械及元件制造商在構(gòu)建智能化、高端化生產(chǎn)線上的投資不斷提升，推動(dòng)產(chǎn)品高端化、產(chǎn)業(yè)集群規(guī)模不斷擴(kuò)大。到2020年時(shí)，我國氣動(dòng)元件制造產(chǎn)量已經(jīng)增長至42009萬件，形成了一定的規(guī)模。氣動(dòng)元件的崛起，有利于降低自動(dòng)化產(chǎn)線成本，進(jìn)而推動(dòng)我國自動(dòng)化建設(shè)。更重要的是，這有利于保障我國自動(dòng)化產(chǎn)線核心技術(shù)安全，為保障我國制造業(yè)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。注：主要數(shù)據(jù)來源于中研普華產(chǎn)業(yè)研究院《2020—2025年中國氣動(dòng)元件行業(yè)現(xiàn)狀分析及投資價(jià)值研究報(bào)告》Thankyou職業(yè)能力B-3-2

能搭建與調(diào)試氣動(dòng)快速運(yùn)動(dòng)回路一、核心概念1）快速排氣閥：簡稱快排閥，是一種用于實(shí)現(xiàn)執(zhí)行元件背壓力快速釋放，從而提高運(yùn)動(dòng)速度的方向控制閥。2）快速運(yùn)動(dòng)回路：在氣動(dòng)控制回路中，活塞桿伸出時(shí)需要進(jìn)行節(jié)流控制，使活塞桿慢速伸出，活塞桿縮回時(shí)，無桿腔內(nèi)空氣經(jīng)快速排氣閥排出，使活塞桿快速退回。1）能說出快速排氣閥的原理，并能繪制圖形符號。2）能繪制元件圖形符號，并能表述其在回路中發(fā)揮的作用。3）能識讀推出氣缸快速縮回氣動(dòng)控制回路圖。4）能根據(jù)推出氣缸快速縮回氣動(dòng)控制回路圖完成回路安裝，并能按工作要求調(diào)節(jié)氣缸運(yùn)行速度。5）培養(yǎng)尊重科學(xué)、積極思考的問題解決能力。

學(xué)習(xí)目標(biāo)二、學(xué)習(xí)目標(biāo)

執(zhí)行元件的快速復(fù)位是常見的控制要求?？梢酝ㄟ^限制壓縮空氣流量的方式來實(shí)現(xiàn)，一般采用安裝單向節(jié)流閥來控制氣缸活塞桿伸出的速度。但在實(shí)際應(yīng)用中，為了便于調(diào)試和檢修，減少排氣時(shí)的管道能量損失，執(zhí)行元件迅速復(fù)位常采用快速排氣閥。圖B3-2-1所示為板材對齊裝置，它利用一個(gè)雙作用氣缸作為執(zhí)行元件，推動(dòng)板材對齊。三、工作情境

氣缸活塞桿伸出完成板材對齊后，應(yīng)自動(dòng)迅速縮回，避免阻擋流水線后續(xù)板材的到來，并提高生產(chǎn)效率，推出氣缸快速縮回氣動(dòng)控制回路如圖B3-2-2所示。三、工作情境1.快速排氣閥四、基本知識1）實(shí)物及圖形符號快速排氣閥是一種用于實(shí)現(xiàn)執(zhí)行元件背壓力快速釋放，從而提高運(yùn)動(dòng)速度的方向控制閥。其實(shí)物與圖形符號如圖B3-2-3所示。1.快速排氣閥四、基本知識2）結(jié)構(gòu)及工作過程快速排氣閥有3個(gè)氣動(dòng)接口，分別是進(jìn)氣口、出氣口和排氣口。如圖B3-2-4所示，當(dāng)壓縮空氣從進(jìn)氣口流入時(shí)，在壓力的作用下，閥芯處于右側(cè)，封閉了排氣口，壓縮空氣從出氣口流出，這是快速排氣閥的工作進(jìn)氣。1.快速排氣閥四、基本知識2）結(jié)構(gòu)及工作過程如圖B3-2-5所示，當(dāng)壓縮空氣從出氣口流入時(shí)，在壓力的作用下，閥芯處于左側(cè)，封閉了進(jìn)氣口，壓縮空氣從排氣口流出，直接排入大氣。2.應(yīng)用快速排氣閥實(shí)現(xiàn)快速運(yùn)動(dòng)回路四、基本知識在圖B3-2-2所示回路中應(yīng)用快速排氣閥實(shí)現(xiàn)執(zhí)行元件的快速縮回。當(dāng)氣缸活塞桿縮回時(shí)，氣缸左腔的氣體流經(jīng)快速排氣閥時(shí)被排入大氣，而無須再經(jīng)管路送至換向閥排出。由于快速排氣閥一般安裝在氣缸附近，減少了氣體在管路中的運(yùn)行時(shí)間，氣體能夠快速排出，保證了氣缸活塞桿的快速縮回。

（一）操作條件五、能力訓(xùn)練在操作前應(yīng)根據(jù)任務(wù)要求制定操作計(jì)劃，并參照表B3-2-1準(zhǔn)備相應(yīng)的設(shè)備和工具。

（二）安全及注意事項(xiàng)五、能力訓(xùn)練1）氣缸安裝牢靠，且活塞桿伸出時(shí)保持安全距離。2）元件安裝距離合理，氣管不交叉，不纏繞。3）氣源壓力設(shè)置在合理范圍，一般為0.4～0.6MPa。4）打開氣源，注意觀察，以防管路未連接牢固而崩開。5）觀察、記錄回路運(yùn)行情況，對設(shè)備使用中出現(xiàn)的問題進(jìn)行分析和解決。6）完成后關(guān)閉氣源，拆下元件和管路放回原位，對破損老化元件及時(shí)維護(hù)或更換。

（三）操作過程五、能力訓(xùn)練操作步驟及要求

（三）操作過程五、能力訓(xùn)練問題情境一請充分查找資料，列舉快速排氣閥應(yīng)用的場合，并說明快速排氣閥