《液壓與氣動(dòng)技術(shù)》課件第十四章 氣動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)及其設(shè)計(jì)

程序控制系統(tǒng)是工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域(如液壓、電氣線路裝置，尤其是氣動(dòng)裝置)中廣泛應(yīng)用的控制系統(tǒng)。程序控制是根據(jù)生產(chǎn)過(guò)程中的物理量(如位移、時(shí)間、溫度等)的變化使被控對(duì)象的執(zhí)行元件按照預(yù)先給定的條件有序的動(dòng)作。程序控制可分為簡(jiǎn)單程序控制和數(shù)字程序控制。根據(jù)控制信號(hào)的類型，氣動(dòng)簡(jiǎn)單程序控制又可分為行程程序控制、時(shí)間程序控制和時(shí)間—行程混合程序控制。14.1氣動(dòng)系統(tǒng)程序控制設(shè)計(jì)行程程序控制回路的設(shè)計(jì)方法常用的有以下幾種。1.試湊法試湊法是控制回路由常用的氣動(dòng)基本回路、常用回路組成。在此方法中，一般先設(shè)計(jì)、選擇控制回路，然后分析此控制回路是否滿足要求，如果不滿足要求則重新設(shè)計(jì)回路。此方法是常用的回路設(shè)計(jì)方法。2.X-D線圖法X-D線圖法又稱為信號(hào)—?jiǎng)幼骶€圖法，X-D線圖是根據(jù)給定的工作程序，將各行程信號(hào)和各執(zhí)行元件(汽缸或氣動(dòng)馬達(dá))在整個(gè)循環(huán)過(guò)程中的動(dòng)作狀態(tài)，用相應(yīng)的圖線表示在X—D線圖中。此外還有卡諾圖法、程序控制線圖法、計(jì)算機(jī)輔助邏輯綜合法、分組供氣法等。一、行程程序控制回路的設(shè)計(jì)方法通常，在描述氣動(dòng)程序控制系統(tǒng)的工作程序時(shí)，遵循以下約定。1.將所用的汽缸依次用大寫字母A、B，C…來(lái)表示；字母下標(biāo)“l(fā)”或“0”分別表示汽缸活塞桿伸出或縮回的兩種狀態(tài)，例如：Al表示汽缸活塞桿A伸出狀態(tài)，A0表示汽缸A活塞桿縮回狀態(tài)。2.用與汽缸活塞桿相對(duì)應(yīng)的小寫字母a、b、c…表示相應(yīng)的行程閥發(fā)出的信號(hào)；其字母下標(biāo)“1或“0”分別表示汽缸活塞桿伸出或縮回時(shí)，相應(yīng)的行程閥及其發(fā)出的信號(hào)。例如：al表示汽缸A在伸出行程終點(diǎn)的行程閥及其發(fā)出的信號(hào)，a0表示汽缸A在縮回行終點(diǎn)的行程閥及其發(fā)出的信號(hào)。3.在經(jīng)過(guò)邏輯處理而消除了障礙的信號(hào)的右上角加注“，”號(hào)表示執(zhí)行信號(hào)，如a0、al等。不帶“*”號(hào)的信號(hào)稱為原始信號(hào)。在X-D線圖中不僅可以直觀地找出障礙信號(hào)(或干擾信號(hào))，而且可以方便地找到排除障礙信號(hào)的各種可能方案，從而寫出各被控程序的控制邏輯函數(shù)表達(dá)式，進(jìn)而繪制邏輯原理框圖和氣控回路圖。應(yīng)用X-D線圖法設(shè)計(jì)程序控制回路的步驟如下：根據(jù)生產(chǎn)自動(dòng)化的工藝流程要求，列出工作程序。繪制X-D線圖，判別并消除障礙信號(hào)。寫出所有執(zhí)行元件的控制信號(hào)。繪制邏輯原理圖。根據(jù)邏輯原理圖繪制氣動(dòng)程序回路原理圖。二、X-D線圖法圖14-1-1為氣控沖孔機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖。其工作順序是：氣缸A夾緊A1→氣缸B沖孔B1→氣缸B帶沖頭退回B0→氣缸A松開(kāi)工件A0。三、氣動(dòng)順序控制回路設(shè)計(jì)舉例1.編制工作程序?qū)⒏鲌?zhí)行元件和控制信號(hào)分別用前述的符號(hào)A1、Ao、B1…及a1、ao、b1…代替，并根據(jù)生產(chǎn)自動(dòng)化的工藝流程要求，列寫工作程序。在工作程序列寫中將各種動(dòng)作一次列寫出來(lái)后，用“一”符號(hào)把各個(gè)動(dòng)作連接成一串動(dòng)作。如圖14-1-2所示。2.繪制X—D線圖(1)畫方格圖(2)畫動(dòng)作（D線）(3)畫主令信號(hào)線（X線）3.分析并消除障礙信號(hào)(1)判別障礙信號(hào)所謂障礙信號(hào)是指在同一時(shí)刻，閥的兩個(gè)控制側(cè)同時(shí)存在控制信號(hào)，妨礙閥按預(yù)定行程換向，用X—D圖確定障礙信號(hào)的方法是：檢查每組信號(hào)線和動(dòng)作線，凡存在信號(hào)線而無(wú)對(duì)應(yīng)動(dòng)作線的信號(hào)線即為障礙段，存在障礙段的信號(hào)為障礙段的信號(hào)為障礙信號(hào)，障礙段用鋸齒線標(biāo)出。(2)消除障礙信號(hào)無(wú)障礙的信號(hào)，可直接用作執(zhí)行信號(hào)，但控制第一節(jié)拍動(dòng)作的執(zhí)行信號(hào)一定是起動(dòng)信號(hào)和無(wú)障礙信號(hào)相“與”。所有有障礙信號(hào)必須消障后才能用作執(zhí)行信號(hào)。脈沖信號(hào)法邏輯回路法4.繪制邏輯原理圖和氣動(dòng)回路原理圖根據(jù)X—D圖上的執(zhí)行信號(hào)表達(dá)式，即可繪出邏輯原理圖，然后根據(jù)氣控邏輯原理圖便可繪出氣動(dòng)控制系統(tǒng)圖。本例只繪出引日中間記憶元件消障的氣控邏輯原理圖及氣動(dòng)回路原理圖，見(jiàn)圖14-1-7和圖14-1-8。

氣動(dòng)技術(shù)是實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)機(jī)械化、自動(dòng)化的方式之一。由于氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)使用安全、可靠，可以在高溫、振動(dòng)、腐蝕、易燃、易爆、多塵埃、強(qiáng)磁、輻射等惡劣環(huán)境下工作，所以應(yīng)用日益廣泛。14.2氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)實(shí)例氣液動(dòng)力滑臺(tái)是采用氣—液阻尼缸作為執(zhí)行元件。由于在它的上面可安裝單軸頭、動(dòng)力箱或工件，因而在機(jī)床上常用來(lái)作為實(shí)現(xiàn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的部件。氣液動(dòng)力滑臺(tái)氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)1.快進(jìn)－工進(jìn)－快退－停止當(dāng)手動(dòng)閥3切換到右位時(shí)，給與進(jìn)刀信號(hào)，在氣壓作用下氣缸中的活塞開(kāi)始向下運(yùn)動(dòng)，液壓缸中活塞下腔的油液經(jīng)行程閥6的左位和單向閥7進(jìn)入液壓缸活塞的上腔，實(shí)現(xiàn)快進(jìn)；當(dāng)快進(jìn)刀活塞桿上的擋鐵B切換行程閥6后（右位），油液只經(jīng)節(jié)流閥5進(jìn)入活塞上腔，調(diào)節(jié)節(jié)流閥的開(kāi)度，即可調(diào)節(jié)氣－液缸運(yùn)動(dòng)速度，所以活塞開(kāi)始工進(jìn)；工進(jìn)到擋鐵C使行程閥2復(fù)位時(shí)，閥3切換到左位，氣缸活塞向上運(yùn)動(dòng)。液壓缸活塞上腔的油液經(jīng)閥8的左位和手動(dòng)閥中的單向閥進(jìn)入液壓缸下腔，實(shí)現(xiàn)快退。當(dāng)快退到擋鐵A切換8，切斷油液通道，活塞停止運(yùn)動(dòng)。2．快進(jìn)－工進(jìn)－慢退－快退－停止當(dāng)手動(dòng)閥4處于左側(cè)時(shí)，可實(shí)現(xiàn)該動(dòng)作的雙向進(jìn)給程序。動(dòng)作循環(huán)中的快進(jìn)－慢進(jìn)的動(dòng)作原理與上述相同。當(dāng)慢進(jìn)至擋鐵C切換閥2至左位時(shí)，閥3切換至左位，氣缸活塞開(kāi)始向上運(yùn)動(dòng)，這時(shí)液壓缸上腔的油液經(jīng)閥8的左位和閥5進(jìn)入活塞下腔，實(shí)現(xiàn)慢退（反向進(jìn)給；慢退到擋鐵B離開(kāi)閥6的頂桿而使其復(fù)位后，液壓缸活塞上腔的油液就經(jīng)閥6左位而進(jìn)入活塞下腔，開(kāi)始快退；快退到擋鐵A切換8而切斷油路時(shí)，停止運(yùn)動(dòng)。工件夾緊氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)是機(jī)械加工自動(dòng)線和組合機(jī)床中常用的夾緊裝置的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。其動(dòng)作循環(huán)是：當(dāng)工件運(yùn)動(dòng)到指定位置后，氣缸A活塞桿伸出，將工件定位后兩側(cè)的氣缸B和C的活塞桿同時(shí)伸出，從兩側(cè)面對(duì)工件夾緊，然后再進(jìn)行切削加工，加工完后各夾緊缸退回，將工件松開(kāi)。工件夾緊氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)數(shù)控加工中心氣動(dòng)系統(tǒng)該回路利用邏輯“或”的功能，回路比較簡(jiǎn)單，很少產(chǎn)生誤動(dòng)作。行人從門的哪一邊進(jìn)出均可。減壓閥13可使關(guān)門的力自由調(diào)節(jié)，十分便利?？蛙囓囬T氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)如圖14-2-4是用于某專用設(shè)備上的氣動(dòng)機(jī)械手的結(jié)構(gòu)示意圖，它由四個(gè)氣缸組成，可在三個(gè)坐標(biāo)內(nèi)工作，圖中A為夾緊缸，其活塞退回時(shí)夾緊工件，活塞桿伸出時(shí)松開(kāi)工件。B缸為長(zhǎng)臂伸縮缸，可實(shí)現(xiàn)伸出和縮回動(dòng)作。C缸為立柱