機(jī)器人驅(qū)動與運動控制 課件 第9章 機(jī)器人液壓與氣壓傳動控制

第9章機(jī)器人液壓與氣壓傳動控制9.1液壓傳動概述9.2典型的液壓傳動系統(tǒng)9.3氣壓傳動基礎(chǔ)知識9.4氣動基本回路和氣壓傳動系統(tǒng)實例9.5本章小結(jié)

傳動的類型有很多，按照傳動所采用的機(jī)件或工作介質(zhì)的不同，傳動可分為：

(1)機(jī)械傳動。機(jī)械傳動是通過齒輪、齒條、皮帶、鏈條等機(jī)件傳遞動力和進(jìn)行控制的一種傳動方式。它是最早的、應(yīng)用最為普遍的傳動方式。

(2)電力傳動。電力傳動是一種利用電力設(shè)備，通過調(diào)節(jié)電參數(shù)來傳遞動力和進(jìn)行控制的傳動方式。

(3)氣壓傳動。氣壓傳動是一種以壓縮空氣為工作介質(zhì)進(jìn)行能量傳遞和控制的傳動方式。

(4)液體傳動。液體傳動是一種以液體為工作介質(zhì)進(jìn)行能量傳遞和控制的傳動方式。

9.1液壓傳動概述

9.1.1液壓傳動系統(tǒng)的工作原理液壓傳動是以液體為工作介質(zhì)，并以壓力能進(jìn)行動力(或能量)傳遞、轉(zhuǎn)換與控制的液體傳動?，F(xiàn)以圖9-1所示的液壓千斤頂為例，說明液壓傳動系統(tǒng)的工作原理。為實現(xiàn)力和運動的傳遞，液壓傳動系統(tǒng)的工作介質(zhì)———液壓油應(yīng)具有兩個重要的性質(zhì)；其一，液壓油幾乎是不可壓縮的；其二，液壓油具有力的放大作用。圖9-1液壓千斤頂工作原理圖

1.力的傳遞

在圖9-1中，假設(shè)小油缸2的活塞面積為A1，驅(qū)動力為F1，液體壓力為p1，大油缸12的活塞面積為A2，負(fù)載力為G，液體壓力為p2。

穩(wěn)態(tài)時，小油缸2的活塞和大油缸12的活塞靜壓力平衡方程式分別為

若不考慮管道的壓力損失，則p1=p2=p，液壓泵的排油壓力又稱為系統(tǒng)壓力。

為了克服負(fù)載力而使液壓缸活塞運動，作用在液壓泵活塞上的驅(qū)動力F1

應(yīng)該為

由式(9-1)可知，負(fù)載力G

越大，系統(tǒng)中的壓力p

也就越大，所需的驅(qū)動力F1

也就越大，即系統(tǒng)壓力與外負(fù)載密切相關(guān)。

由此得出液壓傳動系統(tǒng)工作原理的第一種重要特征：液壓傳動系統(tǒng)中工作壓力取決于外負(fù)載。

2.運動的傳遞

如果不考慮液體的可壓縮性、漏損等其他損失，小油缸2排出的液體體積必然等于進(jìn)入大油缸12的液體體積。設(shè)小油缸12活塞的位移為S1，大油缸活塞的位移為S2，則有

式(9-2)兩邊同除以運動時間t得

式中，v1、v2

分別為小油缸活塞和大油缸活塞的平均運動速度，單位為m/s；q1、q2

分別為小油缸輸出的平均流量和輸入大油缸的平均流量，單位為

m3/s或L/min。

液壓傳動是靠密封工作容積變化相等的原則實現(xiàn)運動傳遞的。調(diào)節(jié)進(jìn)入液壓缸的流量即可調(diào)節(jié)活塞的運動速度，由此得出液壓傳動系統(tǒng)工作原理的第二個重要特征：活塞的運動速度只取決于輸入流量的大小，而與外負(fù)載無關(guān)。

從上面討論還可以看出，與外負(fù)載力相對應(yīng)的流體參數(shù)是流體壓力，與運動速度相對應(yīng)的流體參數(shù)是流體流量。因此壓力和流量是液壓傳動中兩個最基本的參數(shù)。

通過分析可知，液壓傳動系統(tǒng)具有如下特點：

(1)液壓傳動的液體為傳遞能量的工作介質(zhì)；

(2)液壓傳動必須在密閉的系統(tǒng)(或容器)中進(jìn)行，且密封的容積必須發(fā)生變化；

(3)液壓傳動系統(tǒng)是一種能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，而且液壓傳動過程中有兩次能量轉(zhuǎn)換；

(4)工作液體只能承受壓力而不能承受其他應(yīng)力，所以液壓傳動是通過靜壓力進(jìn)行能量傳遞的。

9.1.2液壓傳動系統(tǒng)的組成

下面以圖9-2所示的機(jī)床工作臺液壓傳動系統(tǒng)為例，說明液壓傳動系統(tǒng)的組成和各種元件在系統(tǒng)中的作用。圖9-2機(jī)床工作臺液壓傳動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖

從機(jī)床工作臺液壓傳動系統(tǒng)的工作過程可以看出，一個完整的、能夠正常工作的液壓傳動系統(tǒng)應(yīng)該由以下幾個主要部分組成：

(1)動力元件。

(2)執(zhí)行元件。

(3)控制調(diào)節(jié)元件。

(4)輔助元件。

(5)工作介質(zhì)。

9.1.3液壓傳動系統(tǒng)的圖形符號

圖9-1、圖9-2所示的液壓傳動系統(tǒng)圖是一種半結(jié)構(gòu)式的原理圖，其直觀性強(qiáng)、容易理解，但難于繪制。

圖9-3所示即為用圖形符號表示的機(jī)床工作臺液壓傳動系統(tǒng)的工作原理圖。圖9-3用圖形符號表示的機(jī)床工作臺液壓系統(tǒng)的工作原理圖

9.1.4液壓傳動的特點

1.液壓傳動的優(yōu)點

(1)液壓傳動系統(tǒng)中的各種元件可根據(jù)需要進(jìn)行方便、靈活的布置。

(2)單位功率的重量輕、體積小、傳動慣性小、反應(yīng)速度快。

(3)液壓傳動系統(tǒng)的控制調(diào)節(jié)比較簡單，操縱方便、省力，可實現(xiàn)大范圍的無級調(diào)速(調(diào)速比可達(dá)2000)。當(dāng)機(jī)、電、液配合使用時，易于實現(xiàn)自動化工作循環(huán)。

(4)能比較方便地實現(xiàn)系統(tǒng)的自動過載保護(hù)。

(5)一般采用礦物油為工作介質(zhì)，完成相對運動部件的潤滑，延長零部件的使用壽命。

(6)很容易實現(xiàn)工作機(jī)構(gòu)的直線運動或旋轉(zhuǎn)運動。

(7)當(dāng)采用電、液聯(lián)合控制后，可實現(xiàn)更高程度的自動控制和遙控。

(8)液壓元件已實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化，因此液壓傳動系統(tǒng)的設(shè)計、制造和使用都比較方便。

2.液壓傳動的缺點

(1)由于液體流動的阻力損失和泄漏較大，因此液壓傳動的效率較低。如果處理不當(dāng)，泄漏的液體不僅污染場地，而且還可能引起火災(zāi)和爆炸事故。

(2)工作性能易受溫度變化的影響，因此液壓傳動系統(tǒng)不宜在很高的溫度或者很低的溫度條件下工作。

(3)液壓元件的制造精度要求很高，因而液壓傳動系統(tǒng)的價格較高。

(4)由于液體介質(zhì)的泄漏及可壓縮性的影響，因此不能得到嚴(yán)格的定比傳動。液壓傳動出故障時不易找出原因，使用和維修要求具有較高的技術(shù)水平。

(5)在高壓、高速、大流量的環(huán)境下，液壓元件和液壓傳動系統(tǒng)的噪聲較大。

9.1.5液壓傳動技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用

液壓傳動技術(shù)以其獨特的優(yōu)勢成為現(xiàn)代機(jī)械工程、機(jī)電一體化技術(shù)中的基本構(gòu)成技術(shù)和現(xiàn)代控制工程中的基本技術(shù)，在各行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。表9-1和圖9-4列舉了液壓傳動技在機(jī)械工程設(shè)備中的一些應(yīng)用。圖9-4液壓傳動的應(yīng)用示例

9.2典型的液壓傳動系統(tǒng)

為了使液壓傳動設(shè)備實現(xiàn)特定的運動循環(huán)或工作，將實現(xiàn)各種不同運動的執(zhí)行元件及其液壓回路拼集、匯合起來，用液壓泵組集中供油，形成一個網(wǎng)絡(luò)，就構(gòu)成了設(shè)備的液壓傳動系統(tǒng)，簡稱液壓系統(tǒng)。

分析一個比較復(fù)雜的液壓傳動系統(tǒng)可以從以下幾步進(jìn)行：

(1)了解設(shè)備的工況對液壓傳動系統(tǒng)的要求，尤其是了解工作循環(huán)中的各個工況對力、速度和方向這三方面的要求。

(2)以執(zhí)行元件為中心，將系統(tǒng)分解為若干個子系統(tǒng)，弄清各個子系統(tǒng)所包含的各類元件。

(3)根據(jù)執(zhí)行元件的動作要求對每個子系統(tǒng)進(jìn)行分析，了解執(zhí)行元件與相應(yīng)的閥和泵之間的關(guān)系，并弄清楚每個子系統(tǒng)由哪些基本回路組成。

(4)根據(jù)設(shè)備對各執(zhí)行元件間互鎖、同步、順序動作和防干擾等要求，分析各子系統(tǒng)之間的聯(lián)系。

(5)歸納、總結(jié)整個系統(tǒng)的特點。

9.2.1YT4543型組合機(jī)床動力滑臺的液壓傳動系統(tǒng)

組合機(jī)床一般為多刀加工，切削負(fù)荷變化大，快慢速度差異大，故其液壓傳動系統(tǒng)應(yīng)滿足以下要求：切削時速度低而平穩(wěn)；空行程進(jìn)退速度快；快慢速度轉(zhuǎn)換平穩(wěn)；系統(tǒng)效率高，發(fā)熱少，功率利用合理。

1.YT4543型組合機(jī)床動力滑臺液壓傳動系統(tǒng)的工作原理

下面以YT4543型組合機(jī)床動力滑動臺為例，分析液壓傳動系統(tǒng)的工作原理及特點。圖9-5所示為YT4543型組合機(jī)床動力滑臺的液壓傳動系統(tǒng)圖，其進(jìn)給速度范圍為6.6~600mm/min，最大進(jìn)給力為45kN，它完成的工作循環(huán)如下：快進(jìn)→第一次工作進(jìn)給→第二次工作進(jìn)給→止位釘停留→快退→原位停止。電磁鐵和行程閥的動作順序見表9-2。圖9-5YT4543型組合機(jī)床動力滑臺的液壓傳動系統(tǒng)圖

1)快進(jìn)

當(dāng)滑臺快進(jìn)時，由于負(fù)載小、壓力低，因此液控順序閥6關(guān)閉，液壓缸左右腔形成差動連接，變量泵1輸出最大流量，滑臺快進(jìn)。

按下啟動按鈕，電磁鐵1YA通電，電磁換向閥4左位接入系統(tǒng)，液動換向閥3在控制壓力油作用下也將左位接入系統(tǒng)工作，其油路如下。

(1)控制油路。

(2)主油路。

2)第一次工作進(jìn)給

滑臺實現(xiàn)由調(diào)速閥8調(diào)速的第一次工作進(jìn)給，其主油路如下。

進(jìn)油路：變量泵1→單向閥2→液動換向閥3(左)→調(diào)速閥8→電磁換向閥10(右)→缸左腔。

回油路：缸右腔→液動換向閥3(左)→液控順序閥6→背壓閥5→油箱。

3)第二次工作進(jìn)給

由于調(diào)速閥9的通流面積比調(diào)速閥8的通流面積小，因而滑臺實現(xiàn)由調(diào)速閥9調(diào)速的第二次工作進(jìn)給，其主油路的進(jìn)油路如下。

進(jìn)油路：變量泵1→單向閥2→液動換向閥3(左)→調(diào)速閥8→調(diào)速閥9→缸左腔。

4)止位釘停留

滑臺完成第二次工作進(jìn)給后，液壓缸碰到滑臺座前端的止位釘(可調(diào)節(jié)滑臺行程的螺釘)后停止運動。這時液壓缸左腔壓力升高，當(dāng)壓力升高到壓力繼電器12的開啟壓力時，壓力繼電器動作，向時間繼電器發(fā)出電信號，由時間繼電器控制滑臺停留時間。這時的油路同第二次工作進(jìn)給的油路，但實際上系統(tǒng)內(nèi)油液已停止流動，液壓泵的流量已減至很小，僅用于補(bǔ)充泄漏油。

5)快退

滑臺停留時間結(jié)束時，時間繼電器發(fā)出信號，使電磁鐵2YA通電，電磁鐵1YA、3YA斷電。這時電磁換向閥4右位接入系統(tǒng)，液動換向閥3也換為右位工作，主油路換向。因滑臺返回時為空載，系統(tǒng)壓力低，變量泵1的流量自動增至最大，因此動力滑臺快速退回，其油路如下。

(1)控制油路。

(2)主油路。

6)原位停止

當(dāng)滑臺快速退回到其原始位置時，擋塊壓下終點開關(guān)，使電磁鐵2YA斷電，電磁換向閥4恢復(fù)中位，液動換向閥3也恢復(fù)中位，液壓缸兩腔油路被封閉，液壓缸失去動力，滑臺被鎖緊在起始位置上而停止運動。這時液壓泵則經(jīng)單向閥2及液動換向閥3的中位卸荷，其油路如下。

(1)控制油路。

(2)主油路。

2.YT4543型組合機(jī)床動力滑臺液壓傳動系統(tǒng)的特點

動力滑臺的液壓傳動系統(tǒng)是能完成較復(fù)雜工作循環(huán)的典型的單缸中壓系統(tǒng)，其有以下幾個特點。

(1)采用容積節(jié)流調(diào)速回路。

(2)采用液動換向閥實現(xiàn)的換向回路。

(3)采用液壓缸差動連接的快速回路。

(4)采用行程控制的速度轉(zhuǎn)換回路。

(5)采用壓力繼電器控制動作順序。

9.2.2YB32-200型四柱萬能液壓機(jī)的液壓傳動系統(tǒng)

液壓機(jī)是在鍛壓、沖壓、冷擠、校直、彎曲、粉末冶金、成形、打包等加工工藝中廣泛應(yīng)用的壓力加工機(jī)械設(shè)備，是最早應(yīng)用液壓傳動技術(shù)的機(jī)械之一。YB32-200型四柱萬能液壓機(jī)主缸的最大壓制力為2000kN，其液壓傳動系統(tǒng)的最高工作壓力為32MPa?，F(xiàn)以YB32-200型四柱萬能液壓機(jī)為例，分析其液壓傳動系統(tǒng)的工作原理及特點。該液壓機(jī)有上、下兩個液壓缸，安裝在四個立柱之間。上液壓缸為主缸，驅(qū)動上滑塊實現(xiàn)“快速下行→慢速加壓→保壓延時→泄壓換向→快速退回→原位停止”的工作循環(huán)。下液壓缸為頂出缸，驅(qū)動下滑塊實現(xiàn)“向上頂出→停留→向下退回→原位停止”的工作循環(huán)。

圖9-6所示為YB32-200型四柱萬能液壓機(jī)的液壓傳動系統(tǒng)原理圖。該液壓機(jī)的液壓傳動系統(tǒng)由主缸、頂出缸(軸向柱塞式)、變量泵、安全閥、遠(yuǎn)程調(diào)壓閥、溢流閥、電磁換向閥、液動換向閥、順序閥、預(yù)泄換向閥、電液換向閥、壓力繼電器、單向閥、液控?fù)Q向閥等元件組成。該系統(tǒng)采用變量泵與液壓缸式容積調(diào)速回路，工作壓力范圍為10~32MPa，其主油路的最高工作壓力由安全閥2限定，實際工作壓力可由遠(yuǎn)程調(diào)壓閥3調(diào)整，控制油路的壓力由溢流閥4調(diào)整，液壓泵的卸荷壓力可由順序閥7調(diào)整。電磁鐵的動作順序見表9-3。圖9-6YB32-200型四柱萬能液壓機(jī)的液壓傳動系統(tǒng)原理圖

1.主缸運動

1)快速下行。

(1)控制油路。

(2)主油路。

2)慢速加壓

當(dāng)主缸的上滑塊接觸到被壓制的工件時，主缸上腔壓力升高，液控單向閥12關(guān)閉，且液壓泵流量自動減小，滑塊下移速度降低，慢速壓制工件。這時除充液箱不再向液壓缸上腔供油外，其余油路與快速下行的油路完全相同。

3)保壓延時

保壓延時的油路如下。

(1)控制油路。

(2)主油路。

4)泄壓換向

泄壓換向的油路如下。

(1)控制油路。

(2)主油路。

5)快速退回

快速退回的油路如下。

(1)控制油路。

(2)主油路。

6)原位停止

當(dāng)上滑塊返回至原始位置，壓下行程開關(guān)S1時，使電磁鐵2YA斷電，電磁換向閥5和液動換向閥6均換為中位(預(yù)泄換向閥8復(fù)位)，主缸上、下腔封閉，上滑塊停止運動。安全閥13為上缸安全閥，起平衡上滑塊重量作用，可防止與上滑塊相連的運動部件在上位時因自重而下滑。

2.頂出缸運動

1)向上頂出

當(dāng)主缸返回原位，壓下行程開關(guān)S1時，除使電磁鐵2YA斷電，主缸原位停止外，還使電磁鐵4YA通電，電液換向閥14換為右位。壓力油經(jīng)電液換向閥14進(jìn)入頂出缸下腔，其上腔回油，下滑塊上移，將壓制好的工件從模具中頂出。這時系統(tǒng)的最高工作壓力可由溢流閥15調(diào)整。

2)停留

當(dāng)下滑塊上移到其活塞碰到缸蓋時，便可停留在這個位置上。同時碰到上位開關(guān)

S2，使時間繼電器動作，延時停留。停留時間可由時間繼電器調(diào)整。這時的油路未變。

3)向下退回

當(dāng)停留結(jié)束時，時間繼電器發(fā)出信號，使電磁鐵3YA通電(電磁鐵4YA斷電)，電液換向閥14換為左位。壓力油進(jìn)入頂出缸上腔，其下腔回油，下滑塊下移。

4)原位停止

當(dāng)下滑塊退至原位時，擋塊壓下下位開關(guān)S3，使電磁鐵3YA斷電，電液換向閥14換為中位，運動停止。

3.浮動壓邊

1)上位停留

先使電磁鐵4YA通電，電液換向閥14換為右位，頂出缸下滑塊上升至頂出位置，由行程開關(guān)或按鈕發(fā)出信號以使4YA再斷電，電液換向閥14換為中位，使下滑塊停在頂出位置上。這時頂出缸下腔封閉，上腔通油箱。

2)浮動壓邊

浮動壓邊時主缸上腔進(jìn)壓力油(主缸油路同慢速加壓油路)，主缸下腔油進(jìn)入頂出缸上腔，頂出缸下腔油可經(jīng)溢流閥15流回油箱。

YB32-200型四柱萬能液壓機(jī)的液壓傳動系統(tǒng)具有以下特點：

(1)系統(tǒng)采用了變量泵

液壓缸式容積調(diào)速回路。

(2)兩液壓缸均使用液動換向閥換向。

(3)采用兩主換向閥中位串聯(lián)的互鎖回路。

(4)液壓機(jī)是大功率立式設(shè)備，壓制工件時需要很大的力，因而主缸直徑大，上滑塊快速下行時需要很大的流量，但頂出缸工作時卻不需要很大的流量。

(5)在保壓延時階段時，由多個單向閥、液控單向閥組成主缸保壓回路。

(6)系統(tǒng)中采用了預(yù)泄換向閥，使主缸上腔泄壓后才能換向。

9.3氣壓傳動基礎(chǔ)知識

9.3.1氣壓傳動系統(tǒng)的工作原理圖9-7(a)所示為氣動剪切機(jī)的工作原理簡圖(圖示位置為工料被剪前的情況)。圖9-7(b)所示為該系統(tǒng)的圖形符號。圖9-7氣動剪切機(jī)的工作原理圖

9.3.2氣壓傳動系統(tǒng)的組成

1.氣壓傳動系統(tǒng)的基本構(gòu)成

氣壓傳動系統(tǒng)主要由以下5個部分組成。

(1)氣源裝置。

(2)氣動執(zhí)行元件。

(3)氣動控制元件。

(4)氣動輔助元件。

(5)工作介質(zhì)。

由以上五部分組成的氣壓傳動系統(tǒng)是為了驅(qū)動用于各種不同目的的機(jī)械裝置，其最重要的三個控制內(nèi)容是壓力大小、運動方向和運動速度。

2.氣動元件的基本類型

表9-4中列出了氣動元件的基本類型。

9.3.3氣壓傳動的特點

常用的各種傳動和控制方式包括氣壓傳動、液壓傳動、機(jī)械傳動、電氣傳動、電子傳動等。在自動化、省力化設(shè)計時，應(yīng)對各種方式進(jìn)行比較，選擇最合適的方式或組合進(jìn)行運用，以做到更可靠、更經(jīng)濟(jì)、更安全和更簡單。表9-5列出了氣壓傳動與其他傳動方式的比較。

1.氣壓傳動的優(yōu)點

氣壓傳動的優(yōu)點如下：

(1)空氣來源方便，用后直接排出，無污染。

(2)空氣黏度小，氣體在傳輸中摩擦力較小，故可以集中供氣和遠(yuǎn)距離輸送。

(3)氣壓傳動系統(tǒng)對工作環(huán)境適應(yīng)性好。特別在易燃、易爆、多塵埃、強(qiáng)磁、輻射、振動等惡劣工作環(huán)境中工作時，氣壓傳動系統(tǒng)的安全性和可靠性優(yōu)于液壓傳動、電子傳動和電氣傳動系統(tǒng)的。

(4)氣動動作迅速、反應(yīng)快、調(diào)節(jié)方便，可利用氣壓信號實現(xiàn)自動控制。

(5)氣動元件結(jié)構(gòu)簡單、成本低且壽命長，易于標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化。

2.氣壓傳動的缺點

氣壓傳動的缺點如下：

(1)運動平穩(wěn)性較差。因空氣的可壓縮性較大，其工作速度受外負(fù)載變化影響大。

(2)工作壓力較低(0.3~1MPa)，輸出力或轉(zhuǎn)矩較小。

(3)空氣凈化處理較復(fù)雜。氣源中的雜質(zhì)及水蒸氣必須凈化處理。

(4)因空氣黏度小，潤滑性差，需設(shè)置單獨的潤滑裝置。

(5)有較大的排氣噪聲。

9.4氣動基本回路和氣壓傳動系統(tǒng)實例

9.4.1換向控制回路氣動執(zhí)行元件的換向主要是利用方向控制閥來實現(xiàn)的。方向控制閥按照通路數(shù)可分為二通閥、三通閥、四通閥、五通閥等，利用這些方向控制閥可以構(gòu)成單作用執(zhí)行元件和雙作用執(zhí)行元件的各種換向控制回路，如單作用氣缸換向回路和雙作用氣缸換向回路。

1.單作用氣缸換向回路

圖9-8(a)所示為二位三通電磁閥控制的單作用氣缸換向回路。電磁鐵通電時，氣缸桿向上；反之，氣缸桿向下。

圖9-8(b)所示為三位四通電磁閥控制的單作用氣缸換向回路，其可以控制氣缸上、下、停止。三位四通電磁閥在兩電磁鐵都斷電時自動對中，能使氣缸停止在任何位置，但定位精度不高，并且定位時間不長。圖9-8單作用氣缸換向回路

2.雙作用氣缸換向回路

圖9-9所示為不同的雙作用氣缸換向回路，在實際中，可以根據(jù)執(zhí)行元件的動作與操作方式等，對這些回路進(jìn)行靈

活選用和組合。圖9-9(a)、(b)所示為簡單換向回路。

圖9-9(c)所示為雙穩(wěn)換向回路，雙穩(wěn)換向回路具有“記憶”功能。當(dāng)有置位(或復(fù)位)信號作用后，系統(tǒng)輸出某一工作狀態(tài)。在該信號取消后，其他復(fù)位(或置位)信號作用前，原輸出狀態(tài)一直保持不變。圖9-9-雙作用氣缸換向回路

9.4.2壓力控制回路

1.一次壓力控制回路

一次壓力控制是指把空氣壓縮機(jī)的輸出壓力控制在一定值以下。一般情況下，空氣壓縮機(jī)的輸出壓力為0.8MPa左右，并在壓力控制回路中設(shè)置儲氣罐，儲氣罐上裝有壓力表、安全閥等。

安全閥的調(diào)定值要適當(dāng)，若調(diào)得過高，則系統(tǒng)不夠安全，壓力損失和泄漏也要增加；若調(diào)得過低，則會使安全閥頻繁開啟溢流而消耗能量。一般可根據(jù)氣壓傳動系統(tǒng)的工作壓力范圍，將安全閥的調(diào)定值調(diào)整在0.7MPa左右。安全閥用于控制空氣壓縮站的儲氣罐，使其壓力不超過規(guī)定壓力。一次壓力控制回路如圖9-10所示。圖9-10一次壓力控制回路

2.二次壓力控制回路

二次壓力控制回路是指利用每臺氣動設(shè)備的氣源進(jìn)口處的壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)的回路。二次壓力控制是指把空氣壓縮機(jī)輸送出來的壓縮空氣，經(jīng)一次壓力控制后作為減壓閥的輸入壓力p1(稱為供氣壓力)，再經(jīng)減壓閥減壓穩(wěn)壓后所得到的輸出壓力p2(稱為二次壓力)作為氣動控制系統(tǒng)的工作氣壓使用?？梢?，氣源的供氣壓力p1

應(yīng)高于二次壓力p2所必需的調(diào)定值。在選用圖9-11所示的二次壓力控制回路時，可以用三個分離元件(即空氣過濾器1、減壓閥2和油霧器3)組合而成，也可以采用氣動三聯(lián)件的組合件。

在組合時，三個元件的相對位置不能改變。由于空氣過濾器的過濾精度較高，因此，在它的前面還要加一級粗過濾裝置。若控制系統(tǒng)不需要加油霧器，則可省去油霧器或在油霧器之前用三通接頭引出支路即可。圖9-11二次壓力控制回路

3.高、低壓力選擇回路

圖9-12所示為利用減壓閥控制高、低壓力輸出的回路。圖9-12高、低壓力選擇回路

4.壓力控制順序回路

圖9-13所示為壓力控制順序回路。圖9-13壓力控制順序回路

5.過載保護(hù)回路

在如圖9-14所示的過載保護(hù)回路中，按下機(jī)械控制控向閥1，當(dāng)工作缸伸出時，若遇到障礙物，使氣缸過載，則無桿腔壓力升高，打開順序閥4，使二位三通手控?fù)Q向閥2換向，二位四通氣控?fù)Q向閥3復(fù)位，從而使活塞桿立即縮回。圖9-14過載保護(hù)回路

9.4.3速度控制回路

1.單作用氣缸速度控制回路

單作用氣缸速度控制回路中常用節(jié)流閥、快排氣閥等進(jìn)行調(diào)速。

(1)節(jié)流閥調(diào)速。升降均通過節(jié)流閥調(diào)速如圖9-15(a)所示，通過調(diào)節(jié)各單向節(jié)流閥的開度大小，可以調(diào)節(jié)氣體流量，從而可以分別控制活塞桿伸出和退回的運動速度。該回路的運動平穩(wěn)性和速度剛度都較差，易受外負(fù)載變化的影響，用于對速度穩(wěn)定性要求不高的場合。

(2)快排氣閥調(diào)速。圖9-15(b)所示為氣缸的活塞桿上升時可以利用節(jié)流閥調(diào)速，活塞桿下降時利用快排氣閥排氣，從而實現(xiàn)快速退回。圖9-15單作用氣缸速度控制回路

2.雙作用氣缸速度控制回路

在氣壓傳動系統(tǒng)中，采用排氣節(jié)流調(diào)速的方法控制氣缸運動的速度，活塞的運動速度比較平穩(wěn)，振動小，比進(jìn)氣節(jié)流調(diào)速效果要好。

圖9-16(a)、(b)所示的雙作用氣缸速度控制回路在原理上沒有什么區(qū)別，只是圖9-16(a)所示的是換向閥前節(jié)流控制回路，采用單向節(jié)流閥；圖9-16(b)所示的為換向閥后節(jié)流控制回路，采用排氣節(jié)流閥。這兩種速度控制回路的調(diào)速效果基本相同，都屬于排氣節(jié)流調(diào)速。從成本上考慮，圖9-16(b)所示的回路要經(jīng)濟(jì)一些。圖9-16雙作用氣缸速度控制回路

3.快速往復(fù)動作回路

快速往復(fù)動作回路如圖9-17所示。該回路通過兩個快速排氣閥控制氣缸伸縮的速度。若想實現(xiàn)氣缸單向快速運動，則可去掉圖中的一個快速排氣閥。圖9-17快速往復(fù)動作回路

4.速度換接回路

速度換接回路如圖9-18所示。該回路主要由兩個二位二通閥和單向節(jié)流閥并聯(lián)組成。當(dāng)擋塊壓下行程開關(guān)時，該系統(tǒng)發(fā)出電信號，使二位二通閥換向，改變排氣通路，從而改變氣缸速度。行程開關(guān)的位置可根據(jù)需要而定。圖9-18速度換接回路

5.緩沖回路

在圖9-19所示的緩沖回路中，當(dāng)活塞行至行程末端時，其左腔壓力已經(jīng)打不開順序閥2，余氣只能經(jīng)節(jié)流閥1排出，因此活塞得到緩沖。此回路適用于氣缸行程末端要求獲得緩沖的場合，如行程長、速度快、慣性大的場合。圖9-19緩沖回路

9.4.4氣壓傳動系統(tǒng)實例

1.拉門自動啟閉氣壓傳動系統(tǒng)

拉門自動啟閉裝置通過連桿機(jī)構(gòu)將氣缸活塞桿的直線運動轉(zhuǎn)換成拉門的啟閉運動，利用超低壓氣動換向閥檢測行人的踏板動作，其氣壓傳動系統(tǒng)如圖9-20所示。圖9-20拉門自動啟閉氣壓傳動系統(tǒng)

2.氣動機(jī)械手氣壓傳動系統(tǒng)

機(jī)械手是自動化生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)線上的重要裝置之一，它可以根據(jù)各種自動化設(shè)備的工作需要，模擬人手的部分動作，按著預(yù)定的控制程序、軌跡和工藝要求實現(xiàn)自動抓取、搬運，完成工件的上料、卸料和自動換刀。因此，它在機(jī)械加工、沖壓、鍛造、鑄造、裝配和熱處理等生產(chǎn)過程中被廣泛應(yīng)用，以減輕工人的勞動強(qiáng)度。氣動機(jī)械手是機(jī)械手的一種，它具有