《液压与气动技术》课件第十四章 气动传动系统及其设计.ppt

1、程序控制系统是工业生产领域(如液压、电气线路装置，尤其是气动装置)中广泛应用的控制系统。程序控制是根据生产过程中的物理量(如位移、时间、温度等)的变化使被控对象的执行元件按照预先给定的条件有序的动作。程序控制可分为简单程序控制和数字程序控制。根据控制信号的类型，气动简单程序控制又可分为行程程序控制、时间程序控制和时间行程混合程序控制。行程程序控制回路的设计方法常用的有以下几种。1.1.试凑法试凑法试凑法是控制回路由常用的气动基本回路、常用回路组成。在此方法中，一般先设计、选择控制回路，然后分析此控制回路是否满足要求，如果不满足要求则重新设计回路。此方法是常用的回路设计方法。2.X-D2.X-D

2、线图法线图法X-D线图法又称为信号动作线图法，X-D线图是根据给定的工作程序，将各行程信号和各执行元件(汽缸或气动马达)在整个循环过程中的动作状态，用相应的图线表示在XD线图中。此外还有卡诺图法、程序控制线图法、计算机辅助逻辑综合法、分组供气法等。通常，在描述气动程序控制系统的工作程序时，遵循以下约定。1.将所用的汽缸依次用大写字母A、B，C来表示；字母下标“l”或“0”分别表示汽缸活塞杆伸出或缩回的两种状态，例如：Al表示汽缸活塞杆A伸出状态，A0表示汽缸A活塞杆缩回状态。2.用与汽缸活塞杆相对应的小写字母a、b、c表示相应的行程阀发出的信号；其字母下标“1或“0”分别表示汽缸活塞杆伸出或缩

3、回时，相应的行程阀及其发出的信号。例如：al表示汽缸A在伸出行程终点的行程阀及其发出的信号，a0表示汽缸A在缩回行终点的行程阀及其发出的信号。3.在经过逻辑处理而消除了障碍的信号的右上角加注“，”号表示执行信号，如a0、al等。不带“*”号的信号称为原始信号。在X-D线图中不仅可以直观地找出障碍信号(或干扰信号)，而且可以方便地找到排除障碍信号的各种可能方案，从而写出各被控程序的控制逻辑函数表达式，进而绘制逻辑原理框图和气控回路图。应用X-D线图法设计程序控制回路的步骤如下：1.1.根据生产自动化的工艺流程要求，列出工作程序。根据生产自动化的工艺流程要求，列出工作程序。2.2.绘制绘制X-DX

4、-D线图，判别并消除障碍信号。线图，判别并消除障碍信号。3.3.写出所有执行元件的控制信号。写出所有执行元件的控制信号。4.4.绘制逻辑原理图。绘制逻辑原理图。5.5.根据逻辑原理图绘制气动程序回路原理图根据逻辑原理图绘制气动程序回路原理图。图14-1-1为气控冲孔机结构示意图。其工作顺序是：气缸A夹紧A1气缸B冲孔B1气缸B带冲头退回B0气缸A松开工件A0。1.编制工作程序将各执行元件和控制信号分别用前述的符号A1、Ao、B1及a1、ao、b1代替，并根据生产自动化的工艺流程要求，列写工作程序。在工作程序列写中将各种动作一次列写出来后，用“一”符号把各个动作连接成一串动作。如图14-1-2所

5、示。2.绘制XD线图(1)画方格图(2)画动作（D线）(3)画主令信号线（X线）3.分析并消除障碍信号(1)(1)判别障碍判别障碍信号信号所谓障碍信号是指在同一时刻，阀的两个控制侧同时存在控制信号，妨碍阀按预定行程换向，用XD图确定障碍信号的方法是：检查每组信号线和动作线，凡存在信号线而无对应动作线的信号线即为障碍段，存在障碍段的信号为障碍段的信号为障碍信号，障碍段用锯齿线标出。(2)(2)消除消除障碍信号障碍信号 无障碍的信号，可直接用作执行信号，但控制第一节拍动作的执行信号一定是起动信号和无障碍信号相“与”。所有有障碍信号必须消障后才能用作执行信号。脉冲信号法逻辑回路法4.绘制逻辑原理图和

6、气动回路原理图根据XD图上的执行信号表达式，即可绘出逻辑原理图，然后根据气控逻辑原理图便可绘出气动控制系统图。本例只绘出引日中间记忆元件消障的气控逻辑原理图及气动回路原理图，见图14-1-7和图14-1-8。气动技术是实现工业生产机械化、自动化的方式之一。由于气压传动系统使用安全、可靠，可以在高温、振动、腐蚀、易燃、易爆、多尘埃、强磁、辐射等恶劣环境下工作，所以应用日益广泛。气液动力滑台是采用气液阻尼缸作为执行元件。由于在它的上面可安装单轴头、动力箱或工件，因而在机床上常用来作为实现进给运动的部件。1.快进工进快退停止当手动阀3切换到右位时，给与进刀信号，在气压作用下气缸中的活塞开始向下运动，

7、液压缸中活塞下腔的油液经行程阀6的左位和单向阀7进入液压缸活塞的上腔，实现快进；当快进刀活塞杆上的挡铁B切换行程阀6后（右位），油液只经节流阀5进入活塞上腔，调节节流阀的开度，即可调节气液缸运动速度，所以活塞开始工进；工进到挡铁C使行程阀2复位时，阀3切换到左位，气缸活塞向上运动。液压缸活塞上腔的油液经阀8的左位和手动阀中的单向阀进入液压缸下腔，实现快退。当快退到挡铁A切换8，切断油液通道，活塞停止运动。2快进工进慢退快退停止当手动阀4处于左侧时，可实现该动作的双向进给程序。动作循环中的快进慢进的动作原理与上述相同。当慢进至挡铁C切换阀2至左位时，阀3切换至左位，气缸活塞开始向上运动，这时液压

8、缸上腔的油液经阀8的左位和阀5进入活塞下腔，实现慢退（反向进给；慢退到挡铁B离开阀6的顶杆而使其复位后，液压缸活塞上腔的油液就经阀6左位而进入活塞下腔，开始快退；快退到挡铁A切换8而切断油路时，停止运动。工件夹紧气压传动系统是机械加工自动线和组合机床中常用的夹紧装置的驱动系统。其动作循环是：当工件运动到指定位置后，气缸A活塞杆伸出，将工件定位后两侧的气缸B和C的活塞杆同时伸出，从两侧面对工件夹紧，然后再进行切削加工，加工完后各夹紧缸退回，将工件松开。该回路利用逻辑“或”的功能，回路比较简单，很少产生误动作。行人从门的哪一边进出均可。减压阀13可使关门的力自由调节，十分便利。如图14-2-4是用于某专用设备上的气动机械手的结构示意图，它由四个气缸组成，可在三个坐标内工作，图中A为夹紧缸，其活塞退回时夹紧工件，活塞杆伸出时松开工件。B缸为长臂伸缩缸，可实现伸出和缩回动作。C缸为立柱升降缸。D缸为回转缸，该气缸有两个活塞，分别装在带齿条的活塞杆两头，齿条的往复运动带动立柱上的齿轮旋转，从而实现立柱及长臂的回转。2.气动控制回路的工作原理该气动机械手的控制要求是：手动启动后，能从第一个动作开始自动延续到最后一个动作。其要求的动作顺序为：