理论_机械车液压气动系统方案.docx

授课人：培训班名称：铁路大型养路机械司机转岗培训课 题机械车液压、气动系统教学目的与教学要求目的：熟悉机械车液压元件的功能；了解气动系统组成与基本作业原理。要求：此教案让学员熟悉机械车液压元件的功能；了解气动系统组成与基本作业原理。教学重点与教学难点重点：液压系统、液压泵的工作原理、液压马达的工作原理、气缸、气动控制装置的特、气动回路的组成。难点：液压系统、液压泵的工作原理、液压马达的工作原理、气缸、气动控制装置的特、气动回路的组成。课型理论课 课时分配讲授360分钟其他合计360分钟教学方法、手段（教具）1、方法：讲授法、示法。2、手段：多媒体课件教学过程（教学步骤与容）一、组织教学:引导学生进入学习状态。二、导入新课:通过常用液压原件引入课题.三、讲授新课液压系统液压系统是捣固车很重要的组成部分。液压传动相对于其他传动形式，具有结构简单、布局紧凑、输出能量大，体积小、反应灵敏，可进行无级调速、容易实现自动控制与过载保护、传动平稳、安全可靠、重量轻、寿命长、更换容易等优点。液压系统是由各种不同功能的液压元件组成的。液压元件可以分为动力元件、控制元件、辅助元件和液压油五大部分。动力元件：将机械能转变为液压能输出的元件，统称为液压泵。控制元件：控制元件有控制压力元件，如减压阀、溢流阀；流量控制元件，如节流阀、伺服阀；方向控制元件，如电磁阀等。控制元件能够控制液压系统所需要的力、速度、运动方向，使液压系统工作协调、平稳、可靠，组成液压系统的控制环节。执行元件：执行元件是将液压能转变为机械能，驱动机械机构运动，是液压系统输出力的环节，如液压油缸、液压马达。辅助元件：辅助元件是指各种管路与管接件、油箱、蓄能器、过滤器等。辅助元件是液压系统工作油液的储存、过滤和连通等的辅助件。液压油：液压油是液压系统传递能量的工作介质，液压油还能把系统中产生的热量带走，通过散热器传到大气中.08-32型捣固车的整个液压系统由以下液压回路组成：1 油泵与振动油马达回路2 捣固装置升降与捣固镐夹持液压回路。3 捣固装置横移与夯拍器升降液压回路。4 起拨道装置与作业走行油马达液压回路。1.液压泵的工作原理液压泵都是依靠密封容积变化的原理来进行工作的，故一般称为容积式液压泵图6-2为一单柱塞液压泵的工作原理图，图中柱塞2装在缸体3中形成一个密封容积a，柱塞在弹簧4的作用下始终压紧在偏心轮1上。原动机驱动偏心轮1旋转使柱塞2作往复运动，使a的密封容积大小发生周期性的交替变化。当a由小变大时就形成部分真空，使油箱中油液在大气压作用下，经吸油管顶开单向阀6进入油箱a而实现吸油；反之，当大变小时，a腔中吸满的油液将顶开单向阀5流人系统而实现压油。这样液压泵就将原动机输人的机械能转换成液体的压力能，原动机驱动偏心轮不断旋转，液压泵就不断地吸油和压油。6-2液压泵工作原理1 一偏心轮；2柱塞；3缸体；4 弹簧；5、6一单向阀2.液压泵的特点单柱塞液压泵具有一切容积式液压泵的基本特点。1.具有若干个密封且又可以周期性变化空间。液压泵输出流量与此空间的容积变化量和单位时间的变化次数成正比，与其他因素无关。这是容积式液压泵的一个重要特性。2.油箱液体的绝对压力必须恒等于或大于大气压力。这是容积式液压泵能够吸入油液的外部条件。因此，为保证液压泵正常吸油，油箱必须与大气相通，或采用密闭的充压油箱。3.具有相应的配油机构，将吸油腔和排液腔隔开，保证液压泵有规律地、连续地吸、排液体。液压泵的结构原理不同，其配油机构也不相同。图6 2中的单向阀5、6就是配油机构。容积式液压泵中的油腔处于吸油时称为压油腔。吸油腔的压力决定于吸油高度和吸油管路的阻力吸油高度过高或吸油管路阻力太大，会使吸油腔真空度过高而影响液压泵的自吸能力，压油腔的压力则取决于外负载和排油管路的压力损失，从理论上讲排油压力与液压泵的流量无关。容积式液压泵排油的理论流量取决于液压泵的有关几何尺寸和转速，而与排油压力无关。但排油压力会影响泵的泄露和油液的压缩量，从而影响泵的实际输出流量，所以液压泵的实际输出流量随排油压力的升高而降低。液压泵按其在单位时间所能输出的油液的体积是否可调节而分为定量泵和变量泵两类;按结构形式可分为齿轮式、叶片式和柱塞式三大类。3.液压泵的主要性能参数(1)压力工作压力。液压泵实际工作时的输出压力称为工作压力。工作压力的大小取决于外负载的大小和排油管路上的压力损失，而与液压泵的流量无关。额定压力。液压泵在正常工作条件下，按试验标准规定连续运转的最高压力称为液压泵的额定压力。最高允许压力。在超过额定压力的条件下，根据试验标准规定，允许液压泵短暂运行的最高压力值，称为液压泵的最高允许压力。（2）排量和流量排量Vo液压泵每转一周，由其密封容积几何尺寸变化计算而得的排出液体的体积叫液压泵的排量。排量可调节的液压泵称为变量泵；排量为常数的液压泵则称为定量泵。理论流量q理论流量是指在不考虑液压泵的泄漏流量的情况下，在单位时间所排出的液体体积的平均值。显然，如果液压泵的排量为V，其主轴转速为n，则该液压泵的理论流量为q= Vn实际流量q。液压泵在某一具体工况下，单位时间所排出的液体体积称为实际流量实际流量等于理论流量qi减去泄漏流量q，即q=qi-q额定流量qn。液压泵在正常工作条件下，按试验标准规定（如在额定压力和额定转速下）必须保证的流量。(3)功率和效率液压泵的功率损失有容积损失和机械损失两部分。积损失。容积损失是指液压泵流量上的损失，液压泵的实际输出流量总是小于其理论流量，其主要原因是由于液压泵部高压腔的泄漏、油液的压缩与在吸油过程中由于吸油阻力太大、油液黏度大与液压泵转速高等原因而导致油液不能全部充满密封工作腔。液压泵的容积损失用容积效率来表示。容积效率 等于液压泵的实际输出流量q与其理论流量qi之比，即 = i=qi i=1 i因此液压泵的实际输出流量q为q=qi =Vn式中 F液压泵的排量（m3/r)；n液压泵的转速（r/s)。液压泵的容积效率随着液压泵工作压力的增大而减小，且随液压泵的结构类型不同而异，但恒小于1。机械损失。机械损失是指液压泵在转矩上的损失。液压泵的实际输入转矩T0总是论上所需要的转矩T，其主要原因是由于液压泵体相对运动部件之间因机械摩擦而引起的摩擦转矩损失以与液体的黏性而引起的摩擦损失。液压泵的机械损失用机械效率表示机械效率等于液压泵的理论转矩Ti与实际输入转矩T0之比，设转矩损失为T，则液压泵的机械效率为m=TiTo=11+TTi(4)液压泵的功率输人功率pi。液压泵的输人功率是指作用在液压泵主轴上的机械功率，当输人转矩为T0 ，角速度为w时，有Pi=T0w输出功率P0液压泵的输出功率是指液压泵在工作过程中的实际吸、压油口间的压差p和输出流量q的乘积，即P=pq式中p液压泵吸、压油口之间的压力差（N/m2）q液压泵的实际输出流量（m3/s）P液压泵的输出功率（Nm/s或W）在实际的计算中，若油箱通大气，液压泵吸、压油的压力差往往用液压泵出口压力p代入。（5）液压泵的总效率液压泵的总效率是指液压泵的实际输出功率与其输人功率的比值，即 =Ppi=pqT0w=pqi vTiw m= v m式中，pqi/w为理论输人转矩Ti。由式可知，液压泵的总效率等于其容积效率与机械效率的乘积，所以液压泵的输人功率也可写为Pi=pq 4.液压泵分类 液压泵分类 按液压系统中常用的泵结构分为齿轮泵、叶片泵和柱塞泵三种。齿轮泵：体积较小，结构较简单，对油的清洁度要求不严，价格较便宜；但泵轴受不平衡力，磨损严重，泄漏较大。叶片泵：分为双作用叶片泵和单作用叶片泵。这种泵流量均匀、运转平稳、噪声小、作压力 和容积效率比齿轮泵髙、结构比齿轮泵复杂。柱塞泵：容积效率高、泄漏小、可在高压下工作、大多用于大功率液压系统；但结构复杂，材料和加工精度要求高、价格贵、对油的清洁度要求高。一般在齿轮泵和叶片泵不能满足要求时才用柱塞泵。还有一些其他形式的液压泵，如螺杆泵等。选择液压泵的原则是：根据主机工况、功率大小和系统对工作性能的要求，首先确定液压泵的类型，然后按系统所要求的压力、流量大小确定其规格型号。一般来说，由于各类液压泵各自突出的特点，其结构、功用和动转方式各不相同，因此应 根据不同的使用场合选择适宜的液压泵。一般在机床液压系统中，往往选用双作用叶片泵和限压式变量叶片泵；而在筑路机械、港口机械与小型工程机械中往往选择抗污染能力较强的齿轮泵；在负载大、功率大的场合往往选择柱塞泵。叶片泵是用叶片组成密封容积空间，在转子转动过程中容积发生变化，从而实现吸油-排油过程。叶片泵分单作用式和双作用式两大类，单作用式叶片泵为变量泵，双作用式叶片泵为定量泵。定量泵除单泵外，还有双联、多联、双级定量泵等多种形式，变量泵也有限压式、稳流式变量泵等形式。图65为大型养路机械上使用的T6DC型双联叶片泵的结构。T6DC型双联叶片相当于两个单级作用叶片泵的组合。泵的两套转子、定子和配油盘等装个泵体。泵体有一个公共吸油口，两个单独的排油口。两个叶片泵的转子由同一传动轴带动旋转。两个泵的流量按需要选择。图6-5 T6DC 型双联叶片泵结构后端盖；2-后配油盘；3-泵体；4-转子；5-叶片；6-定子；7-前配油盘；8-轴承；9-前端盖；10-传动轴双联叶片泵的流量可以分开使用，也可以合并使用。当运动部件在高速轻载运行时，可由两个泵同时供给低压油；在重载慢速时，可由高压小流量泵单独供油，而大流量泵卸荷。采用双联叶片泵可以节省功率损耗，减少油液发热，提高系统的总效率，所以得到广泛的应用二、液压马达1.液压马达分类液压马达是把液体的压力能转换为机械能的装置，从原理上讲，液压泵可以作液压马达用，液压马达也可作液压泵用。从能量转换的观点来看，液压泵与液压马达是可逆工作的液压元件，向任何一种液压泵输入工作液体，都可使其变成液压马达工况；反之，当液压马达的主轴由外力矩驱动旋转时，也可变为液压泵工况。这是由于液压泵与液压马达具有同样的基本结构要素：密闭而又可以周期变化的容积和相应的配油机构。但是，由于液压马达和液压泵的工作条件不同，对各自的性能要求也不一样，所以同类型的液压马达和液压泵之间，仍存在许多差别。(1)动力不同液压马达是靠输入液体压力来启动工作的，而液压泵是由电动机等其他动力装置直接带动的，因此结构上有所不同。液压马达容积密封必须可靠，为此叶片式马达叶片根部设有预压弹簧，使叶片始终贴紧定子，以保证马达顺利启动。(2)配流机构液压马达有正、反转要求，所以配流机构是对称的，进、出油口孔径相等。而液压泵一般是单向旋转，其配流机构与卸荷槽不对称，进油口孔径都比出油口大。(3)自吸性能差异液压马达依靠压力油工作，不需要有自吸能力，而液压泵必须有自吸能力。如轴向柱塞泵改成液压马达时，柱塞回程弹簧不需要安装，但在实际应用中，为防止柱塞脱空，加一定背压为好。(4)防止泄漏形式不同液压泵常采用泄漏形式，部泄漏口直接与液压泵吸油口相通而液压马达是双向运转、髙之低压油口互相变换，当用出油口节流调速时，产生背压，使泄漏孔压力增高，很容易因压力冲击损坏密封圈。所以，若用液压泵作液压马达时，应采用外泄漏式结构。(5)容积效率不同液压马达容积效率比较低，所以，液压马达的转速不宜过低，即供油的流量不能太低。(6)液压马达启动转矩大为使启动转矩与工作状态尽量接近，要求其转矩脉动要小，部摩擦要小，齿数、叶片数、柱塞数应比相应的液压泵多。液压马达轴向间隙补偿装置的压紧力比液压泵小，以减小摩擦。由于液压马达与液压泵具有上述不同的特点，使得很多类型的液压马达和液压泵不能互逆使用。液压马达按其额定转速分为高速和低速两大类，额定转速高于500 r/min的属于高速马达，额定转速低于500r/min的属于低速液压马达。高速液压马达的基本形式有齿轮式、螺杆式、叶片式和轴向柱塞式等。高速液压马达的主要特点是转速较高、转动惯量小，便于启动和制动，调速和换向的灵敏度高。通常高速液压马达的输出转矩不大（仅几十牛顿米到几百牛顿米），所以又称为高速小转矩液压马达。液压马达也可按其结构类型来分，可以分为齿轮式、叶片式、柱塞式和其他形式。一、气动技术基本知识气动技术中常用的单位1个大气压=760mmHg =1.013bar =101kpa压力单位换算1N/=kgf/m=kgf/c1kgf/c=0.1Mpa气动控制装置的特点空气廉价且不污染环境，用过的气体可直接排入大气速度调整容易元件结构紧凑，可靠性高受湿度等环境影响小使用安全便于实现过载保护气动系统的稳定性差工作压力低，功率重量比小元件在行程中途停止精度低气动系统的组成气动系统基本由以下装置和元件组成(1)气源装置气动系统的动力源提供压缩空气(2)空气处理装置调节压缩空气的洁净度与压力(3)控制元件方向控制元件切换空气的流向流量控制元件调节空气的流量(4)逻辑元件与或非(5)执行元件将压力能转换为机械功(6)辅助元件保证气动装置正常工作的一些元件二、空气处理元件压缩空气中含有各种污染物质。由于这些污染物质降低了气动元件的使用寿命。并且会经常造成元件的误动作和故障。表1列出了各种空气处理元件对污染物的清除能力。1空气滤清器空气滤清器又称为过滤器、分水滤清器或油水分离器。它的作用在于分离压缩空气中的水分、油分等杂质，使压缩空气得到初步净化。油雾分离器油雾分离器又称除油滤清器。它与空气滤清器不同之处仅在于所用过滤元件不同。空气滤清器不能分离油泥之类的油雾，原因是当油粒直径小于23m时呈干态，很难附着在物体上，分离这些微粒油雾需用凝聚式过滤元件，过滤元件的材料有：活性炭用与油有良好亲和能力的玻璃纤维、纤维素等制成的多孔滤芯空气干燥器为了获得干燥的空气只用空气滤清器是不够的，空气中的湿度还是几乎达100%。当湿度降时，空气中的水蒸气就会变成水滴。为了防止水滴的产生，在很多情况下还需要使用干燥器。干燥器大致可分为冷冻式和吸附式两类。空气处理装置空气滤清器、调压阀和油雾器等组合在一起，即称为空气处理装置。空气处理三联件（FRL装置）空气处理三联件俗称气动三大件。它是由滤清器、调压阀和油雾器三件组成的，空气处理双联件这是由组合式过滤器减压阀与油雾器组成的空气处理装置。空气处理四联件它是由滤清器、油雾分离器、调压阀和油雾器四件组成，用于需要优质压缩空气的地方。调压阀（减压阀）调压阀是输出压力低于输入压力，并保持输出压力稳定的压力控制元件。由于大多是与滤清器和油雾器连成一体使用，所以把它分在空气处理元件一类中。油雾器气动系统中有很多装置都有滑动部分如：气缸体与活塞，阀体与阀芯等。为了保证滑动部分的正常工作需要润滑，油雾器是提供润滑油的装置三、控制元件方向控制阀方向控制阀是气动控制回路中用来控制气体流动方向和气流通断，从而使气路中的执行元件能按要求方向进行动作的元件。在各类元件中，方向控制阀的种类最多。主要有换向阀和单向阀两大类。前者包括电磁阀，气控阀等，后者主要有单向阀，梭阀等，应用都很广泛。换向阀 换向阀主要有转阀和滑阀两大类本公司主要使用滑阀结构的换向阀。滑阀依靠其中的滑柱式阀芯处在不同位置上来接通或切断气路的。一般地讲，阀芯的切换位置主要有二个或三个，即有二位阀和三位阀之分。表中代表了阀的一个切换位置，故而有几个长方形表示该阀是几位的。长方形中的箭头#$表示在该位置上气流流动的方向，则表示在这一位置上气流被切断。二位阀有自复位和自保持两种。三位阀的阀芯除了可以停在阀体的两端外，还可有一个中间位置。气动阀通过气压信号切换阀芯，分成直接作动式和间接作动式两种，气动阀犹如去掉了电磁线圈后的电磁阀。由于采用气压信号控制，所以动作慢，不能指望像电磁阀那样高速动作，但寿命一般都较长。气动控制阀与电磁阀的区别是不用电磁铁，因而控制信号不是电信号而是气压信号，常用于防爆场合或不用电的简易生产线上。单向阀如图1单向阀只允许气流沿一个方向流动而不能反向流动。单向阀用在气路中需要防止空气逆流的场合，还可用在气源停止供气时需要保持压力的地方。梭阀相当于两个单向阀合成，有两个进气口，一个出气口，因而无论哪个进气口进气，出口总有输出，且出口总和压力高的进气口相联。双压阀则是“与”的功能，只有两口均有气流时才会使出口有输出。图2为快速排气阀的工作原理。当P腔进气后，活塞上移，阀口2开，阀口1闭，P A接通。当排气时，活塞下移，阀口2闭1开，A R接通，管路气体从R口排出。快速排气阀主要用于气缸排气，以加速气缸的动作。流量控制阀在气动系统中，如要对气缸运动速度加以控制或需要延时元件计时时，就要控制压缩空气的流量。在流量控制时，只要设法改变管道的截面就可。流量控制阀分为节流阀，速度控制阀和排气节流阀数种等。节流阀可调式节流阀依靠改变的流通面积来调节气流。速度控制阀速度控制阀由节流阀和单向阀组合而成。故而又叫单向节流阀，通过调节流量达到控制执行元件速度的目的。压力控制阀压力控制阀是利用阀芯上的气压作用力和弹簧力保持平衡来进行工作的，平衡状态的任何破坏都会使阀芯位置产生变化，其结果不是改变阀口开度的大小（例如溢流阀、减压阀），就是改变阀口的通断（例如安全阀，顺序阀）。1. 溢流阀 溢流阀由进口（P）处的气压压力控制阀芯动作，当进口处压力达到预设值时阀芯克服弹簧力动作使得进、出口导通，从而实现溢流作用。如图3(a)所示。 (a) (b)2.减压阀 减压阀则是由出口处压力驱动阀芯，当出口处压力达到预设值时阀芯克服弹簧力动作使得进、出口截断，从而实现减压作用。如图3(b)所示。各种阀的符号见附表1四、执行元件气动系统中将压缩空气的压力转换成机械能，从而实现所要求运动的驱动元件，称为执行元件。它分为气缸和气动马达两大类。相对于液压和机械传动，它结构简单，维修方便。但由于压缩空气的压力通常为0.3-0.6Mpa故而输出力小。气缸是用压缩空气作动力源，产生直线运动或摆动，输出力或力矩做功的元件。主要气缸主要类型和特点见附表2。五、气动回路（一）回路设计基础路的构成（图4）2）控制方式（二）驱动回路1驱动气缸的基本回路在通常使用的气缸中有单作用气缸和双作用气缸。以下介绍驱动这些气缸的基本回路。单作用气缸只在一个方向上的运动靠压缩空气驱动，靠弹簧力的作用回程。图5为使用单作用气缸作往复运动的气路图。换向阀（电磁阀）使用二位三通阀。换向阀的P口与气源净化装置相连接，A口与气缸相连接。速度控制阀接在换向阀与气缸之间。速度控制阀有方向性，连接时不可接反。回路的动作动原理如下：在初始位置时，P口封闭，气缸的气缸盖一侧通过速度控制阀的单向阀和换向阀直接与大气相通。气缸活塞靠弹簧力的作用停止于完全缩回的位置.当电磁阀通电换向时,气源通过速度控制阀给气缸供气,压缩弹簧使活塞前进.调整速度控制阀节流孔的大小,可以控制活塞前进速度.当电磁阀断电恢复到初始位置时,P口再次封闭,气缸空气排出.活塞在弹簧力作用下后退并返回原点.这时气缸的速度不能控制.2）双作用气缸的驱动回路图6为使双作用气缸作往复运动的气路图。换向阀使用二位五通阀（二位四通阀也可以），换向阀的P口与气源静化装置相连接。A口与气缸杆一侧的接口相连，B口与气缸盖一侧的接口相连。速度控制阀接在换向阀与气缸之间（注意方向与单作用气缸时相反）。在初始位置时，P口与气缸杆一侧相通，另一方面，气缸盖一侧通过换向阀与大气相通。这时气缸活塞处于后死点的位置上。当电磁阀通电换向时，气缸盖一侧通压缩空气，气缸杆一侧空气排出，活塞前进。活塞的速度由速度控制阀调整。当电磁阀断电回到初始位置时，气缸杆一侧充气，气缸盖一侧排气，活塞后退。后退的速度由速度控制阀调整。2气缸的速度控制回路基于不同的目的和条件，可使用各种回路对气缸进行速度控制。下面介绍通常使用的基本回路。入口节流式这种方式通过调节供给气缸的流量，对气缸的速度加以控制。图7示出了这种方式的路图。来自换向阀的空气流过速度控制阀时，单向阀关闭，气流只有通过节流阀流向气缸，因为节流阀是可调的，所以通过调整节流阀便可设定气缸活塞的速度。气流反向流动时，即从气缸一侧流向阀一侧时，单向阀打开，空气流量不受控制（自由流）。在入口节流方式中，气缸出口一侧排气较快，因而容易受到所供气压变动的影响。对于所加负载为变动负载的情况，速度稳定性差，因而除了特殊回路（例如防止失控回路等），一般都采用下面将要介绍的出口节流式。出口节流式这种方式通过调节气缸的排气流量来控制气缸速度。图8示出了这种方式的回路图。注意，速度控制阀的方向与入口节流式相反。来自换向阀的空气流过速度控制阀时，单向阀打开，于是成为自由流，气流在不受控制的情况下流向气缸。而来自气缸一侧的空气使单向阀关闭，由节流阀调节流量，从而控制气缸活塞的速度。在气缸的两个口都按出口节流式连接速度控制阀时，活塞靠两侧的压差（由排气一侧的速度控制阀调整）动作。因此，在负载变动的情况下，它比入口节流方式有更好的速度稳定性。出口节流是应用得最普通的方式。排气节流式这种方式是将节流阀连接在换向阀的排气口上，调节排气的流量来控制气缸的速度。因为气缸的进气气流不经过节流阀，所以不需要单向阀。在调节排气流量来实现速度控制这一点上，它同出口节流式完全相同，不过，如果气缸与换向阀之间的管路较长，这一部分就成了气罐，使回路的响应变差，负载变动时，速度就会不稳定。图9为排气节流式的回路图。基本回路，应用各种机能不同的电磁换向阀，可以构成不同的驱动回路。下面介绍几种基本的驱动回路。单作用气缸的往复动作回路图5所示的即为单作用气缸的往复动作回路。但由于它是采用单向的入口节流方式，所以气缸活塞的速度只有在伸出时受到控制。如果希望在缩回时（靠弹簧力作用）控制其速度，可以在换向阀与气缸之间，再反向串联一个速度调节阀，构成出口节流调速，或是在换向阀的R口上连接一个节流阀，构成排气节流方式。双作用气缸往复动作回路图6所示的即为双作用气缸往复动作回路。这个回路中，使用的电磁阀是单电磁铁弹簧复位的，线圈通电时气缸伸出并保持在前死点位置。一旦断电，电磁复位，气缸马上后退。所以，它适用于遇到紧急情况（例如电源断电）希望气缸活塞返回初始位置的场合。带自保持功能的双作用气缸往复动作回路若希望在遇到紧急情况时气缸活塞能保持现行位置，可采用图10所示的回路。与图6相比，这个回路只是用带自保持功能的双电磁铁电磁阀代替了弹簧复位的单电磁铁电磁阀。这种电磁阀在一侧线圈通电切换后，它可以在遇到紧急情况（例如电源断电）时立即停止不动。这种回路普遍用于卡紧物体或抓持重物的气动路中。双气源供气回路这是将气源分别连接到二位五通阀的R1、R2接口上使用的回路。P口为公共排气口，气缸与电磁阀之间的连接与通常的连接相反。图11示出了其回路图。在诸如用气缸升降重物等场合，当气缸伸出、缩回时，负载会有较大的不平衡。这时可采用这种双气源供气回路。一般只对一个供气口（气缸上无负载作用的一侧）的压力进行减压，以取得压力（包括负载）平衡.由于一般调压阀空气不能反向流动,所以调压阀应接在电磁阀之前.此外,并不是所有种类的电磁阀都允许从R口供气,使用时要注意选择可从R口供气的电磁阀.e) 中途位置停止回路(中位封闭式)图12示出了使用中位封闭式三位五通换向阀使气缸在中途任意位置停止的回路。如果让线圈，交替通电，断电，那么，同使用二位五通阀时一样，气缸活塞将作往复运动。在活塞运动过程中，如果两个线圈都断电，则电磁阀靠弹簧作用返回中位，接口全部被封闭。气缸靠推力差（包括负载的气缸盖一侧同气缸杆一侧的推力差）少许移动一段后停止。当无负载时，气缸杆一侧活塞的受压面积较小，所以气缸活塞往气缸杆一侧移动。停止后，如果气缸、配管、电磁阀没有泄漏，活塞将保持在停止位置上，当线圈或再次通电时，活塞重新做前进或后退。这样，虽然可以让活塞在中途停止，但由于空气有压缩性，所以不能期望有较高的停止精度。此外，有的电磁阀（滑阀）允许有一定的泄漏，所以在长时间停止于中位时，活塞会缓慢的漂移运动。在回路中添加锁紧回路（由双个气控单向阀构成）可避免这种现象。这种回路适用于对停止位置精度没有要求，停止后不希望活塞能自由移动的场合。中途位置停止回路（中位排气式） 本回路同e）节所介绍的回路基本相同，但使用中位排气式的三位五通阀。图13是它的回路图。当两个线圈都有断电时，气缸活塞两侧分别通过A,R1口和B,R2口接通大气。气缸活塞上两侧压力消失。当外力施加于气缸杆时，活塞将移动。这种回路适用于停止后希望允许外力拖动气缸的场合。不过，在停止的状态下，如果线圈通电，由于在通电瞬间气缸没有压力，出口节流不起作用，会使活塞突然快速运动。这种现象称为飞缸。为避免飞缸现象，可将调速方式改为入口节流式，但最好使用下面介绍的双气源供气的回路。中途位置停止回路（双气源供气回路）本回路与d）节所介绍的一样，是双气源供气回路，它使用中位排气式三位五通阀，图14是它的回路图。本回路驱动气缸活塞运动方面与e）节与f）节所介绍的回路基本相同，若在运行中途，电磁阀两个线圈全都断电，则由R1R2口分别向气缸两侧供气，从两侧向活塞加压。这时，靠调压阀设定压力，以取得包括负载在的推力平衡。这样，便抵消了由于加在气缸上的负载以与受压面积的不同所引起的推力差，使活塞中途停止。由于活塞两侧推力平衡，所以对活塞杆施加外力时，可拖动活塞运动。又由于活塞两侧始终保持一定压力，所以在线圈通电瞬间不会出现飞缸现象。需要注意的是，所使用的电磁阀应选用允许从R1R2口供气的。还要根据加在气缸上的负载作用力的方向，考虑调压阀应安装在R1还是R2口上。应用回路在气动回路中有各种应用回路，它们都是根据不同的使用目的而作了周密考虑的。下面介绍一些常用的实例。1）快速回路（快速排气回路）这种回路用在当系统的功能要求气缸高速动作的场合，或者希望缩短循环时间的场合。图15示出了用快速排气阀使气缸活塞实现快速后退的回路图。气缸前进时，由速度控制阀进行速度控制，后退时，不通过电磁阀而由快速排气阀将气缸盖一侧的空气直接排出，以提高活塞回程速度。这时，供气一侧（活塞杆一侧）也需要有足够大的气流量，所以速度控制阀接出口节流方式连接。2）速度可变回路（两级变速回路）在双作用气缸往复运动基本回路上添加几个元件便可构成两级变速回路。图16示出了前进时两级变速控制回路。气缸活塞前进时，如果电磁阀不通电，活塞的速度由速度控制阀控制。当电磁阀通电时，气流不仅通过速度控制阀，而且通过速度控制阀。排气阻力下降，气缸活塞前进速度增加。适当的调整两个速度控制阀，可获得适宜的快、慢速进给速度。一般地，调整速度控制阀时，阀比阀要开得大些。由于快慢速度是由电磁阀控制切换的，所以完全可以在行程中途实现变速，即由低速切换到高速，或由高速切换到低速。此外，也可以将电磁阀改为机械阀，靠安装在气缸活塞杆上的撞块直接实现高低速切换。3）低速控制回路（气液回路）由于气体有弹性，使用纯气动回路很难实现气缸活塞的低速运动，这时可以采用气液回路。图17是气液低速控制的回路图。将电磁换向阀的A、B口分别连接两个气液变换器，使变换器同油缸之间充满液压油。用液压速度控制阀调整油的流量即可控制油缸活塞用很低的速度运行。该回路既利用了气动系统的简便性，又利用了液压系统良好的控制性能。变换器的容量要大于油缸的容积，使行程变化过程中对油的增减能在变换器得到补偿。此外，液压部分中不能有残留的空气，否则控制将变得不稳定，所以使用前要充分排气。再有如使用的油缸在两个油腔间有少许泄漏，则需要采取一些措施，如在两个变换器之间设置用来调整液面的补偿回路。如果在液压油路上加装上电磁截止阀，就能构成精密定位回路。精密定位回路这是直接靠气动实现精密定位的回路。它不需要液压回路。图18示出了这种回路，其中气缸采用ACB型带制动器气缸，驱动气缸的电磁阀使用三位五通阀（中位排气式）。与中途停止的双气源供气回路一样。因回路上增加了制动控制回路，回路中的电磁换向阀一般直接安装在ACB气缸上，使用时只要在P口上接上气源即可。靠调压阀（减压阀）取得气缸的平衡。制动时通过使制动器换向阀断电使气缸的制动机构动作，将气缸活塞固定在中途任意位置上。在控制电路中，要使气缸活塞运动，应先使制动器电磁阀通电解除制动，少许延时后再接通换向电磁阀驱动活塞运动。要想进一步提高定位精度，可以回路中添加两级变速回路，使活塞在定位停止前先切换到低速运行状态。5）安全锁定回路在某些带有固定重量负载的机械装置，（例如气动压力机），希望在系统失去供气压力时能使气缸活塞锁定在行程端部，可以使用安全锁定回路，其中气缸使用带锁定装置的特殊气缸，电磁阀使用二位五通阀。图19示出了回路图。该回路与双作用气缸往复动作回路完全相同。反复动作的控制也完全相同。气源压力消失时，活塞也能在行程上死点锁住（防止下落）要注意，当气缸从无气压状态重新启动时，直接向气缸盖一侧供气不能使活塞动作，这是因为锁定机构的锥形导杆压住了锁定活塞杆，使其不能缩回的缘故。劳动好象，当重新启动气缸时，应先向活塞杆一侧供气，再向气缸盖一侧供气。这个回路只能把活塞锁紧于行程末端。如果需要在行程中途任意位置锁紧洗塞，可采用带制动器的ACSP型气缸，回路的形式与图16所示回路完全一样。课堂小结： 使学员熟悉机械车液压元件的功能；了解气动系统组成与基本作业原理。课后作业或思考题1、 液压传动的优缺点？2、 气动控制装置的特点？33 / 33