液壓與氣動控制系統(tǒng)21世紀(jì)技能創(chuàng)新型人才培養(yǎng)系列教材·機(jī)械設(shè)計(jì)制造系列PART01學(xué)習(xí)情景1廢舊汽車回收裝置液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與裝調(diào)打印PART02學(xué)習(xí)情景2硫化罐罐門啟閉液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與裝調(diào)PART03學(xué)習(xí)情景3手機(jī)TP壓合裝置氣動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與裝調(diào)目錄CONTENTSPART04學(xué)習(xí)情景4自動門氣動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與裝調(diào)PART04學(xué)習(xí)情景5雙缸順序動作氣動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與裝調(diào)PART04學(xué)習(xí)情景4自動門氣動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與裝調(diào)·工作環(huán)節(jié)1明確任務(wù)·工作環(huán)節(jié)2任務(wù)準(zhǔn)備·工作環(huán)節(jié)3計(jì)劃與決策·工作環(huán)節(jié)4任務(wù)實(shí)施學(xué)習(xí)情景4自動門氣動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與裝調(diào)（1）根據(jù)自動門自動開關(guān)的任務(wù)要求，制訂切實(shí)可行的工作計(jì)劃及實(shí)施方案。（2）掌握高級氣壓元件的工作原理及應(yīng)用。（3）讀懂并能夠設(shè)計(jì)符合要求的氣動系統(tǒng)工作原理圖。（4）掌握氣動基本回路的原理及設(shè)計(jì)思路。（5）初步掌握自動門氣動系統(tǒng)的安裝及調(diào)試方法，實(shí)現(xiàn)自動門的控制要求和功能要求。（6）鍛煉信息提煉和總結(jié)輸出的能力，提升創(chuàng)新思維的能力。（7）培養(yǎng)自我激勵意識，培養(yǎng)精益求精的職業(yè)精神?！緦W(xué)習(xí)目標(biāo)】學(xué)習(xí)情景3手機(jī)TP壓合裝置氣動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與裝調(diào)某生產(chǎn)企業(yè)承接一商場自動門系統(tǒng)設(shè)計(jì)與裝調(diào)項(xiàng)目，計(jì)劃采用電氣動控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)速度、位置控制。請同學(xué)們分小組領(lǐng)取該任務(wù)，分析設(shè)備特點(diǎn)及客戶要求，利用所學(xué)的機(jī)械制圖、氣動系統(tǒng)控制、電氣系統(tǒng)控制、安裝和調(diào)試、常用工具操作、檢測操作等知識設(shè)計(jì)并繪制相應(yīng)的控制原理圖，利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行功能驗(yàn)證、元器件選擇、回路的安裝和調(diào)試以及控制功能校驗(yàn)，對出現(xiàn)的問題及時修改或完善。按時、保質(zhì)完成任務(wù)，經(jīng)質(zhì)檢人員檢驗(yàn)后交客戶評價及驗(yàn)收?！竟ぷ髑榫懊枋觥抗ぷ鳝h(huán)節(jié)1明確任務(wù)工作環(huán)節(jié)1明確任務(wù)（1）了解市場大環(huán)境，明確任務(wù)要求。（2）準(zhǔn)確記錄客戶需求，分析該氣動系統(tǒng)的控制要求?！緦W(xué)習(xí)目標(biāo)】工作環(huán)節(jié)1明確任務(wù)示例：商場自動開門裝置示意圖如下，按下關(guān)門按鈕，氣缸活塞桿伸出，實(shí)現(xiàn)關(guān)門；按下開門按鈕，氣缸活塞桿縮回，實(shí)現(xiàn)開門。在開關(guān)門的過程中，即使遇到障礙，門也要打開，以保證安全。同時，開關(guān)門的速度可控。【學(xué)習(xí)過程】工作環(huán)節(jié)2任務(wù)準(zhǔn)備工作環(huán)節(jié)2任務(wù)準(zhǔn)備（1）掌握節(jié)流閥、行程閥、雙壓閥、梭閥的工作原理及使用方法。（2）掌握氣動基本回路的工作原理及設(shè)計(jì)方法。（3）掌握氣壓回路中的符號的含義及編號規(guī)則?！緦W(xué)習(xí)目標(biāo)】工作環(huán)節(jié)2任務(wù)準(zhǔn)備按照氣動元件的命名規(guī)則標(biāo)注下面的回路?！緦W(xué)習(xí)過程】工作環(huán)節(jié)2任務(wù)準(zhǔn)備根據(jù)梭閥的氣控設(shè)計(jì)方法，分析雙壓閥的氣控設(shè)計(jì)?！緦W(xué)習(xí)過程】工作環(huán)節(jié)3計(jì)劃與決策工作環(huán)節(jié)3計(jì)劃與決策（1）能夠根據(jù)客戶需求制訂可行的工作計(jì)劃。（2）小組分工時，考慮到小組各成員的性格特點(diǎn)與技能水平。（3）能夠操作FluidSIM-P仿真軟件，獨(dú)立設(shè)計(jì)出符合任務(wù)功能要求的氣動回路。（4）分析各小組設(shè)計(jì)的回路，總結(jié)出本組最優(yōu)方案。（5）能按照相關(guān)規(guī)范查閱產(chǎn)品手冊，并進(jìn)行氣動元件的選型?！緦W(xué)習(xí)目標(biāo)】工作環(huán)節(jié)4任務(wù)與實(shí)施工作環(huán)節(jié)4任務(wù)與實(shí)施（1）能夠根據(jù)設(shè)計(jì)方案，進(jìn)行氣動系統(tǒng)設(shè)備的安裝和調(diào)試。（2）能夠通過組間討論、跨組討論、復(fù)查資料、網(wǎng)絡(luò)求助等手段解決在安裝和調(diào)試過程中出現(xiàn)的問題。（3）能夠在設(shè)備出現(xiàn)故障時獨(dú)立分析故障原因，排除故障。（4）培養(yǎng)環(huán)保節(jié)約意識?！緦W(xué)習(xí)目標(biāo)】學(xué)習(xí)參考資料學(xué)習(xí)參考資料一、氣動控制元件1.壓力控制閥按照壓力控制閥在氣動系統(tǒng)中的作用不同，可分為減壓閥、溢流閥、順序閥，如圖4-1所示。學(xué)習(xí)參考資料（1）減壓閥?？諌赫据敵龅目諝鈮毫Ω哂诿颗_氣動裝置所需壓力，且壓力波動較大，因此需要減壓閥來減壓，并保持供氣壓力穩(wěn)定（當(dāng)輸入壓力在一定范圍內(nèi)變化時，能保持輸出壓力不變）。減壓閥的調(diào)壓方式有直動式和先導(dǎo)式兩種。（2）溢流閥。當(dāng)氣動系統(tǒng)中的工作壓力超過設(shè)定值時，可采用溢流閥排出多余的壓縮空氣，以保證進(jìn)口的壓力為設(shè)定值。溢流閥常用作安全閥。溢流閥的調(diào)壓方式也有直動式和先導(dǎo)式兩種。學(xué)習(xí)參考資料（3）順序閥。順序閥是利用回路中的壓力變化來控制動作順序的壓力閥。順序閥常與單向閥組合成單向順序閥，如圖4-2所示。學(xué)習(xí)參考資料2.方向控制閥——單向型控制閥單向型控制閥包括單向閥、或門型梭閥、與門型梭閥和快速排氣閥。其中，單向閥與液壓單向閥類似。（1）或門型梭閥。在氣壓傳動系統(tǒng)中，當(dāng)兩個通路P1和P2均與另一通路A相通，而不允許P1與P2相通時，就要用或門型梭閥，如圖4-3所示。學(xué)習(xí)參考資料梭閥在邏輯回路和氣動程序控制回路中應(yīng)用廣泛，常用作信號處理元件。如圖4-4所示為多個輸入信號需連接（并聯(lián)）到同一個出口的方法，所需梭閥數(shù)為輸入信號數(shù)減1。學(xué)習(xí)參考資料（2）與門型梭閥（雙壓閥）。與門型梭閥又稱雙壓閥，如圖4-5所示。P1或P2單獨(dú)有輸入的狀態(tài)如圖4-5（a）、（b）所示，此時A口無輸出，只有當(dāng)P1、P2同時有輸入時，A口才有輸出，如圖4-5（c）所示。當(dāng)P1、P2氣體壓力不等時，則氣壓低的通過A口輸出。學(xué)習(xí)參考資料與梭閥一樣，雙壓閥在氣動控制系統(tǒng)中也作為信號處理元件，多個雙壓閥的連接方式如圖4-6所示，只有多個輸入口都有信號時，輸出口才會有信號。雙壓閥的應(yīng)用也很廣泛，包括互鎖控制、安全控制、功能檢查和邏輯操作。

學(xué)習(xí)參考資料（3）快速排氣閥?？焖倥艢忾y又稱快排閥，通過快速排氣來加快氣缸運(yùn)動?？焖倥艢忾y的工作原理及圖形符號如圖4-7所示。當(dāng)進(jìn)氣腔P進(jìn)入的壓縮空氣將密封活塞迅速上推，開啟閥口2，同時關(guān)閉排氣口1，使進(jìn)氣腔P與工作腔A相通，如圖4-7（a）所示；當(dāng)進(jìn)氣腔P沒有壓縮空氣進(jìn)入時，在A腔和P腔壓差的作用下，密封活塞迅速下降，關(guān)閉P腔，使A腔通過閥口1經(jīng)O腔快速排氣，如圖4-7（b）所示?？焖倥艢忾y的應(yīng)用如圖4-8所示。學(xué)習(xí)參考資料3.流量控制閥氣動流量控制閥主要有節(jié)流閥、單向節(jié)流閥和排氣節(jié)流閥等，都是通過改變控制閥的通流面積來實(shí)現(xiàn)流量控制的元件。下面以如圖4-9所示的排氣節(jié)流閥為例介紹流量控制閥的工作原理。學(xué)習(xí)參考資料氣流從A口進(jìn)入閥內(nèi)，由節(jié)流口1節(jié)流后經(jīng)消聲套2排出?？梢?，該閥不僅能調(diào)節(jié)執(zhí)行元件的運(yùn)動速度，還能起到降低排氣噪聲的作用。排氣節(jié)流閥通常安裝在換向閥的排氣口處與換向閥聯(lián)用，起單向節(jié)流閥的作用。學(xué)習(xí)參考資料二、氣動基本回路1.速度控制回路（1）單作用氣缸速度控制回路如圖4-10所示。學(xué)習(xí)參考資料（2）雙作用氣缸速度控制回路。1）單向調(diào)速回路。雙作用氣缸有節(jié)流供氣和節(jié)流排氣兩種調(diào)速方式。如圖4-11（a）所示為節(jié)流供氣調(diào)速回路，當(dāng)氣控?fù)Q向閥不換向時，進(jìn)入氣缸A腔的氣流流經(jīng)節(jié)流閥，B腔排出的氣體直接經(jīng)換向閥快排。當(dāng)節(jié)流閥開度較小時，由于進(jìn)入A腔的氣流流量較小，壓力上升緩慢，因此當(dāng)氣壓達(dá)到能克服負(fù)載時，活塞前進(jìn)，此時A腔容積增大，導(dǎo)致壓縮空氣膨脹，壓力下降，使作用在活塞上的力小于負(fù)載，活塞停止前進(jìn)。待壓力再次上升時，活塞才再次前進(jìn)。節(jié)流供氣調(diào)速方式多用于垂直安裝的氣缸供氣回路，在水平安裝的氣缸供氣回路中一般采用如圖4-11（b）所示的節(jié)流排氣調(diào)速回路。

學(xué)習(xí)參考資料學(xué)習(xí)參考資料2）雙向調(diào)速回路。在氣缸的進(jìn)、排氣口安裝節(jié)流閥，就組成了雙向調(diào)速回路。如圖4-12（a）所示為采用單向節(jié)流閥的雙向節(jié)流調(diào)速回路，且為節(jié)流排氣調(diào)速回路；圖4-12（b）所示為采用消聲器的雙向節(jié)流調(diào)速回路；圖4-12（c）所示為進(jìn)氣節(jié)流調(diào)速回路。學(xué)習(xí)參考資料3）安裝了快速排氣閥的快速回路如圖4-13所示。學(xué)習(xí)參考資料4）速度換接回路。如圖4-14所示的速度換接回路采用兩個二位二通閥與單向節(jié)流閥并聯(lián)，當(dāng)撞塊壓下行程開關(guān)時，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)需要選定。二位二通閥也可改用行程閥。學(xué)習(xí)參考資料5）緩沖回路。要實(shí)現(xiàn)氣缸行程末端的緩沖，除采用帶緩沖的氣缸外，在行程長、速度快、慣性大的情況下，往往需要采用緩沖回路，如圖4-15所示。如圖4-15（a）所示的回路能實(shí)現(xiàn)快進(jìn)—慢進(jìn)緩沖—停止快退的循環(huán)，行程閥可根據(jù)需要來調(diào)整緩沖開始的位置，這種回路常用于慣性大的場合。如圖4-15（b）所示的回路常用于行程長、速度快的場合。當(dāng)活塞返回行程末端時，其左腔壓力已降至打不開順序閥2的程度，余氣只能經(jīng)節(jié)流閥1排出，因此活塞得到緩沖。這兩種回路都只能實(shí)現(xiàn)一個運(yùn)動方向上的緩沖，若兩側(cè)均安裝此回路，可達(dá)到雙向緩沖的目的。學(xué)習(xí)參考資料2.行程閥控制的單往復(fù)運(yùn)動要實(shí)現(xiàn)氣缸自動縮回，需在行程末端添加行程閥1S2，如圖4-16所示。當(dāng)氣缸伸出并碰到行程閥1S2時，自動使換向閥1S2換向、1V1換向，氣缸縮回。學(xué)習(xí)參考資料3.兩個地點(diǎn)控制雙作用氣缸單往復(fù)運(yùn)動兩個地點(diǎn)控制模式經(jīng)常應(yīng)用于很長的生產(chǎn)線，既可以從生產(chǎn)線頭控制，也可以從生產(chǎn)線尾控制，如圖4-17所示。利用梭閥將1S1和1S2的控制信號進(jìn)行邏輯或，然后控制換向閥1V2換向；按1S1或1S2都可以使氣缸伸出，碰到行程開關(guān)1S3后自動縮回。學(xué)習(xí)參考資料4.雙作用氣缸往復(fù)運(yùn)動要實(shí)現(xiàn)自動往復(fù)，需在氣缸首尾都添加行程開關(guān)，分別為1S2和1S3，如圖4-18所示。首次啟動通過手動按鈕1S1實(shí)現(xiàn)，運(yùn)動過程中由1S2、1S3分別判斷是否運(yùn)動到頭。學(xué)習(xí)參考資料三、氣動回路標(biāo)識1.氣動回路的圖形表示法

工程上，氣動系統(tǒng)回路圖是由氣動元件圖形符號組合而成的，這種回路圖有定位和不定位兩種表示方法。

如圖4-19所示，定位回路圖按系統(tǒng)中元件的實(shí)際安裝位置繪制，便于工程技術(shù)人員了解閥的安裝位置，做好維修保養(yǎng)工作。學(xué)習(xí)參考資料不定位回路圖不按元件的實(shí)際安裝位置繪制，而是根據(jù)信號流動方向，從下向上繪制，各元件按其功能分類排列，依次為氣源系統(tǒng)、信號輸入元件、信號處理元件、控制元件、執(zhí)行元件，如圖4-20所示。我們應(yīng)重點(diǎn)掌握此種表示方法。學(xué)習(xí)參考資料如圖4-21所示為全氣動系統(tǒng)中信號流和氣動元件的對應(yīng)關(guān)系，明確這一點(diǎn)對于分析和設(shè)計(jì)氣動程序控制系統(tǒng)非常重要。學(xué)習(xí)參考資料2.氣動回路元件編號規(guī)則氣動回路中的元件的編號要遵守一定的標(biāo)準(zhǔn)，即《流體傳動系統(tǒng)及元件圖形符號和回路圖第1部分：圖形符號》（GB/T786.1-2021）。規(guī)則1：元件按控制鏈分組，每個執(zhí)行元件連同相關(guān)的閥稱為一個控制鏈。0組表示能源供給元件，1、2組表示獨(dú)立的控制鏈，P表示泵和空壓機(jī)，A表示執(zhí)行元件，M表示原動機(jī)，S表示傳感器，V表示閥，Z表示其他元件。規(guī)則1編號示意圖如圖4-22所示。學(xué)習(xí)參考資料規(guī)則2：常用于氣動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，大寫字母（A、B、C等）表示執(zhí)行元件，小寫字母表示信號元件。a1、b1、c1等表示執(zhí)行元件在伸出位置時的行程開關(guān)；a0、b0、c0等表示執(zhí)行元件在縮回位置時的行程開關(guān)。規(guī)則2編號示意圖如圖4-23所示。學(xué)習(xí)參考資料3.元件的表示方法繪制回路圖時，閥和氣缸盡可能水平繪制；所有元件均以起始位置表示，否則另加注釋。閥的位置定義如下：正常位置：閥芯未動作時閥的位置。起始位置：閥已安裝在系統(tǒng)中，并已通氣供壓，