1、任务任务2.2 气动控制技术应用气动控制技术应用 任务任务2.2 气动控制技术应用气动控制技术应用 知识与能力目标知识与能力目标 熟悉气动控制系统基本组成熟悉气动控制系统基本组成 1 认识常用的气动执行元件及其应用认识常用的气动执行元件及其应用 2 认识常用的气动控制元件及其应用认识常用的气动控制元件及其应用 3 4 能够分析气动控制回路并进行安装连接能够分析气动控制回路并进行安装连接 2.2.1 气动控制系统认知气动控制系统认知 2.2.2 气动执行元件认知及应用气动执行元件认知及应用 2.2.3 气动控制元件认知及应用气动控制元件认知及应用 2.2.4 气动控制回路分析及连接气动控制回路分
2、析及连接 任务任务2.2 气动控制技术应用气动控制技术应用 2.2.1 气动控制系统认知气动控制系统认知 气动控制系统气动控制系统是以压缩空气为是以压缩空气为 工作介质工作介质，在控制元件的控制在控制元件的控制 和辅助元件的配合下和辅助元件的配合下，通过执通过执 行元件把空气的压缩能转换为行元件把空气的压缩能转换为 机械能机械能，从而完成气缸直线或从而完成气缸直线或 回 转 运 动 并 对 外 做 功回 转 运 动 并 对 外 做 功 。 静音气泵静音气泵 气动三联件气动三联件 气缸气缸 电磁阀电磁阀 检测元件检测元件 控制器控制器 简 单 的 气 动 控 制 系 统 简 单 的 气 动 控
3、制 系 统 执行元件执行元件 控制元件控制元件 检测元件检测元件 控制器控制器 气动控制系统基本组成气动控制系统基本组成 2.2.1 气动控制系统认知气动控制系统认知 气动控制系统基本组成气动控制系统基本组成 静音气泵静音气泵 空气压缩机空气压缩机 一次压力调节指示表一次压力调节指示表 过载安全保护器过载安全保护器 储气罐储气罐 罐体压力指示表罐体压力指示表 安全阀安全阀 压缩空气压缩空气 发生装置发生装置 2.2.1 气动控制系统认知气动控制系统认知 过滤减压阀过滤减压阀 气源开关等气源开关等 2.2.1 气动控制系统认知气动控制系统认知 气泵气泵 用来产生具有足够压力和流量的用来产生具有足
4、够压力和流量的 压缩空气并将其净化、处理及存储的压缩空气并将其净化、处理及存储的 一套装置一套装置 气泵的输出压力可通过其上气泵的输出压力可通过其上 的过滤减压阀进行调节的过滤减压阀进行调节 储气罐储气罐 安全阀安全阀 过载安全过载安全 保护器保护器 空气压缩机空气压缩机 启停开关启停开关 空气压缩机空气压缩机 气源开关气源开关 一一次减压阀次减压阀 罐 体 压 力罐 体 压 力 指示表指示表 一次减压调一次减压调 节指示表节指示表 静音气泵静音气泵 在气动控制系统中，气动执行在气动控制系统中，气动执行 元件是一种将元件是一种将压缩空气的能量压缩空气的能量 转化为机械能，实现直线、摆转化为机械
5、能，实现直线、摆 动或者回转运动的传动装置动或者回转运动的传动装置。 气动执行元件气动执行元件 气动系气动系 统中常统中常 用的执用的执 行元件行元件 气缸气缸 气马达气马达 缸用于实现直线往复运动缸用于实现直线往复运动 气马达则是实现连气马达则是实现连 续回转运动的动作续回转运动的动作 2.2.2 气动执行元件认知及应用气动执行元件认知及应用 （a a） 笔型普通气笔型普通气 缸缸 （b b） 气动手爪气动手爪 （c c） 无杆气缸无杆气缸 （d d） 薄型气缸薄型气缸 （e e）气马达气马达 （f f） 转动气缸转动气缸 常见的各种气动执行元件实物图常见的各种气动执行元件实物图 2.2.2
6、 气动执行元件认知及应用气动执行元件认知及应用 类类 型型 应应 用用 特特 点点 单作用气缸结构简单，耗气量少，缸体内安装了弹簧，缩短了气缸的有效行程，活塞杆单作用气缸结构简单，耗气量少，缸体内安装了弹簧，缩短了气缸的有效行程，活塞杆 的输出力随运动行程的增大而减小，弹簧具有吸收动能的能力，可减小行程终端的撞击的输出力随运动行程的增大而减小，弹簧具有吸收动能的能力，可减小行程终端的撞击 作用；一般用于行程短，对输出力和运动速度要求不高的场合。作用；一般用于行程短，对输出力和运动速度要求不高的场合。 单作用气缸单作用气缸 通过双腔的交替进气和排气驱动活塞杆伸出与缩回，气缸实现往复直线运动，活塞
7、前通过双腔的交替进气和排气驱动活塞杆伸出与缩回，气缸实现往复直线运动，活塞前 进或后退都能输出力（推力或拉力）；活塞行程可以根据需要选定，双向作用的力和进或后退都能输出力（推力或拉力）；活塞行程可以根据需要选定，双向作用的力和 速度可根据需要调节速度可根据需要调节。 利用压缩空气驱动输出轴在一定角度范围内作往复回转运动，其摆动角度可在一定范围利用压缩空气驱动输出轴在一定角度范围内作往复回转运动，其摆动角度可在一定范围 内调节，常用的固定角度有内调节，常用的固定角度有90、180、270；用于物体的转位、翻转、分类、夹；用于物体的转位、翻转、分类、夹 紧、阀门的开闭以及机器人的手臂动作等。紧、阀
8、门的开闭以及机器人的手臂动作等。 节省空间，行程缸径比可达节省空间，行程缸径比可达50至至200，定位精度高，活塞两侧受压面积相等，定位精度高，活塞两侧受压面积相等,具有同样具有同样 的推力，有利于提高定位精度，长行程制作可能。结构简单、占用空间小，适合小缸的推力，有利于提高定位精度，长行程制作可能。结构简单、占用空间小，适合小缸 径、长行程的场合，但限位器使负载停止时，活塞与移动体有脱开的可能径、长行程的场合，但限位器使负载停止时，活塞与移动体有脱开的可能。 气动手爪的开闭一般是通过由气缸活塞产生的往复直线运动带动与手爪相连的曲柄连杆、气动手爪的开闭一般是通过由气缸活塞产生的往复直线运动带动
9、与手爪相连的曲柄连杆、 滚轮或齿轮等机构，驱动各个手爪同步做开、闭运动；主要是针对机械手的用途而设计滚轮或齿轮等机构，驱动各个手爪同步做开、闭运动；主要是针对机械手的用途而设计 的，用来抓取工件，实现机械手的各种动作。的，用来抓取工件，实现机械手的各种动作。 双作用气缸双作用气缸 摆动气缸摆动气缸 无杆气缸无杆气缸 气动手爪气动手爪 2.2.2 气动执行元件认知及应用气动执行元件认知及应用 控制元件控制元件 压力控制阀压力控制阀 方向控制阀方向控制阀 流量控制阀流量控制阀 在气动控制系统中，控制元件是控制和调节压在气动控制系统中，控制元件是控制和调节压 缩空气的压力、流量和流动方向，以保证执行
10、缩空气的压力、流量和流动方向，以保证执行 元件具有一定的输出力和速度并按设计的程序元件具有一定的输出力和速度并按设计的程序 正常工作正常工作 2.2.3 气动控制元件认知及应用气动控制元件认知及应用 压力控制阀压力控制阀 减压阀减压阀 安全阀安全阀 顺序阀顺序阀 用来控制气动控制系统中压缩空气的压力，以满足各用来控制气动控制系统中压缩空气的压力，以满足各 种压力需求或节能，将压力减到每台装置所需的压力，并种压力需求或节能，将压力减到每台装置所需的压力，并 使压力稳定保持在所需的压力值上。使压力稳定保持在所需的压力值上。 2.2.3 气动控制元件认知及应用气动控制元件认知及应用 （a a）安全阀
11、安全阀 （d d）气动三联件气动三联件 （b b）顺序阀顺序阀 （c c）减压阀减压阀 2.2.3 气动控制元件认知及应用气动控制元件认知及应用 压力控制阀压力控制阀 主要压力控制阀的作用及应用特点主要压力控制阀的作用及应用特点 对来自供气气源的压力，进行二次压力调节，使气对来自供气气源的压力，进行二次压力调节，使气 源压力减小到各气动装置需要的压力，并保证压力值源压力减小到各气动装置需要的压力，并保证压力值 保持稳定。保持稳定。 也称为溢流阀，在系统中起到安全保护作用。也称为溢流阀，在系统中起到安全保护作用。 当系统的压力超过规定值时，安全阀打开，将系当系统的压力超过规定值时，安全阀打开，将
12、系 统中一部分气体排入大气，使得系统压力不超过统中一部分气体排入大气，使得系统压力不超过 允许值，从而保证系统不因压力过高而发生事故。允许值，从而保证系统不因压力过高而发生事故。 依靠气路中压力的作用来控制执行元件按顺序依靠气路中压力的作用来控制执行元件按顺序 动作的一种压力控制阀，顺序阀一般与单向阀配动作的一种压力控制阀，顺序阀一般与单向阀配 合在一起，构成单向顺序阀。合在一起，构成单向顺序阀。 减压阀减压阀 安全阀安全阀 顺序阀顺序阀 2.2.3 气动控制元件认知及应用气动控制元件认知及应用 类类 型型 作作 用用 及及 应应 用用 特特 点点 2.2.3 气动控制元件认知及应用气动控制元
13、件认知及应用 流量控制阀流量控制阀 调速阀调速阀 单向节流阀单向节流阀 带消声器的带消声器的 排气节流阀排气节流阀 流量控制阀在气动系流量控制阀在气动系 统中通过改变阀的流统中通过改变阀的流 通截面积来实现流量通截面积来实现流量 控制，以达到控制气控制，以达到控制气 缸运动速度或者控制缸运动速度或者控制 换向阀的切换时间和换向阀的切换时间和 气动信号的传递速度。气动信号的传递速度。 包括包括 （a a）调速阀调速阀 （b b）单向节流阀单向节流阀 （c c）带消声器的排气节流阀带消声器的排气节流阀 主要流量控制阀的应用特点主要流量控制阀的应用特点 大流量直通型速度控大流量直通型速度控 制阀的单
14、向阀为一座阀式制阀的单向阀为一座阀式 阀芯，当手轮开启圈数少阀芯，当手轮开启圈数少 时，进行小流量调节。当时，进行小流量调节。当 手轮开启圈数多时，节流手轮开启圈数多时，节流 阀杆将单向阀顶开至一定阀杆将单向阀顶开至一定 开度，可实现大流量调节。开度，可实现大流量调节。 直通式接管方便，占用空直通式接管方便，占用空 间小间小 调速阀调速阀 单向阀的功能是单向阀的功能是 靠单向型密封圈来实靠单向型密封圈来实 现的。单向节流阀是现的。单向节流阀是 由单向阀和节流阀并由单向阀和节流阀并 联而成的流量控制阀，联而成的流量控制阀， 常用于控制气缸的运常用于控制气缸的运 动速度，故常称为速动速度，故常称为
15、速 度控制阀。度控制阀。 单向节流阀单向节流阀 带消声器的排气节带消声器的排气节 流阀通常装在换向阀的流阀通常装在换向阀的 排气口上，控制排入大排气口上，控制排入大 气的流量，以改变气缸气的流量，以改变气缸 的运动速度。排气节流的运动速度。排气节流 阀常带有消声器，可降阀常带有消声器，可降 低排气噪声低排气噪声20bB以上。以上。 一般用于换向阀与气缸一般用于换向阀与气缸 之间不能安装速度控制之间不能安装速度控制 阀的场合及带阀气缸上。阀的场合及带阀气缸上。 带消声器的带消声器的 排气节流阀排气节流阀 2.2.3 气动控制元件认知及应用气动控制元件认知及应用 方向控制阀方向控制阀 方向控制阀方
16、向控制阀是气动系统中通过是气动系统中通过 改变压缩空气的流动方向和气改变压缩空气的流动方向和气 流通断，来控制执行元件启动、流通断，来控制执行元件启动、 停止及运动方向的气动元件停止及运动方向的气动元件。 电磁控制换向阀电磁控制换向阀 简称电磁阀简称电磁阀 电磁阀电磁阀是气动控制中最主要的元件，是气动控制中最主要的元件， 它是利用电磁线圈通电时，静铁心对它是利用电磁线圈通电时，静铁心对 动铁心产生电磁吸引力使阀切换以改动铁心产生电磁吸引力使阀切换以改 变气流方向的阀，变气流方向的阀，根据阀心复位控制根据阀心复位控制 方式，又可以分为单电控和双电控两方式，又可以分为单电控和双电控两 种种 常 用
17、 常 用 2.2.3 气动控制元件认知及应用气动控制元件认知及应用 (a)(a)单电控单电控 （b）双电控）双电控 2.2.3 气动控制元件认知及应用气动控制元件认知及应用 电磁控制换向阀易于电磁控制换向阀易于 实现电实现电气联合控制，气联合控制， 能实现远距离操作，能实现远距离操作， 在气动控制广泛使用。在气动控制广泛使用。 电磁控制换向阀电磁控制换向阀 注意的是注意的是，两侧的电磁铁不能同时得电，两侧的电磁铁不能同时得电， 否则将会使电磁阀线圈烧坏。否则将会使电磁阀线圈烧坏。 为此为此，在电气控制回路上，通常设有防，在电气控制回路上，通常设有防 止同时得电的联锁回路。止同时得电的联锁回路。
18、 2.2.3 气动控制元件认知及应用气动控制元件认知及应用 切换通道数目切换通道数目 电磁阀电磁阀按阀切换通道按阀切换通道 数目数目的不同又可以分的不同又可以分 为为 二通阀二通阀 三通阀三通阀 四通阀四通阀 五通阀五通阀 按阀心按阀心 同时，同时，按阀心的按阀心的 切换工作位置数切换工作位置数 目的不同又可以目的不同又可以 分为分为 二位阀二位阀 三位阀三位阀 2.2.3 气动控制元件认知及应用气动控制元件认知及应用 电磁换向阀的图形符号电磁换向阀的图形符号 二位二通阀二位二通阀 有有2个通口的二位阀个通口的二位阀 有有3个通口的二位阀个通口的二位阀 二位三通阀二位三通阀 二位五通阀二位五通
19、阀 用于推动双作用气缸的回路中用于推动双作用气缸的回路中 2.2.3 气动控制元件认知及应用气动控制元件认知及应用 电 磁 阀 岛 电 磁 阀 岛 通常将多个电磁阀及相应的气控和电控信通常将多个电磁阀及相应的气控和电控信 号接口、消声器和汇流板等集中在一起组成号接口、消声器和汇流板等集中在一起组成 控制阀的集合体使用，此集合体称为阀岛。控制阀的集合体使用，此集合体称为阀岛。 在工程实际应用中，为了简化控制阀的在工程实际应用中，为了简化控制阀的 控制线路和气路的连接，优化控制系统结构控制线路和气路的连接，优化控制系统结构 消声器消声器 电气接口电气接口 汇流板汇流板 电磁线圈电磁线圈 气管连接头
20、气管连接头 手控旋钮手控旋钮 2.2.3 气动控制元件认知及应用气动控制元件认知及应用 从图可知，执行元件为双作用气缸，控制元件为两位五通的单电从图可知，执行元件为双作用气缸，控制元件为两位五通的单电 控电磁阀，气动系统借助检测及辅助元件装置，在控制器的控制下实控电磁阀，气动系统借助检测及辅助元件装置，在控制器的控制下实 现气缸的伸缩运动。现气缸的伸缩运动。 气动控制回路原理图气动控制回路原理图 2.2.4 气动控制回路分析及连接气动控制回路分析及连接 气动控制回路运行图气动控制回路运行图 在气动控制回路中，在气动控制回路中， 由于电磁阀为单电控，所由于电磁阀为单电控，所 以电磁阀未通电时，阀
21、工以电磁阀未通电时，阀工 作于右位复位状态此时在作于右位复位状态此时在 气压力作用下，气缸活塞气压力作用下，气缸活塞 左移，气缸杆缩回。左移，气缸杆缩回。 当电磁阀的电磁线圈当电磁阀的电磁线圈 通电时，阀工作于左位工通电时，阀工作于左位工 作状态，此时在气压力作作状态，此时在气压力作 用下，气缸活塞右移，气用下，气缸活塞右移，气 缸杆伸出缸杆伸出 。 2.2.4 气动控制回路分析及连接气动控制回路分析及连接 气动控制回路的安装连接图，分别将气泵、过滤减气动控制回路的安装连接图，分别将气泵、过滤减 压阀、电磁阀及直线气缸上的快速连接头用气管进压阀、电磁阀及直线气缸上的快速连接头用气管进 行连接，随时检查气路的可靠牢固性。行连接，随时检查气路的可靠牢固性。 然后接通气源，用手控旋钮进然后接通气源，用手控旋钮进 行调试，检查气缸动作情况。行调试，检查气缸动作情况。 气动控制回路安装连接图气动控制回路安装连接图 2.2.4 气动控制回路分析及连接气动控制回路分析及连接 1 2
