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气动控制回路的原理是什么气动控制回路是一种利用气体流体力学原理控制工程系统的闭环控制系统。
主要由气源、执行器、传感器、控制器和反馈信号组成。
其原理基于气体在管道中的流动特性和压力变化，通过改变气流的速度、压力、方向等参数，从而控制执行器的位置或动作。
首先，气动控制回路的气源提供压缩空气或气体供给系统。
气源通常由一台压缩机提供，通过压缩机将大气中的气体压缩至较高压力，然后通过管道输送至气动执行器。
气动执行器是气动控制回路的核心部分，用于完成各种机械运动任务。
它可以是气缸、气动电机、气动阀门等。
气缸是最常见的执行器，其内部通过压缩空气产生推力，从而实现物体的运动。
气动电机则是利用压缩空气带动转子实现旋转运动。
为了实现对气动执行器的精准控制，气动控制回路还需要添加传感器和控制器。
传感器可以测量气流的流量、压力或温度等参数，将其转换为电信号，并传送给控制器。
常见的传感器有流量计、压力传感器和温度传感器等。
控制器接收传感器的信号，与设定值进行比较，根据差异信号进行逻辑运算，并输出控制信号给执行器，从而实现对执行器的精确控制。
在气动控制回路中，反馈信号的作用至关重要。
反馈信号可以提供对执行器位置或动作状态的实时监测，从而实现自动调整和校正。
常见的反馈信号有位置传感器、编码器等。
控制器将反馈信号与设定值进行比较，并根据差异信号进行反馈控制，以达到控制目标。
除了以上组成部分外，气动控制回路还包括管道、连接件和阀门等。
管道负责气体的输送和传递，连接件用于连接不同部件，而阀门用于控制气体的流量和压力。
阀门可以是手动操作的，也可以是电动或气动驱动的，用于调节或切断气体流动。
总结而言，气动控制回路的原理是基于气体流体力学原理，在气源的供气作用下，通过控制器和传感器对执行器进行精确控制，实现对工程系统的闭环控制。
它具有结构简单、动作迅速、承载能力大、使用寿命长等优点，在工业自动化控制和生产线上得到广泛应用。
一、实验目的1. 理解和掌握常用气动回路的组成和原理。
2. 学会气动回路的搭建和调试方法。
3. 熟悉气动元件的性能和作用。
4. 提高对气动系统故障分析和排除的能力。
二、实验原理气动回路是指利用压缩空气作为动力源，通过各种气动元件和管道组成的系统，实现对工作机构的控制。
常用气动回路主要包括方向控制回路、压力控制回路、速度控制回路和其它控制回路。
三、实验仪器与设备1. 气动回路实验台2. 气源处理装置3. 气动元件：单向阀、双作用气缸、三位五通换向阀、节流阀、压力表等4. 管道及连接件四、实验内容1. 方向控制回路（1）搭建单作用气缸换向回路，使用三位五通换向阀控制气缸的伸缩运动。
（2）搭建双作用气缸换向回路，使用三位五通换向阀控制气缸的伸出和缩回。
2. 压力控制回路（1）搭建压力控制回路，使用压力继电器和压力调节阀控制气缸的压力。
（2）搭建压力保压回路，使用蓄能器和压力调节阀保持气缸的压力稳定。
3. 速度控制回路（1）搭建速度控制回路，使用节流阀控制气缸的伸出和缩回速度。
（2）搭建气液联动速度控制回路，利用压缩空气和液压油控制气缸的速度。
4. 其它控制回路（1）搭建缓冲回路，保护气缸在运动过程中避免冲击。
（2）搭建同步动作回路，使多个气缸同时动作。
五、实验步骤1. 根据实验要求，选择合适的气动元件和管道。
2. 按照实验原理图，将元件和管道连接成完整的气动回路。
3. 检查回路连接是否正确，确保没有漏气现象。
4. 打开气源，启动实验台。
5. 观察实验现象，分析回路工作原理。
6. 调整元件参数，观察回路性能变化。
7. 记录实验数据，进行分析和总结。
六、实验结果与分析1. 方向控制回路（1）单作用气缸换向回路：当三位五通换向阀处于中位时，气缸不动；当换向阀处于左位时，气缸伸出；当换向阀处于右位时，气缸缩回。
（2）双作用气缸换向回路：当三位五通换向阀处于中位时，气缸不动；当换向阀处于左位时，气缸伸出；当换向阀处于右位时，气缸缩回。
气动基本回路气动常用回路气动基本回路是指通过气动元件和管路构成的气动系统中的基本回路。
气动常用回路是指在工业自动化控制系统中经常使用的一些气动回路。
本文将介绍气动基本回路和气动常用回路的一些概念和应用。
气动基本回路主要包括气源回路、执行回路和控制回路。
气源回路是指气动系统中提供压缩空气的部分，通常包括压缩空气发生器、气源处理装置和储气设备。
执行回路是指通过气动执行元件来实现机械运动的部分，通常包括气缸和气动执行阀等。
控制回路是指用来控制执行元件的控制系统，通常包括开关、传感器和控制阀等。
气动常用回路包括单向气缸回路、双向气缸回路、速度控制回路、位置控制回路、压力控制回路等。
单向气缸回路是指通过一个气缸来实现单个工作机构的运动控制，常用于一些简单的工作场合。
双向气缸回路是指通过两个气缸来实现工作机构的正反转运动控制，常用于一些需要双向运动的工作场合。
速度控制回路是通过调节气缸的进气量来实现对气缸运动速度的控制，常用于一些对速度要求较高的工作场合。
位置控制回路是通过使用位置传感器来检测工作机构的位置，并通过控制阀来调节气缸的进气量，从而实现对工作机构位置的控制。
压力控制回路是通过使用压力传感器来检测气缸的压力，并通过控制阀来调节气缸的进气量，从而实现对气缸压力的控制。
气动基本回路和气动常用回路在工业自动化控制系统中具有广泛的应用。
其优点包括响应速度快、动力强、结构简单、成本低廉等。
因此，在许多工业领域中，气动系统被广泛应用于各种自动化生产线、机械设备和工艺控制系统中。
气动基本回路和气动常用回路是工业自动化控制系统中常用的回路类型。
通过对气源回路、执行回路和控制回路的合理设计和配置，可以实现对工作机构的运动控制、速度控制、位置控制和压力控制等功能。
气动系统具有快速响应、动力强大、结构简单、成本低廉等优点，因此在工业领域中具有广泛的应用前景。
气动控制回路气动系统由气源、气路、控制元件、执行元件和辅助元件等组成，并完成规定的动作。
任何复杂的气路系统，都是由一些具有特定功能的气动基本回路、功能回路和应用回路组成。
本章将介绍这些回路。
6.1 基本回路基本回路是指对压缩空气的压力、流量、方向等进行控制的回路。
基本回路包括供给回路、排出回路、单作用气缸回路、双作用气缸回路等。
一、供给回路压缩空气中含有的水分、灰尘、油污等杂质及输出压力的波动，对气动系统的正常工作都将造成不良影响，因而必须对其进行净化及稳压处理。
气动供给回路即气源处理回路，它要保证气动系统具有高质量的压缩空气和稳定的工作压力。
图6-1所示为一次气源处理回路。
由空气压缩机1产生的压缩空气经冷却器2冷却后，进入气罐3。
压缩空气由于冷却而分离出冷凝水，冷凝水存积于气罐底部，由自动排水器9排出。
由气罐出来的压缩空气经主路过滤器5再进入空气干燥器6进行除水，然后再通过主路油雾分离器7将油雾分离，即可供一般用气设备使用，供给回路的压力控制，可采用压力继电器8来控制空气压缩机的启动和停止，使储气罐内压力保持在规定的范围内。
该回路一般由过滤器、减压阀和油雾器组成。
过滤器除去压缩空气中的灰尘、水分等杂质；减压阀可使二次工作压力稳定；油雾器使润滑油雾化后注入空气流中，对需要润滑的部件进行润滑。
这三个元件组合在一起通常称为气动调节装置(气动三联件)，其简化图形符号如图6-2b 所示。
近年来，不供油气动执行元件和控制元件构成的气动系统不断增多，这类系统的气动供给回路不需油雾器来进行润滑。
因此，在不同的情况下，过滤精度、润滑或免润滑应该分别进行考虑，以保证供给用气设备符合要求的压缩空气。
实践证明，提供高质量的压缩空气对提高气动元件的使用寿命及可靠性是至关重要的。
图6-2为二次气源处理回路。
图6-3所示为稳压回路，用于供气压力变化大或气动系统瞬时耗气量很大的场合。
在过滤器和减压阀的前面或后面设置气罐，以稳定工作压力。
二、排出回路图6.1 一次气源处理回路 1-空气压缩机 2-冷却器 3-气罐 4-溢流阀 5-过滤器 6-干燥器7-油雾分离器 8-压力继电器9-自动排水器 图6-2二次气源处理回路 a)详细符号 b)简化符号气动系统中用过的压缩空气可直接排入大气，这是气动控制的优点。
但是，排气时排出的雾化油分和噪声对环境的污染，必须加以控制。
气动回路产生噪声的主要原因有压缩机吸人侧和气动元件的排气噪声。
降低噪声可采用安装消声器的方法来解决，图6-4所示为换向阀的分散排气消声回路，图6-5所示为换向阀的集中排气回路。
集中排气回路中常加有过滤装置除油，减少排出的油分对周围环境的污染。
在食品、医药和半导体等应用场合，应尽量采用不供油润滑的空气压缩机和不供油气动元件。
以尽量减少排气对产品的不良影响。
三、单作用气缸回路图6-6a 所示为采用二位三通电磁阀控制的单作用气缸回路，电磁阀通电时靠气压使活塞杆伸出，断电时靠弹簧作用缩回。
图6-6b 为采用两个二位二通电磁阀的控制回路，此时应注意的问题是两个电磁阀不能同时通电。
四、双作用气缸回路双作用气缸回路是指通过控制气缸两腔的供气和排气来实现气缸的伸出和缩回运动的回路，一般架用二位五通换向阀控制。
图6-7a 和图6-7b 分别为单电控换向阀和双电控换向阀的控制回路。
由于双电控二位换向阀具有记忆功能，如果在气缸l 伸出的途中突然失电，气缸仍将保持原来的位置状态。
而单电控换向阀则立即复位，气缸自动缩回。
如气缸用于夹紧机构。
考虑到失电保护控制，则选用双电控阀为好。
五、差动回路差动回路是指气缸的两个运动方向采用不同压力供图6-3稳压回路 a)气罐前置 b)气罐后图6-4 分散排气消声回路图6-5 集中排气消声回路 图6-6单作用气缸回路a) 3/2阀控制 b) 两个2/2阀控图6-7双作用气缸回路图 a) 单电控 b)双电控图6-8差动回路气，从而利用差压进行工作的回路。
当双作用缸仅在活塞的一个移动方向上有负载时，采用该回路可减少空气的消耗量。
但是在气缸速度比较低的时候，容易产生爬行现象。
6-8a所示为采用二位三通阀和减压阀组成的差动回路。
气缸有杆腔由减压阀设定为较低的供气压力。
电磁阀通电时高压空气流入气缸无杆腔，活塞杆伸出。
电磁阀断电时气缸无杆腔的高压空气经排气口排出，活塞在较低的供气压力作用下缩回。
在气缸伸出的过程中，如果气缸有杆腔的配管容积小，有杆腔的压力上升使气缸两腔压力达到平衡状态，气缸将停止运动。
为防止此现象的产生，可以设置气罐。
图6-8b所示为采用减压阀带单向阀的差动回路，电磁阀断电后，气缸以较低供气压力缩回。
六、气马达回路图6-9a所示为气马达单方向旋转的回路，采用二通电磁阀实现转停控制，马达的转速用节流阀来调整。
图6-9b和图6-9c所示分别为采用两个二位三通阀和一个三位五通阀来控制气马达正反转的回路。
6.2功能回路功能回路是控制执行机构的输出力、速度、加速度、运动方向和位置的回路，包括速度控制回路、力控制回路、转矩控制回路和位置控制回路等。
一、速度控制回路图6-9气马达回路控制气缸速度包括调速与稳速两部分。
调速的一般方法是改变气缸进排气管路的阻力。
因此，利用调速阀等流量控制阀来改变进排气管路的有效截面积，即可实现调速控制。
气缸的稳速控制通常是采用气液转换的方法，克服气体可压缩的缺点，利用液体的特性来稳定速度。
1、进气节流、排气节流回路为控制气缸的速度，回路要进行流量控制，在气缸的进气侧进行流量控制时称为进气节流，在排气侧进行流量控制时称为排气节流。
图6-10a所示为双作用气缸的进气节流调速回路。
在进气节流时，气缸排气腔压力很快降至大气压，而进气腔压力的升高比排气腔压力的降低缓慢。
当进气腔压力产生的合力大于活塞静摩擦力时，活塞开始运动。
由于动摩擦力小于静摩擦力，所以活塞运动速度较快，由此进气腔急剧增大，而由于进气节流限制了供气速度，使得进气腔压力降低，从而容易造成气缸的“爬行”现象。
一般来说，进气节流多用于垂直安装的气缸支撑腔的供气回路。
图6-lOb 所示为双作用气缸的排气节流调速回路。
在排气节流时，排气腔内可以建立与负载相适应的背压，在负载保持不变或微小变动的条件下，运动比较平稳，调节节流阀的开度即可调节气缸往复运动速度。
从节流阀的开度和速度的比例性、初始加速度、缓冲能力等特性来看，双作用气缸一般采用排气节流控制。
但是，对于单作用气缸和气马达等，根据使用目的和条件，也采用进气节流控制。
除用单向节流阀构成的调速回路外，采用其它流量控制阀也可构成调速回路。
图6-lOc 为采用排气节流阀的调速回路。
但在管路比较长时，较大的管内容积会对气缸的运行速度产生影响，此时不宜采用排气节流阀控制。
图6-10双作用气缸的节流调速回路a) 进气节流 b ）c) 排气节流d)快速排气+排气节流 图6-1l 单作用气缸的速度控制回路图6-12气液转换速度控制回路气阀直接排放。
图6.10d为采用快速排气阀构成的气缸快速返回回路。
图6-1 1所示为单作用气缸的速度控制回路。
在图6-11a中，气缸升降均通过节流阀调速，两个反向安装的单向节流阀，可分别控制活塞杆的伸出及缩回速度。
在图6-11b中，气缸上升时可调速，下降时则通过快速排气阀排气，使气缸快速返回。
2、气液转换回路由于空气的可压缩性，在低速及传动负载变化大的场合可采用气液转换回路。
这种控制方式不需要液压动力即可实现传动平稳、定位精度高、速度控制容易等目的，从而克服了气动难以实现低速控制的缺点。
图6-12a为采用气液转换器的速度控制回路：它利用气液转换器将气压变成液压，利用液压油驱动液压缸，从而得到平稳且容易控制的活塞运动速度。
通过调节两个节流阀的开度实现气缸两个运动方向的速度控制。
采用此回路时应注意气液转换器的容积应大于液压缸的容积，气、液问的密封要好，避免气体混入油中。
图6-12b为采用气液阻尼缸的速度控制回路。
此回路采用两缸并联形式，调节连接液压缸两腔回路中设置的可变节流阀即可实现速度控制。
其优点是比串联形式结构紧凑，气、液不易相混。
不足之处是，如果安装时两缸轴线不平行，会由于机械摩擦导致运动速度不平稳。
二、压力控制回路气压传动多数用气缸作执行元件，把气压能转换成机械能。
气缸输出力是由供排气压力和活塞面积来决定的，因此可以通过改变压力和受压面积来控制气缸力。
一般情况下，对于已选定的气缸，可通过改变进气腔的压力来实现气缸出力控制。
图6-13所示为由两个减压阀和换向阀构成的高低压转换回路，可控制气缸输出两种大近年来，由于计算机技术、微电子技术与气动技术的结合，电气比例控制技术的应用日益广泛。
图6-14所示为采用比例阀构成的压力控制回路。
气缸有杆腔的压力由减压阀调为定值，而无杆腔的压力由计算机输出的控制信号控制比例阀的输出压力来实现，从而使气缸的输出力得到连续控制。
三、转矩控制回路1、气马达转矩控制回路气马达是产生转矩的气动执行元件。
一般情况下，对于已选定的气马达，其转矩是由进排气压差决定的。
图6-15所示为活塞式气马达转矩控制回路。
通过改变减压阀的设定压力，即可改变气马达的输出转矩。
2、摆动马达转矩控制回路摆动马达转矩控制与气马达类似，通过调节供气压力来改变输出转矩。
图6-16所示为其转矩控制回路。
在转矩控制回路中，气马达或摆动马达的速度控制可参考前述速度控制回路。
四、位置控制回路气动执行元件的位置控制包括气压控制方式、内外部挡块方式、锁定机构方式和气液变换方式等。
1、采用三位阀的方法图6-17a 所示为使用中位封闭式三位五通阀的位置控制回路。
当阀处于中位时，气缸两腔的压缩空气被封闭，活塞可以停留在行程中的某一位置。
这种回路不允许系统有内泄漏，否则气缸将偏离原停止位置。
另外，由于气缸活塞两端作用面积不同，阀处于中位后活塞仍将移动一段距离。
为了克服这一缺点，可以在活塞面积较大的一侧和控制阀之间增设调压阀，调节调压阀的压力，使作用在活塞上的合力为零，见图6-17b 。
当使用对称气缸(活塞两侧作用面积相等)时，可采用如图6-17c 所示的中位加压式(也可使用中位封闭式)三位五通换向阀。
由于空气的可压缩性，采用纯气动控制方式难以得到较高的控制精度。
2、机械挡块方法图6-15气马达转矩控制回路图6-16摆动马达转矩控制回路 图6-17 采用三位阀的位置控制回路图6-18 采用挡块的位置控制回图6-18所示为采用机械挡块辅助定位的控制回路。
该回路简单可靠，在定位状态下驱动气缸始终压紧挡块，不产生间隙，可以完全停止在确定位置上，其定位精度取决于挡块的机械精度。
使用挡块定位机构必须注意的问题是：为防止系统压力过高，应设置安全阀以及为保证精度应考虑冲击的吸收及挡块的刚性。
3、机械式制动器方法图6.7.19为气缸内带有制动机构的位置控制回路。
