气动控制系统设计
2007-08-23 11:43
气动控制系统设计
1、气动控制系统的组成。
在气动控制系统中，气动发生装置一般为空气压缩机，它将原动机供给的机械能转换为气体的压力能；气动执行元件则将压力能转化为机械能，完成规定动作；在这两部分之间，根据机械或设备工作循环运动的需求、按一定顺序将各种控制元件（压力控制阀、流量控制阀、方向控制阀和逻辑元件）、传感元件和气动辅件连接起来。
设计程序有关事项
2.1设计程序
2.1.1调研主机工作要求，明确设计依据。
A.了解主机结构、循环动作过程、执行元件操作力、运动速度及调整范围、运动平稳性、定位精度、传感器元件安装位置、信号转换、联锁要求、紧急停车、操作距离和自动化程度等。
B.工作环境，如温度及变化范围、湿度、振动、冲击、灰尘、腐蚀、防爆要求等。
C.是否要和电气、液压系统相配合，如需要须了解相应的安装位置等。
D.其他要求，如气控装置的重量、外形尺寸、价格要求等要求。
2.1.2气动回路设计
A.由执行元件数目、工作要求和循环动作过程，拟出执行元件的工作程序图。根据工作速度要求确定每一个气缸在一分钟内的动作次数。
B.根据元件的工作程序，参考各种气动基本回路，按程序控制回路设计方法，设计气动回路。
为了得到最合理的气动回路，设计时可做几种法案比较，如气控制，气-----电控制，射流控制方案等进行选择，绘出气动回路图，使用电磁阀的场合，同时还绘出电气回路图。
2.1.3执行元件选择和计算
气动执行元件的类型一般应与主机相协调，即直线往复运动应选择气缸，回转运动应选择气动马达，往复摆动应选择摆动缸。
2.1.4控制元件选择
根据系统或执行元件的工作压力和通过阀的最大流量，选用各生产厂制造的阀和气动元件。选择各种控制阀或逻辑元件时应考虑的特性有：
1工作压力
2额定流量
3响应速度
4使用温度范围
5最低工作压力和最低控制压力
6使用寿命
7空气泄漏量
8尺寸及联接形式
9电气特性等
选择控制阀时除了根据最大流量外，还应考虑最小稳定流量，以保证气缸稳定工作。
2.1.5气动辅件选择
根据气缸装置的用气量进行辅件选择：
A过滤器：不同的执行元件和控制元件对过滤器的要求一般为
气缸、截止阀等50～75ｕ
气动马达等10～25ｕ
金属硬配滑柱式、射流元件等5ｕ
B减压器：根据压力调整范围和流量确定减压器或定植器的型号
C油雾气：根据流量和油雾颗粒大小要求。一般10平方米空气中应加润滑油量1毫升左右。
D消声器：根据工作场合对噪声的要求选择。
2.1.6压缩机选择
由于使用压缩空气单位的负载波动不同，故压缩机容量的确定要充分了解不同用户的用气规律性，根据实际情况最后确定，压缩机供气量Qg可按下式简单估算
Qg=(1.2～1.5)求和（QZ+QO）m3/min
式中QZ-------------------------一台机器的用气量
QO-------------------------机器和配管的漏气量
N--------------------工作台数
根据上式可选择相应的空气压缩机，当样本上的压缩机供气量与计算结果不一致时，一般选偏大的压缩机。
2.1.7管道直径的确定
在管道计算中，常常是先按计算流量及经验流速计算出各区段的管径，然后计算出管径校核各区段的压力降，以使最远点压力降在允许的范围内。若压力降超过额定值，应重新选择较低流速，再确定新的管径，在新的管径基础上再计算阻力损失，直到使压力降在允许范围内。
2.2气动控制系统设计有关事项
1气源处理
供给气动装置的压缩空气，除了保证其压力和流量外还必须除去其中的含油污水和灰尘等，以减少气动元件的磨损避免其零件的锈蚀，否则将引起系统工作效率降低，并常产生误动作而发生事故。
故在气动装置前除直接安装减压----过滤------油雾三联件外，在压缩机之后一般应设有冷却器、过滤器和气罐等，以保证气动系统正常运行。在要求更高的情况下，应加干燥器或特殊过滤器。
三联件应安装在外部，以便排水，观察和维修。必要时应装有压力继电器和主机电器部分互锁
2管路安装
进行管路设计时，应注意管内的水分，在这前面虽然经过一些处理，但其中还是含有些未除掉的水分，是管道、机件生锈而工作失常。所以必须采取措施除掉残余的水分。
3控制箱
为满足一定操作要求，常将各种控制元件集中在控制箱内，对控制箱设计时的注意点有：
A保证线路正常工作，阻力损失小，布置合理。
B面板及结构安排要考虑操作方便
C便于维修，易于检查
D经济美观
4特殊情况处理
在设计时，应考虑系统在停电、发生事故需要紧急停车以及重新开车而必须联锁保护元件等等，在这里我就不细说了，欢迎大家对这方面处理的经验拿出来讨论！
5环境保护
气动系统工作时，由于压缩空气从换向阀排到大气中而发生排气噪声和油雾而污染空气等，故应注意环境保护问
