气动系统设计的主要内容及步骤

气动系统的设计与液压系统的设计一样，包括回路设计、元件选择、管道设计等一系列内容。

一、明确工作要求

设计气动系统之前，一定要明确主机对控制的要求，包括以下几个方面：

运动和操作力要求：如主机的动作顺序、动作时间、运动速度及其可调范围、运动的平稳性、定位精度、操作力以及联锁和自动化程度等。

工作环境条件：如温度、防尘、防爆、防腐蚀要求及工作场地的空间等情况，必须调查清楚o

与机、电、液控制相配合的情况及对气动系统的要求。

二、设计气控回路

设计的一般步骤：

(1)列出气动执行元件的工作程序图。

(2)画信号一动作(X-D)线图(或卡诺图)，也可直接写出逻辑函数表达式。

(3)画逻辑原理图。

(4)画气动控制回路图。

(5)为得到最佳的气控回路，设计时可根据逻辑原理图作出几种方案进行比较，如对气控制、电一气控制、逻辑元件等控制方案进行合理的选定。

三、选择、设计执行元件

其中包括确定气缸或气马达的类型，气缸的安装形式及气缸的具体结构尺寸(如缸径、活塞杆直径、缸壁厚)和行程长度、密封形式、耗气量等。设计中要优先考虑标准缸的参数。

四、选择控制元件

(1)确定控制元件类型：根据表16—1比较而定。

(2)确定控制元件的通径：一般控制阀的通径可按阀的工作压力与最大流量确定。由表16—2初步确定阀的通径，但应使所选的阀通径尽量一致，以便于配管。至于逻辑元件和射流元件的类型选定后，它们的通径也就选定了(通常逻辑元件为 3，个别为 1；射流元件为 0．5- 1)。对于减压阀或定值器的选择，还必须考虑压力调整范围确定其不同的规格。

五、选择辅助元件

1．分水滤气器

其类型主要根据过滤精度要求而定。对于一般气动回路、截止阀及操纵气缸等，要求过滤精度≤50～75 ；对于操纵气马达等，有相对运动的情况，取过滤精度≤25 ；对于气控硬配滑阀、射流元件、精密检测的气控回路，要求过滤精度≤10 。

对分水滤气器的通径，原则上查表16-2由流量确定，并要和减压阀相同。

2．油雾器

根据油雾器颗粒直径大小和流量来选取。当与减压阀、分水滤气器串联使用时，三者通径要一致。

3．消声器

可根据工作场合选用不同形式的消声器。其通径大小根据通过的流量而定，可查有关手册。

4．贮气罐

贮气罐的理论容积可按第十二章的经验公式(12—4)—(12-7)计算，具体结构、尺寸可查有关手册。

六、确定管道直径、计算压力损失

1．确定管道直径

管道直径主要根据流量、流速要求和允许的压力损失来确定，详见第十二章。通常情况下，考虑与其连接的控制元件通径相一致的原则初步确定管径，并在验算压力损失后选定管径。

2．验算压力损失

为保证执行元件正常工作，压缩空气通过各种控制元件、辅助元件和连接输送管道后到达执行元件的总压力损失 ，必须满足下式：

(16-1)

式中， 为沿程压力损失之和(MPa)； (为局部压力损失之和(MPa)；[ ]为允许总压力损失(MPa)，[ ]可根据供气的具体情况而定，详见第十二章。

实际验算总压力损失，如系统管道不特别长(一般l<100m)，管子内表面粗糙度不大，在经济流速的条件下，沿程压力损失 很小，可以不单独计人，只是在总压力损失值的安全系数 中稍予考虑就行了。而局部压力损失 中包含的流经弯头、断面突然放大、收缩等的损失 往往又比气流通过气动元件、辅件的压力损失 小得多，因此对不做严格计算的系统，式(16—1)可简化为

(16—2)

式中， 为流经元件、辅件的压力损失之和(MPa)， 可查表16-3经计算而得； 为压

力损失简化修正系数，足 =1．05～1．3，对于长管道，截面变化复杂的管道，取大值。

如果验算的总压力损失 >[ ]，则必须加大管径或改进管道的布置，以降低总压力损失，直到 <[ ]时为止。这样即得到最后确定的管径。

七、选择空压机

1．计算空压机的供气量qz

空压机的供气量qz可由式(121)计算而得。

2．计算空压机的供气压力ps

空压机的供气压力按下式计算：

式中，p为用气设备使用的额定压力(MPa)； 为气动系统的，总压力损失(MPa)。

根据计算出的qz和ps，即可选用相应型号的空压机。

8.3课堂小结

1、气动系统的设计与液压系统的设计一样，包括回路设计、元件选择、管道设计等一系列内容；

2、程序控制是根据生产的要求，使被控制的执行元件按预先规定好的顺序协调动作的一种自动控制方法；

3、本章主要介绍了X-D线图法进行多缸单往复行程程序控制回路和多缸多往复行程程序控制回路的设计。