1、气动回路图如下图所示：图1-62 烫衣机练习2 如图1-62烫衣机，试设计其控制系统。烫衣机的上烫衣板由双作用气缸的活塞杆来驱动。因此，控制系统应该设计成当气缸的活塞杆带动上烫衣板向下运动并压紧时，防止操作者的手被夹住。烫衣板在一个可调节的时间内压在一起，然后自动打开。应满足下列条件：两个手动按钮（S1和S2）被安装在控制盒的左侧和右侧，一定要双手操纵按钮。当两个按钮在0.5 s之内被同时按下时，才可以发出启动信号。此外，操作者必须按住两个按钮，一直到上烫衣板处于最低位置为止。然后，可以松开两个按钮。当两个按钮中的一个较早地松开时，烫衣机应该立刻重新打开。图1-72 自动打印机工作示意图学习单
2、元五 双缸控制回路设计与调试练习1 如图1-72所示为自动打印机工作示意图，工作要求是：启动开关后，首先推料，夹紧缸将塑料板（工件）从料仓中平稳的分离，并夹紧后利用冲头打印标记，然后两个气缸同时返回，要求此设备能加工薄厚不同的塑料板。试设计满足上述功能的气动控制系统回路图。练习2借助图1-73所示的金属铆接装置，可以将两个金属板彼此铆接在一起。将图1-73 金属铆接装置铆钉放入到两个金属板的孔中，然后，用手将两个金属板放入到铆接装置中。按动手动按钮后，气缸A1的活塞杆将金属板夹住，然后，气缸A2的活塞杆伸出，并将两个金属板铆接在一起。出于安全考虑，当铆接气缸A2完全退回到后端终点位置之前，A1
3、必须仍然夹紧。只有当两个气缸确实回到后端终点位置时，新的运动过程才能开始。根据工艺流程，试画出位移步进图并设计气动回路图。模块二：电气气动学习单元一 元件介绍练习1 试设计时间控制照明电路，启动不定位开关S，灯亮，2小时后，灯自动熄灭。练习2 试写出图2-28电气-气动系统图中所使用的气动、电气元件。（a） （b）图2-28 电气气动系统图气动元件：气源、压力表、手动两位三通换向阀、双电控三位五通换向阀、单向节流阀、气缸。 电气元件：手动开关、继电器、磁性开关、电磁铁。图2-34 销钉装配机学习单元二 单缸电气气动控制回路设计与调试练习1 将一个销钉压入到矩形铝块的孔中（如图2-34所示），首
4、先用手将销钉和铝块插好，然后，通过按动一个手动按钮（该按钮被安装在距压入装置较远的地方）使得一个大直径短行程双作用气缸的活塞杆快速伸出，并将销钉压入到工件中，松手后气缸返回，试设计此系统的电气-气动回路图。气路图 电路图图2-35 沙发寿命测试机练习2 对成品沙发进行使用寿命测试（如图2-35所示），如果启动点动按钮后，沙发测试气缸做连续往复运动，且往返速度均可调，启动停止按钮，沙发测试气缸停止在初始位置，试设计此系统的电气-气动回路图。气路图 电路图学习单元三 双缸电气气动控制回路设计与调试图2-42 物料转运平台练习1 在生产线上，如果遇到传递的工件运动的方向、运动的位置发生变化，通常采用
5、如图2-42所示物料转运平台来解决此问题，借助两个双作用气缸Z1、Z2来完成，要求Z1气缸伸出到位后，Z2气缸伸出，到位后Z1气缸返回，Z1气缸返回到位后，Z2气缸返回，来实现使传递的工件运动方向和位置发生改变，为保证平稳运行两个气缸伸出的速度均可调节。试设计满足上述功能的生产线物料转运装置的电气气动回路图，并在实验台上进行安装与调试。气路图电路图图2-43 气动压销设备练习2 如图2-43所示为气动压销设备，水平气缸A2用于工件压紧，垂直气缸A1用于将两个放置在工件销孔上的销子压入销孔中。生产过程是全自动的：当操作启动按钮后，气缸A2将工件夹紧，然后，气缸A1将销钉压入到工件中。为了安全起见
6、，夹紧气缸A2必须夹紧工件，一直到压入气缸A1返回到它的后端终点位置为止，才能松开。可选用二位五通脉冲式电磁换向阀作为主控元件。感性传感器作为信号元件。两个气缸活塞杆的伸出速度应该可以无级调节。试设计、装调此电气-气动控制回路。模块三 液压基础学习单元一：液压传动基础如图3-26所示，2根长短相同、直径不同的被测管道，分别安装在液压泵的出口，被测管道进口安装压力表P1，被测管道出口安装压力表P2，被测管道出口串联可调开口大小的手动阀。问：（1）直径粗的管道检测时与直径细的管道检测时，P1和P2两个压力表的指示值有何不同？为什么？（2）如果是两根直径相同、长度不同的被测管道，结果又如何？（3）手
7、动阀如果完全关闭，P1和P2两个压力表的指示值会怎样变化？（4）对于同一根被测管道，手动阀全开和半开时，P1和P2两个压力表的指示值会怎样变化？（5）刚开机时，油箱温度为室温；设备启动一段时间后，达到平衡温度，假设为50，对于同一根被测管道，P1和P2两个压力表的指示值会怎样变化？（6）如果被测管道直径很小，P1和P2两个压力表的指示值的最大差值可能是多少？下列答案假设液压泵的流量与被测管道直径匹配：（1） 直径粗的管道检测时与直径细的管道比较，P1与P2的差值更小。直径细的管道比直径粗的管道的压力损失大，故这时P1与P2的差值更大。沿程损失与管道直径成反比。（2） 直径相同、长度不同的被测管
8、道，长度长的被测管道压力损失大，即P1与P2的差值更大。长度短的被测管道压力损失小，P1与P2的差值更小。沿程损失与管道长度成正比。（3） 如果手动阀完全关闭，依据帕斯卡原理，P1表的示值等于P2表的示值，均为液压泵的输出压力。（4） 对于同一根被测管道，手动阀半开时，P1与P2的差值更小。手动阀全开时，P1与P2的差值更大。沿程损失与液体流速成正比。（5） 由于油温升高，液压油黏度减小，故通过同一根管道的的压力损失减小，P1与P2的差值更小。沿程损失与液体黏度成正比，液体黏度与环境温度成反比。（6） 最大差值为P1的压力，这时P2可能为零。学习单元二：常用液压元件介绍练习1如图3-114所示
9、，接货货车车厢高度不同，仓库平台高度是固定的，对于不同货车装货时存在着高度差，通过设计液压升降平台来解决此问题。图3-114 仓库液压升降平台使用环境仓库升降平台液压系统的动作要求：（1）当操纵换向阀手柄时，仓库升降平台可以实现上下运动，并且运动速度可调；（2）当仓库平台与货车高度一致时，松开手柄，升降平台停在当前位置；（3）当叉车通过仓库升降平台时，此时升降平台能够稳稳地停留在此位置不动。按照上述要求设计液压回路图，并在实验台上进行安装与调试。练习2如图3-115所示，液压卷扬机采用内藏式硬齿面行星减速机减速，液压马达驱动。具有体积小、重量轻、传动平稳，无级调速范围大等特点，适用于提梁机、架
10、桥机等路桥施工设备。任务要求：实际工况：卷扬机转动驱动重物上下运动，当重物下降时，马达出口接有平衡阀，如果重物产生的压力小于平衡阀调定压力，重物下降由马达转动来实现；如果重物产生的压力大于平衡阀调定压力，重物下降时，马达是被动旋转。实验要求：（1）通过手动换向阀控制液压马达的旋转运动，液压马达通过卷筒带动重物上升或下降，且能在任意位置停止；液压马达的正反向旋转决定重物上升或下降；（2）液压马达正反转速度均可调，转速决定重物运行速度；（3）液压系统压力可调；（4）按照上述要求设计液压回路图，并在实验台上进行安装与调试。模块四电气液压系统装调及典型回路分析学习单元一电气液压系统装调练习1铝水导出装
11、置中双作用液压缸驱动长柄勺的动作如图4-15所示。长柄勺未工作状态长柄勺将铝水从熔炉舀出图4-15铝水导出装置1液压缸 2模具 3长柄勺4铝水5熔炉（7） 采用二位四通电磁换向阀直接控制双作用液压缸，可实现长柄勺的舀出、导出铝水的动作。使用长柄勺将铝水从熔炉中舀出，然后经导流槽流入模具中。采用二位四通电磁换向阀直接控制双作用液压缸，通过双作用液压缸操作长柄勺，以完成相应运动。当未驱动二位四通电磁换向阀动作时，长柄勺应浸入到熔炉中；当二位四通电磁换向阀电磁铁带电，长柄勺以可调的速度将铝水舀出倒入模具中；另外还需考虑负载的影响，首先应满足长柄勺为轻负载的要求。如果长柄勺太重，则在液压缸活塞杆退回动
12、作期间，其速度将很快（长柄勺向熔炉运动），这样长柄勺就会很快进入铝水中，可能会出现危险。为避免此类现象发生，可以在油路适当的位置安装背压阀和单向节流阀。依照动作要求完成液压回路图、电气控制原理图的设计；在实验台上完成液压系统和电气控制系统的安装与调试；完成实训报告。练习2利用三位四通换向阀控制的油漆烘干炉炉门的动作。图4-16油漆烘干炉1-油漆烘干炉 2-工件 3-炉门 4-液压缸通过皮带运输机将工件连续送入油漆烘干炉内。为减少通过炉门的热损失，当关闭炉门后，炉门应紧紧的保持关闭位置，以便将炉门长期可靠地保持在期望位置上，而不下落此时液压泵处于卸荷状态。选择适当的三位四通电磁换向阀作为控制元件
13、。要求将炉门长期可靠地保持在期望位置上，而不下落，即通过控制阀将液压缸两腔内液压油封闭，使液压缸能在任意位置停留，且外力作用时也不能移动。如果采用座阀式换向阀，则中位机能为O型的三位四通换向阀就可解决上述问题。如果采用滑阀式控制阀，则由于内渗漏，炉门将缓慢下滑。如果采用滑阀式换向阀，利用所学过的元件也能够实现炉门长期可靠地保持在期望位置上，而不下落。学习单元二 典型液压回路分析根据回路图4-66提示，设计可用于液压夹具夹紧的液压回路，为了满足加工时间要求，压紧回路使用蓄能器保压。满足以下条件：液压缸压紧工作压力最低30 bar，最高压力40 bar。用滑阀式换向阀控制用缸来完成对工件的液压夹紧
14、；设计回路完成液压缸快速运动夹紧回路，由于滑阀式换向阀的泄漏所产生的夹紧力下降，可以由蓄能器保压补偿，当夹紧力达到要求后（工作压力40 bar），泵卸荷；当工作压力下降至30 bar后，泵继续供油；以满足夹紧力要求。并设计相应的电气回路。手动控制压紧和松开。图4-65 蓄能器保压回路提示图如果有实训条件，在实训台完成蓄能器保压回路实验。这时可用一个单项节流阀来模拟滑阀式换向阀的泄漏，以便更明显观察蓄能器的作用，加快实验进度。练习2 ：分析图4-66叉车液压系统回路。重点分析：（1）回路的卸荷方式。（2）液控单向阀的作用。（3）B口溢流阀的作用。（4）实现举升缸两缸同步的方式。（5）梭阀的作用。
15、（6）系统压力和负载大小的关系。（1）回路的卸荷方式：对于叉车液压系统，3组执行元件由上到下分别为举升缸、前倾缸、助力转向缸。当3组执行元件均无负载时，系统通过3通流量阀卸荷。（2）液控单向阀的作用：当换向阀处于中位时，液控单向阀用来保持前倾缸活塞杆位置，也就是保持叉车运送货物时的货物的固定姿态。（3）B口溢流阀的作用：为过载阀，用来防止液压缸无杆腔过载，也就是防止叉车举升缸过载工作。（4）实现举升缸两缸同步的方式：举升缸为2个液压缸，为机械同步。（5）梭阀的作用：对于定量泵负载敏感液压系统，主溢流阀工作压力取决于负载大小。多个负载时，梭阀用来将最高压力的负载压力反馈给主溢流阀。（6）系统压力
16、和负载大小的关系：负载越大，系统压力越高；空载时，反馈压力为0，系统通过3通流量阀卸荷，起到节能的作用。练习3：动作要求：当按下启动按钮S1后且满足两液压缸在初始位置时（即A缸在B1位，B缸在B2位），液压缸A快速伸出，达到100bar后液压缸B缓慢伸出，伸出到头B3位时停留5秒，然后A、B两缸快速退回。设计要求：（1）两液压缸的初始状态均为退回位；（2）液压泵在空载运行时可以实现卸荷（通过中位机能）；（3）当启动按钮S1后，可以实现单循环；当启动按钮S2后，可以实现连续循环；（4）当按下停止按钮开关S5时，两液压缸完成1个完整的工作循环回至初始位置；（5）当搬动急停开关S0后A缸立即停在当前
17、位置，此时外力无法推动或拉动A缸；B缸退回至初始位置，将S0切换到另一位置可使A缸复位。模块五压力机整体调试前的准备4Q应用工作任务说明：（1）电气控制要求：1）只有当定位开关S4接通时，操纵按钮S1调用指令值“w1”，液压缸快速向外伸出；2）到达接近开关B1时，调用指令值“w2”，液压缸减速向外伸出； 3）当到达接近开关B2时，液压缸停在当前位置；4）当操纵按钮S2时，通过指令值“w3”使液压缸缩回；5）指令值w和斜坡信号电压值将得到测量和显示；6）定位开关S3实现4Q的切换。（2）按照电气要求和图5-35的电器模块接线图，设计继电器控制回路图。图5-35 电器模块接线图（3）按照表5-13
18、指令设定值分别在有4Q和无4Q两种情况下完成此实验。表5-13 指令值设定数据表指令值（V）斜坡时间（V）W1W2W3t1t2t3t55380.50.110.02（4）分析液压缸停在B2位置时，在有4Q和无4Q两种情况下哪个斜坡时间起作用？压力机的液压、电气系统设计和调试1.工作任务说明：图5-36 压力机外形（1）在压力机（图5-36）的动作过程中，快速段、慢速段和返回行程的速度必须根据客户提出的要求来加以调节，如图5-37所示；（2）压力机在满足在初始位置B1处且按动按钮开关S1时，液压缸快速伸出，到达接近开关B2时压力机将减为慢速；图5-37 行程-时间图（3）当液压缸到达前终端接近开关
19、B3时，压力机停在此位置；且停留保持时间3秒后，液压缸就开始快速返回；（4）当液压缸返回至接近开关 B1处，压力机能停在当前位置；（5）如果液压缸返回时未能停在B1位置，可通过外部指令值设定模块能够以降速手动运行至B1位置；（6）压力机在4Q四象限运行模式下工作，需要对斜坡信号加以选择和调整；（7）压力机的指令值预设值见表5-14表5-14 指令值设定数据表Gt4+/- 20.22.学生需要完成工作任务：（1）按照工作任务要求设计液压系统和电气系统工作原理图；（2）在实验台上搭接液压回路和电气接线；（3）按照工作要求完成实验和实验报告。1. 液压回路图2. 电气回路图继电器回路图电器模块接线图
20、模块六：PLC控制的气动、液压系统练习1 如图6-13所示，为生产线上打印设备的气路系统图。当按下启动按钮且料仓中有料，推料气缸1将工件推出并夹紧；打印气缸伸出在工件上打印并停留5s；打印结束后，打印缸退回至初始位置后推料气缸1退回；推料气缸2将工件推至下一个工位，系统做连续循环。试设计该系统的控制流程图及控制程序，并在实验台上完成系统安装及运行。图6-13 打印设备气动系统图执行元件为三个双作用气缸，推料缸1和打印缸的换向阀均为双电控两位五通，推料缸2的换向阀为单电控两位五通。打印设备I/O分配见表6-1。表6-1 打印设备I/O分配序号地址电器符号状态功能说明I0.0SB1NO启动按钮2I
21、0.1SB0NC停止按钮I0.2NA急停按钮4I4.0B判断是否有料的传感器I4.11B1打印缸的后终端传感器6I4.21B2打印缸的前终端传感器7I4.32B1推料缸1的后终端传感器I4.42B2推料缸1的前终端传感器9I4.53B1推料缸2的后终端传感10I4.63B2推料缸2的前终端传感11Q4.11Y1*控制打印缸伸出的电磁铁12Q4.21Y2控制打印缸退回的电磁铁13Q4.32Y1控制推料缸1伸出的电磁铁14Q4.42Y2控制推料缸1退回的电磁铁15Q4.53Y1控制推料缸2伸出的电磁铁参考控制程序程序段1： 程序段2：程序段3： 程序段4：程序段5程序段6：程序段7：练习2 如图6
22、-14所示为液压切料机，该机械可将原料切为两种规格，当将定位开关S2接通后，启动开关S1电机M开始转动带动料盘放料，2 s后停，共放料1.25 m，液压缸伸出切料，到达限位1B处液压缸自动返回，如果将定位开关S2切断后，启动开关S1电机开始转动带动料盘放料，4 s后停，共放料2.5 m，液压缸伸出切料，到达限位1B处液压缸自动返回。整盘料是100 m，要求设计的控制程序不仅能驱动电机放料，还能控制液压缸切料，并能根据加工情况实时计算出两种不同规格工件的数量，余料的长度。图6-14 液压切料机表6-2切料机I/O分配 1B液压缸前终端传感器启动开关SB2定位开关Q4.0M放料电机1Y控制液压缸运
23、动的电磁铁DB1.DBW0记忆切断1.25米工件的数量DB1.DBW2记忆切断2.5米工件的数量MD20已使用料的长度DB1.DBD12剩余料的长度DB1.DBD4累计加工1.25米长工件的数量MD42余料用于加工2.5米长工件的数量参考程序模块七：液压、气动系统故障诊断与排除液压系统故障诊断与排除如图7-14所示，模拟组合机床液压滑台的动作，选用电磁换向阀控制油缸的速度切换。在满足液压缸活塞杆在原始位，B1传感器有感应信号时，按下S1按钮开关，3位4通电磁换向阀电磁铁Y1带电，2位2通电磁换向阀电磁铁Y3带电，液压缸活塞杆快速伸出；伸出至B2点，2位2通电磁换向阀电磁铁Y3断电，活塞杆的伸出
24、速度转为工作进给，工进速度可调；伸出至B3点，3位4通电磁换向阀电磁铁Y1断电，Y2得电，液压缸活塞杆快速返回。表7-1电磁铁动作表：Y1Y2Y3快进+-工进快退-/+停止1）如果液压缸活塞杆动作全程为快速，试判断可能的故障点及原因、如何维修？2）如果液压缸活塞杆动作全程为慢速，试判断可能的故障点及原因、如何维修？3）如果该电路应用于真是生产设备，还需要增加哪些功能（从安全、使用方便的角度考虑）？4）现场维修若发现2位2通电磁换向阀损坏，可以用什么阀替代？5）从减少发热、节能环保角度，如何进一步改进液压原理图？图7-14 快进工进切换动作回路分析系统中涉及速度切换的元件：信号元件为传感器B2，如果其损坏，或相关电路故障，不能正常发出位置信号，则液压缸速度不能实现切换。维修方法：更换B2传感器，或修复相关电路。其正常发出信号，如果2位2通电磁换向阀卡阀，不能正常换向，或单向节流
