双手动安全控制回路.docx

2伉课程设计题 目：双手动安全控制回路学 院：应用技术学院专业班级：机电一体化技术1302班学生姓名：XXX指导老师：XXX学 号：31312030XXX时 间：2015年12月29日摘要在电气技术迅速发展的今天，安全控制的平板压力机在工农业生产、人们日常生 活中的应用越来越广泛研究压力机的控制和工作方式，对提高系统响应速度、节约 能源等都具有重要意义由于气动压力机输出力是柔和、恒定的压力及可调的速度， 保持压力的情况下完成工件的装配与变形，用于装配与成形等工艺，气动主要优点是 功耗低，输出力对模具以及工件没有损伤、出力柔和、工作效力率高、且占地面积小、 操作方便、如配上压力传感器后，输出的压力更加具有直观性，使工艺更具可控性 为安全考虑，利用PLC的门电路和延时继电器实现延时控制功能，主要对气动回路进 行设计，使其只能在双手同时（0.5秒内）按下按钮时，压力机才可以安全运行，并且 在运行过程中只要有一个手松开的话，则通过快速排气阀的作用使气缸的活塞杆尽可 能快的迅速返回，活塞杆的伸出可以用单向节流阀进行无级调节等双手动主要是基 于安全的考虑，实现双手动开启方式，防止工作人员在操作压力机时压伤双手。

完成 气动回路的设计及电路图的设计之后对气缸的直径进行计算，在国家标准系列选择了 直径为160m m的气缸，并计算出耗气量，由耗气量选择适合的单向节流阀以及换向阀、 快速排气阀等，在部件选择过程中，要通过对所给的数据参数分析、计算，才可以通 过计算结果选择合理的部件，使整个系统在达到设计标准的同时达到设计的最优化关键词 双手动，气动回路，安全控制，最优化目录第 1 章 气压传动概述 11.1 气压技术的应用现状 11.2 气压传动技术的特点和发展趋势 21.2.1 气压传动技术的特点 21.2.2 气压传动技术的发展趋势 3第 2 章 系统方案设计 32.1 系统设计要求 42.2 气压传动的工作原理和组成 42.3 系统设计原理 52.4 气动回路设计 52.5 功能图设计 62.6 电路图设计 7第 3 章 部件的选用 83.1 气缸的选用 83.1.1 气缸的组成 83.1.2 气缸的计算 93.2 单向节流阀的选用 103.2.1 耗气量的计算 103.2.2 单向节流阀的选择 103.3 换向阀的选用 113.4 消声器的选用 123.5 快速排气阀的选用 133.6 空气压缩装置的选用 133.6.1 选择要求 133.6.2 空气压缩装置的选择 133.7 继电器的选用 15总结 错误!未定义书签。

参考文献 18第 1 章 气压传动概述气压传动是风动技术与液压技术演变、发展而来气压传动是以压缩空气作为工 作介质传递运动和动力由于气压传动的动力传递介质是取之不尽的空气，所以污染 小，因此在自动化领域中具有广阔的发展前景气压传动广泛应用于纺织、机械、汽 车、电子、军事、钢铁、化工、食品、包装等行业中随着原子能、空间技术、计算 机技术等的发展，气压传动技术必将更加广泛地应用于各个工业领域1.1气压技术的应用现状人们利用空气的能量完成各种工作的历史可以追溯到古代，但作为气动技术应用 的雏形，大约开始于1776年John Wilkinson发明的能产生latm左右压力的空气压缩机 1880年，人们第一次利用气缸做成气动制动装置，将它成功的用到火车的制动上面 20世纪30年代初，气动技术成功的应用于自动门的关闭及各种机械的辅助动作是上 进入到60年代，尤其是70年代初，随着工业机械化和自动化的发展，气动技术才广泛 应用在生产自动化的各个领域，形成现代气动技术1. 汽车制造行业现代汽车制造工厂的生产线，尤其是主要工艺的焊接生产工艺的焊接生产线，几 乎无一例外的采用了气动技术，如车身的每个工序的移动；车身外壳北真空吸盘吸起 和放下，在指定工位的夹紧和定位，东采用了各种特殊功能的气缸及相应的气动控制 系统。

高频率的点焊、利空的准确性及完成整个过程的高度自动化，堪称是最有代表 性的气动技术应用之一2. 电子、半导体制造行业在彩电、冰箱等家用电器产品的装配生产线上，在半导体芯片、印制电路等各种 电子产品的装配流水线上，不仅可以看到各种大小不一、形状不同的气缸 、气爪，还 可以看到许多灵巧的真空吸盘将一般气爪很那抓起的显像管、纸箱等物品轻轻的吸住， 运送到指定位置上等3. 生产自动化的实现20世纪60年代，气动技术主要应用于比较繁重的作业领域作为辅助传动现在， 在工业生产的各个领域，为了保证产品质量的均一性，为了能减轻单调或繁重的体力 劳动、提高生产效率，为了降低成本，都已广泛应用了气动技术如自动喷漆织布机、 塑料制品生产线、玻璃制品加工线等许多场合，都大量使用了气动技术4. 包装自动化的实现气动技术还广泛应用于化肥、化工、粮食、食品、药品等许多行业，实现粉状、 粒状、块状物料的自动计量包装用于烟草工业的自动卷烟和自动包装等许多工序 用于对粘稠液体(如油漆、牙膏等)、有毒气体(如煤气等)的自动计量灌装由上面所举例子可见，气动技术咋各行各业已得到广泛的应用1.2 气压传动技术的特点和发展趋势1.2.1 气压传动技术的特点近20年来，随着气压传动技术与电子技术的结合，气压传动技术的应用领域迅速 拓宽，尤其在各种自动化生产线上的到广泛应用。

电气可编程控制技术与气压传动技 术相结合，使得整个系统自动化程度更高，控制方式更灵活，性能更加可靠；气动机 械手、柔性自动生产线的迅速发展，对气压传动技术提出了更多更高的要求；气压传 动技术从开关控制进入闭环比例、伺服控制，控制精度不断提高气动技术广泛应用于机械、电子、轻工、纺织、食品、医药、包装、冶金、石化 航空、交通运输等各个工业部门气动机械手、组合机床、加工中心、生产自动线、 自动检测和实验装置等已大量涌现在提高生产效率、自动化程度、产品质量、工作 可靠性和实现特殊工艺等方面显示出极大的优越性这主要是因为气压传动与机械、 电气、液压传动相比有以下特点：1. 气压传动的优点：(1) 工作介质是空气，取之不尽、用之不竭气体不易堵塞流动通道，用过后可将 其随时排入大气中，不污染环境2) 空气的特性受温度影响小在高温下能可靠地工作，不会发生燃烧或爆炸且 温度变化时，对空气的粘度影响极小，故不会影响传动性能3) 空气的粘度很小(约为液压油的万分之一)，所以流动阻力小，在管道中流动 的压力损失较小，所以便于集中供应和远距离输送4) 相对液压传动而言，气动动作迅速、反应快，一般只需0.02~0.3秒就可达到工作 压力和速度。

液压油在管路中流动速度一般为1〜5m/s,而气体的流速最小也大于10m/s, 有时甚至达到音速，排气时还达到超音速5) 气体压力具有较强的自保持能力,即使压缩机停机,关闭气阀,但装置中仍然 可以维持一个稳定的压力液压系统要保持压力,一般需要能源泵继续工作或另加蓄 能器,而气体通过自身的膨胀性来维持承载缸的压力不变6) 气动元件可靠性高、寿命长电气元件可运行百万次,而气动元件可运行 2000〜4000万次7) 工作环境适应性好,特别在易燃、易爆、多尘埃、强磁、辐射、振动等恶劣环 境中，比液压、电子、电气传动和控制优越8) 气动装置结构简单、成本低、维护方便、过载能自动保护2. 气压传动的缺点：(1) 因空气的可压缩性较大，气动装置的动作稳定性较差2) 气动装置工作压力低，输出力或力矩受到限制在结构尺寸相同的情况下，气 压传动装置比液压传动装置输出的力要小得多3) 气动装置中的信号传动速度比光、电控制速度慢，所以不宜于信号传递速度要 求十分高的复杂线路中同时实现生产过程的遥控也比较困难，但对一般的机械设备， 气动信号的传递速度是能满足工作要求的4) 噪声较大，尤其是在超音速排气时要加消声器。

1.2.2气压传动技术的发展趋势纵观世界气动行业的发展趋势，气压传动技术的发展动向可归纳如下(1) 高质量电磁阀的寿命可达20000万次以上，气缸的寿命达2000〜8000km；(2) 高精度定位精度达0.5〜0.1mm；(3) 高速度小型电磁阀的换向频率可达数1000Hz，气缸的最大速度可达3m/s；(4) 节能环保电磁阀的功耗可降至0.1W多种节气阀、节气缸等节能元件已投放 市场，采用环保材料制造元件以保护环境；(5) 轻量化采用铝合金及塑料等新型材料，并且进行强度设计，重量大为减轻， 如已制造出4g重的低功率电磁阀；(6) 小型化元件制成超薄、超短、超小形例如：宽6mm的电磁阀；缸径2.5mm 的单作用气缸；缸径4mm的双作用气缸，M3的管接头和内径2mm的连接管等；(7) 无给油化不供油润滑元件组成的系统不污染环境，系统简单，节省润滑油， 且摩擦力稳定，成本低，寿命长，适应食品的、医药、生物工程、电子、纺织、精密 仪器等行业的需要；(8) 符合集成化减少配线、配管和元件，节省空间，简化拆装，提高工作效率；(9) 机电一体化由“PLC+传感器+气动元件”组成的控制系统是自动化技术的重要 方面；发展与电子技术相结合的自适应控制气动元件，使气压传动技术从“开关控制” 进入高精度的“反馈控制”；复合集成化系统不仅减少配线•配管和元件，而且拆装方便, 大大提高系统的可靠性；第 2章 系统方案设计2.1系统设计要求(1) 为了保护工人的人身安全，在操纵冲压机时，必须要遵守一定的安全规定；(2) 为了避免出现危险动作，必须强迫操作者使用双手来同时操作双手动控制按钮；(3) 双手动控制按钮必须在0.5秒间隔内被按下并按住，为的是使平板压力机的执行 元件(汽缸)能够将两个平板压在一起；(4) 如果两双手动控制按钮中的一个松开的话，那么，气缸会尽可能快速地迅速返 回；(5) 如果双手动控制按钮不能在0.5秒间隔被按下的话，那么，冲压过程就不能发生；(6) 如果只有一个双手动控制按钮被按下，或者中的一个被用机械的方式锁定，或 者一个触电被短路的话，那么按钮另外一个按钮，则动作不会发生。

只有当两个信号 在0.5秒间隔内同时出现的话，动作才能发生2.2气压传动的工作原理和组成一般而言，气压传动系统包含以下四部分组成：1. 气源设备 气源设备由空气压缩机或真空泵构成，有的还配有储气罐、气源处理元件等附属 设备它将原动机提供的机械能转变为气体的压力能气动设备较多的厂矿常将气源 装置及其附件集中于一处，组成中央气压站，由中央气压站向各处用气点分送压缩空 气2. 气动执行元件 气动执行元件起能量转换作用，把压缩空气的气压能转换成驱动装置的机械能， 如气缸输出直线往复运动的机械能，摆动气缸和气动马达分别输出回转摆动和旋转的 机械能对于以真空动力为动力源的系统，采用真空吸盘以完成各种吸吊作业3. 气动控制元件 气动控制元件是用来调节和控制压缩空气的压力、流量和流动方向，使执行元件 按照要求的程序和性能工作气动控制的元件种类繁多，除基本的压力控制、流量控 制、方向控制三大类型阀以外，还包括各种逻辑元件、射流元件，以实现“是”、“与”、 “非”等逻辑功能4. 气动辅助元件 气动辅助元件是提供元件内部润滑、消除排气噪声、进行元件间的连接，以及进 行信号转换、显示放大、检测等所需的各种气动元件。

如油雾器消声器、管件及管 接头。