兩地控制純氣動回路設(shè)計中常見問題分析

岳麗敏，文曉娟

(鄭州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南 鄭州 450052)

在電路中，如要求兩個控制按鈕，任意一個控制按鈕被按下，燈泡都亮，當(dāng)兩個控制按鈕都未被按下時，燈泡不亮，即對一燈泡兩地控制的設(shè)計可以如圖1所示。兩個控制按鈕SB1、SB2都未被按下時，燈L不亮，如(a)，兩個控制按鈕SB1、SB2中任意一按鈕被按下，燈L都會亮，如圖(b)。

圖1 燈泡亮滅的兩地控制

以上是在電路中的兩地控制回路，所要求的功能很容易實現(xiàn)。那么在純氣動回路中，如要求兩個控制閥中任意一個控制閥被按下，氣缸活塞桿伸出，當(dāng)兩個控制閥都未被按下時，活塞桿處于縮回狀態(tài)，即對一氣缸兩地控制該如何實現(xiàn)呢?對于這個氣動回路功能的實現(xiàn)并不難，但是在設(shè)計此回路時，有些無經(jīng)驗設(shè)計者受到上面設(shè)計電路圖方法的影響出現(xiàn)錯誤。下面以一單作用氣缸兩地控制回路為例來分析設(shè)計時常出現(xiàn)的問題及參考設(shè)計方案。

1 設(shè)計時常出現(xiàn)的問題

1．1 兩個兩位兩通換向閥并聯(lián)對氣缸的控制

采用兩位兩通換向閥并聯(lián)對單作用氣缸的兩地控制如圖2(a)，這個回路圖與圖1電路圖的設(shè)計思路一樣，看似沒什么問題，當(dāng)任意按下1S1或1S2兩個控制按鈕中的任意一個時如圖2(b)(按下1S1時的情況)，可以實現(xiàn)單作用氣缸的活塞桿伸出。但是控制按鈕1S1、2S2均被釋放后，活塞桿無法在彈簧力作用下縮回如圖2(c)，即回路無法實現(xiàn)當(dāng)兩個控制按鈕均未按下時，活塞桿處于縮回狀態(tài)這個動作要求。這個回路的問題在于當(dāng)兩控制按鈕均未被按下時，氣缸無桿腔無法與大氣相通，無桿腔只能進氣無法排氣。故氣缸保持所在的工作位置不會改變，即當(dāng)氣缸活塞桿伸出后無法縮回。

1．2 兩個兩位三通換向閥并聯(lián)對氣缸的控制

為了保證當(dāng)兩控制按鈕均未被按下時，氣缸無桿腔可以與大氣相通，有人設(shè)計把兩位兩通換向閥換成兩位三通換向閥如圖3(a)。這個回路在兩控制按鈕均未被按下時，使氣缸無桿腔與大氣相通即保證當(dāng)兩控制按鈕均未被按下時，在彈簧力的作用下單作用氣缸的活塞桿均處于縮回狀態(tài)。但是這個回路操作時發(fā)現(xiàn)無論單獨按下控制按鈕1S1還是1S2，氣缸活塞桿均未伸出，只有同時按下兩控制按鈕，活塞桿才伸出。這個回路的問題在于當(dāng)單獨按下任意控制按鈕時，從控制閥出來的氣體會從另一未操作的控制閥的出氣口排向大氣，如圖3(b)，按下1S1，氣源氣體通過1S1的1口流向1S1的2口，然后流向1S2的2口，從1S2的3口排出，故氣缸活塞桿不會伸出。

圖2 兩位兩通換向閥并聯(lián)對氣缸的兩地控制

圖3 兩位三通換向閥并聯(lián)對氣缸的兩地控制

圖4 兩位三通換向閥與單向閥配合對氣缸的兩地控制

1．3 兩個兩位三通換向閥與單向閥配合對氣缸的控制

為了防止單獨按下任意控制按鈕時，從控制閥出來的氣體從另一未操作的控制閥的出氣口排向大氣，有人在控制閥的出氣口串聯(lián)上單向閥，如圖4(a)。這個回路如圖4(b)保證任一控制按鈕按下時，從控制閥出來的氣體進入氣缸，修正了圖3的錯誤，但是當(dāng)兩控制按鈕均未被按下時，氣缸無桿腔無法與大氣相通如圖4(c)，故氣缸保持所在的工作位置不會改變，即又出現(xiàn)了圖2的錯誤。

2 參考設(shè)計方案

兩個兩位三通換向閥并聯(lián)在一起如圖3無法實現(xiàn)對氣缸的兩地控制，但是對這個回路作一些小的修改就可以實現(xiàn)氣缸動作要求。

(1)采用如圖5(a)兩個兩位三通換向閥的鏈接方式即可實現(xiàn)所要求的動作。

若僅按下控制按鈕1S1如圖5(b)，壓縮空氣進氣路為:氣源→換向閥1S1左位→換向閥1S2右位→單作用氣缸無桿腔;若僅按下控制按鈕1S2如圖5(c)，壓縮空氣進氣路為:氣源→換向閥1S1右位→換向閥1S2左位→單作用氣缸無桿腔。從而實現(xiàn)兩個控制閥，任意一個控制閥被按下時氣缸活塞桿伸出。

當(dāng)兩控制閥都未被按下如圖5(d)，單作用氣缸無桿腔→換向閥1S2右位→換向閥1S1右位→大氣，活塞桿在彈簧力的作用下縮回。從而實現(xiàn)兩個控制閥都未被按下時，活塞桿處于縮回狀態(tài)。

圖5 兩個兩位三通換向閥對氣缸的兩地控制

(2)加入“或門”型梭閥如圖6(a)，實現(xiàn)所要求動作。

若僅按下控制按鈕1S1如圖6(b)，壓縮空氣進氣路為:氣源→換向閥1S1左位→梭閥左氣口1→梭閥上氣口2→單作用氣缸無桿腔;若僅按下控制按鈕1S2如圖6(c)，壓縮空氣進氣路為:氣源→換向閥1S2左位→梭閥右氣口1→梭閥上氣口2→單作用氣缸無桿腔。從而實現(xiàn)兩個控制閥，任意一個控制閥被按下時氣缸活塞桿伸出。

當(dāng)兩控制閥都未被按下如圖6(d)，單作用氣缸無桿腔→梭閥→換向閥1S1或1S2右位→大氣，活塞桿在彈簧力的作用下縮回。從而實現(xiàn)兩個控制閥都未被按下時，活塞桿處于縮回狀態(tài)。

從上面的回路圖中發(fā)現(xiàn)，要實現(xiàn)所要求的功能，應(yīng)滿足兩個條件，一是任意按下一個控制按鈕時，壓縮氣體要能夠進入單作用氣缸的無桿腔;二是兩控制按鈕均未被按下時，單作用氣缸的無桿腔應(yīng)能夠和大氣相通。

圖6 換向閥與“或門”型梭閥配合對氣缸的兩地控制

［1］路甬祥．液壓氣動技術(shù)手冊［M］．北京:機械工業(yè)出版社，2002．

［2］SMC(中國)有限公司．現(xiàn)代實用氣動技術(shù)［M］．北京:機械工業(yè)出版社，2004．

［3］成大先．機械設(shè)計手冊［M］．北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2010．