两地控制纯气动回路设计中常见问题分析

岳丽敏，文晓娟

(郑州铁路职业技术学院，河南 郑州 450052)

在电路中，如要求两个控制按钮，任意一个控制按钮被按下，灯泡都亮，当两个控制按钮都未被按下时，灯泡不亮，即对一灯泡两地控制的设计可以如图1所示。两个控制按钮SB1、SB2都未被按下时，灯L不亮，如(a)，两个控制按钮SB1、SB2中任意一按钮被按下，灯L都会亮，如图(b)。

图1 灯泡亮灭的两地控制

以上是在电路中的两地控制回路，所要求的功能很容易实现。那么在纯气动回路中，如要求两个控制阀中任意一个控制阀被按下，气缸活塞杆伸出，当两个控制阀都未被按下时，活塞杆处于缩回状态，即对一气缸两地控制该如何实现呢?对于这个气动回路功能的实现并不难，但是在设计此回路时，有些无经验设计者受到上面设计电路图方法的影响出现错误。下面以一单作用气缸两地控制回路为例来分析设计时常出现的问题及参考设计方案。

1 设计时常出现的问题

1．1 两个两位两通换向阀并联对气缸的控制

采用两位两通换向阀并联对单作用气缸的两地控制如图2(a)，这个回路图与图1电路图的设计思路一样，看似没什么问题，当任意按下1S1或1S2两个控制按钮中的任意一个时如图2(b)(按下1S1时的情况)，可以实现单作用气缸的活塞杆伸出。但是控制按钮1S1、2S2均被释放后，活塞杆无法在弹簧力作用下缩回如图2(c)，即回路无法实现当两个控制按钮均未按下时，活塞杆处于缩回状态这个动作要求。这个回路的问题在于当两控制按钮均未被按下时，气缸无杆腔无法与大气相通，无杆腔只能进气无法排气。故气缸保持所在的工作位置不会改变，即当气缸活塞杆伸出后无法缩回。

1．2 两个两位三通换向阀并联对气缸的控制

为了保证当两控制按钮均未被按下时，气缸无杆腔可以与大气相通，有人设计把两位两通换向阀换成两位三通换向阀如图3(a)。这个回路在两控制按钮均未被按下时，使气缸无杆腔与大气相通即保证当两控制按钮均未被按下时，在弹簧力的作用下单作用气缸的活塞杆均处于缩回状态。但是这个回路操作时发现无论单独按下控制按钮1S1还是1S2，气缸活塞杆均未伸出，只有同时按下两控制按钮，活塞杆才伸出。这个回路的问题在于当单独按下任意控制按钮时，从控制阀出来的气体会从另一未操作的控制阀的出气口排向大气，如图3(b)，按下1S1，气源气体通过1S1的1口流向1S1的2口，然后流向1S2的2口，从1S2的3口排出，故气缸活塞杆不会伸出。

图2 两位两通换向阀并联对气缸的两地控制

图3 两位三通换向阀并联对气缸的两地控制

图4 两位三通换向阀与单向阀配合对气缸的两地控制

1．3 两个两位三通换向阀与单向阀配合对气缸的控制

为了防止单独按下任意控制按钮时，从控制阀出来的气体从另一未操作的控制阀的出气口排向大气，有人在控制阀的出气口串联上单向阀，如图4(a)。这个回路如图4(b)保证任一控制按钮按下时，从控制阀出来的气体进入气缸，修正了图3的错误，但是当两控制按钮均未被按下时，气缸无杆腔无法与大气相通如图4(c)，故气缸保持所在的工作位置不会改变，即又出现了图2的错误。

2 参考设计方案

两个两位三通换向阀并联在一起如图3无法实现对气缸的两地控制，但是对这个回路作一些小的修改就可以实现气缸动作要求。

(1)采用如图5(a)两个两位三通换向阀的链接方式即可实现所要求的动作。

若仅按下控制按钮1S1如图5(b)，压缩空气进气路为:气源→换向阀1S1左位→换向阀1S2右位→单作用气缸无杆腔;若仅按下控制按钮1S2如图5(c)，压缩空气进气路为:气源→换向阀1S1右位→换向阀1S2左位→单作用气缸无杆腔。从而实现两个控制阀，任意一个控制阀被按下时气缸活塞杆伸出。

当两控制阀都未被按下如图5(d)，单作用气缸无杆腔→换向阀1S2右位→换向阀1S1右位→大气，活塞杆在弹簧力的作用下缩回。从而实现两个控制阀都未被按下时，活塞杆处于缩回状态。

图5 两个两位三通换向阀对气缸的两地控制

(2)加入“或门”型梭阀如图6(a)，实现所要求动作。

若仅按下控制按钮1S1如图6(b)，压缩空气进气路为:气源→换向阀1S1左位→梭阀左气口1→梭阀上气口2→单作用气缸无杆腔;若仅按下控制按钮1S2如图6(c)，压缩空气进气路为:气源→换向阀1S2左位→梭阀右气口1→梭阀上气口2→单作用气缸无杆腔。从而实现两个控制阀，任意一个控制阀被按下时气缸活塞杆伸出。

当两控制阀都未被按下如图6(d)，单作用气缸无杆腔→梭阀→换向阀1S1或1S2右位→大气，活塞杆在弹簧力的作用下缩回。从而实现两个控制阀都未被按下时，活塞杆处于缩回状态。

从上面的回路图中发现，要实现所要求的功能，应满足两个条件，一是任意按下一个控制按钮时，压缩气体要能够进入单作用气缸的无杆腔;二是两控制按钮均未被按下时，单作用气缸的无杆腔应能够和大气相通。

图6 换向阀与“或门”型梭阀配合对气缸的两地控制

［1］路甬祥．液压气动技术手册［M］．北京:机械工业出版社，2002．

［2］SMC(中国)有限公司．现代实用气动技术［M］．北京:机械工业出版社，2004．

［3］成大先．机械设计手册［M］．北京:化学工业出版社，2010．