《气动应用技术-第四章》

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1、第四章 气动控制元件,概 述,在气压传动系统中的控制元件是控制和调节压缩空气的压力、流量、流动方向和发送信号的重要元件，利用它们可以组成各种气动控制回路，使气动执行元件按设计的程序正常地进行工作。控制元件按功能和用途可分为方向控制阀、压力控制阀和流量控制阀三大类。此外，尚有通过改变气流方向和通断实现各种逻辑功能的气动逻辑元件和射流元件等。,本章主要内容,方向控制阀 压力控制阀 流量控制阀 气动逻辑元件 气动比例阀及气动伺服阀,第一节 方向控制阀Check valve,一、方向控制阀的分类 按阀芯结构不同可分 滑柱式(又称栓塞式、也称滑阀)、截止式(又称提动式)、平面式(又称滑块式)、旋塞式和膜

2、片式。其中以截止式换向阀和滑柱式换向阀应用较多， 2.按其控制方式分 电磁换向阀、气动换向阀、机动换向阁和手动换向阀，其中后三类换向阀的工作原理和结构与液压换向阀中相应的阀类基本相同。 3.按作用特点可以分 单向型控制阀和换向型控制阀。,第一节 方向控制阀Check valve,二 、单向型控制阀,第一节 方向控制阀 Check Valve,二 、单向型控制阀 1. 单向阀 工作原理,A-B导通，B-A不通,不能作单向阀,B-A导通，A-B不通,第一节 方向控制阀 Check Valve,二 、单向型控制阀 直通式单向阀中的油流方向和阀的轴线方向相同。,上图所示的阀属于管式连接阀(Thread

3、 Connecting Valve)，此类阀的油口可通过管接头和油管相连，阀体的重量靠管路支承，因此阀的体积不能太大太重。,1阀体(Valve Body)； 2阀芯(Spool)；3 弹簧(Spring)；,10,直角式单向阀(The Right-angle Check Valve)的进出油口A(P1)、B(P2)的轴线均和阀体轴线垂直。,图示的阀属于板式连接阀(Subplate Mounting Valve)，阀体用螺钉固定在机体上，阀体的平面和机体的平面紧密贴合，阀体上各油孔分别和机体上相对应的孔对接，用“O”形密封圈使它们密封。 不但单向阀有管式连接和板式连接之分，其它阀类也有管式连接和

4、板式连接之分。大多数液压系统都采用板式连接阀。,板式连接单向阀,11,对单向阀的要求 开启压力要小。 能产生较高的反向压力，反向的泄漏要小。 正向导通时，阀的阻力损失要小。 阀芯运动平稳，无振动、冲击或噪声。,单向阀的图形符号 单向阀和其它阀组合后，成为组合阀，例如单向顺序阀、单向节流阀等。,第一节 法向控制阀 Check valve,二 、单向型控制阀 2. 或门型梭阀,在气压传动系统中，当两个通路P1和P2均与通路A相通，而不允许P1与P2相通时，就要采用或门型梭阀。由于阀芯象织布梭子一样来回运动，因而称之为梭阀。该阀的结构相当于两个单向阀的组合。在气动逻辑回路中，该阀起到或”门的作用，是

5、构成逻辑回路的重要元件。,第一节 方向控制阀,二 、单向型控制阀 2. 或门型梭阀,上图为或门型按阀的工作原理图。 当通路P1进气时，将阀芯推向右边，通路p2被关闭，于是气流从P1进入通路A，如图a所示；反之，气流则从P2进入A，如图b所示；当P1、P2同时进气时，哪端压力高，A就与哪端相通，另一端就自动关闭。图c为该阀的图形符号。 或门型梭阀在逻辑回路和程序控制回路中被广泛采用，下图是在手动自动回路的转换上常应用的或门型梭阀。,第一节 方向控制阀,二 、单向型控制阀 2. 或门型梭阀,第一节 方向控制阀,二 、单向型控制阀 3. 与门型梭阀（双压阀） 与门型梭阀又称双压阀，该阀只有两个输入口

6、P1、P2同时进气时，A口才有输出，这种阀也是相当于两个单向阀的组合。下图是与门型梭阀(双压阀)的工作原理图。当P1或P2单独有输入时，阀芯被推向右端或左端(如图a、b所示)，此时A口无输出；只有当P2和P2同时有输入时，A口才有输出(如图c晰示)。当P1和P2气体压力不等时，则气压低的通过A口输出。图d为该阀的图形符号。,第一节 方向控制阀,二 、单向型控制阀 3. 与门型梭阀（双压阀） 与门型梭阀的应用很广泛，下图为该阀在钻床控制回路中的应用。行程阀1为工件定位信号，行程阀2是夹紧工件信号。当两个信号同时存在时，与门型梭阀(双压阀)3才有输出，使换向阀4切换，钻孔缸5进给，钻孔开始。,第一

7、节 方向控制阀,二 、单向型控制阀 4. 快速排气阀 快速排气阀简称快排阀。它是为加快气缸运动速度作快速排气用的。通常气缸排气时，气体是从气缸经过管路由换向阀的排气口排出的。如果从气缸到换向阀的距离较长，而换向阀的排气口又小时，排气时间就较长，气缸动作速度较慢。此时，若采用快速排气阀，则气缸内的气体就能直接由快排阀排往大气中，加速气缸的运动速度。实验证明，安装快排阀后，气 缸的运动速度可提高45倍。 快速排气阀的工作原理如图所示。当进气腔P进入压缩空气时，将密封活塞迅速上推，开启阀口2，同时关闭排气口1，使进气腔P与工作腔A相通(如图a所示)；当P腔没有压缩空气进入时，在A腔和P腔压差作用下，

8、密封活塞迅速下降，关闭P,第一节 方向控制阀,二 、单向型控制阀 4. 快速排气阀 腔,通过阀口1经O腔快速排气，如图b所示，图c为该阀的图形符号。,第一节 方向控制阀,二 、单向型控制阀 4. 快速排气阀 快速排气阀的应用回路如下图所示。在实际使用中，快速排气阀应配置在需要快速排气的气动执行元件附近，否则合影响快排效果。,第一节 方向控制阀,三、换向型控制阀 换向型方向控制阀(简称换向阀)的功用是改变气体通道使气体流动方向发生变化从而改变气动执行元件的运动方向。换向型控制阀包括 气压控制阀 电磁控制阀 机械控制阀 人力控制阀 时间控制阀,第一节 方向控制阀,三、换向型控制阀 （一）气压控制换

9、向阀 气压控制换向阀是利用气体压力来使主阀芯运动而使气体改变流向的，按控制方式不同可分为加压控制、卸压控制和差压控制三种。 加压控制是指所加的控制信号压力是逐渐上升的，当气压增加到阀芯的动作压力时，主阀便换向，卸压控制指所加的气控信号压力是减小的，当减小到某一压力位时，主阀换向；差压控制是使主阀芯在两端压力差的作用下换向。 气控换向阀按主阀结构不同，又可分为截止式和滑阀式两种主要形式，滑阀式气控阀的结构与工作原理与液动换向阀(?)基本相同，在此仅介绍截止式换向阀的工作原理。,第一节 方向控制阀,三、换向型控制阀 1. 截止式气控阀的工作原理 下图为单气控截止式换向阀的工作原理图，图a：为没有控

10、制信号K时的状态，阀芯在弹簧及P腔压力作用下关闭，阀处于排气状态；当输入控制信号K(如图b)时，主阀芯下移，打开阀口使P与A相通。故该阀属常闭型二位三通阀，当P与O换按时，即成为常通型二位三通阀，图c为其图形符号。,第一节 方向控制阀,三、换向型控制阀 1. 截止式气控阀的工作原理,气控信号,第一节 方向控制阀,三、换向型控制阀 2. 截止式气控阀的特点 截止式换向阀和滑阀式换向阀一样，可组成二位三通、二位四通、二位五通或三位四通、三位五通等多种形式，与滑阀相比，它的特点是： (1)阀芯的行程短 只要移动很小的距离就能使阀完全开启，故阀开启时间短，通流能力强，流量特性好，结构紧凑，适用于大流量

11、的场合。 下图为两种放止式换向阀阀芯的结构形式，图中L表示阀芯的位移，D表示阀座的孔径，d为阀芯阀杆的直径。当阀芯与阀座间的通流面积与阀座内的流通面积相等时阀就完全打开。,第一节 方向控制阀,三、换向型控制阀 2. 截止式气控阀的特点 (1)阀芯的行程短,第一节 方向控制阀,三、换向型控制阀 2. 截止式气控阀的特点 (2) 截止式阀一般采用软质材料(如橡胶)密封、且阀芯始终存在背压，所以关闭时密封性好，泄漏量小，但换向力较大，换向时冲击力也较大，所以不宜用在灵敏度要求较高的场合。 (3) 抗粉尘及污染能力强，对过滤精度要求不高。,第一节 方向控制阀,三、换向型控制阀 （二）电磁控制换向阀 气

12、压传动中的电磁控制换向阀和液压传动中的电磁控制换向阀一样，也由电磁铁控制部分和主阀两部分组成，按控制方式不同分为电磁铁直接控制(直动)式电磁阀和先导式电磁阀两种。它们的工作原理分别与液压阀中的电磁阀和电液阀相类似，只是二者的工作介质不同而已。 1. 直动式电磁阀 由电磁铁的衔铁直接推动换向阀阀芯换向的阀称为直动式电磁阀，直动式电磁阀分为单电磁铁和双电磁铁两种。,第一节 方向控制阀,（二）电磁控制换向阀 1. 直动式电磁阀 单电磁铁换向阀的工作原理如图所示，图a为原始状态、图b为通电时的状态，图c为该阀的图形符号。从图中可知，这种阀阀芯的移动靠电磁铁，而复位靠弹簧，因而换向冲击较大，故一般只制成

13、小型的阀。,第一节 方向控制阀,（二）电磁控制换向阀 1. 直动式电磁阀 若将阀中的复位弹簧改成电磁铁，就成为双电磁铁直动式电磁阀，如下图所示。图a为1通电、2断电时的状态，图b为2通电、1断电时的状态。图c为其图形符号。由此可见，这种阀的两个电磁铁只能交替得电工作，不能同时得电，否则会产生误动作。 因而这种阀具有记忆的功能。 这种直动式双电磁铁投向阀亦可构成三位阀，即电磁铁1得电(2失电)、电磁铁1、2同时失电和电磁铁2得电(1失电)三个切换位置，在两个电磁铁均失电的中间位置，可形成三种气体动状态(类似于液压阀的中位机能)，即中间封闭(o型)，中间加压(P型)和中间泄压(Y型）,第一节 方向

14、控制阀,（二）电磁控制换向阀 1. 直动式电磁阀 双电磁铁直动式电磁阀,第一节 方向控制阀,（二）电磁控制换向阀 2. 先导式电磁阀 由电磁铁首先控制从主阀气源节流出来的一部分气体，产生先导压力，去推动主阀阀芯换向的阀类，称之为先导式电磁阀。该电磁控制部分，实际上是一个电磁阀，称之为电磁先导阀，由它所控制用以改变气流方向的阀，称为主阀。由此可见，先导式电磁阀由电磁先导阀和主阀两部分组成。一般电磁先导阀都单独制成通用件，既可用于先导控制，也可用于气流量较小的直接控制、先导式电磁阀也分单电磁铁控制和双电磁铁控制两种，下图为双电磁铁控制的先导式换向阀的工作原理图，图中控制的主阀为二位阀。同样，主阀也

15、可为三位阀。,第一节 方向控制阀,三、换向型控制阀 （二）电磁控制换向阀 2. 先导式电磁阀,第一节 方向控制阀,（二）电磁控制换向阀 2. 先导式电磁阀 此外还有多联式电磁阀，它是在一个底座上安装很多电磁阀的结构，这将使电磁阀管理非常方便，因此近来被许多气动装置所采用，但在安装时应注意，由一个供气口向各个电磁阀供给压缩空气并同时操纵许多电磁阀时，可能会出现气体供应不足，所以需要确定在一个底座上能够同时安装多少个阀。各电磁阀的排气管有时也合成一个。在排气管设置消声器的情况下，应注意不使消声器产生排气阻力过大。当在长时间使用后，会引起消声器堵塞，增大阻力。对于这种持况各电磁阀的排气口可能发生气体

16、倒流，甚至使气动执行元件产生误动作。,第一节 方向控制阀,（三）时间控制换向阀 时间控制换向阀是使气流通过气阻(如小孔、缝隙等)节流后到气容(储气空间)中，经一定时间气容内建立起一定压力后，再使阀芯换向的阀。在不允许使用时间继电器(电控)的场合(如易燃、易煽、粉尘大等)，用气动时间控制就显示出其优越性。,第一节 方向控制阀,（三）时间控制换向阀 1. 延时阀 下图为二位三通延时换向阀，它是由延时部分和换向部分组成的。当无气控信号（K）时，P与A断开，A腔排气，当有气控信号（K）时，气体从k腔输入经可调节流阀节流后到气容a内，使气容不断充气，直到气容内的气压上升到某一值时，使阀芯2由左向右移动，使P与A接通，A有输出。当气控信号（K）消失后，气容内气压经但向阀到K腔排空。这种阀的延时时间可在020s间调整。,第一节 方向控制阀,（三）时间控制换向阀 1. 延时阀,第一节 方向控制阀,（三）时间控制换向阀 2. 脉冲阀 下图为脉冲阀的工作原理图，它与延时阀一样也是靠气流流经气阻，气容的延时作用，使压力输入