第三章气动控制元件

1、第三章气动控制元件 control element功能:在气压传动系统中，气动控制元 件是用来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，以便能正 确地实现气动执行元件的预定动作。原理：控制元件按功能和用途可分为:控制和调节压缩空气压力的元件称为 压力控制阀pressure valves。控制和调节压缩空气流量的元件称为 流量控制阀flow control valves。改变和控制气流流动方向的元件称为 方向控制bidirectional control valves o特点（相比油压）:能源：集中供气，减压阀调压，向大气排气泄露：允许

2、少许外泄，内泄漏要求高润滑：需外加润滑、防锈压力：范围低，要耐冲击使用：结构紧凑、重量轻，及集成，适于低 功率、小型化、压力控制阀(Pressure valves)III压力控制阀是用来控制气动系统中压缩 空气的压力，满足各种压力需求或用于 节能。压力控制阀有减压阀、安全阀 (溢流阀)和顺序阀三种。这类阀的共同特点是：利用作用于阀芯 上的压缩空气压力和弹簧力相平衡的原 理来进行工作的。1. 减压阀pressure reducing valve作用：减压、稳压<图形符号一减压阀（调压阀）是将较高的入口压力 调节并降低到符合使用的出口压力，并 保持调节后出口压力的稳定。IllIIIIII减压

3、阀按压力调节方式可分为直动式和 先导式；按溢流结构分为溢流式、非溢 流式和恒量排气式三种。减压阀溢流口结构III(a)溢流式；(b)恒量排气式；(c)非溢流式直动式减压阀力，此力能把阀口关小,使输出压力下降；作用在膜片上的推力与弹簧力互原理：压缩空气从阀左端 输入，经节流减压后从右 端输出，经阻尼管进入膜 片气室的部分气流，作用 在膜片下面产生向上推相平衡，使阀的输出压力 保持稳定。减压阀的压力特性和流量特性压力特性：它是指流量为定值时，输出 压力p2和输入压力pl之间的关系。帝出 压力波动越小，减压阀的特性越好。输 出压力必须低于输入压力一定值才基本 上不随输入压力变化而变化。流量特性：它是

4、指输入压力一定时，输 出压力随输出流量Q的变化而变化的持 性。当流量Q发生变化时，输出压力的 变化越小越好。一般输出压力越低，它 随输出流量的变化波动就越小。2.溢流阀（安全阀）safety valve安全阀是用来防止系统内压力超过最 大许用压力以保护回路或气动装置的 安全。工作原理当系统中的压力 低于调定值时，阀处 于关闭状态（图a）。a)当系统的压力升高到安全阀的开启压力时，压缩空气推动活塞上移，阀门开启排气，直到系统压力 降至低于调定值时，阀口又重新关闭（图b）。安全阀的开启压力通过调整弹簧的预压缩量来调节。安全阀的工作原理图P族.f $易P图型符号r IL1-旋钮A弹簧3-活塞9)关闭

5、状态图10-28安全阀的工作原理(b)开启状态3顺序阀sequence valveb)图4. 39单向顺序阀的工作原理】、流量控制阀(flow control valves )流量控制阀通过调节压缩空气的流量 来控制气动执行元件的运动速度。而气体流量的控制是通过改变流量控制阀的流通面积实现的。常用的流量控制阀有节流阀、单向节流阀、排气节流阀和柔性节流阀等。1、节流阀throttle可调节流阀节流阀常用的孔口结构。a）平板阀b）针阀c）球阀b)2.单向节流阀单向节流阀是由 M向阀和节流阀 组合而成，常用 于控制气缸的运 动速度，也称为 速度控制阀。工作原理可调单向节流阀液气压传动与控制a)b)a

6、)b)a)b)3.排气节流阀排气节流阀的节流原理和节流阀一样， 也是靠调节通流面积来调节阀的流量的。 它们的区别是，节流阀通常是安装在系 统中调节气流的流量，而排气节流阀由 节流阀和消声器组成只能安装在排气口 处，调节排入大气的流量，以此来调节 执行机构的运动速度。排气节流阀的工作原理图I。a)b)气流从A口进入阀内，由节流口节流后经消声套 0排出。因而它不仅能调节执行元件的运动速度， 还能起到降低排气噪声的作用。排气节流阀的应用排气节流阀通常安装在换向阀的排气口处,与换向阀联用，起单向节流阀的 作用。它实际上只不过是节流阀的一种特殊形式。 由于其结构简单，安装方 便，能简化回路，故应用 日益

7、广泛.排气节流阀与换向阀联用三、方向控制阀(directional control valves)作用：控制气体的流动方向和气路的通断。气动方向控制阀按阀内气流的流动方向可分 为：单向型和换向型；按阀芯的结构形式可分为：截止式和滑阀式;按密封形式可分为间隙式和软质密封式;按不同的控制操纵力可分为电磁、气压、机人工控制等。1、单向阀 (no-return valve)单向阀是指气流只能向一个方向流动 而不能反向流动的阀。Cb)反向截止图10-15单向阀2、梭阀(shuttle valve)梭阀又称为双向控制阀(或门梭 阀)相当于二个单向阀的组合。團1 0- 1 6梭阀有两个输入信号口 1和一个输

8、出信号口 2。 若在一个输入口上有气信号，则与该输 入口相对的阀口就被关闭，同时在输 出口2上有气信号输出。这种阀具有“或， 逻辑功能，即只要在任一输入口 1上有 气信号，在输出口2上就会有气信号输 出。梭阀的应用实例图10-18梭阀应用实例用两个手动按钮1S1和1S2操纵气缸进 退。当驱动两个按钮阀中的任何一个 动作时，双作用气缸活塞杆都伸出。只有同时松开两个按钮阀，气缸活塞 杆才回缩。梭阀主要用于选择信号，如应用于手动 和自动操作的选择回路。当管接头等选 用不当时，造成某通口的进气量或排气 量非常小时，阀芯可能会换向不到位， 造成路路通现象，必须防止。此外梭阀 也可用于高低压转换回路。3、

9、双压阀(dual pressure valve)双压阀又称“与”门梭阀。在气动逻辑回路中，它的作用相当于“与”门作用。010-19双压阀21010-19双压阀21 It双压阀t2If It该阀有两个输入口 1和一个输出口2。 若只有一个输入口有气信号，则输出 口2没有气信号输出，只有当双压阀的 两个输入口均有气信号，输出口2才有 气信号输出。双压阀相当于两个输入 元件串联。双压阀主要用于互锁控制、 安全控制、检查功能或者逻辑操作。双压阀的应用实例|>图1。-21安全控制回路只有当两个按钮阀1S1和1S2都压下 时，单作用气缸活塞杆才伸出。咅 二者中有一个不动作，则气缸活塞 杆将回缩至初始

10、位置。4、快速排气阀(quick exhaust valve)快排阀是为使气缸 快速排气，加快气 缸运动速度而设置 的专用阀，安装在 换向阀和气缸之间。 原理：当p口进气时，0推动膜片向下变形，打开P与A的通路，关闭0口；当P 口没有进气时，A口的气体推动膜片复位，关闭P口，A口气体经口快速排出。当入口压力下降至一定值时，出口有 压力气体自动从排气口迅速排气的阀，称为快速排气阀。快速排气阀可使气缸活塞运动速度加快，特别是在单作用气缸情况下，可以避免其回程时间过长。快速排气阀图的应用;n用于使气动元件和装置迅速排气的场合。 譬如，把它装在换向阀和气缸之间，使 气缸排气时不用通过换向阀而直接排 空

11、，可大大提高气缸运动。这对缸阀之 间是长管路回路尤明显。快速排气阀也 可用于气阀的速度控制。如图，按下手 动阀4,由于节流阀3的作用，气缸缓慢 进气。手动阀复位，气缸中的气体通过 快排阀2迅速排空，因而缩短了气缸回程 时间，提高了劳动生声率。5、换向阀reversing valve换向型方向控制阀（简称换向阀）的功 用是改变气流通道，彳吏气体流动方向发 生变化，从而改变气动执行元件的运动 方向。(1)气压控制换向阀它是利用压缩空气的压力推动阀芯换向。分为：加压控制泄压控制差压控制延时控制PI:阀_|2I1单气控换向阀原理：当K口没有压缩气时，阀芯在弹簧力和P 腔空气体压力作用下，阀芯位于上端，

12、A与0通 P不通。当K口有压缩空气输入时，阀芯下移P 与A通0不通。a)b)a)b)符号KKa)b)双气控换向阀换向阀的两侧有两个控制口，但每次 只能输入一个信号。原理：左端通气，阀位于右位,Pf B接通，A。； 右端通气，阀处于左位, P-A接通，B-*02排气。ABAB02一JJLV厂1ra)dIIOiPo2气压延时式换向阀是一种带有时间控制信号功能的换向阀。原理：由气容和一个单向节流阀组成。当K口通入气压信号时，此信号通过节流阀1的节流口进入气容 a经过一定时间当压力达到一定值后，使主阀阀芯向右移动而换向。P A 0 a)(2)电磁控制换向阀是利用电磁力的作用推 动阀芯。分为直动式和先

13、导式两大类直动式电磁换向阀直动式电磁换向阀换向阀又分为单电控和双电控 两种，工作原理与液压传 动中的电磁换向阀相似。先导式电磁换向阀由电磁先导阀和主阀组成分为外控式和内控式两种二位三通电磁阀丿泉理：图不位置P截止A0排气通电时衔铁被吸合， 先导压力作用在主阀芯A】的右端面上，推动阀芯左 移，使王阀换PA接通，0截止。a)b)c)6.气动逻辑元件含义：通过元件内部的可动部件的动 作改变气流方向来实现一定逻辑功能 的气动控制元件。特点：抗污染能力强，无功耗气量 低，带负载能力强。分类:按工作压力分按逻辑功能分 高压元件（工作压力0.208MPa）低压元件（工作压力0. 020.2MPa） 微压元件

14、（工作压力0. 02MPa以下） 或门元件与门元件非门元件禁门元件双稳元件截止式元件滑阀式元件是门元件原理：P为气源输 入口，爲为控制信号口 S为输出口。当爲有信 号输入时，气源气流 从端I出；当诜输入信号时，S与排气口相通元件处于无输出状态。显示活塞3用以显示元件的输出状态。手动按钮1用于手动发讯。 逻辑表达式：s=a 逻辑符号：见图c 应用：信号波形的整形、隔容和信号的放大。与门元件原理：当爪b同 时有信号s有信号输出； 当爲、力只有一个有信 号时，s无信号输岀。逻辑表达式：s -a - b逻辑符号：见图力应用：用作输入输出信号波形的整形、隔容和信 号的放大。或门元件原理：当日、说一个有气宿号，S就有信号输出；若3、力两 个均有输入，则信号 强者将关闭信号弱的 阀口，S仍然有气信号输出。逻辑表达式：s = a + b 逻辑符号：