第十三章气动控制元件

教学重点教学难点解决方法气动控制元件重点、难点及解决办法：气动控制元件、逻辑元件应用气动控制阀、逻辑元件的应用查阅资料，实验教学和理论教学互动，多做练习。第十三章：气动控制元件气动控制元件本课题重点与难点教学重点教学难点气动控制元件的选用及工作原理气动控制元件的选用

第十三章：气动控制元件

13.1压力控制阀压力控制阀主要有溢流阀、减压阀和顺序阀。一、溢流阀溢流阀的作用是当系统压力超过调定值时，便自动排气，使系统的压力下降不超过调定值，以保证系统安全，故也称其为安全阀。溢流阀按控制方式分，溢流阀有直动型和先导型两种。第十三章：气动控制元件

溢流阀（安全阀）工作原理图形符号第十三章：气动控制元件

1、直动型溢流阀膜片式直动型溢流阀由于膜片面积比阀芯面积大，阀的开启压力与关闭压力接近，即压力特性好，动作灵敏。但最大开启量比较小，所以流量特性不够好。若流量较大及需要较宽的调节范围时，应选用先导式溢流阀。第十三章：气动控制元件

2、先导型溢流阀如图为先导型溢流阀。溢流阀的先导阀为减压阀（图中未画），减压后的空气从上部先导控制口K进入阀内，以代替直动型的弹簧控制溢流阀，其余控制原理与直动型溢流阀相似。先导型溢流阀适用于管道通经较大及控制距离远的场合。溢流阀选用时其最高工作压力应略高于所需控制压力。第十三章：气动控制元件

第十三章：气动控制元件

先导型溢流阀结构原理图形符号3、溢流阀的选用（1）根据需要的溢流量来选择溢流阀的通径。（2）对溢流阀来说，希望气动回路刚一超过调定压力，阀门便立即排气，而一旦压力稍低于调定压力，阀门便立即关闭。这种从阀门打开到阀门关闭过程中，气动回路中的压力变化越小，溢流特性越好。在一般情况下，应选用调定压力接近最高使用压力的溢流阀。（3）如果管径大（如通径15mm以上）并远距离操作时，宜采用先导式溢流阀。第十三章：气动控制元件

二、减压阀由于空气压缩机来的压力一般比设备所需的压力高些，而且压力波动比较大。减压阀的作用就是降低由空气压缩机来的压力，以适于每台气动设备需要压力值，并使这压力值保持稳定。按调节压力方式不同，减压阀有直动型和先导型两种。第十三章：气动控制元件

1、直动型减压阀结构工作原理第十三章：气动控制元件

2、减压阀的压力特性与流量特性

1）压力特性减压阀的压力特性是指在一定的流量下，输出压力P2与输入压力P1之函数关系。当输出压力较低、流量适当时，减压阀的稳定性能最好。当输出压力较高、流量太大或太小时，减压阀的稳定性能较差。第十三章：气动控制元件

2）流量特性减压阀的流量特性表示输入压力为定值时，输出流量qv与输出压力P2的函数关系。减压阀的流量特性。它表明，输入压力为一定时，输出压力越低，流量变化引起的输出压力波动越小。第十三章：气动控制元件

3、先导式减压阀先导式减压阀结构简图，图形符号第十三章：气动控制元件

在减压阀选择时应根据气源压力确定阀的额定输入压力，气源的最低压力应高于减压阀最高输出压力0.1MPa以上。减压阀一般安装在空气过滤器之后，油雾器之前。先导式减压阀主要用于输出压力较高或配管内径较大的气动系统，若用直动型减压阀，输出压力会波动较大。4、先导式减压阀选用第十三章：气动控制元件

三、顺序阀顺序阀的作用是依靠气路中压力的大小来控制执行机构按顺序动作。顺序阀常与单向阀并联结合成一体，称为单向顺序阀。第十三章：气动控制元件

1、单向顺序阀顺序阀工作原理关闭状态开启状态P—O，顺序阀关闭，气路断P—A，顺序阀开启，气路通第十三章：气动控制元件

单向顺序阀的结构图。图形符号第十三章：气动控制元件

2、顺序阀的应用压缩空气先进入气缸1，待有一定压力后，打开顺序阀4，压缩空气才开始进入气缸2使其动作。切断气源，气缸2返回的气体经单向阀3和排气孔O排空，气缸1返回时的气体则直接向O孔排空。顺序阀应用回路第十三章：气动控制元件

13.2流量控制阀一、节流阀

节流阀的作用是通过改变阀的通流面积来调节流量。气体由输入口P进入阀内，经阀座与阀芯间的节流通道从输出口A流出。通过调节螺杆使阀芯上下移动，改变节流口通流面积，实现流量的调节。第十三章：气动控制元件

节流阀结构图图形符号第十三章：气动控制元件

二、单向节流阀单向节流阀是由单向阀和节流发并联组合而成的组合式控制阀。当气流由P至A正向流动时，单向阀在弹簧和气压作用下关闭，气流经节流阀节流后流出，而当由A至P反向流动时，单向阀打开，不节流。图形符号第十三章：气动控制元件

单向节流阀的结构图单向节流阀的工作原理图第十三章：气动控制元件

三、排气节流阀它的工作原理与节流阀相似，也是通过调节通流面积来调节排气流量。一般排气节流阀带有消声器，可以起到减小排气噪声的作用。排气节流阀一般安装在执行元件的排气口处，调节排入大气中气体的流量。排气节流阀工作原理第十三章：气动控制元件

带消声器排气节流阀的结构图图形符号第十三章：气动控制元件

四、流量控制阀的选用流量控制阀的功用与液压中流量控制阀的功用相似，主要用来调节气缸的运动速度。但应当注意，由于气体的可压缩性，其控制精度远不如液压控制高，特别是低速控制中，要按照预定行程变化来控制速度，只用气动流量控制阀是很难实现的。但如能充分注意以下几点，则在大多数情况下还是能达到比较满意的程度。第十三章：气动控制元件

1、调节气缸活塞的速度一般有进气节流和排气节流两种，但用排气节流方法比用进气节流方法稳定、可靠。

2、采用流量控制阀调节气缸活塞的运动速度不得小于30mm/s。若小于这个速度，由于气体的可压缩性，调节速度比较困难，此时应采用低速缸，可达3~5mm/s。

3、彻底防止管路中的漏损。如有漏损，不可能有正确的速度控制。

4、要始终注意气缸内表面保持良好的润滑状态。第十三章：气动控制元件

在选用气动流量控制阀时可根据以下几点来选择。

1、根据气动系统或执行元件的进、排气口通径来选择。

2、根据调节流量范围来选择。

3、根据使用条件（普通气动控制系统或逻辑控制系统）选择。第十三章：气动控制元件

13.3方向控制阀一、单向型控制阀单向型控制阀中包括单向阀，或门型梭阀、与门型梭阀和快速排气阀。其中单向阀与液压单向阀类似。单气控加压式换向阀第十三章：气动控制元件

1、或门型梭阀或门型梭阀相当于两个单向阀的组合。它有两个输入口p1、p2,一个输出口A，阀芯在两个方面起单向阀的作用。当p1口进气时，阀芯将p2口切断P1口与A口相通，A口有输出。当p2口进气时，阀芯将P1口切断，p2口与A口相通，A口也有输出。如P1口和p2口都有进气时，活塞移向低压侧，使高压侧进气口与A口相通。如两侧压力相等，则先加入压力一侧与A口相通，后加入一侧关闭。第十三章：气动控制元件

或门型梭阀结构图图形符号第十三章：气动控制元件

该回路应用或门型梭阀实现手动和电动操作方式的转换。或门型梭阀应用实例第十三章：气动控制元件

2、与门型梭阀（双压阀）与门型梭阀又称双压阀，它也相当于两个单向阀的组合。它有P1和P2两个输入口和一个输出口A，只有当P1、P2同时有输入时，A口才有输出，否则，A口无输出，而当P1和P2口压力不等时，阀芯向低压侧移动关闭高压侧，低压侧与A口相通。第十三章：气动控制元件

与门型梭阀结构图图形符号第十三章：气动控制元件

在图中，只要阀1和阀2同时对与门型梭阀3有压力输入，阀3的A输出口就有压力气流输出，推动阀4换位工作。

与门型梭阀应用回路第十三章：气动控制元件

3、快速排气阀快速排气阀的作用是使气动元件或装置快速排气。图为膜片式快速排气阀结构图。当P口进气时,膜片被压下封住气口,气流经膜片四周小孔再从A口流出。当气流反向流出时，A口气压将膜片顶起封住P口，A口气体经O口迅速排掉。第十三章：气动控制元件

膜片式快速排气阀结构图图形符号第十三章：气动控制元件

当按下定位手动换向阀1时，气体经节流阀2，快速排气阀3进入单作用缸4，使缸4缓慢前进。当定位手动换向回复原位时，气源切断。这时，气缸中的气体经快速排气阀3快速排空，使汽缸在弹簧作用下迅速复位，节省了汽缸回程时间。快速排气阀应用实例第十三章：气动控制元件

快速排气阀应用回路第十三章：气动控制元件

二、换向型控制阀

换向型控制阀是用来改变压缩空气的流动方向，从而改变执行元件的运动方向。根据其控制方式分为气压控制，电磁控制，机械控制，手动控制，时间控制阀。换向型控制阀的结构和工作原理与液压阀中相对应的方向控制阀基本相似，切换位置和接口数也分为几位几通，职能符号也基本相同。因此这里只介绍常用几种换向阀。第十三章：气动控制元件

（一）电磁换向阀电磁换向阀由电磁控制部分和主阀（换向阀）两个部分组成，有直动式和先导式两种。

1、直动式电磁换向阀由电磁铁的衔铁直接推动换向阀阀芯实现换向，因此称直动式电磁换向阀。它只有一个电磁铁，通电时，电磁铁1推动阀芯2向下运动，将A与O口切断，P与A口接通。断电时，阀芯靠弹簧力复位，A与P断开，A与O接通，阀处于排气状态。第十三章：气动控制元件

直动式电磁换向阀工作原理第十三章：气动控制元件

2、先导式双电控换向阀当换向阀工作在图a）状态时，主阀3的K1进气，K2腔排气，使主阀阀芯向右移动，P与A接通，同时B与O2接通，B口排气。反之，当K2腔进气，K1腔排气时，主阀阀芯向左移动，P与B接通，A口排气。先导式双电控阀具有记忆功能，即通电时换向，断电时并不返回原位。应注意的是，两电磁铁不能同时通电。第十三章：气动控制元件

先导式双电控二位五通换向阀原理图第十三章：气动控制元件

第十三章：气动控制元件

（二）气压延时换向阀它是一种带有时间信号元件的换向阀，用它来控制主阀换向。当K口通入信号气流，气阀通过节流阀1的节流口进入气容C，使主阀芯4左移而换向。控制节流阀阀口的大小，可控制主阀延时换向时间，延时时间为几分之一秒到几分钟。当去除信号气流后，气容C经单向阀快速放气，主阀芯在左端弹簧作用下返回右端。第十三章：气动控制元件

气压延时换向阀图形符号第十三章：气动控制元件

13.4气动逻辑元件一、气动逻辑元件的特点1、元件在完成切换动作后，能切断气源和排气之间的通道，即具有关断能力，无功耗气量较低。2、元件抗污染能力强，对气源净化程度要求较低。3、组成系统时元件间连接方便，调试简单。适应能力较强。4、负载能力强，带多个同类型元元件。5、在强冲击振动下，有可能使元件产生误动作。第十三章：气动控制元件

二、高压截止式逻辑元件1、“是门”和“与门”元件图中P为气源口，a信号输入口，S为输出口。当α有信号时，膜片在输入信号作用下，推动阀芯下移，封住S与排气孔通道，同时接通P→S通路，S有输出。当α无信号时，阀片6在弹簧及气源压力作用下上移，关闭阀口，封住P→S通路，S无输出。即元件的输入和输出始终保持相同状态。当气源口P改为信号口b时，则成“与门”元件，即只有当a和b同时有输入信号时，S才有输出，否则S无输出。第十三章：气动控制元件

“是门”元件及“与门”元件的结构图第十三章：气动控制元件

2、“或门”元件当只有α信号输入时，阀片3被推动下移，打开上阀口，接通α→S通路，S有输出。类似地，当只有b信号输入时，b→S接通，S也有输出。显然，当α、b均有信号输入时，S定有输出。显示活塞1用于显示输出的状态。第十三章：气动控制元件

“或门”元件的结构图第十三章：气动控制元件

3、“非门”和“禁门”元件图中α为信号输入孔，S为信号输出孔，P为气源孔。当α有信号输入时，膜片6在输入信号作用下，推动阀杆3及阀片1下移，开启上阀口，关闭下阀口，S无输出。当α无信号输入时，阀片1在气源压力作用下上移，开启下阀口，接通P→S通路，S有输出。显然此时为“非门”元件。若将气源口P改为信号b口，该元件就成为“禁门”元件。在α，b均有输入信号时，阀片1及阀杆3在α输入信号作用下封住b孔，S无输出；在α无信号输入，而b有输入信号时，S就有输出。即α输入信号对b输入信号起“禁止”作用。第十三章：气动控制元件

“非门”和“禁门”元件的结构图第十三章：气动控制元件

4、“或非”元件

P为气源口，S为输出口，a、b、c为三个信号输入口。当三个输入口均无信号输入时，阀芯3在气源压力作用下上移，开启下阀口，接通P→S通路，S有输出。三