项目九 任务四：气动控制元件的使用

项目九：气压传动任务四：气动控制元件的使用授课教师：02了解这三类阀的结构特点、工作原理和使用方法。01气压传动的控制元件有三类控制阀，即方向控制阀、压力控制阀和流量控制阀。任务概述知识与技能气动控制元件：是用来控制和调节压缩空气的方向、压力和流量的，使气动执行机构获得必要的运动方向、输出力和运动速度，并按规定的程序工作。方向控制阀01压力控制阀02目录CONTENT流量控制阀0301方向控制阀一、方向控制阀方向控制阀分类是气压传动系统中通过改变压缩空气的流动方向和气流的通断，来控制执行元件启动、停止及运动方向的气动元件。按其功用可分为和。单向型控制阀换向型控制阀单向阀单向阀的结构和符号与液压阀中的单向阀基本相同，这里不作介绍。单向型控制阀1梭阀快速排气阀当通路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9.19(a)所示；反之，气流从P2进入A，如图9.19(b)所示；图9.19“或”门型梭阀的工作原理图和图形符号（a）工作原理图1（b）工作原理图2（c）图形符号“或”门型梭阀01该阀的结构相当于两个单向阀的组合。当P1、P2同时进气时，哪端压力高，A口就与哪端相通，另一端就自动关闭。这种梭阀在气动回路中起到“或”门（P1开或P2开）的作用。相当于两个单向阀的组合。其特点是：两个输入口P1、P2只有一个进气，A口无输出，见图9.20a、b；当两个输入口P1、P2同时进气时，A口才有输出，见图9.20c；当两端进气压力不等时，则压力低的一端气体从A口输出。“与”门型梭阀（双压阀）02图9.20“或”门型梭阀的工作原理图和图形符号（a）工作原理图1（b）工作原理图2（c）工作原理图3（d）图形符号快速排气阀简称快排阀，其作用是使气缸快速排气。图9.21所示为快速排气阀的结构原理图和图形符号。当P口有输入时，膜片1向下变形，通过膜片上的小孔a，P与A相通。同时关闭排气口T，当P口有压缩空气进入时，在A口与P口压差作用下，膜片向上恢复，关闭P口，使A口通过T口快速排气。快速排气阀常安装在气缸排气口。快速排气阀03图9.21快速排气阀1—膜片；

2—阀体（a）结构原理图（b）图形符号换向型控制阀2

滑柱式（滑阀式）换向型控制阀简称换向阀截止式（提动式）平面式（滑块式）膜片式按阀芯的结构形式图9.22气动换向阀的主要控制方式按阀的控制方式又可分为许多类型，见图9.22。电磁控制换向阀01在气压传动中，电磁控制换向阀的应用较为普遍。电磁换向阀是利用电磁力的作用来实现阀的切换以控制气流的流动方向。按电磁力作用的方式不同，常用的电磁换向阀有直动式和先导式两种。图9.23所示为采用截止式阀芯的单电控直动式电磁换向阀的工作原理图和图形符号；图9.23图9.24所示为采用滑柱式阀芯的双电控直动式电磁换向阀的工作原理图和图形符号，图9.24图9.25所示为采用滑柱式阀芯的双电控先导式电磁换向阀的工作原理图和图形符号。图9.25双电控换向阀可做成二位阀，也可做成三位阀。为保证双电控换向阀正常工作，两个电磁铁不能同时通电，电路中要考虑互锁。双电控二位换向阀具有记忆功能，即通电时换向，断电时仍能保持原有工作状态。单电控直动式电磁换向阀图9.23为单电控直动式电磁换向阀，只有一个电磁铁。图9.23(a)中为常态情况，激励线圈不通电，此时阀在复位弹簧的作用下处于上端位置。其通路状态为A口与T口相通、A口排气。当线圈通电时，电磁铁吸引阀芯向下移动，气路换向，其通路为P口与A口相通，A口进气。图9.23单电控直动式电磁换向阀（a）1YA不通电时的工作状态（b）1YA通电时的工作状态（c）图形符号双电控直动式电磁换向阀图9.24为双电控直动式电磁换向阀，它有两个电磁铁。从图9.24(a)中可知，当左线圈1YA通电、右线圈2YA断电时，阀芯被推向右端，其通路状态是P与A、B与T2相通，A口进气、B口排气。当线圈1YA断电时，阀芯仍处于原有状态，即具有记忆功能。从图9.24(b)中可知，当电磁线圈2YA通电、1YA断电时，阀芯被推向左端，其通路状态是P与B、A与T1相通，B口进气、A口排气。若电磁线圈2YA断电，气流通路仍保持原状态。图9.24双电控直动式电磁换向阀（a）1YA通电、2YA断电（b））1YA断电、2YA通电（c）图形符号先导式电磁换向阀。直动式电磁阀是由电磁铁直接推动阀芯移动的，当阀通径较大时，用直动式结构所需的电磁铁体积和电力消耗都必然加大，为克服此弱点可采用先导式结构。先导式电磁阀是由电磁铁首先控制气路，产生先导压力，再由先导压力推动主阀阀芯，使其换向。先导式电磁换向阀便于实现电、气联合控制，所以应用广泛。双电控先导式电磁换向阀在图9.25(a)中，当电磁先导阀的1YA线圈通电、2YA线圈断电时，中间主阀的左腔进气，右腔排气，使主阀阀芯向右移动。此时P与A、B与T2相通，A口进气、B口排气。在图9.25(b)中，当电磁先导阀的2YA通电、1YA断电时，主阀的右腔进气，左腔排气，使主阀阀芯向左移动。此时P与B、A与T1相通，B口进气、A口排气。双电控先导式电磁换向阀具有记忆功能，即通电换向，断电保持原状态。为保证主阀正常工作，两个电磁阀不能同时通电，电路中要考虑互锁。图9.25双电控先导式电磁换向阀（a）1YA通电、2YA断电（b）1YA断电、2YA通电（c）图形符号气压控制换向阀是以气体压力来使主阀阀芯运动，从而使气路换向或通断的阀类。气压控制换向阀的用途很广，多用于组成全气阀控制的气压传动系统或易燃、易爆以及高净化等场合。按压力控制方式有加压控制和差压控制两种。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。气压控制换向阀02①单气控加压式换向阀图9.26为单气控加压式换向阀的工作原理，即图9.26(a)是无气控信号K时的状态(即常态)，此时，阀芯1在弹簧2的作用下处于上端位置，使阀口A与O相通，A口排气。图9.26(b)是在有气控信号K时阀的状态。在气压力的作用，阀芯1克服弹簧力下移，使阀口A与O断开，P与A接通，A口有气体输出。图9.26单气控加压式换向阀（a）无控制信号（b）有控制信号（c）图形符号②双气控加压式换向阀图9.27为双气控滑阀式换向阀的工作原理图。图97(a)为有气控信号K1时阀的状态，此时阀停在右边，其通路状态是P与B、A与O相通。图9.27(b)为有气控信号K2时阀的状态(此时信号K1已不存在)，阀芯换位，其通路状态变为P与A、B与O相通。双气控滑阀具有记忆功能，即气控信号消失后，阀芯仍保持在最后一个控制信号时的工作状态。图9.27双气控加压滑阀式换向阀（a）有控制信号K1（b）有控制信号K2（c）图形符号图9.28差动控制换向阀③差动控制换向阀差动控制换向阀是利用控制气压作用在阀芯两端不同面积上所产生的压力差来使阀换向的一种控制方式。图9.28(a)所示为进气口P控制阀芯换向、单控制信号K1控制阀芯复位；图9.28(b)所示K2控制阀芯换向、K1控制阀芯复位。图9.28差动控制换向阀（a）内控式换向（b）外控式换向这种控制可应用于各种结构的主阀。气压复位省去了弹簧，提高了可靠性。差压控制的特点是复位信号一直存在，一旦换向信号失去，阀芯即复位。所以阀不具有记忆功能，且控制换向的信号和复位信号均须为长信号。02压力控制阀二、压力控制阀直动型压力阀的气压直接与弹簧力相平衡，操纵调压困难，性能差，因此精密的高性能压力阀都采用先导型结构。按功能分类按结构特点分类直动型1先导型2减压阀（调压阀）1顺序阀3安全阀（溢流阀）21—旋钮；2、3—调压弹簧；4—溢流阀座；5—膜片；6—膜片气室；7—阻尼孔；8—阀芯；9—复位弹簧；10—进气阀口；11—排气孔；12—溢流孔图9.29直动式减压阀（a）结构原理图（b）图形符号减压阀1图9.29为QTY型直动式减压阀。当阀处于工作状态时，调节旋钮1，压缩弹簧2、3及膜片5使阀芯8下移，进气阀口10被打开，气流从左端输入，经阀口10节节流减压后从右端输出。输出气流的一部分，由阻尼管7进进人膜片气室6，在膜片5下面产生一个向上的推力，这个推力总是企图把阀口开度关小，使其输出压力下降。当作用在膜片上的推力与弹簧力互相平衡后，减压阀的输出压力便保持一定值。气动设备和装置的气源，一般都来自压缩空气站。它所提供的压缩空气的压力通常都高于每台设备和装置所需的工作压力，且压力波动较大，因此需要用调节压力的减压阀来降低空气站的空气压力，使其适合每台气动设备和装置实际需要的压力，并保持该压力值的稳定。当输入压力发生波动时，如输入压力瞬时升高，输出压力也随之升高，作用在膜片5上的气体推力也相应增大，破坏了原来的力平衡，使膜片5向上移动。有少量气体经溢流孔12、排气孔11排出。在膜片上移的同时，因复位弹簧9的作用，使阀芯8也向上移动，进气阀口开度减小，节流作用增大，使输出压力下降，直至达到新的平衡为止。重新平衡后的输出压力又基本上恢复至原值。反之，输入压力瞬时下降，输出压力相应下降，膜片下移，进气阀口开度增大，节流作用减小，输出压力又基本上回升至原值。调节旋钮1，使弹簧2、3恢复自由状态，输出压力降至零，阀芯8在复位弹簧9的作用下，关闭进气阀口10。这样，减压阀便处于截止状态，无气流输出。QTY型直动式减压阀的调压范围为0.05~0.63MPa。为限制气体流过减压阀所造成的压力损失，规定气体通过阀内通道的流速在15~25m/s范围内。安装减压阀时，要按气流的方向和减压阀上所示的箭头方向依照的安装次序进行安装。调压时应由低向高调，直至规定的调压值为止。阀不用时应把旋钮放松，以免膜片变形。分水滤气器减压阀油雾器安全阀2气动安全阀在系统中起安全保护作用。当系统压力超过规定值时，打开安全阀保证系统的安全，图9.30所示即是安全阀。在图(a)中，当系统中气体压力在调定范围内时，作用在活塞3上的压力小于弹簧2的力，活塞处于关闭状态。当系统压力升高，作用在活塞3上的压力大于弹簧的调定压力时，活塞3向上移动，阀门开启排气。直到系统压力降到调定范围以下，活塞又重新关闭。调节弹簧的预压缩量可以改变安全阀的开启压力。图9.30安全阀（a）结构原理图

（b）图形符号顺序阀是依靠气路中压力的作用而控制执行元件按顺序动作的压力控制阀。如图9.31所示，它根据弹簧的预压缩量来控制其开启压力。当输入压力达到或超过开启压力时，顶开弹簧，于是P到A才有输出；反之A无输出。图9.31顺序阀（a）原理图

（b）图形符号关闭状态

开启状态内控式外控式顺序阀3当压缩空气由左端进入阀腔后，作用于活塞3上的气压力超过压缩弹簧2上的力时，将活塞顶起，压缩空气从A输出，见图9.32(a)，此时单向阀6在压差力及弹簧力的作用下处于关闭状态。反向流动时，输入侧变成排气口，输出侧压力将顶开单向阀6由P口排气，见图9.32(b)。调节旋钮就可改变单向顺序阀的开启压力，以便在不同的开启压力下，控制执行元件的顺序动作。图9.32单向顺序阀（a）原理图

（b）图形符号1一调节手柄；2一弹簧；3—活塞；4，5—气腔；6—单向阀顺序阀一般很少单独使用，往往与单向阀配合在一起，构成单向顺序阀，如图9.32所示。03流量控制阀三、流量控制阀在气压传动系统中，要控制执行元件的运动速度、控制换向阀的切换时间或控制气动信号的传递速度，都需要通过调节压缩空气流量来实现。流量控制阀就是通过改变阀的通流截面积来实现流量控制的元件。用于调节流量的控制阀有节流阀、单向节流阀、排气节流阀等。节流阀和单向节流阀的工作原理与液压阀中的同型阀相同，下面介绍一下排气节流阀。图9.33排气消声节流阀（a）结构原理图

（b）图形符号1一节流口；2一消声套气流从A口进入阀内，由节流口1节流后经消声套2排出。因而它不仅能调节空气流量，还能起到降低排气噪声的作用。排气节流阀通常安装在换向阀的排气口处与换向阀联用，能起到单向节流阀的作用。它实际上只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，因此得到广泛应用。图9.33所示为排气消声节流阀的结构原理图和图形符号训练5方向控制阀的应用。技能训练①图9.34为手动控制阀、气压控制阀和梭阀的应用实例。当按下两个手动按钮阀1S1和1S2中任何一个时，都有气压信号通过梭阀1V2进入到气压控制阀1V1而使其处于左位，此时压缩空气经1V1进入气缸左腔而使气缸活塞杆伸出。只有同时松开两个按钮阀，无气压信号经过梭阀1V2，气压控制阀1V1在弹簧作用下复位(右位)，气缸活塞杆才回缩。图9.34梭阀工作实例训练5方向控制阀的应用。技能训练②图9.35为由双压阀组成的一个安全回路。只有当两个按钮阀1S1和1S2都压下时，双压阀（与阀）1Vl才有气压信号输出，单作用气缸活塞杆才伸出。若两者中有一个不动作，则气缸活塞杆在弹簧的作用下将回缩至初始位置。图9.35双压阀组