液压与气压传动课件 第10章 气动元件

液压与气压传动任课教师：刘志民河北工程大学机械与装备工程学院目

录气源装置及气动辅助元件气动执行元件10.110.23

第10章

气动元件气动控制元件10.3【本章教学目的与要求】01107掌握气源装置的组成及工作原理；掌握后冷却器、油水分离器、储气罐、干燥器、过滤器等辅助元件的结构及工作原理；掌握气缸的工作特性参数及常用气缸的工作原理及应用场合；掌握气动马达的工作原理；掌握气动压力控制阀、流量控制阀、方向控制阀、逻辑元件的结构、工作原理和图形符号。了解各类气动元件的分类；了解气动比例阀及气动伺服阀的工作原理。02107气压传动是利用压缩气体的压力能来实现能量传递的一种传动方式，其介质主要是空气。给系统提供足够清洁干燥且具有一定压力和流量的压缩空气。气路连接、提高系统可靠性及使用寿命以及改善工作环境。

气源装置执行元件控制元件辅助元件将压缩空气的压力能转换为机械能的装置，包括气缸和气马达。用来控制和调节压缩空气的压力、流量和流动方向。气源装置及气动辅助元件10.103107气源装置给系统提供足够清洁干燥且具有一定压力和流量的压缩空气。气动辅助元件是气路连接、提高系统可靠性及使用寿命以及改善工作环境等所必不可少的。气源装置的组成04107一气压传动系统中的气源装置为气动系统提供满足一定质量要求的压缩空气。由空气压缩机产生的压缩空气，必须经过降温、净化、减压、稳压等一系列处理后，才能供给控制元件和执行元件使用。用过的压缩空气排向大气时，会产生噪声，应采取措施，降低噪声，改善劳动条件和环境质量。气源装置及气动辅助元件10.11）对压缩空气的要求（1）要求压缩空气具有一定的压力和足够的流量。（2）要求压缩空气有一定的清洁度和干燥度。

①

混在压缩空气中的油蒸气，有引起爆炸的危险。

②

混在压缩空气中的杂质能沉积在管道和气动元件的通道内，增加了阻力。

③

压缩空气中含有的饱和水蒸气，在一定的条件下会凝结成水，造成锈蚀。

④

压缩空气中的灰尘等杂质，对气动系统中的运动副会产生研磨作用，使这些元件因漏气而降低效率，影响其使用寿命。气源装置必须设置一些除油、除水、除尘，并使压缩空气干燥，提高压缩空气质量，进行气源净化处理的辅助设备。气源装置的组成05107一气源装置及气动辅助元件10.12）压缩空气站的设备组成及布置气压传动系统是以空气压缩机作为气源装置。当空气压缩机的排气量小于6m³/min时，直接安装在主机旁。当排气量大于或者等于6m³/min时，就应独立设置压缩空气站，作为整个工厂或车间的统一气源。压缩空气站的设备一般包括产生压缩空气的空气压缩机和净化压缩空气的辅助设备。气源装置的组成06107一气源装置及气动辅助元件10.12）压缩空气站的设备组成及布置气源装置的组成07107一气源装置及气动辅助元件10.1图10-1压缩空气站设备组成及布置示意图1-空气压缩机；2-后冷却器；3-油水分离器；4、7-储气罐；5-干燥器；6-过滤器空气压缩机是气动系统的动力源，它是把电动机输出的机械能转换成气体压力能的能量转换装置。1）空气压缩机的工作原理空气压缩机08107二气源装置及气动辅助元件10.1图10-2往复活塞式空气压缩机工作原理图1-排气阀；2-气缸；3-活塞；4-活塞杆；5、6-十字头与滑道；7-连杆；8-曲柄；9-吸气阀；10-弹簧2）空气压缩机的分类及选用原则（1）空气压缩机的分类按其工作原理可分为：容积型压缩机和速度型压缩机。按输出压力大小可分为：低压空压机（0.2～1MPa）、中压空压机（1～10MPa）、高压空压机（10～100MPa）和超高压空压机（>100MPa）。按输出流量（排量）可分为：微型（<1m³/min）、小型（1～10m³/min）、中型（10～100m³/min）和大型（>100m³/min）空气压缩机。空气压缩机09107二气源装置及气动辅助元件10.12）空气压缩机的分类及选用原则（2）空气压缩机的选用原则选用空气压缩机的依据是气压传动系统所需要的工作压力和流量两个参数。输出流量的选择，要根据整个气动系统对压缩空气的需要再加一定的备用余量，作为选择空气压缩机流量的依据。空气压缩机铭牌上的流量是自由空气流量。选定的空气压缩机的额定输出压力要高于气压传动系统工作压力。在供气系统中，把所有气动元件和装置在一定时间内的平均耗气量之和作为确定空压机站供气量的依据，并将各元件和装置在其不同压力下的压缩空气流量转换为大气压下的自由空气流量。空气压缩机10107二气源装置及气动辅助元件10.1对有n台设备，每台设备有m个气动执行元件的系统，其最大耗气量为式中，a为气缸在一个周期T内的单程动作次数；

qzj为某一执行元件一个行程时的自由空气耗量；

t为某一执行元件一个单行程所用时间；

T为某台设备一个工作循环的周期时间。空气压缩机11107二气源装置及气动辅助元件10.1

空压机站空压机总的供气量为

式中，

φ为利用系数，同类气动设备较多时，有的设备在耗气，而有的还没有使用，故要考虑利用系数φ，φ=0.3～1，设备数量越多，φ取值越小；

K1为漏损系数，考虑各气动元件、管件、接头的泄漏，尤其是风动工具的磨损泄漏，供气量应增加15%～50%，即有漏损系数K1=1.15～1.5，风动工具多时取大值；

K2为备用系数，由于系统各工作时间用气量可能不等，考虑其最大用量，再考虑有时会增设新的气动装置，即有备用系数K2=1.3～1.6。空气压缩机12107二气源装置及气动辅助元件10.1

气动辅助元件分为气源净化装置和其他辅助元件两大类。1）气源净化装置气源净化装置包括：后冷却器、油水分离器、储气罐、干燥器、过滤器等。气动辅助元件13107三气源装置及气动辅助元件10.1（1）后冷却器后冷却器安装在空气压缩机出口处的管道上。作用：将空气压缩机排出的压缩空气温度由140～170℃降至40～50℃。使压缩空气中的油雾和水汽迅速达到饱和，让大部分析出并凝结成油滴和水滴，以便经油水分离器排出。后冷却器的结构形式有：蛇形管式、列管式、散热片式、管套式。冷却方式有水冷和气冷两种。气动辅助元件14107三气源装置及气动辅助元件10.1气动辅助元件15107三气源装置及气动辅助元件10.1

（a）蛇管式（b）列管式1-热空气进口；2-冷空气出口；1-热空气进口；2-冷却水入口；3-冷却水入口；4-冷却水出口。3-冷空气出口；4-冷却水出口。图10-3后冷却器的结构（动画)（动画)（2）储气罐油水分离器安装在后冷却器出口管道上。作用：分离并排出压缩空气中的油分、水分和灰尘杂质等，使压缩空气得到初步净化。油水分离器的结构形式有环形回转式、撞击折回式、离心旋转式、水浴式以及以上形式的组合使用等。气动辅助元件16107三气源装置及气动辅助元件10.1图10-4油水分离器的结构（动画)（3）储气罐储气罐的作用：①储存一定容积的压缩空气，以备发生故障或临时需要应急使用；②消除由于空气压缩机断续排气而对系统引起的压力脉动，保证输出气流的连续性和平稳性；③进一步分离压缩空气中的油、水等杂质。储气罐一般采用焊接结构，以立式居多。一般在设计或选择储气罐容积时，按空压机功率（对应空压机吸入流量）而定。气动辅助元件17107三气源装置及气动辅助元件10.1（3）储气罐以消除压力波动为目的时，可参考以下经验公式：qz<0.1m³/s时，Vc=12qz（m³）；qz=0.1~0.5m³/s时，Vc=9qz（m³）；qz>0.5m³/s时，Vc=6qz（m³），其中qz为空压机的自由空气流量。若以储存压缩空气、调节用气量为目的，Vc则应按实际所需储存、调节气量来设计。当已知空气压缩机的吸气压力pc和排气压力p及排气流量Q时，则气动辅助元件18107三气源装置及气动辅助元件10.1（3）储气罐储气罐高度H可由充气容积求得

式中，D为储气罐直径；

。气动辅助元件19107三气源装置及气动辅助元件10.1图10-5储气罐结构示意图（4）干燥器经过后冷却器、油水分离器和储气罐后得到初步净化的压缩空气，已满足一般气压传动的需要。但压缩空气中仍含一定量的油、水以及少量的粉尘。如果用于精密的气动装置、气动仪表等，上述压缩空气还必须进行干燥处理。压缩空气干燥方法主要采用吸附法和冷却法。吸附法是利用具有吸附性能的吸附剂（如硅胶、铝胶或分子筛等）来吸附压缩空气中的水分，而使其干燥；冷却法是利用制冷设备使空气冷却到露点温度，析出空气中超过饱和水蒸气部分的多余水分，从而达到所需的干燥度。气动辅助元件20107三气源装置及气动辅助元件10.1（4）干燥器气动辅助元件21107三气源装置及气动辅助元件10.1图10-6吸附式干燥器的原理及结构示意图（5）过滤器过滤器的作用是进一步滤除压缩空气中的油污、水分和灰尘等杂质。常用的过滤器：一次性过滤器（也称简易过滤器，滤灰效率为50%～70%）；二次过滤器（滤灰效率为70%～99%）；高效率的过滤器（滤灰效率大于99%）。气动辅助元件22107三气源装置及气动辅助元件10.1（5）过滤器①一次过滤器气动辅助元件23107三气源装置及气动辅助元件10.1图10-7一次性过滤器结构图1-密孔网；2-目细钢丝网；3-焦炭；4-硅胶

（5）过滤器②分水滤气器分水滤气器和减压阀、油雾器一起被称为气动三联件。气动辅助元件24107三气源装置及气动辅助元件10.1

图10-8普通分水滤气器结构图1-复位弹簧；2-保护罩；3-水杯；4-挡水板；5-滤芯；6-导流片；7-卡圈；8-锥形弹簧；9-阀芯；10-手动放水按钮（动画)2）其他辅助元件（1）油雾器油雾器是一种特殊的注油装置。油雾器以空气为动力，使润滑油雾化后，混入空气流中，并随空气进入需要润滑的部件，达到润滑的目的。气动辅助元件25107三气源装置及气动辅助元件10.1图10-9普通油雾器结构图1-立杆；2-截止阀；3-储油杯；4-吸油管；5-单向阀；6-节流针阀；7-视油器；8-油塞（动画)2）其他辅助元件（1）油雾器油雾器可以在不停气的情况下加油。油雾器的选择主要是根据气压传动系统所需额定流量及油雾粒径大小。气动辅助元件26107三气源装置及气动辅助元件10.1图10-10特殊单向阀的工作状态2）其他辅助元件（1）油雾器使用中油雾器一定要垂直安装。油雾器可以单独使用，也可以与分水滤气器、减压阀三件联合使用，组成气源调节装置，通常称为气动三联件。联合使用时，其顺序应为分水滤气器→减压阀→油雾器，不能颠倒。安装中气源处理装置应尽量靠近气动设备附近，距离不应大于5m。气动辅助元件27107三气源装置及气动辅助元件10.1（2）消声器在气压传动系统中，气缸、气阀等元件工作时，排气速度较高，气体体积急剧膨胀，常常会产生刺耳的噪声。噪声的强弱随排气的速度、排气量和空气通道的形状而变化。排气的速度和功率越大，其噪声也越大，一般可达100～120dB，为了降低噪声可以在排气口安装消声器。消声器就是通过增加排气阻尼或增加排气面积来降低排气速度和功率，从而降低噪声的。气动元件使用的消声器一般有三种类型：吸收型消声器、膨胀干涉型消声器和膨胀干涉吸收型消声器。气动辅助元件28107三气源装置及气动辅助元件10.1（2）消声器吸收型消声器主要依靠吸音材料消声，消声罩为多孔的吸音材料，一般用聚苯乙烯或铜珠烧结而成。吸收型消声器结构简单，具有良好的消除中、高频噪声的性能。消声效果大于20dB。在气压传动系统中，排气噪声主要是中、高频噪声，尤其是高频噪声，所以采用这种消声器是合适的。在中、低频噪声的场合，多使用膨胀干涉型消声器。气动辅助元件29107三气源装置及气动辅助元件10.1图10-11吸收型消声器结构简图1-连接螺丝；2-消声罩（3）管件管件包括管道和各种管接头。管道可分为硬管和软管两种。硬管有钢管、紫铜管和PVC管等。软管有PU管、尼龙管、橡胶管、金属编织塑料管以及挠性金属导管等。常用的是紫铜管。气动系统中使用的管接头分为卡套式、扩口式、焊接式、卡箍式、插入快换式等。（结构及工作原理与液压管接头基本相似）气动辅助元件30107三气源装置及气动辅助元件10.1气动执行元件是将压缩空气的压力能转换为机械能的装置，包括气缸和气马达。气缸用于直线往复运动或摆动。气马达用于实现连续回转运动。31107气动执行元件10.2气缸是以力和位移为输出的执行元件，在气动系统中使用广泛。气缸的优点：结构简单、成本低、工作可靠；在有可能发生火灾和爆炸的危险场合使用安全；气缸的运动速度可达1～3m/s，在自动化生产线中可缩短辅助动作（例如传输、压紧等）时间，提高生产率。气缸的缺点：由于气体的压缩性，其速度和位置控制精度不高，输出功率小。气缸32107一气动执行元件10.21)气缸的分类按压缩空气驱动活塞的运动方向分为：单作用和双作用式。按气缸的结构特征分为：活塞式、薄膜式和柱塞式。按气缸的功能分为：普通气缸（包括单作用和双作用气缸）、薄膜气缸、冲击气缸、气-液阻尼缸、缓冲气缸和摆动气缸等。气缸33107一气动执行元件10.22)气缸的工作特性气缸的工作特性是指气缸的输出力、气缸内压力的变化以及气缸的运动速度等静态和动态特性。（1）气缸的输出力单作用式气缸的输出推力为

式中，A1为活塞的工作面积；p1为作用于活塞上的压力；f为摩擦阻力（包括活塞与气缸以及活塞杆和气缸密封圈等）；

m为运动构件质量；a为运动构件加速度；L0为活塞位移L和弹簧预压缩量的总和；ks为弹簧刚度。气缸34107一气动执行元件10.22)气缸的工作特性双作用式气缸输出的推力为

式中，p1、p2为输入侧和排气侧的气压；A1、A2为输入侧和排气侧的面积。一般在计算过程中，用下式求双作用缸活塞上输出的推力，即

式中，η为气缸的效率，一般取η=0.8~0.9。气缸35107一气动执行元件10.2（2）气缸的压力特性气缸的压力特性是指气缸内压力变化的情形。气缸36107一气动执行元件10.2图10-13气缸的压力特性曲线（3）气缸的速度由于活塞两侧压力变化比较复杂，因而推动活塞的力的变化也比较复杂，再加上气体的可压缩性，要使气缸保持准确的运动速度是比较困难的。通常，气缸的平均运动速度可按进气量的大小求出，即式中，q为压缩空气的体积流量；A为活塞的有效面积。气缸在一般工作条件下，其平均速度约为0.5m/s。气缸36107一气动执行元件10.2（4）气缸的耗气量气缸的耗气量与气缸的活塞直径D、活塞杆直径d、活塞的行程L以及单位时间往复次数N有关。以单出杆双作用式气缸为例，活塞杆伸出和退回行程的耗气量分别为活塞往复一次所耗压缩空气量为

气缸38107一气动执行元件10.2（4）气缸的耗气量若活塞每分钟往返N次，则每分钟活塞运动的耗气量为实际耗气量应为自由空气的消耗量为式中，p为气体的工作压力（MPa）。气缸39107一气动执行元件10.23）常用气缸（1）普通气缸（2）气-液阻尼缸（3）薄膜式气缸（4）冲击气缸（5）无杆气缸气缸40107一气动执行元件10.2（1）普通气缸单杆双作用气缸由缸筒、活塞、活塞杆等零件组成。气缸41107一气动执行元件10.2图10-14双作用气缸1、13-弹簧挡圈；2-防尘圈压板；3-防尘圈；4-导向套；5-杆侧端盖；6-活塞杆；7-缸筒；8-缓冲垫；9-活塞；10-活塞密封圈；11-密封圈；12-耐磨环；14-无杆侧端盖（2）气-液阻尼缸气-液阻尼缸是以压缩空气为动力，利用油液的不可压缩性和控制油液流量大小来获得活塞的平稳运动和调节活塞的运动速度。气缸42107一气动执行元件10.2图10-15气-液阻尼缸的工作原理图1-油杯；2-单向阀；3-节流阀；4-液压油；5-空气（3）薄膜式气缸薄膜式气缸是利用压缩空气通过膜片推动活塞杆作往复直线运动的气缸。薄膜式气缸的膜片有盘形膜片和平膜片两种形式。膜片材料为夹织物橡胶、钢片或磷青铜片。薄膜式气缸结构简单、紧凑、制造容易、成本低、维修方便、寿命长、泄漏小、效率高。但是膜片的变形量有限，故其行程短。气缸43107一气动执行元件10.2（a）单作用（b）双作用图10-16薄膜式气缸结构简图1-缸体；2-膜片；3-膜盘；4-活塞杆（4）冲击气缸冲击气缸是一种将压缩空气的压力能转换为活塞高速运动的动能，产生相当大冲击的特殊气缸。冲击气缸的特点：体积小、结构简单、易于制造、耗气功率小。气缸44107一气动执行元件10.210-17冲击气缸工作原理图（动画)（动画)（动画)（5）无杆气缸无杆气缸没有普通气缸的活塞杆，它利用活塞直接或间接地驱动缸筒上的滑块，实现往复运动。结构特点：大大节省安装空间，安装空间只有1.2L（L为滑块行程），特别适用于小缸径、长行程的场合，最大行程可达10m，运动精度高，与其他气缸组合方便。无杆气缸有机械接触式和磁性耦合式两种。机械式无杆气缸有较大的承载能力和抗力矩能力，活塞与滑块不会脱开，但可能有轻微的泄漏。磁性无杆气缸质量轻、结构简单、占用空间小、无外泄漏，但外部限位器使负载停止时因惯性过大，活塞与外部滑块有脱开的可能。气缸45107一气动执行元件10.2机械接触式无杆气缸气缸46107一气动执行元件10.2图10-18机械接触式无杆气缸1-节流阀；2-缓冲柱塞；3-密封带；4-防尘不锈钢带；5-活塞；6-滑块；7-活塞架磁性耦合无杆气缸气缸47107一气动执行元件10.2图10-19磁性耦合无杆气缸1-套筒（移动支架）；2-外磁环（永久磁铁）；3-外磁导板；4-内磁环（永久磁铁）；5-内磁导板6-压盖；7-卡环；8-活塞；9-活塞轴；10-缓冲柱塞；11-气缸筒；12-端盖；13-进、排气口气马达是将压缩空气的压力能转换成旋转的机械能的装置，输出为转矩和转速。气马达的优点：功率范围及转速范围较宽；具有较高的启动转矩，可带载启动，启动、停止迅速；可实现瞬时换向，冲击小，且具有几乎是瞬时间升到全速的能力；可以长时间满载连续运转，温升较小；工作安全，在易燃易爆、高温、振动、潮湿、粉尘等不利条件下均能正常工作；结构简单，操纵方便，维护容易，成本低。气马达的缺点：难以控制稳定速度，耗气量大，效率低，噪声大。气马达48107二气动执行元件10.21）气马达的分类及应用范围气马达多为容积式气马达。按结构形式可分为：叶片式气马达、活塞式气马达、齿轮式气马达和薄膜式气马达。气马达49107二气动执行元件10.2形式转矩转速功率/kW每千瓦耗气量/（m3/min）特点及应用范围叶片式低转矩高转速≤3小型：1.0~1.4大型：1.8~2.3制造简单，结构紧凑，但低速启动转矩小，低速性能不好。适用于要求低或中功率的机械，如手提工具、复合工具传送带、升降机、泵、拖拉机等。活塞式中高转矩低速或中速≤17小型：1.9~2.3大型：1.0~1.4在低速时有较大的功率输出和较好的转矩特性。启动准确，且启动和停止特性均较叶片式好。适用于载荷较大和要求低速转矩较高的机械，如手提工具、起重机、绞车、绞盘、拉管机等。薄膜式高转矩低转速＜11.2~1.4适用于控制要求很精确、启动转矩极高和速度低的机械。2）气马达的工作原理气马达50107二气动执行元件10.2（a）叶片式（b）活塞式（c）薄膜式图10-20气马达工作原理图1-滑片；2-分配阀（动画)在气压传动和控制系统中，气动控制元件是用来控制和调节压缩空气的压力、流量和流动方向的，使气动执行机构获得必要的力、动作速度和改变运动方向，并按规定的程序动作。51107气动控制元件10.3调节和控制压力大小的气动元件称为压力控制阀。

压力控制阀

流量控制阀

方向控制阀控制压缩空气流量的阀称为流量控制阀，它是通过改变阀的流通面积来实现流量控制。能改变气体流动方向或通断的控制阀称为方向控制阀。压力控制阀减压阀（调压阀）、增压阀、顺序阀、安全阀（溢流阀）及多功能组合阀等。减压阀是出口侧压力可调（但低于入口侧压力），并能保持出口侧压力稳定的压力控制阀。增压阀是出口侧压力比入口侧压力高的阀。顺序阀是当入口压力或先导压力达到设定值时，允许气体从入口侧向出口侧流动的阀。顺序阀常与单向阀并联，构成单向压力顺序阀。安全阀（溢流阀）是为了保证系统的工作安全，而限制回路中最高压力的阀，超过最高压力就自动排气。压力控制阀52107一气动控制元件10.31）减压阀减压阀是将较高的入口压力调节并降到符合使用要求的出口压力，保证调节后出口压力的稳定。空压站输出的空气压力高于每台气动装置所需压力，且压力波动较大。因此每台气动装置的供气压力都需要减压阀来减压，并保持供气压力稳定。对于低压控制系统（如气动测量），除用减压阀降低压力外，还需要用精密减压阀（或定值器）以获得更稳定的供气压力。按压力调节方式，有直动式减压阀和先导式减压阀。按调压精度，有普通型和精密型。压力控制阀53107一气动控制元件10.3（1）直动式减压阀利用手轮直接调节弹簧的压缩量来改变阀的出口压力的阀，称为直动式减压阀。a.普通型。b.精密型。直动式精密减压阀的结构与普通型直动式减压阀类似，其主要区别是在上阀体上开有常泄式溢流孔。其稳压精度高，可达0.001MPa，在出口压力为0.3MPa时，泄漏量为5L/min。压力控制阀54107一气动控制元件10.3图10-21

直动式减压阀的结构原理图1-手柄；2、3-调压弹簧；4-溢流阀孔；5-膜片；6-反馈导管；7-阀杆；8-进气阀芯；9-复位弹簧；10-排气孔（2）先导式减压阀用压缩空气的作用力代替调压弹簧力以改变出口压力的阀，称为先导式减压阀。特点及应用：调压时操作轻便，流量特性好，稳压精度高，适用于通径较大的减压阀。先导式减压阀调压用的压缩空气，一般由小型直动式减压阀供给。若将小型直动式减压阀与主阀合成一体，称为内部先导式减压阀。若将小型直动式减压阀与主阀分离，则称为外部先导式减压阀，它可实现远距离控制。压力控制阀55107一气动控制元件10.3（3）减压阀选用①根据通过减压阀的最大流量选择阀的规格（通径）。②根据功能要求选择阀的品种，如调压范围、稳压精度（是否选精密型减压阀）、是否需遥控（遥控应选外部先导式减压阀）、有无特殊功能要求等。压力控制阀56107一气动控制元件10.32）增压阀工厂气路中的压力，通常不高于1.0MPa。但在下列情况下，却需要少量、局部高压气体。1）气路中个别或部分装置需使用高压。2）工厂主气路压力下降，不能保证气动装置的最低使用压力时，利用增压阀提供高压气体，以维持气动装置正常工作。3）空间窄小，不能配置大口径气缸，但又必须确保输出力。4）气控式远距离操作，必须增压以弥补压力损失。5）需要提高气液联用缸的液压力。6）希望缩短向气罐内充气至一定压力的时间。压力控制阀57107一气动控制元件10.32）增压阀通过增压阀可将工厂气路中的压力增加2倍或4倍，但最高输出压力不超过2MPa。这样做与建立高压气源相比，可节省成本和能源。压力控制阀58107一气动控制元件10.3图10-27增压阀的工作原理1-驱动室A；2-驱动室B；3-调压阀；4-增压室B；5-增压室A；6-活塞；7-单向阀；8-换向阀3）顺序阀与单向顺序阀（1）顺序阀顺序阀是依靠气路中压力的作用而控制执行机构按顺序动作的压力阀。压力控制阀59107一气动控制元件10.3图10-28顺序阀的工作原理1-调压手柄；2-调压弹簧；3-阀芯；4-单向阀3）顺序阀与单向顺序阀（2）单向顺序阀顺序阀很少单独使用，往往与单向阀组合一起使用，成为单向顺序阀。压力控制阀60107一气动控制元件10.310-29顺序阀的使用1、2-气缸；3-单向阀；4-顺序阀4）安全阀（溢流阀）当储气罐或回路中压力超过某调定值时，要用安全阀往外放气。安全阀在系统中起过压保护作用。压力控制阀61107一气动控制元件10.310-30安全阀的工作原理1-调节手柄；2-调压弹簧；3-阀芯；4-排气孔4）安全阀（溢流阀）按控制方式分，有直动式和先导式两种.从结构上分，有活塞式与膜片式两种。活塞式安全阀结构简单，但灵敏性稍差，常用于储气罐或管道上。膜片式安全阀开启压力与关闭压力较接近，即压力特性较好、动作灵敏，但最大开启量比较小，即流量特性较差。对于先导式安全阀，由减压阀减压后的压缩空气从上部进入主阀上腔，代替了用弹簧控制安全阀。这样的结构形式能在阀门开启和关闭过程中，使控制压力保持基本不变，阀的流量特性好，但还需另加上一个减压阀。先导式安全阀适用于管道通径大及远距离控制的场合。压力控制阀62107一气动控制元件10.3在气动系统中，对气缸运动速度、信号延迟时间、油雾器的滴油量、缓冲气缸的缓冲能力等的控制，都是依靠控制流量来实现的。控制流量的方法可分成两类：一类是不可调的流量控制，如细长管、孔扳等；一类是可调的流量控制，如喷嘴挡板机构、各种流量控制阀等。控制压缩空气流量的阀称为流量控制阀，它是通过改变阀的流通面积来实现流量控制。流量控制阀63107二气动控制元件10.31）单向节流阀（速度控制阀）单向节流阀是由单向阀和节流阀并联而成的流量控制阀，常用于控制气缸的运动速度，故常称为速度控制阀。流量控制阀64107二气动控制元件10.3图10-31带快换接头的单向节流阀（速度控制阀、弯头式）1-快换接头；2-手轮；3-锁母；4-节流阀杆；5-阀体B；6、9-O形密封圈；7-阀体；8-单项密封圈2）带消声器的排气节流阀带消声器的排气节流阀通常装在换向阀的排气口上，控制排入大气的流量以改变气缸的运动速度。流量控制阀65107二气动控制元件10.3图10-32带消音器的排气节流阀1-衬垫；2-手轮；3-节流阀；4-锁紧螺母；5-导向套；6-O形密封圈；7-消声材料；8-盖；9-阀体能改变气体流动方向或通断的控制阀称为方向控制阀。1）分类（1）按阀内气流的流通方向分类可分为单向型和换向型。（2）按控制方式分类可分为电磁控制、气压控制、人力控制、机械控制等。（3）按动作方式分类可分为直动式和先导式。先导式气阀又分成内部先导式和外部先导式。方向控制阀66107三气动控制元件10.3（4）按阀的通道数目分类常用的阀有：二通阀、三通阀、四通阀和五通阀。（5）按阀芯的工作位置数分类阀芯的工作位置简称“位”。阀芯有几个工作位置的阀就是几位阀。（6）按控制数分类可分成单控式和双控式。单控式是指阀的工作位置由控制信号获得，另一工作位置是当控制信号消失后，靠其他力来获得（称为复位方式）。双控式是指阀有两个控制信号。方向控制阀67107三气动控制元件10.3（7）按阀芯结构形式分类常用的阀芯结构形式有滑柱式、截止式、滑柱截止式（平衡截止式）和滑板式等。①滑柱式。用一个有台肩的圆柱体，在管状阀套内，沿其轴向移动，来实现气路通断的阀。②截止式。用大于导管直径的圆盘或其他形状的密封件沿阀座的轴向移动来切换空气通路的阀。③滑板式。靠改变滑板与截止阀的相对位置来实现气路通断的阀。方向控制阀68107三气动控制元件10.3（7）按阀芯结构形式分类方向控制阀69107三气动控制元件10.3图10-34截止式阀芯1-阀座；2-阀芯（7）按阀芯结构形式分类方向控制阀70107三气动控制元件10.3（a）滑板直线平移

（b）滑板旋转运动图10-35滑板式阀芯1-阀座；2-滑板（8）按密封形式分类可分为弹性密封和间隙密封。弹性密封又称软质密封，即在各工作腔之间（阀芯、阀套间）用合成橡胶材料等制成的各种密封圈来保证密封。间隙密封又称硬配密封或金属（面）密封，它是靠阀芯与阀套内孔之间很小的间隙（2～5μm）来维持密封的。（9）按连接方式分类按连接方式分类，有管式连接、板式连接、法兰连接和集装式连接等。方向控制阀71107三气动控制元件10.32）单向型控制阀（1）单向阀单向阀是指气流只能向一个方向流动而不能反方向流动的阀。单向阀的阀芯和阀座之间有一层胶垫（密封垫）。方向控制阀72107三气动控制元件10.3图10-36单向阀2）单向型控制阀（2）梭阀

在气动逻辑回路中，梭阀起到“或”门的作用。方向控制阀73107三气动控制元件10.3图10-37梭阀的工作原理及其图形符号P10101P20011A01112）单向型控制阀（2）梭阀

梭阀在逻辑回路和程序控制回路中被广泛采用。方向控制阀74107三气动控制元件10.3图10-38梭阀在手动-自动换向回路中的应用2）单向型控制阀（3）双压阀

在气动逻辑回路中，梭阀起到“与”门的作用。方向控制阀75107三气动控制元件10.3图10-39双压阀的工作原理及其图形符号P10101P20011A00012）单向型控制阀（3）双压阀

双压阀在钻床控制回路中的应用。方向控制阀76107三气动控制元件10.3图10-40双压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为工件夹紧信号2）单向型控制阀（4）快速排气阀

快速排气阀简称快排阀，是为加快气缸运动速度作快速排气用的。采用快速排气阀，则气缸内的气体就能直接由快速排气阀排到大气中，加速气缸的运动速度。试验证明，安装快速排气阀后，气缸的运动速度可提高4~5倍。方向控制阀77107三气动控制元件10.3图10-41快速排气阀的工作原理及其图形符号2）单向型控制阀（4）快速排气阀

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，否则会影响快排效果。方向控制阀78107三气动控制元件10.3图10-42快速排气阀的应用（动画)3）换向型控制阀

换向型控制阀（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，从而改变执行元件的运动方向。方向控制阀79107三气动控制元件10.3气压控制阀电磁控制阀时间控制阀人力控制阀换向型控制阀机械控制阀3）换向型控制阀

（1）气压控制换向阀

气压控制换向阀是利用气体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。按主阀结构不同可分为截止式和滑阀式两种。方向控制阀80107三气动控制元件10.33）换向型控制阀

（1）气压控制换向阀

单气控截止式换向阀的工作原理。方向控制阀81107三气动控制元件10.3图10-43单气控截止式换向阀的工作原理及其图形符号3）换向型控制阀

（2）电磁换向阀按工作方式，有直动式和先导式。按阀芯结构形式，有滑柱式、截止式和滑柱截止式。按密封形式，有弹性密封和间隙密封。按使用环境，有普通型、防滴型、防爆型、防尘型等。按所用电源，有直流和交流。按功率大小，有一般功率和低功率。按润滑条件，有不给油润滑和油雾润滑等。方向控制阀82107三气动控制元件10.3①直动式电磁换向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。方向控制阀83107三气动控制元件10.3图10-44单电磁铁换向阀的工作原理及其图形符号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。方向控制阀84107三气动控制元件10.3图10-45双电磁铁直动式换向阀的工作原理及其图形符号②先导式电磁换向阀先导式电磁阀由电磁先导阀和主阀两部分组成。方向控制阀85107三气动控制元件10.3图10-46双电磁铁先导式换向阀的工作原理及其图形符号（3）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、易爆、粉尘大等），用气动时间控制就显示出其优越性。方向控制阀86107三气动控制元件10.3①延时阀二位三通延时换向阀由延时部分和换向部分组成。阀的延时时间可在0～20s间调整。方向控制阀87107三气动控制元件10.3图10-47二位三通延时换向阀②脉冲阀脉冲阀也是靠气流流经气阻，气容的延时作用，使压力输入长信号变为短暂的脉冲信号输出的阀类。脉冲阀的工作气压范围为0.15～0.8MPa，脉冲时间小于2s。方向控制阀88107三气动控制元件10.3图10-48脉冲阀的工作原理气动逻辑元件是用压缩空气为介质，通过元件的可动部件在气控信号作用下动作，改变气流方向以实现一定逻辑功能的气体控制元件。气动方向控制阀也具有逻辑元件的各种功能，所不同的是它的输出功率较大，尺寸大。气动逻辑元件的尺寸较小，因此在气动控制系统中广泛采用各种形式的气动逻辑元件（逻辑阀）。气动逻辑元件89107四气动控制元件10.31）气动逻辑元件的分类（1）按工作压力分

可分为高压元件（工作压力为0.2~0.8MPa）、低压元件（工作压力为0.02~0.2MPa）及微压元件（工作压力在0.02MPa以下）三种。（2）按逻辑功能分

可分为“是门”元件、“或门”元件、“与门”元件、“非门”元件和双稳元件等。（3）按结构形式分

可分为截止式逻辑元件、膜片式逻辑元件和滑阀式逻辑元件等。气动逻辑元件90107四气动控制元件10.32）高压截止式逻辑元件高压截止式逻辑元件是依靠控制气压信号推动阀芯或通过膜片的变形推动阀芯动作，改变气流的流动方向以实现一定逻辑功能的逻辑元件。高压截止式逻辑元件的特点：行程小，流量大，工作压力高，对气源净化要求低，便于实现集成安装和集中控制，拆卸方便。气动逻辑元件91107四气动控制元件10.3（1）或门或门大多由硬芯膜片及阀体所构成，膜片可水平安装，也可垂直安装。气动逻辑元件92107四气动控制元件10.3图10-49或门元件的工作原理及其图形符号（2）是门和与门元件中间孔接气源P时为是门元件。中间孔接另一输入信号B，则成与门元件。气动逻辑元件93107四气动控制元件10.3图10-50是门和与门元件的工作原理及其图形符号（3）非门和禁门元件中间孔接气源P时为非门元件。中间孔接另一输入信号B，则成禁门元件。气动逻辑元件94107四气动控制元件10.3图10-51非门和禁门元件的工作原理及其图形符号（4）或非元件或非元件是在非门元件的基础上增加两个信号输入端，即具有A、B、C三个输入信号。气动逻辑元件95107四气动控制元件10.3图10-52或非元件的工作原理及其图形符号（4）或非元件或非元件是一种多功能逻辑元件，用这种元件可以实现是门、或门、与门、非门及记忆等各种逻辑功能。气动逻辑元件96107四气动控制元件10.3（5）双稳元件双稳