第13章 气动控制元件.ppt

第十三章第十三章 气动控制元件气动控制元件[ [重点要求重点要求重点要求重点要求] ]1、气动方向控制阀的工作原理、图形符号2、压力控制阀的工作原理、图形符号3、流量控制阀的工作原理、图形符号4、气动逻辑元件的工作原理、图形符号[ [具体要求具体要求具体要求具体要求] ] 掌握气动方向控制阀、压力控制阀、流量控制阀、气动逻辑元件的工作原理、图形符号等 作用：作用：控制、调节压缩空气的压力、流量、流动方向压力、流量、流动方向压力、流量、流动方向压力、流量、流动方向、、发送信号发送信号发送信号发送信号 利用它们可组成各种气动回路，也分三大类 §13.1方向控制阀方向控制阀一、方向控制阀的分类一、方向控制阀的分类1、、按按阀阀芯芯结结构构不不同同可可分分为为：：滑柱式（或柱塞式、滑阀）、截止式（或提动式）、平面式（或滑块式）、旋塞式和膜片式截止式换向阀和滑柱式换向阀应用较多2、、按按其其控控制制方方式式不不同同可可分分为为：：电磁换向阀、气动换向阀、机动换向阀和手动换向阀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基本相同 3、按其作用特点可以分为：、按其作用特点可以分为：单向型控制阀和换向型控制阀。

二、单向型控制阀二、单向型控制阀1、单向阀、单向阀气流只能向一个方向流动、不能反向流动工作原理、结构和职能符号与液压阀中的单向阀基本相同但在阀芯和阀座之间有一层胶垫（密封垫），如图13-1所示图13-1单向阀2、或门型梭阀 逻辑“或或”就是两个或两个以上的逻辑信号相加相加相加相加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，故称之为梭阀P P1 1和和和和P P2 2有一有一有一有一输入，输入，输入，输入，A A就有输出就有输出就有输出就有输出※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，是构成逻辑回路的重要元件图13-2c为该阀的图形符号工作原理：工作原理：工作原理：工作原理：• 或门型梭阀在逻辑回路和程序回路中被广泛应用•图13-3是在手动—自动回路的转换上常用的或门型梭阀3. 与门型梭阀 (逻辑“与与”就是两个或两个以上的逻辑信号相相乘乘) 又称“双压阀双压阀”，只有只有P1、、P2同时进气同时进气时时，A口才有输出口才有输出图13-4为与门型梭阀的原理图，P1、P2单独输入时，阀芯被推向阀的右端或左端（如图13-4a、b），A口无输出；只只只只有有有有P P1 1、、、、P P2 2同同同同时时时时进进进进气气气气时时时时，，A A口口口口才才才才有有有有输输输输出出出出。

当P1、P2不等时，气压低的通过A口输出图13-4d为其图形符号• 应用很广泛• 图13-5为与门型梭阀与门型梭阀在钻床控制回路的应用步骤：行程阀1为工件定位信号，行程阀2是工件夹紧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4、快速排气阀（简称快排阀）作用：作用：加快气缸运动速度进行快速排气 通常排气时，气体是从气缸经过管路由换向阀的排气口排出缺缺点点：：如果距离较长，排气口又小时，排气时间就长，气缸动作速度较慢◎◎快排阀快速排气，可加速气缸的运动速度（可提高4~5倍）※工作原理：工作原理： 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13-6a所示）；当P腔没有压缩空气进入时，在A腔和P腔在压差作用下，密封活塞迅速下降，关闭P腔，使A腔通过阀口1经经O腔快速排气到大腔快速排气到大气中气中，如图13-6b所示，图13-6c为该阀的图形符号• 快速排气阀的应用回路如图13-7注意：注意：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。

三、换向型控制阀三、换向型控制阀用途：用途：同液压换向阀分类：分类：气压、电磁、机械、人力和时间控制阀（一）气压控制换向阀（一）气压控制换向阀作用：作用：利用气体压力来使主阀芯运动改变气体流向分类：分类：加压控制、卸压控制、差压控制三种◎加加压压控控制制——所加的气控信号压力是逐渐上升的，当气压增加到阀芯的动作压力时，主阀换向◎卸卸压压控控制制——所加的气控信号压力是减小的，当气压减小到某一压力值时，主阀换向◎差压控制差压控制——主阀芯在两端压力差的作用下换向※ 按主阀芯的结构分：按主阀芯的结构分：截止式和滑阀式滑阀式同同液动换向阀 1、截止式气控阀的工作原理、截止式气控阀的工作原理 ◎◎图13-8a为没有控制信号K时的状态，阀芯在弹簧和P腔压力作用下关闭，阀处于排气状态◎◎图13-8b输入控制信号K，则主阀芯上移，P、A相通它属于常闭型二位三通阀当P与O换接时，成为常通型二位三通阀图13-8c为其图形符号 图13-8 截止式气控阀截止式气控阀2、截止式气控阀的特点、截止式气控阀的特点 与滑阀式换向阀一样，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，特点：特点：（1）阀芯的行程短，只要移动很小的距离就能使阀完全开启，故开启时间短，流通能力强，流量特性好，结构紧凑，适用大流量场合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 （二）电磁控制换向阀（二）电磁控制换向阀组成：组成：电磁铁控制部分和主阀两部分（同液控换向阀）按控制方式不同分：按控制方式不同分：电磁铁直接控制（直动）式电磁阀和先导式电磁阀两种原理同液压式电磁换向阀）（三）时间控制换向阀（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，经一定时间在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 1、延时阀、延时阀 由延时部分和换向部分延时部分和换向部分延时部分和换向部分延时部分和换向部分组成（图13-13）无气控信号时，P、A 断开，A、O接通排气；有气控信号时，气体从K腔输入到气容 a 内，当气容 a 内压力上升到一定值时，阀芯移动（左→右），P、A 接通，A 有输出。

§13.2压力控制阀压力控制阀作用：作用：作用：作用：控制系统中气体的压力，满足各种压力要求或用以节能 气压传动系统使用的压缩空气储在储气罐中（高压），然后减压到适用于系统的压力所以每台气动装置的供气压力都用减压阀来减压（又称调压阀），必要时还要用精密减压阀（或定值器）以获得更稳定的供气压力压力控制阀分三类：压力控制阀分三类：压力控制阀分三类：压力控制阀分三类：（1）起降压、稳压作用的减压阀、定值器减压阀、定值器；（2）起限压、保护作用的安全阀、限压切断阀安全阀、限压切断阀；（3）根据气压不同进行某种控制的顺序阀、平衡阀顺序阀、平衡阀都是利用气压与弹簧力相平衡的原理来工作的 1 1、气动调压阀的工作原理、气动调压阀的工作原理、气动调压阀的工作原理、气动调压阀的工作原理图13-15为直动式调压阀的工作原理图及符号原原理理：：转动手柄1（顺时针），调调压压弹弹簧簧2（（两两个个，，起起调调压压作作用用））推动弹簧座3、膜片4和阀芯7向下移动当阀口8开启时，气流经阀口后压力降低，从右侧输出二次压力气体，与与此此同同时时，部分气流经过阻尼孔6进入膜片室产生一向上推力与弹簧力平衡，调压阀便有稳定的压力输出。

◎◎当输入压力↗ ↗→输出p2 ↗ ↗ → ↘ ↘膜片室压力↗ ↗将膜片上推膜片上推，阀芯阀芯7在复位弹簧9的作用下上移上移，使阀口8的开口度减小开口度减小，节流作用增大，使输出压力降低到调定值为止；◎◎反之反之p1 ↘ ↘膜片下移下移，使阀口8的开口度增大，节流作用降低，使输出压力回升到调定值为止※调节手柄调节手柄1可控制输出压力的大小可控制输出压力的大小※ 2、气动调压阀的基本性能（1）调压范围 指p2的调节范围，0.1~0.6Mpa2）压力特性 指流量q一定时，输入压力p1的波动引起p2波动的特性输入压力p1的波动越小，p2的波动越小输出压力p2必须小于输入压力p1一定值后，才不随输入压力变化而变化3）流量特性 指输入压力p1一定时，输出压力p2随输出流量q而变化的特性当输出流量q变化时，p2的变化越小越好输出压力p2越低，它随输出流量q的变化波动就越小 §13.3流量控制阀流量控制阀作用与原理作用与原理作用与原理作用与原理同同液压传动中的流量控制阀为控制气动执行元件的运动速度，就需要调节压缩空气的流量来实现。

以下主要介绍排气节流阀和柔性节流阀 一、排气节流阀一、排气节流阀 原理与节流阀相同也靠调节流通面积调节流量 区区别别：：节流阀安装在系统中，而排气节流阀只只能能安安装装在在排排气气口口处处，调节排入大气的流量图13-18为原理图气流从A进入阀内，由节流口1经过消声套2排出，它不仅能调节执行元件的运动速度，还可达到消声的效果※ 故应用广泛故应用广泛 ※二、柔性节流阀二、柔性节流阀 图13-19为柔性节流阀的原理图靠阀杆夹紧柔韧的橡胶管来产生节流作用也可利用气体压力来代替压杆压缩橡胶管特点：结构简单，压力减小、动作的可靠性高，对污染不敏感注意：注意：气压传动的流量控制不如液压传动的精度高气压传动的流量控制不如液压传动的精度高 §13.4气动逻辑元件气动逻辑元件 以压缩空气为介质，通过元件的可动部分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与气动控制方向阀的比较：气动逻辑元件：气动逻辑元件：依靠气控信号作用，改变气流方向；尺寸较小 气动控制方向阀：气动控制方向阀：也有上述功能；尺寸较大；输出功率大一、气动逻辑元件的分类一、气动逻辑元件的分类一、气动逻辑元件的分类一、气动逻辑元件的分类（（1））按按工工作作压压力力分分：：高压元件（0.2~0.8MPa）、低压元件（0.02~0.2MPa）、微压元件（0.02Mpa以下）；（（2））按按逻逻辑辑功功能能分分：：“是门”元件（S=A）、“或门”元件（S=A+B）、“与门”元件（S=AB）、“非门”元件（S=Ā）、双稳元件（属记忆元件）等。

3）按结构形式分：）按结构形式分：截止式、膜片式、滑阀式 二、高压截止式逻辑元件二、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膜片的变形推动阀芯动作，改变气流方向的逻辑元件特点：特点：行程小、流量大、工作压力高、对气源要求低、可集成安装和实现集中控制、拆卸方便1 1、或门、或门、或门、或门如图13-20，A、B只要其中一个有输入信号（两个都有也是），就会有输出信号S即：或有A、或有B、或A、B都有，均有输出S亦即亦即S=A+B图形符号为： 2 2、是门和与门元件、是门和与门元件、是门和与门元件、是门和与门元件（（（（1 1）是门）是门）是门）是门如图13-21，A—输入信号，S—输出信号中间孔P接气源时组成是门元件在A输入孔无信号时，阀芯2在弹簧及气源压力p的作用下封住P、S通道，使S与排气孔通，S无输出即即A无输入，无输入，S就无输出（就无输出（P、、S不通）不通）A有输入信号时，压下膜片1使阀芯2下移，封住S与排气孔通道，P与S相通，S有输出即即A有输入，有输入，S就有输出（就有输出（P、、S相通）相通）元件的输出与输入是相同的，即即S=A。

故称是门是门， 图形符号为： （（（（2 2）与门）与门）与门）与门若将上图的中间孔不接气源中间孔不接气源中间孔不接气源中间孔不接气源，而接另一输入信号B，就成与门元与门元件件，也就是只有当只有当A、、B同时有输入信号时，同时有输入信号时，S才有输出信号才有输出信号即即S=AB图形符号为： 3 3、非门和禁门元件、非门和禁门元件、非门和禁门元件、非门和禁门元件（（（（1 1）非门）非门）非门）非门图13-22所示当输入A无信号时，阀芯3在气源压力p作用下紧压在上阀座上，S就有输出（就有输出（P、、S相通）相通）反之，当输入A有信号时，阀芯3在膜片2的作用下下移，S就无输出（就无输出（P、、S不通）不通）也就是有A输入信号时，S没有输出；没有A输入信号时，S就有输出即即S=Ā图形符号为： 图13-22非门与禁门元件（（（（2 2）禁门）禁门）禁门）禁门若将上图的中间孔不接气源中间孔不接气源，而接另一输入信号接另一输入信号B，就成禁门元件，也就是当A、B均有输入信号时，阀杆及阀芯3在A输入信号作用下封住B孔，S无输出；A无信号、B有信号时，S就有输出A的输入信号对B起“禁止”作用，即即S= Ā B。

图形符号为： 4 4、或非元件、或非元件、或非元件、或非元件 它是在非门元件基础上增加两个信号输入端，即A、B、C三个输入信号，其中之一有信号输入，S就无输出；都都无无信信号号时时，，S有输出（有输出（P、、S通）通）即 图形符号为： 或非元件是多功能逻辑元件，用它可实现是门、或门、与门、非门、记忆（双稳）等各种逻辑功能5 5、双稳元件（记忆元件、双稳元件（记忆元件、双稳元件（记忆元件、双稳元件（记忆元件有记忆功能有记忆功能有记忆功能有记忆功能）））） 图13-24为该元件的工作原理图◎◎当A有输入信号时，阀芯向右，压缩空气排出（ P → S1 ）； S2 →排气口通排气口通双稳”处于1 1状态在B信号到来之前，虽然A信号消失，但始终保持该状态（（（（ S S1 1总有输出总有输出总有输出总有输出））））即◎◎当B有输入信号时，阀芯向左，压缩空气排出（ P → S2 ）； S1 →排气口通排气口通双稳”处于0 0状态在B信号到来之前，虽然A信号消失，但始终保持该状态（（（（ S S2 2总有输出总有输出总有输出总有输出））））。