气动控制元件及其基本回路.docx

第七章 气动掌握元件及其根本回路在气压传动系统中的掌握元件是掌握和调整压缩空气的压力、流量、流淌方向和发送信号的重要元件利用它们可以组成各种气动掌握回路，使气动执行元件按设计的程序正常地 进展工作掌握元件按功能和用途可分为方向掌握阀、压力掌握阀和流量掌握阀三大类此外，尚有通过转变气流方向和通断实现各种规律功能的气动规律元件等第一节 气动掌握元件一、气动压力掌握阀气动系统不同于液压系统，一般每一个液压系统都自带液压源〔液压泵〕；而在气动系统中，一般来说由空气压缩机先将空气压缩，储存在贮气罐内，然后经管路输送给各个气动 装置使用而贮气罐的空气压力往往比各台设备实际所需要的压力高些，同时其压力波动值 也较大因此需要用减压阀(调压阀)将其压力减到每台装置所需的压力，并使减压后的压力稳定在所需压力值上有些气动回路需要依靠回路中压力的变化来实现掌握两个执行元件的挨次动作，所用的这种阀就是挨次阀挨次阀与单向阀的组合称为单向挨次阀全部的气动回路或贮气罐为了安全起见，当压力超过允许压力值时，需要实现自动向外排气，这种压力掌握阀叫安全阀(溢流阀)〔一〕减压阀(调压阀)图 7-1 是 QTY 型直动式减压阀构造图。

其工作原理是：当阀处于工作状态时，调整手图 7-1 QTY 型直动式减压阀1—调整手柄 2、3—压缩弹簧 4—溢流口 5—膜片6—阀杆 7—阻尼管 8—阀芯 9—阀口 10—复位弹簧 11-排气孔172柄 l、压缩弹簧 2、3 及膜片 5，通过阀杆6 使阀芯 8 下移，进气阀口被翻开，有压气流从左端输入，经阀口节流减压后从右端输出输出气流的一局部由阻尼管 7 进入膜片气室，在膜片 5 的下方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于膜片上的推力与弹簧力相平衡后，减压阀的输出压力便保持肯定当输入压力发生波动时，如输入压力瞬时上升，输出压力也随之上升，作用于膜片 5 上的气体推力也随之增大，破坏了原来的力的平衡，使膜片 5 向上移动，有少量气体经溢流口 4、排气孔 11 排出在膜片上移的同时，因复位弹簧10 的作用，使输出压力下降，直到的平衡为止重平衡后的输出压力又根本上恢复至原值反之，输出压力瞬时下．降， 膜片下移，进气口开度增大，节流作用减小，输出压力又根本上上升至原值调整手柄 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 10 的作用下，关闭进气阀口，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，依照分水滤气器→减压阀→油雾器的安装次序进展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手柄放松，以免膜片常常受压变形〔二〕挨次阀挨次阀是依靠气路中压力的作用而掌握执行元件按挨次动作的压力掌握阀，如图 7-2 所示，它依据弹簧的预压缩量来掌握其开启压力当输入压力到达或超过开启压力时，顶开弹簧，于是户到A 才有输出；反之A 无输出图 7-2 挨次阀工作原理图(a)关闭状态 (b)开启状态挨次阀一般很少单独使用，往往与单向阀协作在一起，构成单向挨次阀图7-3 所示为单向挨次阀的工作原理图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 3 上的力时，将活塞顶起，压缩空气从 p 经A 输出，见图 7-3(a)，此时单向阀 4 在压差力及弹簧力的作用下处于关闭状态反向流淌时，输入侧变成排气口，输出侧压力将顶开单向阀 4 由O 口排气，见图 7-3(b) 调整旋钮就可转变单向挨次阀的开启压力，以便在不同的开启压力下，掌握执行元件的挨次动作。

图 7-3 单向挨次阀工作原理图(a)关闭状态；(b)开启状态1—调整手柄 2—弹簧 3—活塞 4—单向阀〔三〕安全阀当贮气罐或回路中压力超过某调定值，要用安全阀向外放气，安全阀在系统中起过载保护作用图 7-4 是安全阀工作原理图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，活塞处于关闭状态如图(a)所示当系统压力上升，作用在活塞 3 上的压力大于弹簧的预定压力时，活塞 3 向上移动，阀门开启排气如图(b)直到系统压力降到调定范围以下，活塞又重关闭开启压力的大小与弹簧的预压量有关图 7-4 安全阀工作原理图(a)关闭状态 (b)开启状态二、气动流量掌握阀在气压传动系统中，有时需要掌握气缸的运动速度，有时需要掌握换向阀的切换时间和气动信号的传递速度，这些都需要调整压缩空气的流量来实现流量掌握阀就是通过转变阀的通流截面积来实现流量掌握的元件流量掌握阀包括节流阀、单向节流阀、排气节流阀和快速排气阀等1. 节流阀图 7-5 所示为圆柱斜切型节流阀的构造图压缩空气由 p 口进入，经过节流后，由 A 口流出旋转阀芯螺杆，就可转变节流口的开度，这样就调整了压缩空气的流量。

由于这种节流阀的构造简洁、体积小，故应用范围较广图 7-5 节流阀工作原理图 7-6 单向节流阀工作原理图2. 单向节流阀单向节流阀是由单向阀和节流阀并联而成的组合式流量掌握阀，如图7-6 所示当气流沿着一个方向，例如 P→A[见图(a)]流淌时，经过节流阀节流；反方向[见图(b)]流淌，由 A→P 时单向阀翻开，不节流，单向节流阀常用于气缸的调速和延时回路3. 排气节流阀排气节流阀是装在执行元件的排气口处，调整进入大气中气体流量的一种掌握阀它不仅能调整执行元件的运动速度，还常带有消声器件，所以也能起降低排气噪声的作用图 7-7 排气节流阀工作原理图1—节流口 2—消声套图 7-7 为排气节流阀工作原理图其工作原理和节流．阀类似，靠调整节流口1 处的通流面积来调整排气流量，由消声套 2 来减小排气噪声用流量掌握的方法掌握气缸内活塞的运动速度，承受气动比承受液压困难特别是在极 低速掌握中，要依据预定行程变化来掌握速度，只用气动很难实现在外部负载变化很大时， 仅用气动流量阀也不会得到满足的调速效果为提高其运动平稳性，建议承受气液联动4. 快速排气阀图 7-8 为快速排气阀工作原理图进气口P 进入压缩空气，并将密封活塞快速上推，开启阀口 2，同时关闭排气口O，使进气口P 和工作口A 相通[见图(a)]。

图 7-8(b)是P 口没有压缩空气进入时，在A 口和P 口压差作用下，密封活塞快速下降，关闭户口，使A 口通过O 口快速排气图 7-8 快速排气阀工作原理图快速排气阀常安装在换向阀和气缸之间图 7-9 为快速排气阀在回路中的应用它使气缸的排气不用通过换向阀而快速排出，从而加速了气缸往复的运动速度，缩短了工作周期图 7-9 快速排气阀应用回路三、气动方向掌握阀气动方向阀和液压相像、分类方法也大致一样气动方向阀是气压传动系统中通过转变压缩空气的流淌方向和气流的通断，来掌握执行元件启动、停顿及运动方向的气动元件依据方向掌握阀的功能、掌握方式、构造方式、阀内气流的方向及密封形式等，可将方向掌握阀分为几类见表 7-1分 类 方 式按阀内气体的流淌方向按阀芯的构造形式 按阀的密封形式按阀的工作位数及通路数按阀的掌握操纵方式表 7-1 方向掌握阀的分类形 式单向阀、换向阀截止阀、滑阀硬质密封、软质密封二位三通、二位五通、三位五通等气压掌握、电磁掌握、机械掌握、手动掌握下面仅介绍几种典型的方向掌握阀〔一〕 气压掌握换向阀气压掌握换向阀是以压缩空气为动力切换气阀，使气路换向或通断的阀类气压掌握换 向阀的用途很广，多用于组成全气阀掌握的气压传动系统或易燃、易爆以及高净化等场合。

1) 单气控加压式换向阀图 7-10 为单气控加压式换向阀的工作原理即 7-10(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 A 与O 相通，A 口排气图 7-10(b) 是在有气控信号K 时阀的状态(即动力阀状态)由于气压力的作用，阀芯 1 压缩弹簧 2 下移， 使阀口A 与O 断开，P 与A 接通，A 口有气体输出图 7-11 为二位三通单气控截止式换向阀的构造图这种构造简洁、紧凑、密封牢靠、换向行程短，但换向力大假设将气控接头换成电磁头(即电磁先导阀)，可变气控阀为先导式电磁换向阀图 7-10 单气控加压截止式换向阀的工作原理图(a) 无掌握信号状态；(b)有掌握信号状态1-阀芯；2-弹簧图 7-11 二位三通单气控截止式换向阀的构造图 图 7-12 双气控滑阀式换向阀的工作原理图(2) 双气控加压式换向阀图 7-12 为双气控滑阀式换向阀的工作原理图图 7-12(a)为有气控信号K2时阀的状态，此时阀停在左边，其通路状态是P 与 A、B 与O 相通图7-12(b)为有气控信号K1时阀的状态(此时信号 K2已不存在)，阀芯换位，其通路状态变为P 与 B、A 与 O 相通。

双气控滑阀具有记忆功能，即气控信号消逝后，阀仍能保持在有信号时的工作状态〔二〕电磁掌握换向阀电磁换向阀是利用电磁力的作用来实现阀的切换以掌握气流的流淌方向常用的电磁换向阀有直动式和先导式两种1) 直动式电磁换向阀图 7-13 为直动式单电控电磁阀的工作原理图它只有一个电磁铁图 11-14(a)为常态状况，即鼓励线圈不通电，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 与 T 相通，A 口排气当通电时，电磁铁 l 推动阀芯向下移动，气路换向，其通路为 P 与A 相通， A 口进气，见图 7-13(b)图 7-13 直动式单电控电磁阀的工作原理图〔a〕断电时状态 〔b〕通电时状态 1—电磁铁 2—阀芯图 7-14 为直动式双电控电磁阀的工作原理图它有两个，当线圈l 通电、2 断电 [见图7-14 (a)]，阀芯被推向右端，其通路状态是P 口与 A 口、B 口与 O 口相通，A 口进气、B2口排气当线圈 l 断电时，阀芯仍处于原有状态，即具有记忆性当电磁线圈2 通电、l 断电[见图 7-14(b)]，阀芯被推向左端，其通路状态是P 口与 B 口、A 口与O 口相通，B 口进1气、A 口排气。

假设电磁线圈断电，气流通路仍保持原状态图 7-14 直动式双电控电磁阀的工作原理图1、2—电磁铁 3—阀芯(2) 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，用直动式构造所需的电磁铁体积和电力消耗都必定加大，为抑制此弱点可承受先导式构造先导式电磁阀是由电磁铁首先掌握气路，产生先导压力，再由先导压力推动主阀阀芯， 使其换向图 11-15 为先导式双电控换向阀的工作原理图当电磁先导阀l 的线圈通电，而先导阀2 断电时[见图 7-15(a)]，由于主阀 3 的 K1腔进气，K2腔排气，使主阀阀芯向右移动此时P 与A、B 与 O 相通，A 口进气、B 口排气当电磁先导阀2 通电，而先导阀l 断电时见图27-15(b)，主阀的K2腔进气，K1腔排气，使主阀阀芯向左移动。