液压与气压传动--第13章 气动控制元件

13.1
方向控制阀
一、方向控制阀的分类
按阀芯结构不同：滑柱式、截止式、平面式、旋塞式、膜片式
按控制方式不同：电磁换向阀、气动换向阀、机动换向阀、 手动换向阀 按其作用特点：单向型控制阀、换向型控制阀。
按切换的通路数目：换向阀分为二通阀、三通阀、四通阀
和五通阀； 按阀芯工作位置的数目：方向阀分为二位阀和三位阀。
经节流阀节流后进入a腔，不断充气，
P达到一定值时，阀芯右移，P与A通。 气控信号消失后，经单向阀排气， 时间在0~20秒内调整。
2、脉冲阀
当P有输入时，阀芯上移，A有输 出；同时经阻尼孔向a腔充气，达到一 定值时，阀芯下移，输出消失。 P=0.15~0.8MPa，脉冲时间小于2S。
13.2 压力控制阀
（1）加压控制 加压控制是指加在阀心控制端的压力信号的压力值是 渐升的，当压力升至某一定值时使阀心迅速移动换向的控制，其有单 气控和双气控之分。动作原理见图，阀心沿着加压方向移动换向。
图 加压控制原理
（2）卸压控制 卸压控制是指加在阀心控制端的压力信号的压力值是 渐降的，当压力降至某一定值时，使阀心迅速移动换向的控制，其也有 单气控和双气控之分。动作原理见图，阀心沿着降压方向移动换向。
当1+、2-[图 (a)]时，阀芯推向右端，P与A、B与O2相通，A口 进气、B口排气。当1-时，阀芯仍处于原有状态，即具有记忆性。 当2+、1-[图 (b)]时，阀芯被推向左端，P与B、A与O1相通，B 口进气、A口排气。若电磁线圈断电，气流通路仍保持原状态。
直动式电磁阀的特点：结构简单，与先导式电磁阀相比， 控制相同通径主阀时，所需的电磁铁较大。当主阀心换向不灵 或卡住时，交流电磁铁易烧毁线圈。
流方向来实现一定逻辑功能的逻辑元件。
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。
1、 或门元件
原理：当a、b有一个有 气信号，s就有信号输出； 若a、b两个均有输入， 则信号强者将关闭信号 弱的阀口，s仍然有气信 号输出。 逻辑表达式 ：s = a + b 逻辑符号：见图b 应用：常用于两个或多个信号相加。例如要求加入手动信号 时 也可加入自动信号。
高压元件（工作压力0.2～0.8MPa） 低压元件（工作压力0.02～0.2MPa） 微压元件（工作压力0.02MPa以下）
按逻辑功能分
或门元件 与门元件 非门元件 禁门元件 双稳元件
截止式元件 滑阀式元件 按结构形式分 膜片式元件
二、高压截止式逻辑元件 依靠控制信号或通过膜片的变形推动阀芯动作，改变气
图13-18 排气消声节流阀
二.柔性节流阀
图13-19所示为柔性节流 阀的原理图，其节流作用主要 是依靠上下阀杆夹紧柔韧的橡 胶管而产生的。当然，也可以 利用气体压力来代替阀杆压缩 橡胶管。柔性节流阀结构简单， 压力降小，动作可靠性高，对 污染不敏感，通常工作压力范 围为0.3~0.63MPa。
图13-19 柔性节流阀
应用：用作输入输出信号 波形的整形、隔容和信号 的放大。
3、非门和禁门元件
中间孔接气源为非门 原理：当a有信号输入时s 无信号输出；当a无信号输 入时s有信号输出。
逻辑表达式： s≠ a
逻辑符号：见图b 应用：作反相元件 、禁门 元件、发信元件 中间孔接
具有记忆功能。 逻辑符号：见图b
气压控制换向阀按主阀结构不同可分为截止式和滑阀式。
仅介绍截止式换向阀的工作原理。
1、单气控截止式气控阀
2、截止式换向阀的特点 （1）阀芯的行程短，适用于大流量的场合。 （2）截止式阀一般采用软质材料密封，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。
2、气动调压阀的基本性能
（1）调压阀的调压范围 一般调压阀最大输出压力是0.6MPa,调压范围是0.1~0.6MPa。 （2）调压阀的压力特性 指流量q一定时，输入压力p1波动而引起输出压力p2波动的 特性。输出压力波动越小，减压阀的特性越好。输出压力必须 低于输入压力一定值后，才基本上不随输入压力变化而变化。 （3）调压阀的流量特性 调压阀的输入压力一定时，输出压力随输出流量而变化的特性。 当流量发生变化时，输出压力的变化越小越好。
1—上阀杆 2—橡胶管 3—下阀杆
三、单向节流阀
单向节流阀常用于气缸的调速和延时回路。
图12-29 单向节流阀的工作原理
13.4气动逻辑元件
原理：通过元件内部的可动部件的动作改变气流方向来实现一
定逻辑功能的气动控制元件。 特点：抗污染能力强，无功耗气量低，带负载能力强。
一、气动逻辑元件的分类：
按工作压力分
无论采用截止式或膜片式高压逻辑元件，都要尽量将元件集
中布置，以便于集中管理。 由于信号的传输有一定的延时，信号的发出点与接受点之间，
图13-7 快速排气阀应用回路
图13-6所示为快速 排气阀。当P腔进气后， 活塞上移，阀口2开启， 阀口1关闭，P口和A口接 通，A有输出。当P腔排 气时，活塞在两侧压差 作用下迅速向下运动， 将阀口2关闭，阀口1开 启，A口和排气口接通， 管路中的气体经A通过排 气口快速排出。
图13-6
快速排气阀
注意：在使用中不能在双稳元件的两个输入端同 时加输入信号，否则元件将处于不定工作状态。
三、高压膜片式逻辑元件
1、三门元件
2、四门元件
四、逻辑元件的选用 气动逻辑控制系统所用气源的压力变化必须保障逻辑元件正 常工作需要的气压范围和输出端切换时所需的切换压力，逻辑元 件的输出流量和响应时间等在设计系统时可根据系统要求参照有 关资料选取。
图 卸压控制原理
（3）差压控制 差压控制是利用 阀心两端受气压 作用的有效面积 不等，在气压作 用下产生的作用 力之差而使阀切 换的，其动作原 理见图 。
图 差压控制原理
（4）延时控制 延时控制是指利用气流经过小孔或缝隙后再
向气容充气，经过一定的延时，当气容内压力升至一定值后
再推动阀心切换，从而达到信号延时的目的。延时控制分为 固定式和可调式两种，可调延时又分为固定气阻可调气容式 和固定气容可调气阻式等。
图13-5 双压阀应用回路
1、2—行程阀 3—双压阀 4—换向阀 5—钻孔缸
4、快速排气阀
快速排气阀主要用于气 缸排气，以加快气缸动作速 度。通常，气缸的排气是从 气缸的腔室经管路及换向阀 而排出的，若气缸到换向阀 的距离较长，排气时间亦较 长，气缸的动作缓慢。采用 快速排气阀后，则气缸内的 气体就直接从快速排气阀排 向大气。快速排气阀的应用 回路如图13-7所示。
二、单向型控制阀
1、单向阀
2、或门型梭阀 相当于两个单向阀的组合。 在气动逻辑回 路中，起到“或”门的作用。
或门型梭阀应用：手动——自动换向回路
3、与门型梭阀（双压阀） 只有当P1和P2两口同时有输入时，A口才有输出，如图示； 当P1≠P2时，则气压低的通过A口输出。
与门型梭阀的应用很广泛，图13-5所示为该阀在互锁 回路中的应用。行程阀1为工件定位信号，行程阀2是夹紧 工件信号。只有在工件定位并被夹紧后，即只有当1、2两 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。
c）图形符
a）关闭状态 b）排气状态 号 1、2—阀口
三. 换向型控制阀 换向型方向控制阀的功能是改变气体通道使气 体流动方向发生变化从而改变气动执行元件的运动 方向，以完成规定的操作。
（一）气压控制换向阀 利用气体压力来获得轴向力使主阀心迅速移动换向而使 气体改变流向的，按施加压力的方式不同可分为加压控制、 卸压控制、差压控制和延时控制等。
QTY型减压阀结构 图及其职能符号 l-手柄; 2、3-调压弹簧; 4-溢流口; 5-膜片;
阀口 开启
6-阀杆; 7-阻尼孔; 8-阀芯; 9-阀座;
10-复位弹簧;
1l-排气孔
阀口 关闭

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 手柄放松，以免膜片经常受压变形。


先导式双电控电磁阀具有记忆功能，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。 先导式电磁换向阀便于实现电、气联合控制，所以应用广泛。
（三）时间控制换向阀
使气流通过气阻（如小孔、缝隙等）节流后到气容（储气空 间）中，经过一定时间气容内建立起一定的压力后，再使阀芯动 作的换向阀。 由延时部分和换向部分组成。当 1、延时阀 K=0时，P与A断开，A排气；K≠0时，
在气压传动系统中压力控制可分为三类： 一类是起降压稳压作用的减压阀、定值阀； 一类是起限压安全保护作用的安全阀、限压切断阀等； 一类是根据气路压力不同进行某种控制的顺序阀、平衡阀等。
1. 气动调压阀（减压阀）的工作原理 减压阀按压力调节方式，可分为直动式和先导式； 按有无溢流机构，可分为有溢流机构和无溢流机构两 种。 必须指出，在介质为有害气体的气路中，应选用 非溢流式减压阀。
第十三章 气动控制元件
作用：控制和调节压缩空气的压力、流量、流动 方向和发送信号； 组成气动控制回路，以实现气动执行元件的 预定动作。 控制元件按功能和用途可分为： 方向控制阀（ directional control valves ） 流量控制阀（ flow control valves） 压力控制阀（ pressure valves）
第
13.3 流量控制阀
流量控制阀是通过改变阀口的通流截面积来控制 压缩空气流量的元件。在气动系统中，对气缸的运动 速度的调节、控制信号延迟时间的调节、油雾器油滴 量的控制和气缸的缓冲能力的调节等，均需要通过调 节压缩空气的流量来实现。