第十三章 气动控制元件

第四节 气动逻辑元件
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。实际上气动方向控制阀也 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；而气动逻辑元件的尺寸较小。
一、气功逻辑元件的分类 气动逻辑元件的种类很多，一船可按下列方式来分类， (1)按工作压力来分 可分为高压元件(工作压力为0.2-
膜片式； 按控制方式分：电磁换向阀、气动换向阀、机动换
向阀和手动换向阀； 按作用特点分：单向型控制阀和换向型控制阀；
二、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 反向流动的阀。
2、或门型梭阀 工作原理：P1、P2与A
通，但P1和P2不通。
或门型梭阀的应用回路
3、与门型梭阀
当逻辑元件要相互串联时，一定要有足够的流量，否则可能推 不动下一级元件。
另外，尽管高压逻辑元件对气源过滤要求不高，但最好使用过 滤后的气源，一定不要使加入油雾的气源进入逻辑元件。
四、高压膜片式逻辑元件
高压膜片元件是利用膜片式阀芯的变形来实现各种逻辑功能的。 它的最基本的单元是三门元件和四门元件。
1.三门元件：C无信号，B输出；C有信号，B无输出； 2.四门元件：膜片两侧都有压力且压力不相等时，压力小的一
三、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。
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(例如行程开关) 与接收点(例如元件)之间，不能相距太远。一般说来，最好 不要超过几十米。
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。这类元件的特点是行程小、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实现集中 控制，其拆卸也很方便。
1.或门
S=A+B 2．是门和与门元件 S=A；S=AB
第二节 压力控制阀
压力控制阀主要用来控制系统中气体的压力，满足 各种压力要求或用以节能。每台气动装置的供气 压力都需要减压阀；
压力控制可分为三类：一类是起降压稳压作用的减 压阀、定值器；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。
所有的压力控制阀，都是利用空气压力和弹簧力相 平衡的原理来工作的。
加压式控制
(二)电磁控制换向阀 气压传动中的电磁控制换向阀和液压传动中的电磁控制换向
阀一样，也由电磁铁控制部分和主阀两部分组成，按控制 方式不同分为电磁铁直接控制(直动)式电磁阀和先导式电 磁阀两种。 1．直动式电磁阀 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。这种 阀阀芯的移动靠电磁铁，而复位靠弹簧，因而换向冲击较 大，故一般只制成小型的阀。
顺序动作的压力控制阀。
图13-24，单向顺序阀
直动式溢流阀
先导式溢流阀
单向顺序阀
第三节 流量控制阀
一、节流阀（图13-26）和单向节流阀（图13-27） 二、排气节流阀：调节通流面积调节流量；节流阀和消声器组合。 三、柔性节流阀： 一般仅用气动节流调速的精度比液压差，可用气液联动的方式。
节流阀
单向节流阀
侧通道被断开，压力高的一侧通道被导通；若膜片两侧气压 相等，则要看那一通道的气流先到达气室，先到者通过，迟 到者不能通过。
与A断开，A腔排气；当有气控信号时，气体从K腔输入经可调节流 阀节流后到气容内，使气容不断充气，直到气容内的气压上升到其 一值时，使阀芯2由左向右移动，使P与A接通，A有输出。当气控 信号消失后，气容内气压经单向阀到K腔排空。这种阀的延时时间 可在0-20s间调整。
复位弹簧
2、脉冲阀
当有气压从P口输入时，阀 芯在气压作用下向上移动， A端有输出。同时，气流 从阻尼小孔向气容充气， 在充气压力达到动作压力 时，阀芯下移，输出消失， 这种脉冲阀的工作气压范 围为0.1MPa-0.8MPa，脉 冲时间小于2s。
3、非门和禁门元件 S=A；S=AB 4、或非元件
S=A+B+C
5、双稳元件 双稳元件属记忆元件，在逻辑回路中起着重要的作用。当A有
输入信号，阀芯被推向右端位置，气源的压缩空气使由P通 至S1输出，而S2与排气口相通，此时双稳处于“1”；在控制 端B的输入信号到来之前，A的信号虽然消失，但阀芯仍保持 在右端位置，S1总是有输出；当B有输入信号，阀芯被推向 左端，此时压缩空气由P至S2输出，而S1与排气孔相通，于 是双稳处于“0”状态，在B信号消失后，a信号输入之前，阀 芯A仍处于左端位置，S2总有输出。 所以该元件具有记忆功能。但是，在使用中不能在双稳元件的 两个输入端同时加输入信号，那样元件将处于不定工作状态。
P1和P2同时进气时，A有输出。 应用：阀1为工件定位信号；阀2为夹紧信号；
4．快速排气阀
快速排气阀简称快排阀。它是为加快气缸运动速度作快速 排气用的。通常气缸排气时，气体是从气缸经过管路由换 向阀的排气口排出的。如果从气缸到换向阀的距离较长， 而换向阀的排气口又小时，排气时间就较长，气缸动作速 度较慢。此时，若采用快速排气阀，则气缸内的气体就能 直接由快排阀排往大气，加速气缸的运动速度、实验证明， 安装快排阀后，气缸的运动速度可提高4—5倍。
三、换向型控制阀
换向型方向控制阀(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气动执行元件的运动方向。 换向型控制阀包括气压控制阀．电磁控制阀、机械控制阀、 人力控制阀和时间控制阀。
(一)气压控制换向阀 气压控制换向阀是利用气体压力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。 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；卸压控制指所加 的气控信号压力是减小的，当减小到某一压力值时，主阀 换向；差压控制是使主阀芯在两端压力差的作用下换向。
（2）调压阀的压力特性 （3）调压阀的流量特性
达到一 定压差 时输出 压力稳 定。
流量增 大时， 压力有 所下降
二、溢流阀（安全阀）
1、直动式溢流阀；最大开启量小，流量特性差； 图13-22
2、先导式溢流阀；不会因阀的开度影响压力变 化，流量特性好，用于大流量；图13-23
三、顺序阀
依靠回路中压力变化来实现各种
第十三章 气动控制元件
在气压传动系统中的控制元件是控制和调节压缩 空气的压力、流量、流动方向和发送信号的重要 元件；利用它们可以组成各种气动控制回路，使 气动执行元件按设计的程序正常地进行工作。控 制元件按功能和用途可分为方向控制阀、压力控 制阀和流量控制阀三大类。
第一节 方向控制阀 一、方向控制阀的分类 按阀芯结构：滑柱式、截止式、平面式、旋塞式和
双电磁铁 同时失电时，中位可形成中封型 （O），中压型（P），中泄型（Y）。
2．先导式电磁阀
由电磁铁首先控制从主阀气源节流出来的一部分气体，产生 先导压力，去推动主阀阀芯换向的阀类，称之为先导式电磁 阀。该电磁控制部分，实际上是一个电磁阀，称之为电磁 先导阀，由它所控制用以改变气流方向的阀，称为主阀。
(三)时间控制换向阀
时间控制换向闭是使气流通过气阻(如小孔、缝隙等)节流后到气容(储 气空间)中，经一定时间容气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、防尘大 等)，用气动时间控制就显示出其优越性．
1．延时阀 三位三通延时换向阀由延时部分和换向部分组成，当无气控信号时，P
0.8MPa)、低压元件（0.02-0.2MPa)及微压元件(工作 压力0.02MPa以下)三种； (2)按逻辑功能分 可分为“是门“(S＝A)元件、“或 门”(S＝A十B)元件、“与门”(s=AB)元件”非门 “（S=A)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 件和滑润式逻辑元件等。
气控换向阀按主阀结构不同，又可分为截止式和滑阀式两种
主要形式，滑阀式气控阀的结构和工作原理与液动换向阀 基本相没有控制信号K时，阀芯在弹簧及P腔压力作用下关闭，阀处于
排气状态；当输入控制信号K时，主阀 芯下移，打开阀口使 P与A相通。故该阀用常闭型二位三通阀，当P与O换接时， 即成为常通型二位三通阀。 2、截止式气控阀特点 1）、阀芯行程短：阀芯开启时间短，通流能力大，结构紧凑； 2）、阀芯关闭时泄漏小；换向力大，冲击也大，用于灵敏度不 高的场合； 3）、抗粉尘及污染能力强，对过滤精度要求不高；
一、减压阀
1、气动调压阀的工作原理
2、气动调压阀的基本特性
（1）调压阀的调压范围
气动调压阀的调压范围是指它 的输出压力P2的可调范围， 在此范围内要求达到规定的 精度。调压范围主要与调压 弹簧的刚度有关。为使输出 压力在高低调定位下都能得 到较好的流量特性，常采用 两个并联成串联的调压弹簧。 一般调压阀最大输出压力是 0.6MPa，调压范围是0.10.6MPa。