液压与气压传动第五章控制元件

第五章 控制元件
§5-0概述
在流体传动系统中，控制元件简称为控制阀 是用来控制和调节流体的压力、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控制回路，以保证执行元件 或机构按设计的程序正常工作。
一、作用
控制液流(气流)的方向、压力和流量。
二、分类
按用途： 方向阀、压力阀、流量阀 按连接方式：管式（螺纹L）、板式（B）、 法兰式（F） 根据压力等级：低压、中压、中高压、高压。
结构图 1-阀心 2-阀体
二 换向阀
气压控制换向阀是利用气体压力使阀芯与阀体之 间产生相对运动，使与阀体相连的各个接口实现 接通，切断，或改变气流方向的阀类。 基本要求 (1) 气流通过阀时压力损失小； (2) 互不相通的口间的泄漏小； (3) 换向可靠，迅速且平稳无冲击。
一） 换向阀的分类
二） 换向阀职能符号
一 单向阀
1.定义 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.要求 1）正向压力损失小。 2）反向密封性好。 3）动作灵敏，工作时没有撞击和噪 声。 3.分类：主要包括单向阀、梭阀、双压阀和快速 排气阀等。
4.结构及工作原理
4.结构及工作原理
快速排气阀
a:结构和工作原理 快速排气阀可使气缸活塞运动速 度加快，特别是在单作用气缸情况 下，可以避免其回程时间过长。为 了降低排气噪声，这种阀一般带消 声器。 工作原理： 有三个阀口，P(1) A(2) O(3),P接压缩空气， A接执行元件，O接大气。 当P口有气压时，阀心右移，使A口与排气口 O隔开，与P通，给执行元件供气； 当P口失压时，A口气压将阀心左移，使A口与 进气口P隔开,同时输入口A与排气口O接通，使 气体快速从O口排出。
二.减压阀的选用与使用
根据使用要求选定减压阀的类型和调压精度，一般选减压阀即可， 需要减压精度高时，应选精密减压阀或高精度减压阀－定值器．如 气动测量系统气动仪表都需要选择定值器。 根据所需最大输出流 量选择其通径。 决定阀的气源压力时，应使其大于最高输出压力 0．1MPa。 减压阀一般安装在分水滤气器之后，油雾器或定值器之前，并 注意不要将其进、出口接反；阀不用时应把旋钮放松，以免膜片经
3）增压状态： 若输入压力 P1瞬时下降，输 出压力P2也下降、 膜片5下移，阀芯9 随之下移，进气阀 口7开大，节流作 用减小，使输出压 力上升，基本回到 原来值。
4）阀处于无输出状态： 逆时针旋转旋钮1。使 调节弹簧2、3放松，气 体作用在膜片5上的推 力大于调压弹簧的作用 力，膜片向上曲，靠复 位弹簧的作用关闭进气 阀口7。再旋转旋钮1， 进气阀芯9的顶端与溢 流阀座11将脱开，膜片 气室6中的压缩空气便 经溢流孔12、排气孔4 排出，使阀处于无输出 状态。 总之，溢流减压阀 是靠进气口的节流作用 减压，靠膜片上力的平 衡作用和溢流孔的溢流 作用稳压；调节弹簧即 可使输出压力在一定范 围内改变。
作用：控制执行元件换向
(4) 三位四通
职能符号：
作用：换向、停止。
A
P
BO(5) 两位五通源自职能符号：O1 A
P
B
O2
作用：换向、两种回油方式。
(6) 三位五通
职能符号：
O1
A
P
B
O2
作用：换向、停止、回油不同。
三）换向阀的中位机能
阀芯具有三个工作位置的阀称为三位阀。 当阀芯处于中间位置时，若输出口都与输入口接通 称中间加压式。 若输出口全部与排气口接通则称中间卸压式 ； 各通口呈关断状态，则称为中间封闭式。 换向阀的中位机能是三位阀的阀芯处于中间位置时 各口的连通情况。


职能符号
5.2.2.减压阀




减压阀的作用是将较高的输入压力调到规定的输出 压力，并能保持输出压力稳定，不受空气流量变化及气 源压力波动的影响。 减压阀的调压方式有直动式和先导式两种。 直动式是由旋钮直接通过调节弹簧力来改变输出压力； 先导式是用预先调整好的气压来代替直动式调压弹簧进 行调压的，一般先导式减压阀的流量特性比直动式好。 直动式减压阀通径小于20～25mm，输出压力在0～ 1.0MPa范围内最为适当，超出这个范围应选用先导式。

2.顺序阀结构和工作原理
当压缩空气由P口进入腔后，作 用在活塞上的力小于弹簧上的力时， 阀处于关闭状态。 当作用于活塞 上的力大于弹簧力时，活塞被顶起， 压缩空气经左腔流入右腔由A口流 出（图a、b所示）。


3.职能符号
4、单向顺序阀
顺序阀常与单向阀组合成单向顺序阀 工作原理 当压缩空气由 P 口进入后，作用于活塞上的力大于弹簧力时，活塞被顶起， 压缩空气经左腔流入右腔由A口流出（图（a）所示），此时单向阀关闭。 当切换气源时（图（ b ）所示），左腔压力迅速下降，顺序阀关闭，此时右 腔压力高于左腔压力，在气体压力差作用下，打开单向阀，压缩空气由右腔 经单向阀流入左腔向外排出。
工作原理：
压力为P1的压缩 空气，由左端输入 经阀口7节流后，压 力降为P2输出。 1）手动调压状态： P2的大小可由调 压弹簧2、3进行调 节。 顺时针旋转旋钮 1，压缩弹簧2、3及 膜片5使阀芯9下移， 增大阀口7的开度使 P2增大。
逆时针旋转旋钮1， 阀口7的开度减小， P2随之减小。
2）减压状态： 若输入压力P1瞬时升高， 输出压力P2将随之升高， 使膜片气室6内压力升高， 在膜片5上产生的推力相 应增大，此推力破坏了 原来力的平衡，使膜片5 向上移动，有少部分气 流经溢流孔12、排气孔4 排出。在膜片上移的同 时，因复位弹簧8的作用， 使阀芯9也向上移动，关 小进气阀口7，节流作用 加大，使输出压力下降， 直至达到新的平衡为止， 输出压力基本又回到原 来值。
调节螺杆 阀体 阀芯 进出口
2．单向节流阀
1)定义 单向节流阀是由单向阀和 节流阀组合而成，常用于控制气 缸的运动速度，也称为速度控制 阀。 图所示为单向节流阀实物 图和工作原理图 2)工作原理 当气流从1口进入，单向阀 被顶在阀座上，空气只能从节流 口流向出口2，流量被节流阀节 流口的大小所限制. 调节螺钉可以调节节流面积。 当空气从2口进入时，推开 单向阀自由流到1口，不受节流 阀限制。 3)职能符号


分析重点 1、中间加压:当P口和A、B口相通时，系统 保持压力。

2、中间泄压:当T口与A、B口连接的时候， 系统处于泄压状态 3、中间封闭:当P、T、A、B口相互不连通 时，缸处于封闭状态。

四）气动换向阀操作方式
为了使阀换向，必须对阀心施加一定大小的 轴向力。使其迅速移动改变阀心的位置。这 种获得轴向力的方式叫做换向阀的操作方式， 或控制方式。 通常可分为人力、机械、电磁、气压等操作 方式。
5.顺序阀的应用
单向顺序阀常用于控制气缸自动顺序动作或不便于安装机控 阀的场合。 图所示为用顺序阀控制两个气缸顺序动作的原理图。 压缩空气先进入气缸1，待建立一定压力后，打开顺序阀4， 压缩空气才开始进入气缸2使其动作。切断气源，气缸2返回的 气体经单向阀3和排气孔O排空。
§5-3 方向控制阀
1.定义：方向控制阀用来 改变气流流动方 向或通断的控制 阀。 2.分类：按阀内气流的流 通方向方向控制 阀主要有单向型 和换向型两种
换向阀的“通”和“位”
换向阀的“通”：是指阀体上与外部连通的
油口数目，即有几个油口就叫几通阀；
换向阀的“位”：是指阀芯与阀体可能的相
对位置，有几个位置就叫做几位阀。
(1) 两位两通
职能符号：
A
P
作用：控制油路的通与断
(2) 两位三通
职能符号：
A
P
B
作用：控制液流方向
(3) 两位四通
职能符号：
P — 压力油口 O — 回油口 A、B — 分别接执行元件的两腔
5.2.1安全阀（溢流阀）
安全阀是用来防止系统内压力超过最大许用压 力以保护回路或气动装置的安全。
分类、结构、工作原理



１）活塞式安全阀
活塞式安全阀，阀芯是一平板。图为阀的工作原理图。 阀的输入口与控制系统（或装置）相连，当系统压力小于此阀的调 定压力时，弹簧力使阀芯紧压在阀座上，如图（a）所示。 当系统压力大于此阀的调定压力时，则阀芯开启，压缩空气从R口 排放到大气中，如图（b）所示。 此后，当系统中的压力降低到阀的调定值时，阀门关闭，并保持 密封。


２）球阀式溢流阀
弹簧力通过推杆将 球阀压在阀座上。当进 口P的气压力，作用在 球的阀座部而大于弹簧 力时球座开启，P、O 口相通气体溢流。调节 螺帽可调整气体溢流压 力。
３）膜片式直动溢流阀


P为进气口，接气动系统，O 口接大气。当P口压力达到调 定压力后，P、O口接通，O 口向大气排气，保持系统压 力恒定。 调节螺栓向膜片的压紧力， 以调节溢流压力。
二、、减压阀
普通式减压阀分为直动式和先导式 １．直动式减压阀 直动式减压气阀这种阀是靠阀口的 节流作用减压，靠膜片上力的平衡作用 来稳定输入压力，调节旋钮可调节输出 压力，它能使出口压力降低并保持恒定， 故称为直动式减压阀，通常称为减压阀。 结构： 1-调节旋钮 2、3-调压弹簧 4-溢流阀 座 5-膜片 6-膜片气室 7-阻尼管 8-阀 心 9-复位弹簧 10-进气阀口 11-排气 孔 12-溢流孔

常受压变形而影响其性能。
5.2.3顺序阀
1.定义



顺序阀是靠回路中的压力变化来控制 气缸顺序动作的一种压力控制阀，常用来 控制气缸的顺序动作。 在气动系统中，顺序阀通常安装在需 要某一特定压力的场合，以便完成某一操 作。只有达到需要的操作压力后，顺序阀 才有气信号输出。 顺序阀的作用是依靠气路中压力的大 小来控制机构按顺序动作。

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。这类压力控制阀当输入压力在 一定范围内改变时，能保持输出压力不变。 当管路中的压力超过允许压力时，为了保证系统的工作安全，住往用安 全阀实现自动排气，使系统的压力下降。 气动装置中不便安装行程阀而要依据气压的大小来控制两个以上的气动执 行机构的顺序动作时，就要用到顺序阀。