气动系统组成

气动系统组成
一．基本构成
组成的气动回路是为了驱动用于各种不同目的的机械装置，其最重要的三个控制内容是：力的大小、力的方向和运动速度。

与生产装置相连接的各种类型的气缸，靠压力控制阀、方向控制阀和流量控制阀分别实现对三个内容的控制，即：
压力控制阀——控制气动输出力的大小
方向控制阀——控制气缸的运动方向
速度控制阀——控制气缸的运动速度
二．组成部分
气源设备：包括空压机、气罐
气源处理元件：包括后冷却器、过滤器、干燥器和排水器
压力控制阀：包括增压阀、减压阀、安全服、顺序阀、压力比例阀、真空发生器
润滑元件：油雾器、集中润滑元件
方向控制阀：包括电磁换向阀、气控换向阀、人控换向阀、机控换向阀、单向阀、梭阀
各类传感器：包括磁性开关、限位开关、压力开关、气动传感器
流量控制阀：包括速度控制阀、缓冲阀、快速排气阀
气动执行元件：气缸、摆动气缸、气马达、气爪、真空吸盘
其他辅助元件：消声器、接头与气管、液压缓冲器、气液转换器三．压力控制阀
压力控制阀是指用来对液压系统中液流的压力进行控制与调节的阀。

此类阀是利用作用在阀芯上的液体压力和弹簧力相平衡的原理来工作的。

3.1简述
在液压传动系统中，控制油液压力高低的液压阀称为压力控制阀，简称压力阀。

这类阀的共同点是利用作用在阀芯上的液压力和弹簧力相平衡的原理工作。

压力控制阀在系统中起调压、定压作用，它是利用控制油同弹簧相平衡的原理工作的，其工作状态直接受控制压力的影响，其状态是变化的。

搞清各类压力阀的结构，便于掌握不同工况下阀的工作特性。

在具体的液压系统中，根据工作需要，对压力控制的要求是各不相同的：有的需要限制液压系统的最高压力，如安全阀；有的需要稳定液压系统中某处的压力值（或者压力差、压力比等），如溢流阀、减压
阀等定压阀；还有的利用液压力作为信号控制其动作，如顺序阀、压力继电器等。

3.2基本原理
压力阀是靠弹簧力与液体压力的平衡来控制阀体上油道的开闭，系统的最高压力是由溢流阀调定的，系统的工作压力由外载荷决定。

压力阀的工作原理如图1所示，从液压泵来的油进入B腔后，由于两边面积相等，故对阀芯没有轴向推力。

在图1(a)所示位置时，弹簧推动阀芯把P口与T口隔断，油液没有泄漏，系统压力升高，A腔内的压力也随之升高，向下压缩弹簧的力不断增大，直至超过弹簧的推力，使阀芯向下运动，如图1(b)所示。

由于P口与T口接通，压力油经T 口泄回油箱，系统压力下降，A腔压力也随之降低，当油压力低于弹簧力时，阀芯上移，又切断P口与T口的联系，油液不能泄漏，压力又上升，阀芯这样不停地交替动作，系统压力就在动态中实现平衡，稳定在某一值，这就是压力阀的工作原理。

3.3类型
在气压传动系统中，所有压力控制阀都是利用空气压力和弹簧力相平衡的原理工作，可分为以下三类：
(1)减压阀。

又称调压阀、定值器（精密减压阀）等，起减压、稳压作用；
在一个液压系统中，往往使用一个液压泵，但需要供油的执行元件一般不止一个，而各执行元件工作时的液体压力不尽相同。

一般情况下，液压泵的工作压力依据系统各执行元件中需要压力最高的那个执行
元件的压力来选择，这样，由于其他执行元件的工作压力都比液压泵的供油压力低，则可以在各个分支油路上串联一个减压阀，通过调节减压阀使各执行元件获得合适的工作压力。

减压阀按照结构形式和工作原理，也可以分为直动型和先导型两大类。

减压阀的工作原理是利用液体流过狭小的缝隙产生压力损失，使其出口压力低于进口压力的压力控制阀。

按照压力调节要求的不同，分定值减压阀、定差减压阀和定比减压阀。

(2)溢流阀。

又称安全阀、限压切断阀等，起限压安全保护作用；
溢流阀是通过阀口对液压系统相应液体进行溢流，调定系统的工作压力或者限定其最大工作压力，防止系统工作压力过载。

对溢流阀的主要要求是静态、动态特性好。

静态特性是指压力——流量特性好。

动态特性是指突加外界干扰后，工作稳定、压力超调量小、溢流响应快。

(3)顺序阀、平衡阀。

根据气路压力不同进行某种控制。

在液压系统中，有些动作是有一定规律的。

顺序阀就是把不同或相同的压力作为控制信号，自动接通或者切断某一油路，控制执行元件按照一定顺序进行动作的压力阀。

按照控制方式的不同，顺序阀一般分为内控式和外控式两种。

所谓内控式就是直接利用阀进口处的液压油压力来控制阀口的启闭；外控式则是利用外来的控制油压来控制阀口的开关，所以，这种形式的顺序阀也称液控式。

一般常用的顺序阀都是指内控式。

从结构上来说，顺序阀同样也有直动式和先导式两种。

由于直动式顺序阀结构简单，动作可靠，能满足大多情况下的使用要求。

3.4气动控制阀
气动控制阀的结构可分解成阀体（包含阀座和阀孔等）和阀心两部分，根据两者的相对位置，有常闭型和常开型两种。

阀从结构上可以分为：截止式、滑柱式和滑板式三类阀。

3.4.1分类
气动控制阀是指在气动系统中控制气流的压力、流量和流动方向，并保证气动执行元件或机构正常工作的各类气动元件。

控制和调节压缩空气压力的元件称为压力控制阀。

控制和调节压缩空气流量的元件称为流量控制阀。

改变和控制气流流动方向的元件称为方向控制阀。

除上述三类控制阀外，还有能实现一定逻辑功能的逻辑元件，包括元件内部无可动部件的射流元件和有可动部件的气动逻辑元件。

在结构原理上，逻辑元件基本上和方向控制阀相同，仅仅是体积和通径较小，一般用来实现信号的逻辑运算功能。

近年来，随着气动元件的小型化以及PLC控制在气动系统中的大量应用，气动逻辑元件的应用范围正在逐渐减小。

从控制方式来分，气动控制可分为断续控制和连续控制两类。

在断续控制系统中，通常要用压力控制阀、流量控制阀和方向控制阀来实现程序动作；连续控制系统中，除了要用压力、流量控制阀外，还要采用伺服、比例控制阀等，以便对系统进行连续控制。

四．方向控制阀
液压阀是用来控制液压系统中油液的流动方向或调节其流量和压力的，方向控制阀作为液压阀的一种，利用流道的更换控制着油液的流动方向。

方向控制阀的种类有单向阀、液控单向阀、换向阀、行程减速阀、充液阀、梭阀等。

4.1分类
（1）按照流体在管道的流动方向，如果只允许流体向一个方向流动，这样的阀叫做单向型控制阀，比如单向阀，梭阀等；可以改变流体流向的控制阀叫做换向阀，比如常用的两位两通，两位三通，两位五通，三位五通等。

（2）按照控制方式可分为电磁阀，机械阀，气控阀，人控阀。

其中电磁阀又可以分为单和双电控阀两种；机械阀可分为球头阀，滚轮阀等多种；气控阀也可分为单气控和双气控阀；人力阀可以分为手动阀，脚踏阀两种。

（3）按工作原理可以分为直动阀和先导阀，直动阀就是靠人力或者电磁力，气动力直接实现换向要求的阀；先导阀是由先导头和阀主体2部分构成，有先导头活塞驱动阀主体里面的阀杆实现换向。

（4）根据换向阀杆的工作位置可以将阀分为2way，3way阀。

（5）根据阀上气孔的多少来进行划分，可以分为2port，3port，5p ort阀。

4.2种类
4.2.1普通单向阀
（逆止阀或止回阀）
功用：只允许油液正向流动，不许反流。

分类：直通式、直角式
结构：阀体、阀心锥形、钢球式、弹簧等
工作原理：液流从进油口流入时，弹簧在液动力作用下收缩，阀口打开
开启压力：0.04—0.1MPa
做背压阀：Pk=0.2—0.6 MPa
4.2.2液控单向阀
功用：正向流通，反向受控流通
结构：普通单向阀+液控装置
工作原理：K不通压力油，工作方式同普通单向阀；K通压力油，阀口打开，可以反向流通
应用：∵液控单向阀具有良好的反密封性
∴常用于保压、锁紧和平衡回路
4.2.3梭阀
相当于两个单向阀组合的阀
具有逻辑"或门"功能。

在逻辑回路和程序控制回路中广泛运用，在手动---自动回路的转换上常用。

因梭阀在换向过程中存在路路通过程，因此当某一接口进气量或排气量非常小的时候，阀的前后不能产生使阀正常换向的压力差，使阀不能完全换向而中途停止，造成阀的动作失灵。

所以在使用时因注意，不要在某一接口处采用变径接头造成通路过小。

4.2.5双压阀
与门功能
4.2.6快速排气阀
作用：是为了加快汽缸运动速度作快速排气的。

在给定条件下工作地汽缸杀毒很大程度上取决于控制阀的大小，如需要提高速度（尤其是需要提高单向速度时），可安装一个快速排气阀，而不必承担大型控制阀的费用。

4.2.7滑阀式换向阀
（1）换向阀的结构和工作原理
结构：
阀体：有多级沉割槽的圆柱孔
阀芯：有多段环行槽的圆柱体
（2）分类
按工作位置数分：两位、三位、四位等。

位：阀心相对于阀体的工作位置数。

按通路数分：二通、三通、四通、五通等。

通: 阀体对外连接的主要油口数
按控制方式分：电磁换向阀、液动换向阀、电液换向阀、机动换向阀、手动换向阀
图形符号含义：
1、位——用方格表示，几位即几个方格
2 、通——┴ 、┬ 箭头首尾和堵截符号与一个方格有几个交点即为几通。

3 、油口有固定方位和含义，p——进油口(左下），T——回油口（右下），A.B——与执行元件连接的工作油口（左、右上）。

4 、弹簧——W、M，画在方格两侧
5 、常态位置——原理图中，油路应该连接在常态位置。

如三位阀在中间一格。

滑阀的中位机能：即滑阀处于常态时的状态，有M型，H型，O型，P型，M型等。

（3）换向阀的主要性能
1）工作可靠
2）压力损失小
3）内泄漏小
4）换向时间与复位时间
5）使用寿命长
（4）常见操作方式
1、手动
2、机动
3、电磁动
4、液动
5、电液动
五．流量控制阀
流量控制阀又称400X流量控制阀，是一种采用高精度先导方式控制流量的多功能阀门。

适用于配水管需控制流量和压力的管路中，保持预定流量不变，将过大流量限制在一个预定值，并将上游高压适当减低，即使主阀上游的压力发生变化，也不会影响主阀下游的流量。

其连接方式分为法兰式与螺纹式；焊接式。

控制调节方式分为自动与手动。

5.1概述
流量控制阀是在一定压力差下，依靠改变节流口液阻的大小来控制节流口的流量，从而调节执行元件(液压缸或液压马达)运动速度的阀类。

主要包括节流阀、调速阀、溢流节流阀和分流集流阀等。

安装形式为水平安装。

其连接方式分为法兰式与螺纹式；焊接式。

控制调节方式分为自动与手动。

5.2 分类
流量控制阀主要包括节流阀、调速阀、溢流节流阀和分流集流阀等。

此阀一般水平安装。

5.3特点
流量控制阀又称400X流量控制阀，是一种采用高精度先导方式控制流量的多功能阀门。

1、一改常规节流阀使用孔板或纯机械的减小流域面积的原理，利用相关导阀，最大限度地减小能量在节流过程中的损失
2、控制灵敏度高，安全可靠，调试简便，使用寿命长。

流量控制阀可在没有外接电源的情况下，自动实现系统的流量平衡。

是通过保持孔板（固定孔径）前后压差一定而实现流量限定的，因此，也可称定流量阀。

定流量阀作用对象是流量，能够锁定流经阀门的水量，而不是针对阻力的平衡。

他能够解决系统的动态失调问题：为了保持单台制冷机、
锅炉、冷却塔、换热器这些设备的高效率运行，就需要控制这些设备流量固定于额定值；从系统末端来看，为了避免动态调节的相互影响，也需要在末端装置或分支处限制流量。

在设计中应注意的问题，流量控制阀的缺点是在于阀门有最小工作差的要求，一般产品要求最小工作压差20KPa，如果安装在最不利回路上，势必要求循环水泵多增加2米水柱的工作扬程，所以应采取近端安装，远端不安的方法。

用户离热源距离大于供热半径的80%时就不要安装这种流量控制阀。

5.4工作原理
数显流量控制阀其结构是由自动阀芯，手动阀芯及显示器部分组成。

显示部分则由流量阀机芯、传感器发讯器、电子计算器显示器部分组成。

它的工作是极其复杂的。

被测水流经阀门，水流冲击流量机芯内的叶轮，叶轮旋转与传感发讯器感应，使传感器发出与流量成正比的电讯号，流量电讯号通过导线送入电子计算器，经过计算器计算、微处理器处理后，其流量值显示出来。

手动阀芯是用来调节流量的，根据显示值来设定所需的流量值。

自动阀芯是用来维持流量恒定的，即在管网压力变化时，自动阀芯就会在压力的作用下自动开大火关小阀口来维持设定流量数值不变。

5.5技术要求
1压力——温度度级
流量控制阀的压力——温度等级由壳体、内件及控制管系统材料的压力——温度等级确定。

流量控制阀在某一温度下的最大允许工作压力取壳体、内件及控制管系统材料在该温度下最大允许工作压力值中的小值。

1.1铁制壳体的压力——温度等级应符合GB/T17241.7的规定。

1.2钢制壳体的压力——温度等级应符合GB/T9124的规定。

1.3对于GB/T17241.7、GB/T9124未规定压力——温度等级的材料，可按有关标准或设计的规定。

2、阀体
2.1阀体法兰：法兰应与阀体整体铸成。

铁制法兰的型式和尺寸应符合GB/T17241.6的规定，技术条件应符合GB/T17241.7的规定；钢制法兰的型式和尺寸应符合GB/T911
3.1的规定，技术条件应符合GB/T9124的规定。

2.2阀体结构长度见表1。

2.3阀体的最小壁厚铸铁件阀体的最小壁厚应符合GB/T13932－1992中表3的规定，铸钢件阀体的最小壁厚应符合JB/T8937－1 999中表1的规定。

3阀盖膜片座
3.1阀盖与膜片座、膜片座与阀体的连接型式应采用法兰式。

3.2膜片座与阀体的连接螺栓数量不得少于4个。

3.3阀盖与膜片座的最小壁厚按2.3的要求。

3.4阀盖与膜片座的法兰应为圆形。

法兰密封面的型式可采用平面式、突面式或凹凸式。

4.阀杆、缓闭阀板、主阀板
4.1缓闭阀板与阀杆应连接紧固、可靠。

4.2缓闭阀板与主阀板的密封型式应采用金属密封的型式。

4.3主阀板与阀杆必须滑动灵活、可靠。

4.4主阀板与主阀板座的密封可采用金属密封和非金属密封两种型式。

5膜片
5.1膜片性能应符合表2(见下页)的规定。

5.2膜片的外观质量应符合HG/T3090的规定。

5.3当应用于生活饮用水时，膜片材料的安全性应符合GB/T17219的规定。

6控制管系统
控制管系统的各元件应能承受阀门的最高工作压力，各部位不得发生泄漏。