第四篇气动控制元件

第四篇气动控制元件一、方向控制阀的分类改变气体的流动方向和通断的控制阀称为方向控制阀。

在易燃，易爆，粉尘大，强磁场，高温等恶劣环境下，使用气压控制要比电磁控制安全、可靠。

电磁控制阀易于实现电气联合控制及远距离操作，得到广泛应用，直动式电磁阀一般通径较小或采用间隙密封的结构形式，常用于小流量控制，通径大的电磁阀都采用先导式结构。

人力控制阀使用频率低，动作速度慢。

可按人的意志随时改变控制对象状态，在手动、半自动及自动控制中得到广泛应用。

机械控制换向阀在系统中主要用作触发信号以输出控制气压信号，实现自动控制。

〈2〉按阀芯结构形式分类：①滑柱式：它是用一种具有台肩的圆柱体在管状阀体内轴向移动，来实现流路通断的阀。

其特点是：1〉由于滑柱式电磁阀结构的对称性，各通口气压对阀芯产生的轴向力保持平衡，易于实现记忆功能（即：当控制信号消失后阀芯仍能保持原位置不变）。

2〉换向时，因不承受象截止式阀芯上的背压阻力，故换向力小，动作灵敏。

3〉通用性强，同一基型的阀稍加改变便可变成不同的控制方式，实现不同通路的控制，如不同的接管方式可实现常通、常闭，二位五通稍加改动可作为二位三通，二位二通等。

4〉阀芯的换向行程较长，对动态性能产生不利影响，增加了阀的轴向尺寸，不易于实现大通径流通，大口径阀一般不宜采用滑柱式。

5〉由于阀芯形式为柱式，密封面为圆柱面，阀芯换向时，沿密封面进行滑动，同时，密封件过孔移动，对介质中的杂质比较敏感，若压缩空气处理不当或环境恶劣，将降低阀的寿命，引起阀的动作失灵。

②、截止式：是指密封副的动件沿着定件的平面或锥面阀口作轴向移动来切换空气通路的阀，其特点是：1〉、用很小的移动量就可使阀完全开启，行程小，阀全开时的行程只有通径的四分之一，故换向迅速，流阻小，流通能力强，易于设计成结构紧凑的大通径阀。

2〉、截止式一般采用软质平面密封，故泄漏量小，开闭件磨损小，滑动密封面少，对气体过滤精度要求较其它密封结构的阀低。

3〉、阀芯关闭时，阀芯上始终存在输入压力的作用，这对阀的密封是有利的，不借助弹簧力也能将阀关闭，但由于阀芯受轴向背压力的作用，特别是流通面积大时，会形成很大的切换阻力，因此，所需换向力较滑柱式结构的阀大，且冲击和噪声大，大通径的截止阀宜采用气压控制或先导控制方式。

4〉、一般截止阀，换向时存在各通口瞬时相通的现象（称为路路通），造成系统气压波动较大。

1〉、用很小的移动量就可使阀完全开启，行程小，阀全开时的行程只有通径的四分之一，故换向迅速，流阻小，流通能力强，易于设计成结构紧凑的大通径阀。

譬如，对右图的阀芯来说，当流通面积πDL=πD2/4时，即为全开状态。

可见截止式阀芯的换向行程L=D/4。

故截止式阀的流通能力强。

大通径气阀通常都采用截止式阀芯结构。

2〉、截止式一般采用软质平面密封，故泄漏量小，开闭件磨损小，滑动密封面少，对气体过滤精度要求较其它密封结构的阀低。

3〉、阀芯关闭时，阀芯上始终存在输入压力的作用，这对阀的密封是有利的，不借助弹簧力也能将阀关闭，但由于阀芯受轴向背压力的作用，特别是流通面积大时，会形成很大的切换阻力，因此，所需换向力较滑柱式结构的阀大，且冲击和噪声大，大通径的截止阀宜采用气压控制或先导控制方式。

4〉、一般截止阀，换向时存在各通口瞬时相通的现象（称为路路通），造成系统气压波动较大。

二、气控换向阀〈1〉、单气控滑阀：图4.1是滑柱式单气压控制换向阀的基本结构及动作原理图。

它主要有阀体、端盖、阀芯、换向活塞、复位弹簧及密封件、连接件组成，图中P为供气腔，A、B为输出腔，R、S为排气腔，K为控制信号（加压控制），当K无控制信号时,图4.1（a）,在复位弹簧作用下，阀芯处于右端，此时，P →A接通，A有输出，B→S接通，B腔泄气，当K有控制信号时（图4.1（b）），气压对活塞的作用力克服复位弹簧力及摩擦力阻力，使阀芯切换至左端，此时，P →B接通，B有输出，A →R接通，A腔泄气，该阀的特点是：①、控制信号消失。

在弹簧力作用下阀芯处于右端，因此单气控滑阀无记忆功能，适合用于无控制信号时（如停电）要求复位的安全装置。

②、控制信号和复位信号均需长信号。

③、由于复位弹簧的作用，控制信号压力必须克服弹簧力及摩擦阻力，阀芯才能换向。

④、结构简单，动作可靠〈2〉、双气控滑阀图 4.2是滑柱式双气压控制换向阀的基本结构及动作原理图。

图中P为供气腔，A、B为输出腔，R、S为排气腔，K1、K2为控制信号（加压控制），当K1有控制信号，K2泄压时，图4.2(a)，阀芯切换至右端，P →A接通，A有输出, B →S接通，B腔泄气，当K2有控制信号，K1泄压时，图4.2(b)，P →B接通，B有输出，A R接通，A腔排气，该阀的特点是：①、控制信号消失后，阀仍然保持在信号消失前的状态，因此，双气控滑阀具有记忆功能。

②、控制信号为长短信号均可。

信号必须大于最低控制压力，阀芯才能换向。

③、控制图4.1 单气控两位五通滑阀图4.2 单气控两位五通滑阀三、电磁控制换向阀、单电控先导式滑阀电磁控制换向阀可分为直动式和先导式两大类。

按功率大小可为一般功率和低功率，按电流又可分为直流和交流，按润滑方式可分为油雾润滑和不给油润滑等等。

由电磁先导阀输出先导压力，此先导压力再推动主阀阀芯使阀换向的气阀，称为先导式电磁气阀。

图4.3是单电控先导式二位五通换向滑阀的基本结构及动作原理图。

当电磁先导阀1的激磁线圈断电时，图4.3(a)，先导阀的控制信号气源关闭，作动活塞气压腔K1与泄压腔O1接通，K1处于排气状态，此时，主阀阀芯在弹簧力及P 腔气压作用下向右移动，P A 接通，A 有输出，B → S 接通，B 腔泄气，当电磁先导阀激磁线圈通电后，图4.3(b)，先导阀的控制信号气源打开，电磁先导阀处于进气状态，作动活塞气压腔K1充气，由于K1腔内气体作用于活塞上的力大于复位弹簧力及P 腔气体作用于阀芯上的力之合力，因此在压差力作用下，将活塞推向左边，使P → B 接通，B 有输出，A R 接通，A 腔泄气，单电控先导式滑阀的特点是：①、控制的主阀不具有记忆功能；②、控制信号及复位信号均为长信号；③、控制力大，控制信号必须克服复位弹簧力及P 腔气体作用于阀芯上的力之合力，阀芯才能切换方向；1〉 分④、结构紧凑、尺寸小、重量轻；⑤、动作比较迅速；⑥、若采用它控式，必须另加它控气源；〈2〉、双电控先导式滑阀图4.4是双电控先导式二位五通换向滑阀的结构原理图。

当电磁先导阀1处于排气状态，先导塞右移将阀芯推至右端，P → → S 接通，B 腔泄气，反之若电磁先导阀1断电，则在作动活塞的推P → B 接通，B 有输出，A → R 接通，先导阀1的激磁线圈断电，电磁先导阀2的激磁线圈通电时，作动活塞K1腔泄压，作动活塞K2腔加压，阀2处于进气状态，此时作动活A 接通，A 有输出，B 的激磁线圈通电，电磁先导阀2的激磁线圈动下，活塞移至左端，此时A 腔泄气，双电控二位五通滑阀的特点是：①、控制的主阀具有记忆功能；②、控制信号为长、短信号均可；③、动作迅速、灵活；④、若采用它控式，须另加它控气源；⑤、结构紧凑、尺寸小、重量轻；图4.3 单电控两位五通滑阀图4.4 双电控两位五通滑阀〈3〉、双电控先导式三位滑阀图4.5为双电阀的结构原理图。

当电磁先导阀1和2的激磁线圈断电时(图4.5、 a)，先导阀处于排气状态，K1、K2分别通过排气腔O1、O2排气，在对阀芯处于中间位置，此时，P—A, P—B,A—R, B—S, 相互之间互不相通。

当电磁先导阀1的激磁线圈通电，电磁先导阀2的激磁线圈断电时(图4.5、b),先导阀2处于排气状态，先导阀1处于进气状态，作动活塞K1腔充气，K1腔内气体作用于活塞上的力克服对中弹簧力及摩擦力推动阀芯左移，使阀芯处于左端，此时，P → B 接通，B 有输出，A → R 接通，A 腔排气。

同理，若电磁先导阀1的激磁线圈断，则阀芯处于右出，B → S 接通，B 腔排气。

控先导式三位五通中封式换向滑作动活塞气压腔中弹簧力作用下，电，电磁先导阀2的激磁线圈通电端，此时，P → A 接通，A有输改变阀芯位置，其中间位置可有三种不同状态，即中封式，中压式及中泄式。

图4.6 是用一个三位五通中封式换向阀控制一个双作用气缸的路图。

该回路的特点是:①、中封式换向阀可使控制的气缸在行程中的任何位置停止； ②、不允许整个回路系统内有泄漏，也不允许阀内有泄漏，漏气后会降低精度；③、定位精度不高，长时间保持一个位置比较困难。

回用三位五通中压式换向阀控制一个双作用气缸的回何位置停止，若外负载较大，则活塞停止缸，由于气缸活塞两侧的有效受压面积相等，如保证 图4.7是一个图4.6路图。

该回路的特点是：①、可使气缸在行程中的任位置不确定；②、由于活塞两侧受压面积不同，在压差作用下，活塞会产生位移，如控制双伸杆气两腔同时受压，活塞能停在任意位置；③、即使有少量泄漏，也不会有太大影响，比中封式可靠。

图4.7图4.的场合，或为安全起见，在气缸停止位置排掉缸内的、方向控制注意事项能、通径等应与阀标牌上或使用说明书上源口上游必须安装分水滤气器、减压阀，需要供油润滑的元净、润滑的空气，以使气动系统正常可靠地工作。

水份会使阀腐蚀或瞬时堵塞，8是一个用三位五通中泄式换向阀控制一个双作用气缸的回路图。

该回路的特点是：①、活塞处于由外力决定的某一位置，这种阀常用于由外部力来决定气缸停止位置气体；②、在空载和负载不大的情况下，用手可使气缸动作。

图4.8四阀的使用〈1〉、安装前应确认阀的使用条件，如气压范围、电源条件(交、直流，电压大小等)，阀的功所注明的要一致。

〈2〉、应确保所使用的压缩空气经过适当处理，并不带腐蚀性介质，即在阀气件，还要安装油雾器，以确保供给阀具有一压力的干燥、洁造成换向不进入阀体的粉是造成方向阀动作失灵的主要原因。

3〉、应注意阀的安装位置和标明的气流方向，切勿接错。

4〉、安装前应彻底清除管道内的粉尘、铁锈等污物。

5〉、温度:应高于露点温度，低于最大使用环境温度。

6〉、湿度:压缩空气必须经过干燥处理，介质压力露点一般应比使环温度低10℃，否则压缩空气扩散时会导致凝结水或结冰。

环境度应≤90％。

的润滑，并使用样本规定的润滑油否良好的一个方法是:将一张清洁的白纸放在换通电，这会造成故障。

到初始方可进行装良。

油份会使橡胶、塑料、密封材料变质。

尘〈〈〈〈用湿〈7〉、要求润滑的元件应进行适度(ISO VG32 透平油)，润滑程度以1～5滴/m3为宜。

如果润滑不良会造成摩擦阻力加大而使阀芯动作失灵。

由于密封材料的磨损而造成空气泄漏。

检查润滑是向阀的排气口附近，如果阀在工作三到四个循环后，白纸上只有很轻的斑点时，表明润滑是良好的。