气压传动及控制5(气动控制元件)

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气压传动及控制
第五章 气动控制元件
主 要 内 容
5.1 压力控制阀
减压阀、安全阀、顺序阀、增压阀
5.2 流量控制阀
节流阀、单向节流阀、排气节流阀、快速排气阀
5.3 方向控制阀
换向阀、单向阀、梭阀
5.4 比例控制阀
5.5 逻辑控制元件 5.6 方向阀的选择
第五章 气动控制元件
气动系统中,控制元件用来调节压缩空气压力、流量和 方向等,保证执行机构按程序正常进行工作。按功能可分为: 压力控制阀 流量控制阀 气动控制元件 方向控制阀 比例控制阀 逻辑控制元件
第五章 气动控制元件
密封形式
间隙密封:又称硬质密封或金属 密封。靠阀芯与阀套内孔配合间 隙(2~5μm)来维持密封。制造 精度高,对介质中硬质微粒很敏 感,过滤精度不低于5μm。换 向灵敏,切换频率高。换向冲击 力较大,故要增加缓冲。使用温 度较宽。 弹性密封:又称软质密封或非金 属密封。工作腔之间加橡胶等材 料制成密封圈来保证密封。弹性 密封与间隙密封相比,制造精度 可较低,泄漏少。过滤精度一般 40~60μm。密封件受温度影 响,使用温度为5-60℃。
第五章 气动控制元件
5.1 压力控制阀
调节和控制压力大小的控制元件称为压力控制阀。 减压阀
压力控制阀
溢流阀
增压阀
第五章 气动控制元件
5.1.1 减压阀
直动型 按调节方式 先导型 ( 内部先导、外部先导 )
管径20mm以上,压力在0.7MPa以上时, 一般采用先导式结构。
减压阀 非溢流型 按排气方式 溢流型 恒溢流(精密型)
第五章 气动控制元件
梭阀应用:
自动—手动选择
高压—低压切换
第五章 气动控制元件
5.3.3 双压阀
双压阀:两个 入口,一个出 口。当两个入 口同时有信号 时,出口才有 信号。双压阀 主要用于互锁 回路中。
第五章 气动控制元件
双压阀应用:
例如:当工件定位信 号压下机控阀1,并且 工件夹紧信号压下机 控阀2后,双压阀3才 有输出,使气控阀4换 向,钻孔缸5进给。定 位信号和夹紧信号仅 有一个时,钻孔缸不 会进给。
第五章 气动控制元件
5.1.1.3 内部先导型溢流式减压阀
工作原理:是用小型直动式 减压阀来控制主阀输出压力。 它的先导控制部分是由喷嘴、 挡板、固定节流孔、气室组 成的喷嘴挡板环节。喷嘴挡 板机构的高灵敏度很高,喷嘴 与挡板之间的距离发生微小 变化(<1毫米),导致气室 中压力明显变化,从而引起 膜片较大位移,控制阀芯的 上下移动,改变阀口开度, 提高了对阀芯控制灵敏度, 故有较高调压精度。 动画
第五章 气动控制元件
5.4.1 电气比例压力阀
第五章 气动控制元件
第五章 气动控制元件
5.4.2 电气比例压力阀应用
第五章 气动控制元件
第五章 气动控制元件
气动系统要想 具有多个输出 力和多个运动 速度,就需要 多个减压阀、 节流阀及换向 阀,这样使得 系统的元件增 多,复杂性增 加,调试麻烦。 而采用电气比 例控制可方便 实现上述要求。
滑阀(柱)式:结构对称性,轴向力平 衡,换向力小,动作灵敏。通用性强。 同一基型,易改变成多种控制方式或 不同通路。换向行程较长,大流量最 好不采用该结构。对介质比较敏感, 过滤、润滑、维护要求较高。滑动部 分需精密加工,故制造成本高。 截止式:用大于导管直径的圆盘或 其它形状的密封件作轴向移动来切 换气路,通流量大。一般采用软质 材料密封,磨损少、泄漏小、能吸 收关闭冲击力。对介质要求较低。 阀芯易受轴向力。通道多时,结构 复杂,故主要用于二通和三通阀。
第五章 气动控制元件
5.2 流量控制阀
气动系统中气缸运动速度、信号延迟时间、气缓冲 能力等的控制,都是依靠控制流量来实现的。 流量控制阀是通过改变阀的流通面积来实现流量控 制的元件。 细长管 不可调流量控制 流量控制 流量控制阀 可调流量控制 喷嘴挡板 孔板等 节流阀 单向节流阀(或速度控制阀) 排气节流阀 快速排气阀
二“位”五“通”
第五章 气动控制元件
第五章 气动控制元件
5.3.5.1 电磁换向阀 二 位 三 通 单 电 磁 换 向 阀
第五章 气动控制元件
二 位 五 通 单 电 磁 换 向 阀
动画
第五章 气动控制元件
三 位 五 通 双 电 磁 换 向 阀
动画
第五章 气动控制元件
三 位 五 通 双 电 磁 换 向 阀
动画
工作原理:当 气流沿着一个 方向,由P→A 流动时,经过 节流阀节流; 反方向流动 时,由A→P单 向阀打开,不 节流。
第五章 气动控制元件
调速阀:大流 量直通型速度 控制阀(单向 节流阀),当 手轮开启圈数 少时,进行小 流量调节。当 手轮开启圈数 多时,节流阀 杆将单向阀顶 开,可实现大 流量调节。
第五章 气动控制元件
5.1.3 顺序阀
顺序阀:控制回路中执行机构按一定压力顺序动作。
第五章 气动控制元件
单向顺序阀
第五章 气动控制元件
5.1.4 增压缸
驱动腔A 限压阀 增压腔A 驱动腔B
活塞
方向阀
单向阀
增压腔B
工厂集中气源 一般不高于 1MPa。有些工 况需少量、局 部高压气体, 可通过增压 阀,将压力增 高2~4倍。这比 建高压气源节 省成本能源。
互锁操作安全回路
第五章 气动控制元件
5.3.4 延时阀
动画
第五章 气动控制元件
5.3.5 换向阀
换向换:控制气路切换,实现执行机构往复运动, 属最主要气动控制元件之一,品种繁多,结构各异。
电磁控制 人力控制 换向阀 机械控制 气压控制 直动、先导式 单动、双动式
第五章 气动控制元件
阀芯结构形式
第五章 气动控制元件
第五章 气动控制元件
第五章 气动控制元件
5.6 方向阀的选择
一、根据使用目的和使用条件,选择结构形式 阀芯的结构形式:滑阀式、锥阀式、平板式; 动作方式: 直动式:通径小,换向频度高; 先导式:通径大,换向频率低。有内部(0.1MPa以 上)和外部先导(可用于真空)两种; 密封形式: 弹性密封:换向力较大,密封好,空气质量要求低; 间隙密封:换向力较小,有微漏,空气质量要求高。
第五章 气动控制元件
差压式气控换向阀
第五章 气动控制元件
5.3.5.3 机械控制换向阀
第五章 气动控制元件
第五章 气动控制元件
5.3.5.4 人力控制换向阀
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四位四通旋塞式转阀
第五章 气动控制元件
第五章 气动控制元件
5.4 电气比例阀
电气比例阀工作原理是:将控制电信号通过电----机转 换元件,输出力和位移,控制气动系统压力或流量,去推 动执行元件动作。它可以根据输入电信号大小,对气动系 统压力、流量等参数进行连续调节与控制。 比例电磁铁型:与电流成正比电磁铁推力调压。 比例压力阀 电磁阀开关型:高速开关电磁阀组成先导调压。 电气比例阀 比例流量阀
第五章 气动控制元件
换向阀的“位”和“通”
1、阀的切换位置称为“位”,有几个切换位置的阀就称为“几 位”阀。经常使用的有“二位”阀和“三位”阀。
二“位”
2、阀的接口(包括排气口)称为“通”,有几个接口就称为 “几通”。常见阀有两通、三通、四通、五通。
五“通”
3、根据阀切换位置和接口数目,便可叫出阀的名称,如二 位二通阀、三位五通阀等。
第五章 气动控制元件
单向节流阀:由单向阀和节流阀组合而成的流量控制阀,常 用于气缸的速度控制,又称速度控制阀。按安装位置分为进 气节流和排气节流。
进气节流
排气节流
第五章 气动控制元件
5.2.3 排气节流阀
第五章 气动控制元件
5.2.4 快速排气阀
快速排气阀:当入 口压力下降到一定 值时,出口有压气 体自动从排气口迅 速排出。 快排阀用于使 气动元件和装置迅 速排气的场合。当 缸、阀之间管路较 长时(阻尼大),这种 效果明显。反之就 不必用快排阀。 使用快排阀时 应保证气缸有良好 缓冲机能。
第五章 气动控制元件
四、选择阀的有效截面积大小 根据气缸选择对应阀的流量大小,公式如下 :
第五章 气动控制元件
5.1.1.4 外部先导式减压阀
工作原理:无调 压弹簧,作用在 膜片上的力压是 外部(一只小型直 动溢流式减压阀) 供给,控制膜片 上下移动,调整 主阀芯开口度, 输出次级压力, 又称远距离控制 式减压阀。
第五章 气动控制元件
5.1.1.5 减压阀性能指标
1、进口压力p1:一般为0.25~1.00 MPa; 2、出口压力p2 :比进口压力约低0.1 MPa,才基本不随进口压力变化 而波动。调压范围:低压0~0.25 MPa;中压0~0.63 MPa和0~1.00 MPa两种;高压0.05~1.60 MPa和0.05~2.50 MPa两种。
第五章 气动控制元件
二、选择控制方式 电磁控制:适合电、气联合控制和远距离控制以及复 杂系统的控制。 气压控制:适合易燃、易爆、粉尘多和潮湿等恶劣 环境,也适合流体流量和压力的放大。 机械控制:主要用作行程信号阀,可选用不同的操 作机构。 人力控制:可按人的意志改变控制对象状态。 三、选择阀的机能 几位几通,零位状态。
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5.2.1 节流阀
节流特性曲线: 描述是0.5MPa入 口压力下,阀杆 旋转圈数与流量 之间的关系。在 线性段,速度改 变比较均匀;在 水平段区域,属 于调节死区;在 曲线很陡区域, 微调性能不好。 调节螺杆用细牙 螺纹。
流量调节特性曲线
第五章 气动控制元件
5.2.2 单向节流阀
梭阀特点:
1、梭阀P1和P2都可与A相通,但P1和P2不相通。无论P1或 P2有信号,A口都有输出;当P1和P2都有信号输入时,A口 将和较大的压力信号接通,若两边压力相等,A口一般将和先 加入信号输入口接通,或决定于阀芯的原始状态; 2、梭阀无复位弹簧,靠气压密封。所以,密封表面的质量要 求较高。推动阀芯运动并保证密封的气压要尽量低,防止阀芯 停止在中间位置浪费气体或发生误动作。一般梭阀最低工作压 力要求在0.05MPa左右; 3、梭阀主要用于选择信号。如应用于手动和自动操作选择回 路,也可用于高低压转换回路。
减压阀进口压力变化对调定值影响
减压阀流量压力变化对调定值影响
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5.1.1.6 减压阀应用
第五章 气动控制元件
*真空减压阀可进行真空管路的压力控制 :-100 ~ -1.3 kPa
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检查装置
真空测试
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5.1.2 安全阀
安全阀:限制 回路中的最高 压力,当压力 达到设定值 时,自动排气。 安全阀主要用 于贮气罐和重 要的回路中起 安全保护作用。
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5.3 方向控制阀
方向控制阀:用来控制管道内压缩空气的流动方 向和气流通断气动控制元件,它是气动系统中应用最 广泛的一类阀。 单向阀 梭阀 方向控制阀 双压阀 延时阀 换向阀
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5.3.1 单向阀
反向截止
正向导通
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5.3.2 梭阀
第五章 气动控制元件
第五章 气动控制元件
5.1.1.1 直动型非溢流式减压阀
动画
第五章 气动控制元件
5.1.1.2 直动型溢流式减压阀
第五章 气动控制元件
直动型溢流式减压阀工作三Baidu Nhomakorabea阶段
第五章 气动控制元件
直动型溢流式减压阀溢流状态
第五章 气动控制元件
直动(溢流式)减压阀工作原理:
1、进气阀口的节流作用减压; 2、膜片上力平衡作用(和溢流孔溢流作用)稳定输 出压力; 3、调节手柄可使输出压力在规定的范围内任意改变。 *采用平衡式结构主阀芯,即主阀芯上部与下部沟通,都受 输出压力p2作用,且上部与下部的有效面积相等,这样输 入压力波动将不影响输出压力。 *减小弹簧刚度,加大膜片的有效面积和外部先导,能改 善流量特性。
第五章 气动控制元件
二 位 五 通 双 电 磁 换 向 阀
*二位五通双 电磁换向阀具 有记忆功能
第五章 气动控制元件
二 位 五 通 内 控 先 导 电 磁 阀
动画
第五章 气动控制元件
二 位 五 通 外 控 先 导 电 磁 阀
第五章 气动控制元件
5.3.5.2 气控换向阀 二 位 三 通 气 控 换 阀
第五章 气动控制元件
5.4.3 电气比例流量阀
*阀线圈电流和阀口开 度(有效面积)成比 例,从而实现输出流 量与输入控制信号成 比例关系。
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5.4.4 电气比例流量阀应用
第五章 气动控制元件
第五章 气动控制元件
第五章 气动控制元件
5.5 逻辑控制元件
第五章 气动控制元件
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