《液压与气动技术》课件第十三章 气动控制元件及其基本回路.ppt

1、气压传动系统中的控制元件是控制和调节压缩空气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、流动方向和发送信的压力、流量、流动方向和发送信 号的重要元件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能和用途可分为方向控制阀、压力控制阀和流量控制阁三大类。制阁三大类。此外，尚有通过改变气流方向和通断实现各种逻辑功能的气动逻辑元件和射流元件等。一、一、方向控制阀方向控制阀方向控制阀是用来控制管道内压缩空气

2、的流动方向和气流通断的元件，它是气动系统中应用最广泛的一类阀。按气流在阀内的作用方向，方向控制阀可分为单按气流在阀内的作用方向，方向控制阀可分为单向型方向控制阀和换向型方向控制阀两类向型方向控制阀和换向型方向控制阀两类。只允许气流沿一个方向流动的方向控制阀称为单向型单向型方向控制阀方向控制阀，如单向阀、梭阀、双压阀等。可以改变气流流动方向的方向控制阀称为换向型方向改变气流流动方向的方向控制阀称为换向型方向控制阀，简称换向阀控制阀，简称换向阀。换向型控制阀是用来改变压缩空气的流动方向，从而改变执行元件的运动方向。根据其控制方式分为气压控制阀、电磁控制阀、机气压控制阀、电磁控制阀、机械控制阀、手动

3、控制阀、时间控制阀械控制阀、手动控制阀、时间控制阀。换向型方向控制阀的结构和工作原理与液压阀中相对应的方向控制阀基本相似，切换位置和接口数也分为几位几通，职能符号也基本相同。单向型控制阀中包括单向阀、或门型梭阀、与门型梭阀和快速排气阀。其中单向阀与液压单向阀类似。（1）或门型梭阀或门型梭阀相当于是两个单向阀组合的阀，其作用相当于“或”门逻辑功能。（2）与门型梭阀（双压阀）双压阀的作用相当于“与”门逻辑功能。图13-1-4所示为双压阀，有两个输入口P1、P2，一个输出口A。只有当两个输入都进气时，A口才有输出，当P1与P2口输入的气压不等时，气压低的通过A口输出。双压阀常应用在安全互锁回路中，图

4、13-1-3是与门型梭阀应用实例。（3）快速排气阀当气缸或压力容器需短时间排气时，在换向阀和气缸之间加上快速排气阀，这样气缸中的气体就不再通过换向阀而直接通过快速排气阀排气，加快气缸运动速度。尤其当换向阀距离气缸较远，在距气缸较近处设置快速排气阀，气缸内气体可迅速排入大气。快速排气阀常安装在换向阀和气缸之间。图13-1-6表示了快速排气阀在回路中的应用。它使气缸的排气不用通过换向阀而快速排出，从而加速了气缸往复的运动速度，缩短了工作周期。气动系统不同于液压系统，一般每一个液压系统都自带液压源（液压泵）；而在气动系统中，一般来说由空气压缩机先将空气压缩，储存在贮气罐内，然后经管路输送给各个气动装

5、置使用。而贮气罐的空气压力往往比各台设备实际所需要的压力高些，同时其压力波动值也较大。因此需要用减压阀减压阀(调压阀调压阀)将其压力减到每台装置所需的压力，并使减压后的压力稳定在所需压力值上。有些气动回路需要依靠回路中压力的变化来实现控制两个执行元件的顺序动作，所用的这种阀就是顺序顺序阀。顺序阀与单向阀的组合称为单向顺序阀。所有的气动回路或贮气罐为了安全起见，当压力超过允许压力值时，需要实现自动向外排气，这种压力控制阀叫安安全阀全阀(溢流阀溢流阀)。安装减压阀时，要按气流的方向和减压阀上所示的箭头方向，依照分分水滤气器、减压阀、油水滤气器、减压阀、油雾器的安装次序进行安雾器的安装次序进行安装装

6、。调压时应由低向高调，直至规定的调压值为止。阀不用时应把手柄放松，以免膜片经常受压变形。顺序阀是依靠气路中压力的作用而控制执行元件按顺序动作的压力控制阀，如图13-1-8所示，它根据弹簧的预压缩量来控制其开启压力。当输入压力达到或超过开启压力时，顶开弹簧，于是P到A才有输出；反之A无输出。顺序阀一般很少单独使用，往往与单向阀配合在一起，构成单向顺序阀。图13-1-9所示为单向顺序阀的工作原理图。当贮气罐或回路中压力超过某调定值，要用安全阀向外放气，安全阀在系统中起过载保护作用。图13-1-10是安全阀工作原理图。在气压传动系统中，有时需要控制气缸的运动速度，有时需要控制换向阀的切换时间和气动信

7、号的传递速度，这些都需要调节压缩空气的流量来实现。流量控制阀就是通过改变阀的通流截面积来实现流量控制的元件。流量控制阀包括节流阀、单向节流阀、排气节流阀和快速排气阀等。图13-1-11所示为圆柱斜切型节流阀的结构图。压缩空气由户口进入，经过节流后，由A口流出。旋转阀 芯螺杆，就可改变节流口的开度，这样就调节了压缩空气的流量。由于这种节流阀的结构简单、体积小，故应用范围较广。单向节流阀是由单向阀和节流阀并联而成的组合式流量控制阀。当气流沿着一个方向，例如P-A见图(a)流动时，经过节流阀节流；反方向见图(b)流动，由A-P时单向阀打开，不节流，单向节流阀常用于气缸的调速和延时回路。排气节流阀是装

8、在执行元件的排气口处，调节进入大气中气体流量的一种控制阀。它不仅能调节执行元件的运动速度，还常带有消声器件，所以也能起降低排气噪声的作用。气动逻辑元件是用压缩空气为介质，通过元件的可动部件（如膜片、阀心）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，因此在气动控制系统中广泛采用各种形式的气动逻辑元件（逻辑阀）。气动逻辑元件按工作压力可分为气动逻辑元件按工作压力可分为高压元件（工作压力0.20.8MPa）、低压元件（工作压力0.020.2MPa）、及微压元件（工作压力

9、0.002MPa以下）。气动逻辑元件按逻辑功能分气动逻辑元件按逻辑功能分为与门元件、或门元件、非门元件、或非元件、与非元件、双稳元件等。元件的结构总是由开关部分和控制部分组成。开关部分是在控制气压信号作用下来回动作，改变气流通路，完成逻辑功能。根据组成原理，气动逻辑元根据组成原理，气动逻辑元件的结构型式可分为截止式、滑阀式、膜片式等件的结构型式可分为截止式、滑阀式、膜片式等。高压截止式逻辑元件是依靠控制气压信号推动阀心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。气压逻辑系统中广泛采用高压截止式逻辑元件。它具有行程小、流量大、工作压力高、对气源压力净化要求低，便

10、于实现集成安装和实现集中控制控制等，其拆卸也方便。图示13-1-14为或门元件的结构原理。A、B为元件的信号输入口，S为信号的输出口。气流的流通关系是：A、B口任意一个有信号或同时有信号，则S口有信号输出；逻辑关系式：BAS图13-1-15为是“是门”元件及“与门”元件的结构图。图中，P为气源口，a为信号输入口，S为输出口。当A无信号，阀片6在弹簧及气源压力作用下上移，关闭阀口，封住PS通路，S无输出。当A有信号，膜片在输入信号作用下，推动阀芯下移，封住S与排气孔通道，同时接通PS通路，S有输出。即元件的输入和输出始终保持相同状态。元件的逻辑关系为：。当气源口P改为信号口B时，则成“与门”元件

11、，即只有当A和B同时输入信号时，S才有输出，否则S无输出。逻辑关系式：。ASBAS图中，A为信号输入孔，S为信号输出孔，P为气源孔。在A无信号输入时，膜片2在气源压力作用下上移，开启下阀口，关闭上阀口，接通PS通路，S有输出。当A有信号输入时，膜片6在输入信号作用下，推动阀芯3及膜片2下移，开启上阀口，关闭下阀口，S无输出。显然此时为“非门”元件。其逻辑关系式：AS 将气源口P改为信号 B口，该元件就成为“禁门“元件。在A，B均有信号时，膜片2及阀芯3在A输入信号作用下封住B孔，S无输出；在A无信号输入，而B有输入信号时，S就有输出，即A输入信号起“禁止“作用。逻辑关系式：BASP为气源口，S

12、为输出口，A、B、C为三个信号输入口。当三个输入口均为无信号输入时，阀芯在气源压力作用下上移，开启下阀口，接通PS通路，S有输出。三个输入口只要有一个口有信号输入，都会使阀芯下移关闭阀口，截断PS通路，S无输出。元件的逻辑关系式：CBAS记忆元件分为单输出和双输出两种。双输出记忆元件称为双稳元件，单输出记忆元件称为单记忆元件。件的逻辑关系式为：ABKS 1BAKS 2每个气动逻辑元件都对应于一个最基本的逻辑单元，逻辑控制系统的每个逻辑符号可以用对应的气动逻辑元件来实现，气动逻辑元件设计有标准的机械和气信号接口，元件更换方便，组成逻辑系统简单，易于维护。但逻辑元件的输出功率有限，一般用于组成逻辑

13、控制系统中的信号控制部分，或推动小功率执行元件。如果执行元件的功率较大，则需要在逻辑元件的输出信号后接大功率的气控滑阀作为执行元件的主控阀。气动系统由气源、气路、控制元件、执行元件和辅助元件等组成，并完成规定的动作。任何复杂的气路系统，都是由一些具有特定功能的气动基本回路、功能回路和应用回路组成。1.单作用气缸换向回路1气源压力控制回路1单作用气缸调速回路2排气节流阀调速回路3速度换接回路4缓冲回路5气液联动速度控制回路1同步控制回路图13-2-14为简单的同步回路，采用刚性零件把A、B两个气缸的活塞杆连接起来。2位置控制回路3计数回路4延时回路5.顺序动作回路5安全保护和操作回路图13-2-22 双手操作回路