气动控制元幻灯片.ppt

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1、1,14.1 压力 控制阀,14.2 流量 控制阀,14.3 方向 控制阀,14.4 气动 逻辑 元件,思考题 与习题,第 14 章 气动控制元件,在气压传动和控制系统中，气动控制元件是用来控制和调节压缩空气的压力、流量和方向的，使气动执行机构获得必要的力、动作速度和改变运动方向，并按规定的程序工作。 气动控制元件按功能分类分为压力控制阀、流量控制阀及方向控制阀。,2,14.1 压力控制阀 调节和控制压力大小的气动元件称为压力控制阀。它包括减压阀（调压阀）、安全阀（溢流阀）、顺序阀、压力比例阀、增压阀及多功能组合阀等。 减压阀是出口侧压力可调，并能保持出口侧压力稳定的压力控制阀。 安全阀是限制

2、回路中最高压力的阀。溢流阀是保持回路内的压力在规定值的阀。 顺序阀是当入口压力或先导压力达到设定值时，允许气体从入口侧向出口侧流动的阀。 压力比例阀是输出压力与输入信号成比例变化的阀。 增压阀是出口侧压力比入口侧压力高的阀。,回首页,3,14.1.1 减压阀 减压阀是将较高的入口压力调节并降到符合使用要求的出口压力，保证调节后出口压力的稳定。其它减压装置（如节流阀）虽能减压，但无稳定能力。 减压阀按压力调节方式分，有直动式减压阀和先导式减压阀。 利用手轮直接调节调压弹簧的压缩量来改变阀的出口压力的阀，称为直动式减压阀。 用压缩空气的作用力代替调压弹簧力以改变出口压力的阀，称为先导式减压阀。它调

3、压时操作轻便，流量特性好，稳压精度高，适用于通径较大的减压阀。 减压阀按调压精度分，有普通型和精密型。,回首页,4,图14-1所示的直动式减压阀的工作原理是： 当阀处于工作状态时，将手柄顺时针旋转，由压缩弹簧推动膜片和阀芯下移，进气阀口被打开，压缩空气从左端输入。压缩空气经阀口节流减压后从右端输出，一部分气流经反馈导管(阻尼管)进入膜片气室膜片的下面产生一个向上的推力，这个推力总是企图把阀口开度关小，使其输出压力下降。当作用在膜片上的推力与弹簧力互相平衡时，减压阀的输出压力便保持稳定。这种减压阀在使用过程中，常常从溢流孔排出少量气体，因此称为溢流式减压阀。,图14-1 直动式减压阀的结构原理图

4、 1-手柄 2、3-调压弹簧 4-溢流阀孔 5-膜片 6-反馈导管7-阀杆 8-进气阀芯 9-复位弹簧 10-排气孔,a 结构图,b 职能符号,回首页,直动式减压阀 （1）直动式减压阀结构原理 1) 普通型直动式减压阀,5,在介质为有害气体（如煤气）的气路中，为防止污染工作场所，应选用无溢流孔的减压阀。非溢流式减压阀必须在其出口侧装一个小型放气阀，才能改变出口压力并保持其稳定。譬如要降低出口压力，除调节非溢流式减压阀的手轮外，还必须开启放气阀，向室外放出部分气体，见图14-2。,图14-2 非溢流式 减压阀的使用,2) 精密型直动式减压阀 直动式精密减压阀的结构与普通型直动式减压阀类似，其主要

5、区别是在上阀体上开有常泄式溢流孔。其稳压精度高，可达0.001MPa，在出口压力为0.3MPa时，泄漏量为5L/min。连接方式有管式和模块式。,回首页,6,（2）直动式减压阀主要技术参数 直动式减压阀的主要性能有： 1) 输入压力 气压传动中使用压力为01 MPa，所以一般最大输入压力为1 MPa。 2) 调压范围 指出口压力的可调范围。在此压力范围内，要达到一定的稳压精度。使用压力最好处于调压范围上限值的30%80%。 3) 额定流量 限定气体通过阀通道内的流速在1525m/s之内，计算、实测各种通径的阀允许通过的流量值称为额定流量。 4) 流量特性 指在一定入口压力下，出口压力与输出流量

6、之间的关系。 5) 压力特性 指在输出流量基本不变的条件下，出口压力与入口压力之间的关系。 6) 溢流特性 指在设定压力下，出口压力偏离（高于）设定值时，从溢流孔溢出的流大小， 7) 环境和介质温度为560,回首页,7, 先导式减压阀 用压缩空气的作用力代替调压弹簧力以改变出口压力的阀，称为先导式减压阀。 先导式减压阀调压时操作轻便，流量特性好，稳压精度高，适用于通径较大的减压阀。 若将这个小型直动式减压阀与主阀合成一体，称为内部先导式减压阀。若将它与主阀分离，则称为外部先导式减压阀。 先导式减压阀主要技术参数与直动式减压阀的主要技术参数相同，另外，先导式减压阀还有几个常见的技术参数。 （1）

7、灵敏度 指被测量能够被测出的最小变化量与满值的百分比。满值是指调压范围的最大值。 （2）重复度 指被测量重复测量出现的最大偏差与满值的百分比。 （3）直线度 指出口压力随控制压力(先导压力)的增大而增大与直线增长的最大偏离量对满值的百分比。,回首页,8, 减压阀选用 （1）根据通过减压阀的最大流量，选择阀的规格。 （2）根据功能要求，选择阀的品种。 减压阀使用注意事项 （1）普通型减压阀，出口压力不要超过进口压力的85；精密型减压阀，出口压力不要超过进口压力的90。 （2）连接配管要充分吹洗。空气的流动方向按箭头方向安装，不得装反。 （3）在减压阀前设置空气过滤器、油雾分离器。进口侧不得装油雾

8、器。先导式减压阀前不应安装换向阀。 （4）在化学溶剂的雾气中工作的减压阀其外部材料用金属。使用塑料材料的减压阀应避免阳光直射。若减压阀要在低温环境或高温环境下工作，阀盖及密封件等应改变材质。 （5）要防止油、水进入压力表中。 （6）减压阀底部螺塞处耍留出60mm以上空间，以便于维修。,回首页,9,14.1.2 增压阀 在下列情况下，使用增压阀，将工厂气路中的压力增加2倍或4倍，但最高输出压力小于2MPa。 1.气路中个别或部分装置需使用高压。 2.工厂主气路压力下降不能保证气动装置的最低使用压力时，利用增压阀提供高压气体，以维持气动装置正常工作。 3.空间窄小，不能配置大口径汽缸，但输出力又必

9、须确保。 4.气控式远距离操作，必须增压以弥补压力损失。 5.需要提高气液联用缸的液压力。 6.希望缩短向气罐内充气至一定压力的时间。,回首页,10,图14-7增压阀原理图 1-驱动室A 2-驱动室B 3-调压阀 4-增压室B 5-增压室A 6-活塞 7-单向阀 8-换向阀,图14-7 增压阀的工作原理： 输入的气压分两路，一路打开单向阀充入小气缸的增压室A和B，另一路经调压阀及换向阀向大气缸的驱动室B充气、驱动室A排气。 这样，大活塞左移，带动小活塞也左移小气缸B室增压打开单向阀从出口送出高压气体。小活塞走到头，使换向阀切换，则驱动室A进气，驱动室B排气，大活塞反向运动，增压室A充气，打开单

10、向阀，继续从输出口送出高压气体。,回首页,11,14.1.3 顺序阀与单向顺序阀 顺序阀 顺序阀是依靠气路中压力的作用而控制执行机构按顺序动作的压力阀。如下图14-8所示(排除图中单向阀)，它依靠弹簧的预压缩量来控制其开启压力。压力达到某一值时，顶开弹簧，于是P到A才有输出（如图a所示），否则A无输出。,a开启状态 图14-8 顺序阀工作原理 1-调压手柄 2-调压弹簧 3-阀芯 4-单向阀,回首页,12,14.1.3 顺序阀与单向顺序阀 顺序阀 压力顺序阀是依靠气路中压力的变化来控制执行元件按顺序动作的压力阀。顺序阀相当于二个控制开关，当进口的气体压力达到顺序阀的调整压力而将阀打开时，阀的出

11、口输出二次压力。,预先设定压力，当12口压力达到设定压力时，2口有信号输出。若控制口12上的气信号压力超过了弹簧调定值，则压力顺序阀开启。,压力顺序阀 压力顺序阀未驱动 压力顺序阀已驱动,回首页,13,图14-8 单向顺序阀工作原理, 单向顺序阀 顺序阀很少单独使用，往往与单向阀组合一起使用，成为单向顺序阀。其工作原理如图14-8所示，就是在T口和A口之间增加一个单向阀。,职能符号,回首页,14,图14-9 顺序阀的应用 1-气缸1 2-气缸2 3-单向阀 4-顺序阀,如图14-9所示，顺序阀可用来控制两个气缸的顺序动作。压缩空气P先进入气缸1，当压力达到某一给定值后，便打开顺序阀4，压缩空气

12、才进入气缸2使其也动作。由气缸2返回的气体经单向阀3和排气口T排空。,回首页,15,14.1.4 安全阀(溢流阀) 当储气罐或回路中压力超过某调定值时，要用安全阀往外放气。安全阀在系统中起过压保护作用。溢流阀的结构有球阀式和膜片式，按动作原理分则有直动式和先导式两种。,回首页,不论进气压力是否波动，减压阀都可以保持工作压力恒定不变。当耗气量增加时，工作压力降低，在调压弹簧作用下，减压阀阀口开大。若工作压力增大，则中间膜片打开，压缩空气就经阀体上的溢流孔排出。,先导式安全阀 符号,16,图14-10 直动式安全阀的工作原理 1-调节手柄 2-调压弹 3-阀芯,如图14-10a 所示，当系统中气体

13、压力在调定范围内时，作用在阀芯3上的压力小于弹簧2的力，活塞处于关闭状态。 当系统压力升高，作用在阀芯3上的压力大于弹簧的预压力时(如图b所示)，阀芯3向上移动，阀开启排气。直到系统压力降至调定范围以下，阀芯3又重新关闭。开启压力的大小与弹簧的预压力有关。,a 关闭状态 b 开启状态 c 职能符号,回首页,17,14.2 流量控制阀,在气动系统中，对气缸运动速度、信号延迟时间、油雾器的滴油量、缓冲气缸的缓冲能力等的控制，都是依靠控制流量来实现的。 控制流量的方法很多。大致可分成两类：一类是不可调的流量控制，如细长管、孔扳等；另一类是可调的流量控制，如喷嘴挡板机构、各种流量控制阀等。 控制压缩空

14、气流量的阀称为流量控制阀,是通过改变阀的流通面积来实现流量控制的。,回首页,18,可调节流阀开口度可无级调节，并可保持其开口度不变。可调节流阀常用于调节气缸活塞运动速度，若有可能，其应直接安装在气缸上。,可调节流阀 符号,回首页,19,14.2.1 单向节流阀(速度控制阀) 单向节流阀是由单向阀和节流阀并联而成的流量控制阀，常用于控制气缸的运动速度故常称为速度控制阀。 结构原理,图14-11是带快换接头的速度控制阀(弯头式)。单向阀的功能是靠单向型密封圈来实现的。图示为排气节流式，与之对应有一种进气节流式，区别只是单向型密封圈的装配方向改变。 它可直接装在气缸上因此可节省接头及配管，节省工时，

15、降低成本。,a 结构图 b 职能符号,图14-11 带快换接头的速度控制阀 1-快换接 2-手轮 3-锁母 4-节流阀杆 5-阀体B 6-O形密封圈 7-阀体 8-单向型密封圈 9-O形密封圈,回首页,20,回首页, 主要技术参数 自由流动是指单向阀开启方向的流动。控制流动是指从单向阀关闭方向。 流通能力可用有效截面积或最大流量来表示。 有效截面积是指节流阀处于最大开度时的有效流通面积。最大流量是指节流阀处于最大开度时,进口压力为0.5Mpa,出口通大气,压缩空气温度为20的条件下，通过阀的标准状态下的流量。,21, 使用注意事项 （1）安装时，应确认阀的流动方向没有装反。 （2）接头螺纹用手

16、拧上后，用工具再旋2-3圈，安装力矩要适当。 （3）管接头螺纹上，一般都已涂好密封剂，通常可使用2-3次。管螺纹如拧得过紧，密封剂会被挤出，应清除。 （4）顺时针旋转调节手轮。节流阀是逐渐关闭的。调节完毕，用锁紧螺母锁紧。 （5）速度控制阀的调节圈数不得超过给定值。 （6）速度控制阀可能存在微漏。难于对气缸进行低速控制。同时，不得把它当截止阀使用。 （7）速度控制阀应保管在40以下的环境中。避免阳光直射。密封剂含聚四氟乙烯材质，特殊环境下使用时要注意。,回首页,22,可调单向节流阀 图形符号,可调单向节流阀能够调节压缩空气流量，带锁定螺母，即对其开口度锁定。可实现流量无级调节，通过锁定螺母保持

17、其开口度不变。 可调单向节流阀只能在一个方向上对流量进行控制。可调单向节流阀应尽可能靠近气缸安装。,回首页,23,为了减小流阻，压缩空气从大排气口排出，从而提高了气缸活塞的运动速度。为了降低排气噪声，这种阀一般带消音器。 沿气接口1至气接口2方向，由于单向阀开启，压缩空气可自由通过，排气口3被圆盘式阀芯关闭。若气接口 2 为进气口，圆盘式阀芯就关闭气接口 1 ，压缩空气从大排气口 3 排出。 一般情况下，快速排气阀直接安装在气缸上，或应靠近气缸安装。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。为了减小流阻，快速排气阀应靠近气缸安装，压缩空气通过大排气口

18、排出。,快速排气阀 符号,回首页,24,回首页,25,回首页,14.2.2 带消声器的排气节流阀 带消声器的排气节流阀通常装在换向阀的排气口上控制排入大气的流量以改变气缸的运动速度。排气节流阀常带有消声器，可降低排气噪声20dB以上。,a 结构图 b 职能符号,图14-12带消声器的排气节流阀 1-衬垫 2-手轮 3-节流阀 4-锁紧螺母 5-导向套 6-O形密封圈 7-消声材料 8-盖 9-阀体,如图14-12所示，它的工作原理和节流阀类似，靠调节节流阀3与阀体9之间的通流面积来调节排气流量，由消声套7减少排气噪声。 一般用于换向阀与气缸之间不能安装速度控制阀的场合。与速度控制阀的调速方法相

19、比，由于控制容积增大，控制性能变差。,26,回首页,27,应用气动流量阀对气缸进行调速，比液压系统调速要困难，因气体具有压缩性，必需注意以下几点，以防产生爬行。 1.管道不能漏气。 2.气缸中缸筒与活塞间的润滑状态要好。 3.气缸的负载变化小。 4.流量阀尽量安装在气缸附近。 5.速度太低（小于40mm/s）很难实现。,回首页,28,14.3 方向控制阀,能改变气体流动方向或通断的控制阀称为方向控制阀。 14.3.1 分类 方向控制阀的品种规格相当多，了解其分类就比较容易掌握它们的特征，以利于选用。 按阀内气流的流通方向分类 只允许气流沿一个方向流动的控制阀叫单向型控制阀，如单向阀、梭阀、双压

20、阀和快速排气阀等。 快速排气阀按其功能也可归入流量控制阀。可以改变气流流动方向的控制阀叫换向型控制阀。如二位三通阀、二位五通阀等。,回首页,29,单向阀 符号,单向阀仅允许压缩空气在一个方向流动，且压降较小。这种单向阻流作用可由锥密封、球密封、圆盘密封或膜片来实现。 单向阀的阀心有锥形、平面和球形三种。锥形和球形阀心的单向阀，空 气流阻小但制造比平面阀心困难。 为了减小流阻，大流量单向阀常不用弹簧，使用时应垂直安装，阀座在下面，以缩短阀的关闭时间，并提高其密封性。,回首页,30,回首页,双压阀有两个输入口1和一个输出口 2。双压阀主要用于互锁控制、安全控制、检查功能或者逻辑操作。若只有一个输入

21、口有气信号，则输出口2没有气信号输出。 若双压阀的两个输入口均有气信号，则输出口2就有气信号输出。双压阀相当于两个输入元件串联。,双压阀 符号,31,回首页,梭阀有两个输入口1和一个输出口2。与双压阀结构相比较若在梭阀的一个输入口1上有气信号，则与该输入口相对的阀口就被关闭，在输出口2上有气信号输出。这种阀具有“或”逻辑功能，即只要在任一输入口1上有气信号，在输出口2上就会有气信号输出。,梭阀 符号,32,回首页, 按控制方式分类 按控制方式分类，可分为：电磁控制；气压控制；人力控制；机械控制等。 气压控制可分成加压控制、泄压控制、差压控制和延时控制等。 按动作方式分类 按动作方式分类，可分为

22、：直动式和先导式。 先导式气阀又分成内部先导式和外部先导式。先导控制的气源是主阀提供的为内部先导式；先导控制的气源是外部供给的为外部先导式。外部先导式换向阀的切换不受换向阀使用压力大小的影响，故换向阀可在低压或真空压力条件下工作。,33, 按阀的通道数目分类 按阀的通道数目分类，常用的阀有： 二通阀、三通阀、四通阀和五通阀。 其中二通阀、三通阀、四通阀与液压阀类似，五通阀有个进气口（P口）、两个出气口（A、B口）和两个排气口(用 ，和 表示)。通路为PA、B 或PB、 A 按阀芯的工作位置数分类 阀芯的工作位置简称“位”。阀芯有几个工作位置的阀就是几位阀。在不同的工作位，按图形符号，可实现不同

23、的通断关系。,回首页,34,二位三通换向阀，球密封 符号,复位弹簧将阀芯挤压在阀座上，从而使阀口关闭，进气口1与工作口2不相通。该换向阀未驱动时，其进气口1关闭，工作口2与排气口3相通。 驱动推杆可将阀口打开。阀口打开时，须克服复位弹簧力和气压力（由压缩空气产生）。一旦阀口打开，进气口1就与工作口2相通，压缩空气可进入换向阀输出侧，即换向阀有气信号输出。驱动力大小取决于换向阀通径。,回首页,35,二位三通换向阀，圆盘式 符号,在未驱动状态下，进气口1与工作口2不相通的二位三通换向阀被称之为常开式换向阀。采用圆盘式密封结构的换向阀具有抗污染能力强、寿命长等特点。 驱动推杆动作时，阀口关闭，从而将

24、进气口1关闭，工作口2与排气口3相通，压缩空气经排气口3排出。,回首页,36,常开式先导式二位三通阀,为避免换向阀开启时驱动力过大，可将机控式阀与气控阀组合，以构成先导式换向阀，这里机控阀为导阀，气控阀为主阀，控制气信号取自进气口。若驱动滚轮动作，导阀就打开，压缩空气就进入主阀中，使主阀口打开。 这种换向阀或为常闭式，或为常开式。当将进气口1与排气口3交换，并将控制头旋转180时，常闭式就变成常开式。由于是先导驱动方式，因此，作用在滚轮杠杆上的驱动力较小。,常闭式先导式二位三通阀,符号,符号,回首页,37,二位四通换向阀，圆盘式 符号,二位四通换向阀具有四个气接口和两个工作位置。从功能角度讲，

25、二位四通换向阀可用两个二位三通换向阀（其中一个为常闭式，另一个为常开式）替代。推杆可通过辅助装置（如滚轮杠杆或按钮）驱动。 同时驱动两个推杆动作时，首先使进气口1与工作口2不相通，工作口4与排气口3不相通。当进一步推动推杆，以克服复位弹簧力时，进气口1与工作口4就相通，工作口2与排气口3相通。,回首页,38,双气控二位五通阀具有记忆功能。二位五通换向阀也可采用圆盘密封方式，其启闭行程相对较短。 阀口的圆盘密封，既可以使进气口1与工作口2相通，也可以使进气口1与工作口4相通。,二位五通换向阀，圆盘式,符号,回首页,39,三位五通换向阀具有五个气接口和三个工作位置，气信号从控制口14或控制口12输

26、入，以驱动三位五通换向阀换向。图示为中封式、弹簧对中的三位五通换向阀。 在控制口12上有气信号后，三位五通换向阀的工作状态如图所示。压缩空气从进气口1流向工作口2，工作口4通过排气口5与大气相通。 在控制口14上有气信号后，三位五通换向阀的工作状态如图所示。压缩空气从进气口1流向工作口4，工作口2通过排气口3与大气相通。,三位五通换向阀,符号,回首页,40, 按控制数分类 按控制数可分成单控式和双控式。 单控式是指阀的工作位置由控制信号获得(控制信号可以是电信号、气信号、人力信号或机械力信号等)，另一工作位置是当控制信号消失后，靠其它力来获得(称为复位方式)。 靠弹簧力复位称为弹簧复位；靠气压

27、力复位称为气压复位：靠弹簧力和气压力复位称为混合复位。 双控式是指阀有两个控制信号。对二位阀，两个阀位分别由一个控制信号获得。当一个控制信号消失，另个控制信号未加入时，能保持原有阀位不变的，称为具有记忆功能的阀。 对三位阀，每个控制信号控制一个阀位。当两个控制信号都不存在时，靠弹簧力和(或)气压力使阀芯处于中间位置(简称中位或零位)。,回首页,41,单气控二位三通阀，常开式 符号,单气控二位三通阀由控制口12上的气信号直接驱动。由于在此换向阀中只有一个控制信号，因此，这种阀被称之为直动式换向阀。该换向阀靠弹簧复位。 当控制口12上有气信号时，阀芯正对复位弹簧移动，结果进气口1与工作口2相通，工

28、作口2有气信号输出。控制口12上的气体压力必须足够大，以克服作用在阀芯上的进气压力，使阀芯移动。,回首页,42,在这种换向阀中，阀芯与阀套之间的间隙不超过0.0020.004mm。图中所示的二位五通换向阀为在控制口12上有气信号时的工作状态。 这种换向阀可安装在标准底座上，并采用集中供气和集中排气。采用这种方式，可使换向阀安装更加紧凑。为了避免损坏密封件，各气接口通常在阀体上径向分布。,二位五通换向阀，滑柱式 符号,回首页, 按阀芯结构形式分类 阀芯结构形式是影响阀性能的重要因素之一。常用的阀芯结构形式有滑柱式、截止式、滑柱截止式(平衡截止式)和滑板式等。 （1）滑柱式 它是用一个有台肩的圆柱

29、体，在管状阀套内，沿其轴向移动，来实现气路通断的阀；类似液压换向阀的主阀芯。,43,图14-14 截止式阀芯 1-阀座 2-阀芯,回首页,（2）截止式 它是用大于导管直径的圆盘或其它形状的密封件沿阀座的轴向移动来切换空气通路的阀。 这种阀的特点有：流通能力强；泄漏很小；不需油雾润滑，但阀的通口多时，结构太复杂故主要用于二通阀和三通阀。 其基本形状如下图1414所示，1414a 、1414b 为两种不同的结构型式。,a b,44,（3）滑板式 它是靠改变滑板与截止阀的相对位置来实现气路通断的阀。 其特点有： 1) 结构简单。 2) 滑动面需研配。 3) 切换时的操作力较大。 4) 寿命长。 其基

30、本形状如下图14-15。,a 滑板直线平移 b 滑板旋转运动,图14-15是滑板式阀芯 1-阀座 2-滑板,回首页,45,回首页, 按密封形式分类 可分为弹性密封和间隙密封。 弹性密封又称软质密封。即在各工作腔之间（阀芯、阀套间）用合成橡胶材料等制成的各种密封圈来保证密封。它与间隙密封相比，制造精度可低些。对工作介质的过滤精度要求也低些，基本无泄漏，密封件损伤可更换。 间隙密封又称硬配密封或金属(面)密封。它是靠阀芯与阀套内孔之间很小的间隙（2m5m）来维持密封的。因间隙很小，制造精度要求高。对工作介质中的杂质很敏感要求气源过滤精度高于5m。阀换向灵敏，切换频率高。因滑动阻力小，且与气压大小无

31、关，可用电磁力直接推动大通径直动式电磁换向。,46,回首页, 按连接方式分类 阀的连接方式有管式连接、板式连接、法兰连接和集装式连接等。 板式连接需配专用的过度连接板。管路与连接板相连。阀固定在连接板上。装拆时不必拆卸管路。对复杂气路系统维修方便。 集装式连接是将多个板式连接气阀安装在集成块上。各气阀的气源口或排气口可以共用，各气阀的排气口也可单独排气。这种方式可节省空间、减少配管，装拆方便。便于维修。 按流通能力分类 按流通能力的分类有两种。 一种是按连接口径分类，另一种是按有效截面积分类。连接口径有用阀的公称通径表示的。 按连接口径表示流通能力，较直观，但不科学。同一连接口径，通过流量差别

32、很大，故用阀的有效截面积表示比较合理。,47,回首页,14.3.2 电磁换向阀 电磁换向阀是气动控制元件中最主要的元件，品种繁多，结构各异，但原理无多大区别。按工作方式，有直动式和先导式。,先导式电磁阀,48,回首页, 直动式电磁换向阀 由电磁铁的动铁心，直接推动阀芯换向的气阀，称为直动式电磁换向阀(其中包括电磁铁的动铁心就是阀芯的气阀)。,图14-16 单电控直动式电磁阀的动作原理图 1-电磁铁 2-阀芯,a 断电状态 b 通电状态,通电时(图1416b)，电磁铁1推动阀芯向下移动，使P、A接通，阀处于进气状态。 断电时(图1416a)，阀芯靠弹簧力复位，使P、A断开，A、T接通，阀处于排气

33、状态。,49,先导式电磁换向阀 由电磁先导阀输出先导压力，此先导压力再推动(气控)主阀阀芯换向的阀，称为先导式电磁换向阀。 按控制方式分，先导式电磁换向阀有单电控和双电控之分。按先导压力来源有内部先导式和外部先导式。,当电磁先导阀断电时(图14-17a)先导阀的 、 口断开， 、 口接通，先导阀处于排气状态。即主阀的控制腔 处于排气状态。当电磁先导阀通电时(图14-17b)， 、 口接通，先导阀处于进气状态，即主阀控制腔 进气。,a 断 电 状 态,图14-17 单电控外部先导式电磁换向阀的动作原理图 1-电磁先导阀 2-主阀,回首页,b 通 电 状 态,50,当先导阀1通电和先导阀2断电时(

34、图14-18a)，由于主阀的 腔进气， 腔排气，使主阀阀芯移到右边。此时，P、A口接通， A 口有输出；B、 接通，B口排气。 当先导阀2通电和先导阀1断电时(图14-18b)，主阀 腔进气， 腔排气，主阀阀芯移到左边。此时，P、B口接通， B口有输出；A、 口接通，A口排气。,图14-18双电控内部先导式电磁阀的动作原理图 1、2-电磁先导阀 3-主阀,回首页,a b,51,回首页,气动逻辑元件是一种采用压缩空气为工作介质，通过元件内部的可动部件的动作，改变气体流动方向从而实现了一定逻辑功能的气动控制元件。 14.4.1 逻辑元件的分类及特点 按结构形式可分为：高压截止式逻辑元件，膜片式逻辑

35、元件，滑阀式逻辑元件，其它气动元件。 气动逻辑元件有如下特点： 元件流通面积大；抗污染能力较强（射流元件除外）；无功耗气量低；带负载能力强；连接、匹配方便简单，调试容易，抗恶劣工作环境能力强；响应速度较慢（时间一般在几毫秒至十几毫秒）；在强烈冲击和振动条件下，有可能出现误动作。,14.4 气动逻辑元件,52,当a及b同时有信号时，由于驱动膜片5的面积大于阀芯1的下面积，阀芯下移，封死上阀座3，打开下阀座2，使b与s相通，这样就有信号输出。 当a、b两孔中只有一个有气信号时，s口均无信号输出。,图1419与门元件的原理图 1-阀芯 2-下阀座3-上阀座 4-放气孔 5-膜片,a 原理图,b 逻辑

36、符号,回首页,14.4.2 高压截止式逻辑元件 高压截止式逻辑元件的动作是依靠气压信号推动阀芯或通过膜片变形推动阀芯动作。改变气流通路以实现一定的逻辑功能。 与门元件,53,图14-20 与门元件结构图 1-阀芯 2-阀体 3-闷片 4-手动按 5-显示活塞 6-膜片,回首页,54, 是门元件 如果把图1419所示的与门元件的信号孔b改为气源p，则就成了一个是门元件。 当无信号时，气源压力p使阀芯上移，关闭输出通道。当有信号从a口输入时，阀芯下移，气源气流可从s口输出。,图14-21 是门元件逻辑符号,回首页,55, 或门元件,a 原理图,图1422 或门元件工作原理图 1-阀板 2-上阀口

37、3-下阀口,b 逻辑符号,当a输入口有信号时，阀板封闭下阀口，a与s相通，输出s有气信号。 同样，b输入口有气信号时，阀板向上封闭上阀口，b、s 相通，输出口s也有气信号输出。 若a、b两个口均有输入，则信号强者将关闭信号弱者的阀口(这时要考虑元件的具体结构)，输出s仍然有气信号输出。,回首页,56,图1423或门元件结构图 1-显示活塞 2-阀体 3-阀板,回首页,57,回首页,58, 非门元件,图1424 非门元件工作原理图,a输入端有信号输入，阀芯在膜片6的作用下关住气源口p，p、s通路切断，输出端s无信号。 a无信号输入，阀芯在气源压力作用下上移，p、s相通，输出端s有信号输出。这样就

38、实现了逻辑“非”的功能。,a 原理图,b 逻辑符号,回首页,59,图1425 非门元件结构图,回首页,60, 禁门元件 逻辑“禁”的含义是指有a信号则禁止b信号输出，无a信号则有b信号输出。 图14-24 非门元件中将气源口p改为信号b，就变成了禁门元件的工作原理图。,图14-26 禁门元件逻辑符号,回首页,61,图1427 或非元件工作原理图, 或非元件,该元件具有三个输入口a、b、c，一个输出口s，一个气源口p。 三个输入口中任一个有气信号，阀芯都将下移，阀口关闭，p、s通道切断，s端无输出。当然有多个信号输入时，s也无输出。 利用或非元件可组成各种基本逻辑门。,a 原理图 b逻辑符号,回

39、首页,62,图1428 或非元件结构图 l、2-阀柱 3-阀芯 4-阀体 5、6、7-膜片 8-手动按钮,回首页,63, 记忆元件 “双稳”和“单稳”都是记忆元件，它们在逻辑回路中有很重要的作用。,图示位置阀芯2被控制信号a推至右端，气源p与 口相通， 口与排气口相通。撤去控制信号a，阀芯仍保持右位， 保持有气输出，记忆了控制信号 a。 当控制信号b有输入，则阀芯移至左端， 与气源P相通， 与排气口相通。撤去控制信号b， 仍保持有气输出，记忆了控制信号b,图1429 记忆元件工作原理图 1-阀体 2-阀芯 3-手动按钮 4-滑块,a 双稳元件工作原理图,b “双稳”逻辑符号,回首页,c “单稳

40、”逻辑符号,64,回首页,65, 高压截止式逻辑元件的特点 （1）阀芯的行程短，可通过较大流量。 （2）可直接作为一般程序控制用逻辑系统元件，对气源污染情况要求低。 （3）一般都带有显示和手动装置，便于检查其工作情况和维修。 （4）可组合使用，由几个基本逻辑元件组成一级标准单元，若干个标准单元构成逻辑控制器。,回首页,66,回首页,14.4.3 其它气动逻辑元件 高压膜片式逻辑元件 高压膜片式逻辑元件的可动部件是膜片，利用膜片两侧受压面积不等，使膜片变形，关闭或开启相应的孔，实现逻辑功能。高压膜片逻辑元件的基本单元是三门元件，其它逻辑元件都是由三门元件派生出来。 射流元件 射流元件是利用射流及

41、其附壁效应进行控制的逻辑元件。其最大特点是无可动部件。因此它的抗振动、抗干扰能力强。射流元件的不足之处是抗污染能力较弱，对气源质量要求高，限制了它的应用范围。,67,图1430 三门元件结构图 a-控制口，b-输入口，s-输出口。,回首页,整个元件共有三个通道，故称三门。当a有信号，则b与s通路被膜片切断，s无输出；当a无信号时，b输入信号才能从s输出。,68,回首页,思考题与习题 14-1气压传动系统中的减压阀是如何工作的？其中弹簧起什么作用？ 14-2 气动方向控制阀与液压方向控制阀有何相同与相异之处？ 14-3 在气动控制元件中，哪些元件具有记忆功能？记忆功能是如何实现的？ 14-4 双电磁铁直动式气动换向阀与双电磁铁先导式气动换向阀在工作原理和性能方面有什么区别？ 14-5 气动系统单向节流阀与液压系统单向节流阀有何不同？ 14-6 带消音器的排气节流阀一般应用在什么场合？有何特点？,