气动基础知识-换向阀.ppt

苏州工业园区职业技术学院吴卫荣1方向控制阀方向控制阀 气动方向控制阀也分为单向阀和换向阀。但由于气压传动具有的特点，气动换向阀按结构不同分为滑阀式、截止式、平面式、旋塞式和膜片式等。按控制方式可分为电磁控制、气压控制、机械控制和手动控制等。截止式 特点是行程短，流阻小，结构尺寸小，阀心始终受进气压力所以密封性好，适用于大流量场合。但换向冲击力较大。滑阀式 特点是行程长，开启时间长，换向力小，通用性强，一般要求使用含油雾的压缩空气。滑板式 特点是结构简单，可制成多种形式多通路阀，应用广泛。但运动阻力较大，宜在通径15mm以内使用。旋塞式 特点是运动阻力比滑板式更大，但结构紧凑，通径在20mm以上的手动转阀较多应用。苏州工业园区职业技术学院吴卫荣2二位三通换向阀，球密封二位三通换向阀，球密封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。比较图形符号和换向阀结构。苏州工业园区职业技术学院吴卫荣3二位三通换向阀，球密封二位三通换向阀，球密封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。苏州工业园区职业技术学院吴卫荣4二位三通换向阀，球密封二位三通换向阀，球密封这种换向阀结构紧凑，可安装各种类型的驱动头。对于直接驱动方式来说，驱动推杆动作的驱动力限制了其应用。大流量时，阀芯有效面积也大，这就需要较大的驱动力才能将阀口打开，因此，此类型换向阀通径不宜过大。与圆盘式密封换向阀相比较。苏州工业园区职业技术学院吴卫荣5二位三通换向阀，圆盘式，二位三通换向阀，圆盘式，NO这种换向阀采用圆盘密封结构，较小阀芯位移就可产生较大的过流面积，具有响应快的特点。讨论“常开式“这个术语。苏州工业园区职业技术学院吴卫荣6二位三通换向阀，圆盘式，二位三通换向阀，圆盘式，NO即使缓慢驱动该换向阀，也不存在压缩空气损失。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。用这张图解释“无信号障碍”这个术语，并解释下列动画。苏州工业园区职业技术学院吴卫荣7二位三通换向阀，圆盘式，二位三通换向阀，圆盘式，NO第一个动作演示了阀口开启，这时压缩空气从进气口（1）流向工作口（2）；第二个动作演示了阀口关闭，此时，工作口（2）与排气口（3）相通，压缩空气经排气口（3）排出。苏州工业园区职业技术学院吴卫荣8二位三通换向阀二位三通换向阀采用圆盘密封结构的二位三通换向阀具有较大通流能力。考虑到其阀芯工作面积，此类换向阀的驱动力较大。苏州工业园区职业技术学院吴卫荣9二位三通换向阀，圆盘式，二位三通换向阀，圆盘式，NC在未驱动状态下，进气口（1）与工作口（2）相通的二位三通换向阀被称之为常开式换向阀。该换向阀有多种驱动方式，如手控、机控、气控和电控。为满足这些驱动方式要求，控制部分的结构可灵活设计。苏州工业园区职业技术学院吴卫荣10二位三通换向阀，圆盘式，二位三通换向阀，圆盘式，NC驱动推杆动作时，阀口关闭，从而将进气口（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。苏州工业园区职业技术学院吴卫荣11单气控二位三通阀，常开式单气控二位三通阀，常开式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。注意：图形符号说明了控制口（12）上的气信号的直接作用。苏州工业园区职业技术学院吴卫荣12单气控二位三通阀，常开式单气控二位三通阀，常开式当控制口（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。与圆盘式密封换向阀相比较。苏州工业园区职业技术学院吴卫荣13单气控二位三通阀单气控二位三通阀换向阀气接口应标识，以确保其正确连接。通常，根据流量选择换向阀通径大小。注意：需对气接口进行标识。苏州工业园区职业技术学院吴卫荣14先导式二位三通阀，常开式先导式二位三通阀，常开式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。图形符号中含有滚轮，以表示驱动滚轮可产生控制气信号。苏州工业园区职业技术学院吴卫荣15先导式二位三通阀，常闭式先导式二位三通阀，常闭式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。在某些应用场合，驱动力大小通常是决定因素。比较换向阀外形结构。苏州工业园区职业技术学院吴卫荣16先导式二位三通阀先导式二位三通阀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。说明改变换向阀结构的必要性。苏州工业园区职业技术学院吴卫荣17二位四通换向阀，圆盘式二位四通换向阀，圆盘式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，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。说明与二位三通换向阀结构相类似。苏州工业园区职业技术学院吴卫荣18二位四通换向阀，圆盘式二位四通换向阀，圆盘式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（1）与工作口（4）就相通，工作口（2）与排气口（3）相通。讨论这种换向阀的信号障碍。苏州工业园区职业技术学院吴卫荣19二位四通换向阀，圆盘式二位四通换向阀，圆盘式这种换向阀结构坚固，两个推杆直接驱动阀芯动作。对于大流量换向阀，移动推杆的驱动力也较大。比较二位三通换向阀结构。苏州工业园区职业技术学院吴卫荣20二位四通换向阀，圆盘式二位四通换向阀，圆盘式这种换向阀结构坚固，两个推杆直接驱动阀芯动作。对于大流量换向阀，移动推杆的驱动力也较大。比较二位三通换向阀结构。苏州工业园区职业技术学院吴卫荣21三位四通换向阀，中封式三位四通换向阀，中封式三位四通换向阀具有四个气接口和三个工作位置。以圆盘式滑阀为例，其为三位四通式，驱动方式为手动或踏板式，通过转动两个圆盘，各流道就可相互接通。比较三位四通换向阀的结构与图形符号。苏州工业园区职业技术学院吴卫荣22三位五通换向阀三位五通换向阀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。说明三位五通换向阀的三个工作位置。苏州工业园区职业技术学院吴卫荣23三位五通换向阀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。说明这种换向阀的三个工作位置。苏州工业园区职业技术学院吴卫荣24三位五通换向阀三位五通换向阀在控制口（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。说明这种换向阀的三个工作位置。苏州工业园区职业技术学院吴卫荣25二位五通换向阀，滑柱式二位五通换向阀，滑柱式二位五通换向阀有五个气接口和二个工作位置，其常用来控制气缸动作。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。与圆盘密封换向阀的结构相比较。苏州工业园区职业技术学院吴卫荣26二位五通换向阀，滑柱式二位五通换向阀，滑柱式为了避免损坏密封件，各气接口通常在阀体上径向分布。图示为在控制口（14）上有气信号时的工作状态。与截止式换向阀相比较，这种换向阀工作行程要大一些。讨论 O 型密封圈的使用条件。苏州工业园区职业技术学院吴卫荣27二位五通换向阀，滑柱式二位五通换向阀，滑柱式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。讨论适用于五通换向阀的DIN ISO5599/1标准。苏州工业园区职业技术学院吴卫荣28二位五通换向阀，圆盘式二位五通换向阀，圆盘式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。双气控二位五通阀具有记忆功能。与滑柱式二位五通换向阀相比较。苏州工业园区职业技术学院吴卫荣29二位五通换向阀，圆盘式二位五通换向阀，圆盘式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。双气控二位五通阀具有记忆功能。与滑柱式二位五通换向阀相比较。苏州工业园区职业技术学院吴卫荣30二位五通换向阀，圆盘式二位五通换向阀，圆盘式动画演示了二位五通换向阀的两个工作位置，控制气信号从两个方向输入，同时还演示了手控操作。手控常用于手动操作二位五通换向阀动作或使其复位。苏州工业园区职业技术学院吴卫荣31二位五通换向阀，圆盘式二位五通换向阀，圆盘式注意手控装置的位置，所有气接口都被标识。苏州工业园区职业技术学院吴卫荣32双压阀双压阀双压有两个输入口（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。若只有一个输入口有气信号，则输出口（2）没有气信号输出。苏州工业园区职业技术学院吴卫荣33双压阀双压阀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。讨论图示方案相对于串联连接而言的优点。苏州工业园区职业技术学院吴卫荣34梭阀梭阀梭阀有两个输入口（1）和一个输出口（2）。若在一个输入口上有气信号，则与该输入口相对的阀口就被关闭，且在输出口（2）上有气信号输出。注意：其与双压阀在结构上的相似性。与双压阀结构相比较苏州工业园区职业技术学院吴卫荣35梭阀梭阀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。苏州工业园区职业技术学院吴卫荣36单向阀单向阀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。讨论开启压力和弹簧大小之间的关系。苏州工业园区职业技术学院吴卫荣37快速排气阀快速排气阀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排出。苏州工业园区职业技术学院吴卫荣38快速排气阀快速排气阀沿气接口（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。苏州工业园区职业技术学院吴卫荣39快速排气阀快速排气阀为了减小流阻，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。苏州工业园区职业技术学院吴卫荣40可调单向节流阀可调单向节流阀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。可调单向节流阀只能在一个方向上对流量进行控制。苏州工业园区职业技术学院吴卫荣41可调单向节流阀可调单向节流阀在动画中，第一幅图是单向可调节流阀的剖视图，第二幅图为阀口部分的放大图。苏州工业园区职业技术学院吴卫荣42可调单向节流阀可调单向节流阀可调单向节流阀应尽可能靠近气缸安装。这种阀带锁定螺母，可实现流量无级调节，通过锁定螺母保持其开口度不变。苏州工业园区职业技术学院吴卫荣43可调节流阀可调节流阀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。将可调节流阀和单向可调节流阀的流量特性相比较。苏州工业园区职业技术学院吴卫荣44进气节流和排气节流进气节流和排气节流对于采用双作用气缸的气动回路，应采用排气节流方式。进气节流是指对进入气缸的压缩空气进行控制，排气节流则是指对排出气缸的压缩空气进行控制，而进入气缸的压缩空气无需调节。讨论数字标识方法，偶数对应于气缸活塞杆伸出的控制信号，奇数对应于气缸活塞杆回缩的控制信号。苏州工业园区职业技术学院吴卫荣45压力顺序阀，未驱动压力顺序阀，未驱动在气动系统中，压力顺序阀通常安装在需要某一特定压力的场合，以便完成某一操作。只有达到需要的操作压力后，压力顺序阀才有气信号输出。讨论图形符号中的两个元件。苏州工业园区职业技术学院吴卫荣46压力顺序阀，已驱动压力顺序阀，已驱动若控制口（12）上的气信号压力超过了弹簧调定值，则压力顺序阀开启。只有在控制管路12上建立起预定压力，输出口（2）上才有气信号输出，将气接口（1）与气接口（2）之间的管路接通。讨论设置预定压力的调节过程，此时，仅需要一个压力表。苏州工业园区职业技术学院吴卫荣47压力顺序阀压力顺序阀调节杆上带一个锁定螺母，以锁定预定压力值。将压力顺序阀和其它换向阀安装在同一个底座上。这种阀常用于夹紧、挤压、粘合和安全互锁等场合。苏州工业园区职业技术学院吴卫荣48延时阀，常开式延时阀，常开式延时阀是一个组合阀，其由二位三通换向阀、单向可调节流阀和气室组成。二位三通换向阀既可以是常开式，也可以是常闭式。通常，延时阀的时间调节范围为0 30秒。通过增大气室，可以使延时时间加长。讨论为了提高延时精度，需采用洁净稳定的压缩空气的必要性。苏州工业园区职业技术学院吴卫荣49延时阀，常开式延时阀，常开式当控制口（12）上有气信号，且气室中气体压力已达到预定压力时，二位三通换向阀换向。若压缩空气是洁净的，且压力稳定，则可获得精确的延时时间。讨论延迟时间和气室大小之间的关系。苏州工业园区职业技术学院吴卫荣50延时阀，常开式延时阀，常开式延时阀带可锁定的调节杆，其可用来调节延迟时间。为满足不同流量要求，延时阀具有各种不同的规格。讨论延时阀的延时时间精度。苏州工业园区职业技术学院吴卫荣51电控换向阀电控换向阀 通过电磁力使阀芯向上移动，打开P到A的通道（图所示）；断电后弹簧复位。图 电控换向阀示意图苏州工业园区职业技术学院吴卫荣52直动式电磁阀直动式电磁阀 由电磁铁的衔铁直接推动换向阀的阀芯；可分为单控电磁铁换向阀和双控电磁铁换向阀。1、单控电磁铁换向阀如图所示，单控电磁铁换向阀阀芯的移动靠电磁铁，而复位靠弹簧，因而换向冲击较大，一般制成小型阀。单控电磁阀原理示意图苏州工业园区职业技术学院吴卫荣53直动式电磁阀直动式电磁阀 2、双控电磁铁换向阀如图所示，将单控电磁铁换向阀阀芯复位弹簧改成电磁铁就成为双控电磁铁直动式换向阀，该阀的两个电磁铁只能交替工作，不能同时得电，否则会产生误动作或烧坏线圈。这种阀具有“工位的记忆”和“控制信号（线圈得电的时间长度）的脉冲”功能。双控电磁阀原理示意图苏州工业园区职业技术学院吴卫荣54先导阀电磁阀先导阀电磁阀 先导阀属于间接操作式的控制阀，它可以减小操作力和阀外形尺寸。l首先，由电磁铁控制从主阀气源节流出来的一部分气体，产生先导压力，然后去推动主阀阀芯，所以称之为先导式电磁阀。苏州工业园区职业技术学院吴卫荣55先导阀电磁阀先导阀电磁阀 先导式电磁阀由先导阀和主阀两部分组成。电磁控制部分，实际上是一个电磁阀，称之为电磁先导阀，由它控制的用以改变气流方向的阀称之为主阀。苏州工业园区职业技术学院吴卫荣56单向阀单向阀 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。苏州工业园区职业技术学院吴卫荣57方向控制阀的选择和使用方向控制阀的选择和使用 首先根据基本功能选择类型，然后确定具体型号，在选型号时要考虑安装方式，尺寸大小等。需要注意的是阀的外形尺寸不代表其流量及容许压降，具体可查阅有关手册。（1）根据所需流量选择阀的通径。对于直接控制气动执行机构的主控阀；要根据工作压力状态下的最大流量来选择阀的通径。一般情况下所选阀的额定流量应大于实际的最大流量。对于信号阀(手控、机控)，则根据它所控制阀的远近，控制阀的数量和动作时间等因素来选择阀的通径。（2）考虑阀的机能是否保证工作需要，要尽量选择与所选机能一致的阀。（3）安装方式的选择，要从安装维护方面考虑，板式连接较好，特别对集中控制的系统优点更为突出。（4）优先采用标准化系列产品，尽量避免采用专用阀。苏州工业园区职业技术学院吴卫荣581 1双控电磁阀原理示意图