第13章 气动控制元件.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第十三章 气动控制元件,重点要求,1,、气动方向控制阀的工作原理、图形符号,2,、压力控制阀的工作原理、图形符号,3,、流量控制阀的工作原理、图形符号,4,、气动逻辑元件的工作原理、图形符号,具体要求,掌握气动方向控制阀、压力控制阀、流量控制阀、气动逻辑元件的工作原理、图形符号等。,作用：,控制、调节压缩空气的,压力、流量、流动方向,、,发送信号,利用它们可组成各种气动回路，也分三大类。,13.1,方向控制阀,一、方向控制阀的分类,1,、按阀芯结构不同可分为：,滑柱式（或柱塞式、滑阀）、截止式（或提动式）、平面式（或滑块式）、旋塞式和膜片式。,截止式换向阀和滑柱式换向阀应用较多。,2,、按其控制方式不同可分为：,电磁换向阀、气动换向阀、机动换向阀和手动换向阀。后三类换向阀的工作原理和结构与液压换向阀中相应的阀基本相同。,3,、按其作用特点可以分为：,单向型控制阀和换向型控制阀。,二、单向型控制阀,1,、单向阀,气流只能向一个方向流动、不能反向流动。,工作原理、结构和职能符号与液压阀中的单向阀基本相同。但在阀芯和阀座之间有一层胶垫（密封垫），如图,13-1,所示。,图,13-1,单向阀,2,、或门型梭阀,逻辑“,或,”就是两个或两个以上的逻辑信号,相加,。,在气压传动系统中，当两个通路,P,1,和P,2,均与通路,A,相通，而不允许,P,1,与,P,2,相通时，就要采用或门型梭阀。由于阀芯象织布梭子一样来回运动，故称之为梭阀。,P,1,和,P,2,有一,输入，,A,就有输出。,结构：相当于两个单向阀的组合。在气动逻辑回路中，该阀起到,“,或,”,门的作用，是构成逻辑回路的重要元件。图,13-2c,为该阀的图形符号。,工作原理：,或门型梭阀在逻辑回路和程序回路中被广泛应用。,图,13-3,是在手动,自动回路的转换上常用的或门型梭阀。,3,.,与门型梭阀,(,逻辑“,与,”就是两个或两个以上的逻辑信号,相乘,),又称“,双压阀,”，,只有,P,1,、,P,2,同时进气,时,，,A,口才有输出,。,图,13-4,为与门型梭阀的原理图，,P,1,、,P,2,单独输入时，阀芯被推向阀的右端或左端（如图,13-4a,、,b,），,A,口无输出；,只有,P,1,、,P,2,同时进气时,，,A,口才有输出,。,当,P,1,、,P,2,不等时，气压低的通过,A,口输出。图,13-4,d,为其图形符号。,应用很广泛。,图,13-5,为,与门型梭阀,在钻床控制回路的应用。,步骤：行程阀,1,为工件,定位信号,，行程阀,2,是工件,夹紧信号,。当两个信号同时存在时，与门型梭阀（双压阀）,3,才有输出，使换向阀,4,切换，钻孔缸,5,进给，钻孔开始。,4,、快速排气阀（简称快排阀）,作用：,加快气缸运动速度进行快速排气。,通常排气时，气体是从气缸经过管路由换向阀的排气口排出。,缺点：,如果距离较长，排气口又小时，排气时间就长，气缸动作速度较慢。,快排阀快速排气，可加速气缸的运动速度（可提高,45,倍）。,工作原理：,当进气腔,P,进入压缩空气时，将密封活塞迅速上推，开启阀口,2,，同时关闭排气口,1,，使进气腔,P,与工作腔,A,相通（如,图,13-6a,所示）；当,P,腔没有压缩空气进入时，,在,A,腔和,P,腔在压差作用下，密封活塞迅速下降，,关闭,P,腔，使,A,腔通过阀口,1,经,O,腔快速排气到大,气中,，如图,13-6b,所示，图,13-6c,为该阀的图形,符号。,快速排气阀的应用回路如图,13-7,。,注意：,实际使用中，快速排气阀应配置在需要快速排气的气动执行元件附近，否则会影响快排效果。,三、换向型控制阀,用途：,同液压换向阀。,分类：,气压、电磁、机械、人力和时间控制阀。,（一）气压控制换向阀,作用：,利用气体压力来使主阀芯运动改变气体流向。,分类：,加压控制、卸压控制、差压控制三种。,加压控制,所加的气控信号压力是逐渐上升的，当气压增加到阀芯的动作压力时，主阀换向。,卸压控制,所加的气控信号压力是减小的，当气压减小到某一压力值时，主阀换向。,差压控制,主阀芯在两端压力差的作用下换向。,按主阀芯的结构分：,截止式和滑阀式。滑阀式,同,液动换向阀。,1,、截止式气控阀的工作原理,图,13-8a,为没有控制信号,K,时的状态，阀芯在弹簧和,P,腔压力作用下关闭，,阀处于排气状态,。,图,13-8b,输入控制信号,K,，,则主阀芯上移，,P,、,A,相通。它属于,常闭型二位三通阀,。当,P,与,O,换接,时，成为,常通型二位三通阀,。图,13-8c,为其图形符号。,图,13-8,截止式气控阀,2,、截止式气控阀的特点,与滑阀式换向阀一样，可组成二位三通、二位四通、二位五通或三位四通、三位五通等多种形式。与滑阀相比，,特点：,（,1,）阀芯的行程短，只要移动很小的距离就能使阀完全开启，故开启时间短，流通能力强，流量特性好，结构紧凑，适用大流量场合。,2,）截止式阀一般采用软质材料（如橡胶）密封、且阀芯始终存在背压，所以关闭时密封性好，泄漏量小；,但,换向力较大，换向时冲击力也较大，所以,不宜用在灵敏度要求较高的场合,。,（,3,）抗粉尘及污染能力强，对过滤精度要求不高。,（二）电磁控制换向阀,组成：,电磁铁控制部分和主阀两部分（同液控换向阀）。,按控制方式不同分：,电磁铁直接控制（直动）式电磁阀和先导式电磁阀两种。（原理同液压式电磁换向阀）,（三）时间控制换向阀,时间控制换向阀是使气流通过气阻（如小孔、缝隙等）节流后到气容（储气空间）中，,经一定时间在气容内建立起一定压力后，再使阀芯换向的阀,。在不允许使用时间继电器（电控）的场合（如易燃、易爆、粉尘大等），用气动时间控制就显示出其优越性。,1,、延时阀,由,延时部分和换向部分,组成（图,13-13,）,。无气控信号时，,P,、,A,断开，,A,、,O,接通排气；有气控信号时，气体从,K,腔输入到气容,a,内，当气容,a,内压力上升到一定值时，阀芯移动（左,右），,P,、,A,接通，,A,有输出。,13.2,压力控制阀,作用：,控制系统中气体的压力，满足各种压力要求或用以节能。,气压传动系统使用的压缩空气储在储气罐中（高压），然后减压到适用于系统的压力。所以每台气动装置的供气压力都用减压阀来减压（又称调压阀），必要时还要用精密减压阀（或定值器）以获得更稳定的供气压力。,压力控制阀分三类：,（,1,）起降压、稳压作用的,减压阀、定值器,；,（,2,）起限压、保护作用的,安全阀、限压切断阀,；,（,3,）根据气压不同进行某种控制的,顺序阀、平衡阀,。,都是利用气压与弹簧力相平衡的原理来工作的。,1,、气动调压阀的工作原理,图,13-15,为直动式调压阀的工作原理图及符号。,原理：,转动手柄,1,（顺时针），,调压弹簧,2,（两个，起调压作用）,推动弹簧座,3,、膜片,4,和阀芯,7,向下移动。,当阀口,8,开启时，气流经阀口后压力降低，从右侧输出二次压力气体,，,与此同时,，部分气流经过阻尼孔,6,进入膜片室产生一向上推力与弹簧力平衡，调压阀便有稳定的压力输出。,当输入压力,输出,p,2,膜片室压力,将,膜片上推,，,阀芯,7,在复位弹簧,9,的作用下,上移,，,使阀口,8,的,开口度减小,，节流作用增大，使输出,压力降低到调定值为止；,反之,p,1,膜片,下移,，,使阀口,8,的开口度增大，节流作用降低，使输出,压力回升到调定值为止。,调节手柄,1,可控制输出压力的大小,2,、气动调压阀的基本性能,（,1,）调压范围,指,p,2,的调节范围，,0.10.6Mpa,。,（,2,）,压力特性,指流量,q,一定时，输入压力,p,1,的波动引起,p,2,波动的特性。输入压力,p,1,的波动越小，,p,2,的波动越小。输出压力,p,2,必须小于输入压力,p,1,一定值后，才不随输入压力变化而变化。,（,3,）流量特性,指输入压力,p,1,一定时，输出压力,p,2,随输出流量,q,而变化的特性。当输出流量,q,变化时，,p,2,的变化越小越好。输出压力,p,2,越低，它随输出流量,q,的变化波动就越小。,13.3,流量控制阀,作用与原理,同,液压传动中的流量控制阀。为控制气动执行元件的运动速度，就需要调节压缩空气的流量来实现。,以下主要介绍排气节流阀和柔性节流阀。,一、排气节流阀,原理与节流阀相同。也靠调节流通面积调节流量。,区别：,节流阀安装在系统中，而排气节流阀,只能安装在排气口处,，调节排入大气的流量。,图,13-18,为原理图。气流从,A,进入阀内，由节流口,1,经过消声套,2,排出，它不仅能调节执行元件的运动速度，还可达到消声的效果。,故应用广泛,二、柔性节流阀,图,13-19,为柔性节流阀的原理图。靠,阀杆夹紧柔韧的橡胶管,来产生节流作用。也可利用气体压力来代替压杆压缩橡胶管。,特点：结构简单，压力减小、动作的可靠性高，对污染不敏感。,注意：,气压传动的流量控制不如液压传动的精度高。,13.4,气动逻辑元件,以压缩空气为介质，通过元件的可动部分在,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。,与气动控制方向阀的比较：,气动逻辑元件：,依靠,气控信号作用，改变气流方向,；尺寸较小。,气动控制方向阀：,也有上述功能；尺寸较大；输出功率大。,一、气动逻辑元件的分类,（,1,）按工作压力分：,高压元件（,0.20.8MPa,）、,低压元件（,0.020.2MPa,）、,微压元件（,0.02Mpa,以下）；,（,2,）按逻辑功能分：,“是门”元件（,S=A,）、“,或门”元件（,S=A+B,）、“,与门”元件（,S=AB,）、“,非门”元件（,S=,）、,双稳元件（属记忆元件）等。,（,3,）按结构形式分：,截止式、膜片式、滑阀式。,二、高压截止式逻辑元件,高压截止式逻辑元件是依靠控制气压信号推动阀芯或膜片的变形推动阀芯动作，改变气流方向的逻辑元件。,特点：,行程小、流量大、工作压力高、对气源要求低、可集成安装和实现集中控制、拆卸方便。,1,、或门,如图,13-20,，,A,、,B,只要其中一个有输入信号,（两个都有也是），,就会有输出信号,S,。,即：或有,A,、,或有,B,、或,A,、,B,都有，均有输出,S,。,亦即,S=A+B,。,图形符号为：,2,、是门和与门元件,（,1,）是门,如图,13-21,，,A,输入信号，,S,输出信号。,中间孔,P,接气源时组成是门元件,。在,A,输入孔无信号时，阀芯,2,在弹簧及气源压力,p,的作用下封住,P,、,S,通道，使,S,与排气孔通，,S,无输出。,即,A,无输入，,S,就无输出（,P,、,S,不通）,。,A,有输入,信号时，压下膜片,1,使阀芯,2,下移，封,住,S,与排气孔通道，,P,与,S,相通，,S,有,输出。,即,A,有输入，,S,就有输出（,P,、,S,相通）,。,元件的输出与输入是相同,的，,即,S=A,。,故称,是门,，,图形符号为：,（,2,）与门,若将上图的,中间孔不接气源,，而,接另一输入信号,B,，,就成,与门元件,，也就是,只有当,A,、,B,同时有输入信号时，,S,才有输出信号,。,即,S=AB,。,图形符号为：,3,、非门和禁门元件,（,1,）非门,图,13-22,所示。当输入,A,无信号时，阀芯,3,在气源压力,p,作用下紧压在上阀座上，,S,就有输出（,P,、,S,相通）,。反之，当输入,A,有信号时，阀芯,3,在膜片,2,的作用下下移，,S,就无输出（,P,、,S,不通）,。也就是有,A,输入信号时，,S,没有输出；没有,A,输入信号时，,S,就有输出。,即,S=,。,图形符号为：,图,13-22,非门与,禁门元件,（,2,）禁门,若将上图的,中间孔不接气源,，而,接另一输入信号,B,，,就成,禁门元件,，也就是当,A,、,B,均有输入信号时，阀杆及阀芯,3,在,A,输入信号作用下封住,B,孔，,S,无输出；,A,无信号、,B,有信号时，,S,就有输出。,A,的输入信号对,B,起“禁止”作用，,即,S=,B,。,图形符号为：,4,、或非元件,它是在非门元件基础上,增加两个信号输入端即,A,、,B,、,C,三个输入信号，其中之一有信号输入，,S,就无输出；,都无信号时，,S,有输出（,P,、,S,通）,。即,图形符号为：,或非元件是多功能逻辑元件，用它可实现是门、或门、与门、非门、记忆（双稳）等各种逻辑功能。,5,、双稳元件（记忆元件,有记忆功能,）,图,13-24,为该元件的工作原理图。,当,A,有输入信号时，阀芯向右，压缩空气排出（,P,S,1,）；,S,2,排气口通。,“,双稳”处于,1,状态。在,B,信号到来之前，虽然,A,信号消失，但始终保持该状态,（,S,1,总有输出,）,。即,当,B,有输入信号时，阀芯向左,，,压缩空气排出（,P,S,2,）；,S,1,排气口通。,“,双稳”处于,0,状态。在,B,信号到来之前，虽然,A,信号消失，但始终保持该状态,（,S,2,总有输出,）,。即,