氣壓傳動(dòng)-世界大學(xué)城.ppt

ysu-2010,歡 迎 使 用 液壓與氣壓傳動(dòng) 多媒體授課系統(tǒng),燕 山 大 學(xué) 液壓與氣壓傳動(dòng)課程組 內(nèi)容編輯： 姚春東 高殿榮 設(shè)計(jì)制作：姚春東,ysu-2010,11 氣壓傳動(dòng),11.1 氣壓傳動(dòng)概述 11.2 氣源裝置及輔件 11.3 氣動(dòng)執(zhí)行元件 11.4 氣動(dòng)控制元件 11.5 氣動(dòng)回路舉例,ysu-2010,11 氣壓傳動(dòng) 11.1.1 氣壓傳動(dòng)的組成及工作原理,氣壓傳動(dòng)，是以壓縮空氣為工作介質(zhì)進(jìn)行能量傳遞和信號(hào)傳遞的一門技術(shù)。 氣壓傳動(dòng)的工作原理是利用空壓機(jī)把電動(dòng)機(jī)或其它原動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為空氣的壓力能，然后在控制元件的作用下，通過執(zhí)行元件把壓力能轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動(dòng)或回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)形式的機(jī)械能，從而完成各種動(dòng)作，并對(duì)外做功。 由此可知，氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)和液壓傳動(dòng)系統(tǒng)類似，也是由四部分組成的，它們是：,ysu-2010,(1)氣源裝置 是獲得壓縮空氣的裝置。其主體部分是空氣壓縮機(jī)，它將原動(dòng)機(jī)供給的機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)闅怏w的壓力能； (2)控制元件 是用來控制壓縮空氣的壓力、流量和流動(dòng)方向的，以便使執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成預(yù)定的工作循環(huán)。它包括各種壓力控制閥、流量控制閥和方向控制閥等； (3)執(zhí)行元件 是將氣體的壓力能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的一種能量轉(zhuǎn)換裝置，它包括實(shí)現(xiàn)直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)的氣缸和實(shí)現(xiàn)連續(xù)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)或擺動(dòng)的氣馬達(dá)或擺動(dòng)馬達(dá)等; (4)輔助元件 是保證壓縮空氣的凈化、元件的潤(rùn)滑、元件間的連接及消聲等所必須的，它包括過濾器、油霧氣、管接頭及消聲器等。,ysu-2010,11.1.2 氣壓傳動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn),氣動(dòng)技術(shù)在國(guó)外發(fā)展很快，在國(guó)內(nèi)也被廣泛應(yīng)用于機(jī)械、電子、輕工、紡織、食品、醫(yī)藥、包裝、冶金、石化、航空、交通運(yùn)輸?shù)雀鱾€(gè)工業(yè)部門。并顯示出極大的優(yōu)越性。這主要是因?yàn)闅鈮簜鲃?dòng)與機(jī)械、電氣、液壓傳動(dòng)相比有以下特點(diǎn)。,ysu-2010,11.1.3.1 氣壓傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn),(1)工作介質(zhì)是空氣，與液壓油相比可節(jié)約能源，而且取之不盡、用之不竭。氣體不易堵塞流動(dòng)通道，用過后可將其隨時(shí)排入大氣中，不污染環(huán)境； (2)空氣的特性受溫度影響小。在高溫下能可靠地工作，不會(huì)發(fā)生燃燒或爆炸，且溫度變化時(shí)，對(duì)空氣的粘度影響極小，故不會(huì)影響傳動(dòng)性能； (3)空氣的粘度很小(約為液壓油的萬分之一)，所以流動(dòng)阻力小，在管道中流動(dòng)的壓力損失較小，所以便于集中供應(yīng)和遠(yuǎn)距離輸送； (4)相對(duì)液壓傳動(dòng)而言，氣動(dòng)動(dòng)作迅速、反應(yīng)快，一般只需0.020.3s就可達(dá)到工作壓力和速度。液壓油在管路中流動(dòng)速度一般為15ms，而氣體的流速最小也大于10ms，有時(shí)甚至達(dá)到音速，排氣時(shí)還達(dá)到超音速；,ysu-2010,(5)氣體壓力具有較強(qiáng)的自保持能力，即使壓縮機(jī)停機(jī)，關(guān)閉氣閥，但裝置中仍然可以維持一個(gè)穩(wěn)定的壓力。液壓系統(tǒng)要保持壓力，一般需要能源泵繼續(xù)工作或另加蓄能器，而氣體通過自身的膨脹性來維持承載缸的壓力不變； (6)氣動(dòng)元件可靠性高、壽命長(zhǎng)。電氣元件可運(yùn)行百萬次，而氣動(dòng)元件可運(yùn)行20004000萬次； (7)工作環(huán)境適應(yīng)性好，特別是在易燃、易爆、多塵埃、強(qiáng)磁、輻射、振動(dòng)等惡劣環(huán)境中，比液壓、電子、電氣傳動(dòng)和控制優(yōu)越； (8)氣動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，維護(hù)方便，過載能自動(dòng)保護(hù)。,ysu-2010,11.1.3.2 氣壓傳動(dòng)的缺點(diǎn),(1)由于空氣的可壓縮性較大，氣動(dòng)裝置的動(dòng)作穩(wěn)定性較差，外載變化時(shí)，對(duì)工作速度的影響較大； (2)由于工作壓力低，氣動(dòng)裝置的輸出力或力矩受到限制。在結(jié)構(gòu)尺寸相同的情況下，氣壓傳動(dòng)裝置比液壓傳動(dòng)裝置輸出的力要小得多。氣壓傳動(dòng)裝置的輸出力不宜大于1040kN； (3)氣動(dòng)裝置中的信號(hào)傳動(dòng)速度比光、電控制速度慢，所以不宜用于信號(hào)傳遞速度要求十分高的復(fù)雜線路中。 4)噪聲較大，尤其是在超音速排氣時(shí)要加消聲器。 氣動(dòng)控制元件,ysu-2010,11.2 氣源裝置及輔件,氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)中的氣源裝置是為氣動(dòng)系統(tǒng)提供滿足一定質(zhì)量要求的壓縮空氣，它是氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)的重要組成部分。由空氣壓縮機(jī)產(chǎn)生的壓縮空氣，必須經(jīng)過降溫、凈化、減壓、穩(wěn)壓等一系列處理后，才能供給控制元件和執(zhí)行元件使用。而用過的壓縮空氣排向大氣時(shí)，會(huì)產(chǎn)生噪聲，應(yīng)采取措施，降低噪聲，改善勞動(dòng)條件和環(huán)境質(zhì)量。,ysu-2010,11.2.1 氣源裝置,11.2.1.1 對(duì)壓縮空氣的要求 (1)要求壓縮空氣具有一定的壓力和足夠的流量。 因?yàn)閴嚎s空氣是氣動(dòng)裝置的動(dòng)力源，沒有一定的壓力不但不能保證執(zhí)行機(jī)構(gòu)產(chǎn)生足夠的推力，沒有足夠的流量，就不能滿足對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)速度的要求等。 (2)要求壓縮空氣有一定的清潔度和干燥度。 由空氣壓縮機(jī)排出的壓縮空氣，雖然能滿足一定的壓力和流量的要求，但不能為氣動(dòng)裝置所使用。因?yàn)橐话銡鈩?dòng)設(shè)備所使用的都是屬于工作壓力較低、用油潤(rùn)滑的活塞式空氣壓縮機(jī)。它從大氣中吸入含有水分和灰塵的空氣，經(jīng)壓縮后，空氣溫度均提高到140180 ，這時(shí)空氣壓縮機(jī)氣缸中的潤(rùn)滑油也部分成為氣態(tài)，這樣油分、水分以及灰塵便形成混合的膠體微塵與雜質(zhì)混在壓縮空氣中一同排出。如果將此壓縮空氣直接輸送給氣動(dòng)裝置使用，將會(huì)產(chǎn)生下列影響：,ysu-2010,混在壓縮空氣中的油蒸氣可能聚集在貯氣罐、管道、氣動(dòng)系統(tǒng)的容器中形成易燃物，有引起爆炸的危險(xiǎn)；另一方面，潤(rùn)滑油被氣化后，會(huì)形成一種有機(jī)酸，對(duì)金屬設(shè)備、氣動(dòng)裝置有腐蝕作用，影響設(shè)備的壽命。 混在壓縮空氣中的雜質(zhì)能沉積在管道和氣動(dòng)元件的通道內(nèi)，減少了通道面積，增加了管道阻力。特別是對(duì)內(nèi)徑只有0.20.5mm的某些氣動(dòng)元件會(huì)造成阻塞，使壓力信號(hào)不能正確傳遞，整個(gè)氣動(dòng)系統(tǒng)不能穩(wěn)定工作甚至失靈。 壓縮空氣中含有的飽和水分，在一定的條件下會(huì)凝結(jié)成水，并聚集在個(gè)別管道中。在寒冷的冬季，凝結(jié)的水會(huì)使管道及附件結(jié)冰而損壞，影響氣動(dòng)裝置的正常工作。 壓縮空氣中的灰塵等雜質(zhì)，對(duì)氣動(dòng)系統(tǒng)中作往復(fù)運(yùn)動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)的氣動(dòng)元件的運(yùn)動(dòng)副會(huì)產(chǎn)生研磨作用，使這些元件因漏氣而降低效率，影響它的使用壽命。 因此氣源裝置必須設(shè)置一些除油、除水、除塵，并使壓縮空氣干燥，提高壓縮空氣質(zhì)量，進(jìn)行氣源凈化處理的輔助設(shè)備。,ysu-2010,11.2.1.2 壓縮空氣站的設(shè)備組成及布置,壓縮空氣站的設(shè)備一般包括產(chǎn)生壓縮空氣的空氣壓縮機(jī)和使氣源凈化的輔助設(shè)備。圖11.1是壓縮空氣站設(shè)備組成及布置示意圖。,圖11.1 壓縮空氣站設(shè)備組成及布置示意圖 l-空氣壓縮機(jī);2-后冷卻器；3-油水分離器;4、7-貯氣罐; 5-干燥器;6-過濾器,ysu-2010,在圖中，1為空氣壓縮機(jī)，用以產(chǎn)生壓縮空氣，一般由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)。2為后冷卻器，用以降溫冷卻壓縮空氣，使凈化的水凝結(jié)出來。3為油水分離器，用以分離并排出降溫冷卻的水滴、油滴、雜質(zhì)等。4為貯氣罐，用以貯存壓縮空氣，穩(wěn)定壓縮空氣的壓力并除去部分油分和水分。 5為干燥器，用以進(jìn)一步吸收或排除壓縮空氣中的水分和油分，使之成為干燥空氣。6為過濾器，用以進(jìn)一步過濾壓縮空氣中的灰塵、雜質(zhì)顆粒。7為貯氣罐。貯氣罐4輸出的壓縮空氣可用于一般要求的氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)，貯氣罐7輸出的壓縮空氣可用于要求較高的氣動(dòng)系統(tǒng)(如氣動(dòng)儀表及射流元件組成的控制回路等)。,ysu-2010,(1)空氣壓縮機(jī)的分類及選用原則,分類 空氣壓縮機(jī)是一種氣壓發(fā)生裝置，它是將機(jī)械能轉(zhuǎn)化成氣體壓力能的能量轉(zhuǎn)換裝置，其種類很多，分類形式也有數(shù)種。如按其工作原理可分為容積型壓縮機(jī)和速度型壓縮機(jī)， 容積型壓縮機(jī)的工作原理是壓縮氣體的體積，使單位體積內(nèi)氣體分子的密度增大以提高壓縮空氣的壓力。 速度型壓縮機(jī)的工作原理是提高氣體分子的運(yùn)動(dòng)速度，然后使氣體的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為壓力能以提高壓縮空氣的壓力。,ysu-2010,空氣壓縮機(jī)的選用原則,選用空氣壓縮機(jī)的根據(jù)是氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)所需要的工作壓力和流量?jī)蓚€(gè)參數(shù)。 中壓空氣壓縮機(jī)，額定排氣壓力為1MPa； 低壓空氣壓縮機(jī)，排氣壓力0.2MPa； 高壓空氣壓縮機(jī)，排氣壓力為10MPa； 超高壓空氣壓縮機(jī)，排氣壓力為100MPa。 輸出流量的選擇，要根據(jù)整個(gè)氣動(dòng)系統(tǒng)對(duì)壓縮空氣的需要再加一定的備用余量，作為選擇空氣壓縮機(jī)的流量依據(jù)。空氣壓縮機(jī)銘牌上的流量是自由狀態(tài)空氣流量。,ysu-2010,(2)空氣壓縮機(jī)的工作原理,氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)中最常用的空氣壓縮機(jī)是往復(fù)活塞式，其工作原理如圖所示。當(dāng)活塞3向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，氣缸2內(nèi)活塞左腔的壓力低于大氣壓力，吸氣閥9被打開，空氣在大氣壓力作用下進(jìn)入氣缸2內(nèi)，這個(gè)過程稱為“吸氣過程”。,ysu-2010,當(dāng)活塞向左移動(dòng)時(shí)，吸氣閥9在缸內(nèi)壓縮氣體的作用下而關(guān)閉，缸內(nèi)氣體被壓縮，這個(gè)過程稱為壓縮過程。當(dāng)氣缸內(nèi)空氣壓力增高到略高于輸氣管內(nèi)壓力后，排氣閥1被打開，壓縮空氣進(jìn)入輸氣管道，這個(gè)過程稱為“排氣過程”。 活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)是由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)，通過連桿、滑塊、活塞桿轉(zhuǎn)化為直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的。圖中只表示了一個(gè)活塞一個(gè)缸的空氣壓縮機(jī)，大多數(shù)空氣壓縮機(jī)是多缸多活塞的組合。,ysu-2010,11. 2.2 氣動(dòng)輔助元件,氣動(dòng)輔助元件分為氣源凈化裝置和其它輔助元件兩大類。 11.2.2.1 氣源凈化裝置 壓縮空氣凈化裝置一般包括：后冷卻器、油水分離器、貯氣罐、干燥器、過濾器等。,ysu-2010,(1)冷卻器,后冷卻器安裝在空氣壓縮機(jī)出口處的管道上。它的作用是將空氣壓縮機(jī)排出的壓縮空氣進(jìn)行冷卻，溫度由140170降至4050 。這樣就可使壓縮空氣中的油霧和水汽迅速達(dá)到飽和，使其大部分析出并凝結(jié)成油滴和水滴，以便經(jīng)油水分離器排出。 冷卻方式有水冷和氣冷兩種方式，蛇形管式后冷卻器的結(jié)構(gòu)見圖。,ysu-2010,(2)油水分離器,油水分離器安裝在后冷卻器出口管道上，它的作用是分離并排出壓縮空氣中凝聚的油分、水分和灰塵雜質(zhì)等，使壓縮空氣得到初步凈化。 如圖所示是撞擊折回并回轉(zhuǎn)式油水分離器的結(jié)構(gòu)形式。,1-支架；2-隔板；3-輸出管；4-進(jìn)氣管；5-柵板；6-放液閥,ysu-2010,（3）儲(chǔ) 氣 罐,儲(chǔ)氣罐在氣動(dòng)系統(tǒng)中主要作用：穩(wěn)定由往復(fù)式壓風(fēng)機(jī)工作時(shí)引起的周期性脈動(dòng)； 儲(chǔ)備一定量的壓縮空氣，保證在壓風(fēng)機(jī)停車后仍能在一定時(shí)間內(nèi)，維持系統(tǒng)所需要的壓力和氣量，使整個(gè)氣動(dòng)系統(tǒng)正常工作。 壓縮空氣經(jīng)儲(chǔ)氣罐也可進(jìn)一步分離其中的水份和油份。 儲(chǔ)氣罐一般采用焊接結(jié)構(gòu)，以立式居多。立式儲(chǔ)氣罐的結(jié)構(gòu)形式如圖所示。,ysu-2010,(4)一次過濾器,過濾器的作用是濾除壓縮空氣中雜質(zhì)微粒，達(dá)到氣動(dòng)系統(tǒng)所要求的凈化程度。 圖示為一次過濾器，氣流由切線方向進(jìn)入筒內(nèi)，在離心力作用下分離出液滴，然后氣體由下而上通過多孔鋼板，毛氈、硅膠、焦碳、濾網(wǎng)等過濾吸附材料，干燥清潔的空氣從筒頂輸出。,ysu-2010,（5）分水濾氣器,分水濾氣器濾灰能力較強(qiáng)，屬于二次過濾器。它和減壓閥、油霧器一起被稱為氣動(dòng)三聯(lián)件，是氣動(dòng)系統(tǒng)不可缺少的輔助元件。普通分水濾氣器的結(jié)構(gòu)如圖所示。 被引入旋風(fēng)葉子1，旋風(fēng)葉子上有很多小缺口，使空氣沿切線反向產(chǎn)生強(qiáng)烈的旋轉(zhuǎn)，這樣夾雜在氣體中的較大水滴、油滴、灰塵便獲得較大的離心力，并高速與水杯3內(nèi)壁碰撞，而從氣體中分離出來，沉淀于存水杯3中，然后氣體通過中間的濾芯2，部分灰塵、霧狀水被2攔截而濾去，潔凈的空氣便從輸出口輸出。,圖11.8 分水濾氣器結(jié)構(gòu)圖 1-旋風(fēng)葉子；2-濾芯；3-存水杯；4-擋水板；5-手動(dòng)排水閥,ysu-2010,（6） 消聲器,氣缸、氣動(dòng)馬達(dá)及氣閥等排出的氣體速度和功率均較高，直接排向大氣時(shí)，會(huì)發(fā)出100200 dB的噪音。為了降低氣動(dòng)系統(tǒng)的噪音，可在排出口設(shè)置消聲器，消聲器是通過對(duì)氣流的阻尼或增加排氣面積來降低噪音的。 吸收型消聲器是利用吸音材料消音的，吸音材料有玻璃纖維、鋼絲、毛氈等容易壓縮變形的材料。軟質(zhì)材料消音效果較好，但阻力往往太大，如圖所示。,1-端蓋；2-消音套 3-連接管,ysu-2010,(7)油霧器,油霧器是一種特殊的注油裝置。其作用是使?jié)櫥挽F化，隨著空氣流進(jìn)需要潤(rùn)滑的部件，達(dá)到潤(rùn)滑的目的。圖為油霧器的結(jié)構(gòu)。,ysu-2010,11.3 氣動(dòng)執(zhí)行元件,氣動(dòng)執(zhí)行元件是將壓縮空氣的壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的裝置。它包括氣缸和氣馬達(dá)。氣缸用于直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)或擺動(dòng)，氣馬達(dá)用于實(shí)現(xiàn)連續(xù)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。,ysu-2010,11.3.1 氣缸,氣缸是氣動(dòng)系統(tǒng)的執(zhí)行元件之一。除幾種特殊氣缸外，普通氣缸其種類及結(jié)構(gòu)形式與液壓缸基本相同。 目前最常選用的是標(biāo)準(zhǔn)氣缸，其結(jié)構(gòu)和參數(shù)都已系列化、標(biāo)準(zhǔn)化、通用化。QGA系列為無緩沖普通氣缸，其結(jié)構(gòu)如圖11.11所示；膜片式氣缸,ysu-2010,QGB系列為有緩沖普通氣缸，其結(jié)構(gòu)如圖11.12所示。由單向閥進(jìn)氣；排氣孔為虛線圓孔；緩沖柱塞與節(jié)流閥節(jié)流排氣，實(shí)現(xiàn)緩沖。 其它幾種較為典型的特殊氣缸有氣液阻尼缸、薄膜式氣缸和沖擊式氣缸等。,圖11.12 緩沖氣缸結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖,ysu-2010,11.3.1.1 氣液阻尼缸,普通氣缸工作時(shí)，由于氣體的壓縮性，當(dāng)外部載荷變化較大時(shí)，會(huì)產(chǎn)生“爬行”或“自走”現(xiàn)象，使氣缸的工作不穩(wěn)定。為了使氣缸運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，普遍采用氣液阻尼缸。 氣液阻尼缸是由氣缸和油缸組合而成，它的工作原理見圖11.13。它是以壓縮空氣為能源，并利用油液的不可壓縮性和控制油液排量來獲得活塞的平穩(wěn)運(yùn)動(dòng)和調(diào)節(jié)活塞的運(yùn)動(dòng)速度。,它將油缸和氣缸串聯(lián)成一個(gè)整體，兩個(gè)活塞固定在一根活塞桿上。,ysu-2010,當(dāng)氣缸右端供氣時(shí)，氣缸克服外負(fù)載并帶動(dòng)油缸同時(shí)向左運(yùn)動(dòng)，此時(shí)油缸左腔排油、單向閥關(guān)閉。油液只能經(jīng)節(jié)流閥緩慢流入油缸右腔，對(duì)整個(gè)活塞的運(yùn)動(dòng)起阻尼作用。調(diào)節(jié)節(jié)流閥的閥口大小就能達(dá)到調(diào)節(jié)活塞運(yùn)動(dòng)速度的目的。當(dāng)壓縮空氣經(jīng)換向閥從氣缸左腔進(jìn)入時(shí)，油缸右腔排油，此時(shí)因單向閥開啟，活塞能快速返回原來位置。,ysu-2010,這種氣液阻尼缸的結(jié)構(gòu)一般是將雙活塞桿缸作為油缸。因?yàn)檫@樣可使油缸兩腔的排油量相等，此時(shí)油箱內(nèi)的油液只用來補(bǔ)充因油缸泄漏而減少的油量，一般用油杯就行了。,ysu-2010,11.3.1.2.薄膜式氣缸,薄膜式氣缸是一種利用壓縮空氣通過膜片推動(dòng)活塞桿做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)的氣缸。 其功能類似于活塞氣缸，它可分為單作用式和雙作用式兩種。如圖所示為一種單作用膜片式氣缸，現(xiàn)場(chǎng)把它稱為氣動(dòng)加速器。,1-缸體;2-膜盤;3-膜片；4-彈簧;5-活塞桿;6-殼體;7-調(diào)節(jié)螺釘;,ysu-2010,膜片式氣缸與活塞式氣缸相比，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊；制造容易，成本低；維修方便，壽命長(zhǎng)；泄漏少等優(yōu)點(diǎn)。 但是，由于膜片式氣缸存在以下兩個(gè)缺點(diǎn)，其使用范圍受到一定的限制： 其一是因?yàn)槟て淖冃瘟坑邢蓿蚨谐毯芏?。一般行程不超過4050mm。 其二是膜片式氣缸活塞桿的輸出力和速度是變化的。膜片的變形量越大，吸收的壓縮空氣能量就越多，因而活塞桿輸出的推力即使在輸入氣壓不變的情況下也隨行程的增加而減小。,ysu-2010,11.3.1.3 沖擊氣缸,沖擊氣缸是一種體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于制造、耗氣功率小但能產(chǎn)生相當(dāng)大的沖擊力的一種特殊氣缸。與普通氣缸相比，沖擊氣缸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是增加了一個(gè)具有一定容積的蓄能腔和噴嘴。它的工作原理如圖所示。,ysu-2010,11.4 氣動(dòng)控制元件,在氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)中，氣動(dòng)控制元件是控制和調(diào)節(jié)壓縮空氣的壓力、流量和方向的各類控制閥，其作用是保證氣動(dòng)執(zhí)行元件(如氣缸、氣馬達(dá)等)按設(shè)計(jì)的程序正常地進(jìn)行工作。 氣動(dòng)控制閥按作用可分為壓力控制閥、流量控制閥和方向控制閥。,ysu-2010,11.4.1 壓力控制閥,11.4.1.1 壓力控制閥的作用及分類 氣動(dòng)系統(tǒng)不同于液壓系統(tǒng)，一般每一個(gè)液壓系統(tǒng)都自帶液壓源(液壓泵)；而在氣動(dòng)系統(tǒng)中，一般來說由空氣壓縮機(jī)先將空氣壓縮，儲(chǔ)存在貯氣罐內(nèi)，然后經(jīng)管路輸送給各個(gè)氣動(dòng)裝置使用。而貯氣罐的空氣壓力往往比各臺(tái)設(shè)備實(shí)際所需要的壓力高些，同時(shí)其壓力波動(dòng)值也較大。 因此需要用減壓閥(調(diào)壓閥)將其壓力減到每臺(tái)裝置所需的壓力，并使減壓后的壓力穩(wěn)定在所需壓力值上。,ysu-2010,有些氣動(dòng)回路需要依靠回路中壓力的變化來實(shí)現(xiàn)控制兩個(gè)執(zhí)行元件的順序動(dòng)作，所用的這種閥就是順序閥。 順序閥與單向閥的組合稱為單向順序閥。 所有的氣動(dòng)回路或貯氣罐為了安全起見，當(dāng)壓力超過允許壓力值時(shí)，需要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)向外排氣，這種壓力控制閥叫安全閥(溢流閥)。,ysu-2010,11.4.1.2 減壓閥(調(diào)壓閥),圖11.17是QTY型直動(dòng)式減壓閥結(jié)構(gòu)圖。其工作原理是：當(dāng)閥處于工作狀態(tài)時(shí)，調(diào)節(jié)手柄1、壓縮彈簧2、3及膜片5，通過閥桿6使閥芯8下移，進(jìn)氣閥口被打開，有壓氣流從左端輸入，經(jīng)閥口節(jié)流減壓后從右端輸出。,圖11.17 QTY型減壓閥結(jié)構(gòu)圖 及其職能符號(hào) l-手柄;2、3-調(diào)壓彈簧;4-溢流口;5-膜片;6-閥桿;7-阻尼孔;8-閥芯;9-閥座;10-復(fù)位彈簧;1l-排氣孔,閥口開啟,ysu-2010,輸出氣流的一部分由阻尼管7進(jìn)入膜片氣室，在膜片5的下方產(chǎn)生一個(gè)向上的推力，這個(gè)推力總是企圖把閥口開度關(guān)小，使其輸出壓力下降。 當(dāng)作用于膜片上的推力與彈簧力相平衡后，減壓閥的輸出壓力便保持一定。,閥口開啟,ysu-2010,當(dāng)輸入壓力發(fā)生波動(dòng)時(shí)，如輸入壓力瞬時(shí)升高，輸出壓力也隨之升高，作用于膜片5上的氣體推力也隨之增大，破壞了原來的力的平衡，使膜片5向上移動(dòng)，在膜片上移的同時(shí)，因復(fù)位彈簧10的作用，使輸出壓力下降，閥口關(guān)小。直到新的平衡為止。若壓力繼續(xù)升高,閥口關(guān)閉，,甚至有少量氣體經(jīng)溢流口4、排氣孔11排出。重新平衡后的輸出壓力又基本上恢復(fù)至原值。反之，輸出壓力瞬時(shí)下降，膜片下移，進(jìn)氣口開度增大，節(jié)流作用減小，輸出壓力又基本上回升至原值。調(diào)節(jié)手柄1使彈簧2、3恢復(fù)自由狀態(tài)，閥芯8在復(fù)位彈簧10的作用下，關(guān)閉進(jìn)氣閥口，這樣，減壓閥便處于截止?fàn)顟B(tài)，無氣流輸出。,閥口關(guān)閉,閥口開啟,閥口關(guān)閉,ysu-2010,安裝減壓閥時(shí)，要按氣流的方向和減壓閥上所示的箭頭方向，依照分水濾氣器減壓閥油霧器的安裝次序進(jìn)行安裝。調(diào)壓時(shí)應(yīng)由低向高調(diào)，直至規(guī)定的調(diào)壓值為止。閥不用時(shí)應(yīng)把手柄放松，以免膜片經(jīng)常受壓變形。,ysu-2010,11.4.1.3 順序閥,順序閥是依靠氣路中壓力的作用而控制執(zhí)行元件按順序動(dòng)作的壓力控制閥，如圖11.18所示，它根據(jù)彈簧的預(yù)壓縮量來控制其開啟壓力。當(dāng)輸入壓力達(dá)到或超過開啟壓力時(shí)，頂開彈簧，于是P到A才有氣輸出；反之A無氣輸出。順序閥一般很少單獨(dú)使用，往往與單向閥配合在一起，構(gòu)成單向順序閥。,圖11.18 順序閥工作原理圖 (a)關(guān)閉狀態(tài)；(b)開啟狀態(tài),ysu-2010,圖11.19所示為單向順序閥的工作原理圖。 當(dāng)壓縮空氣由左端進(jìn)入閥腔后，作用于活塞上的氣壓力超過壓縮彈簧上的力時(shí)，將活塞頂起，壓縮空氣從P經(jīng)A輸出，見圖11.19(a)，此時(shí)單向閥在壓差力及彈簧力的作用下處于關(guān)閉狀態(tài)。,圖11.19 單向順序閥工作原理圖 (a)順序閥開啟狀態(tài)；,ysu-2010,反向流動(dòng)時(shí)，輸入口側(cè)變成排氣口，輸出側(cè)壓力將頂開單向閥由O口排氣，見圖 (b)。 調(diào)節(jié)旋鈕就可改變單向順序閥的開啟壓力，以便在不同的開啟壓力下，控制執(zhí)行元件的順序動(dòng)作。,圖11.19 單向順序閥工作原理圖 (b)順序閥關(guān)閉單向閥打開狀態(tài),ysu-2010,11.4.1.4 安全閥,當(dāng)貯氣罐或回路中壓力超過某調(diào)定值，要用安全閥向外放氣，安全閥在系統(tǒng)中起過載保護(hù)作用。,圖11.20 安全閥工作原理圖 (a)關(guān)閉狀態(tài)；,ysu-2010,11.4.2 流量控制閥,在氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)中，有時(shí)需要控制氣缸的運(yùn)動(dòng)速度，有時(shí)需要控制換向閥的切換時(shí)間和氣動(dòng)信號(hào)的傳遞速度，這些都需要調(diào)節(jié)壓縮空氣的流量來實(shí)現(xiàn)。 流量控制閥包括節(jié)流閥、單向節(jié)流閥、排氣節(jié)流閥和快速排氣閥等。,ysu-2010,11.4.2.1 節(jié)流閥,圖11.21所示為圓柱斜切型節(jié)流閥的結(jié)構(gòu)圖。壓縮空氣由P口進(jìn)入，經(jīng)過節(jié)流后，由A 口流出。旋轉(zhuǎn)閥芯螺桿，就可改變節(jié)流口的開度，這樣就調(diào)節(jié)了壓縮空氣的流量。由于這種節(jié)流閥的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小，故應(yīng)用范圍較廣。 也可以做成單向閥和節(jié)流閥并聯(lián)的單向節(jié)流閥。,圖11.21 節(jié)流閥工作原理圖,ysu-2010,11.4.2.4 快速排氣閥,圖11.24為快速排氣閥工作原理圖。進(jìn)氣口P進(jìn)入壓縮空氣，并將密封活塞迅速右推，開啟閥口，同時(shí)關(guān)閉排氣口O，使進(jìn)氣口P和工作口A相通見圖(a)。 圖11.24(b)是P口沒有壓縮空氣進(jìn)入時(shí)，在A口和P口壓差作用下，密封活塞迅速左移，關(guān)閉P口，使A口通過O口快速排氣。 注意其職能符號(hào)。 快速排氣閥常安裝在換向閥和氣缸之間,圖11.24 快速排氣閥工作原理圖,ysu-2010,11.4.3 方向控制閥,方向控制閥是氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)中通過改變壓縮空氣的流動(dòng)方向和氣流的通斷，來控制執(zhí)行元件啟動(dòng)、停止及運(yùn)動(dòng)方向的氣動(dòng)元件。 根據(jù)方向控制閥的功能、控制方式、結(jié)構(gòu)形式、閥內(nèi)氣流的方向及密封形式等，可將方向控制閥分為幾類，見表11.2。,ysu-2010,11.4.3.1 氣壓控制換向閥,氣壓控制換向閥是以壓縮空氣為動(dòng)力切換氣閥，使氣路換向或通斷的閥類。氣壓控制換向閥的用途很廣，多用于組成全氣閥控制的氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)或易燃、易爆以及高凈化等場(chǎng)合。 下面僅介紹幾種典型的方向控制閥,ysu-2010,(1)單氣控加壓截止式換向閥,圖11.26為單氣控加壓截止式換向閥的工作原理圖。即11.26(a)是無氣控信號(hào)K時(shí)的狀態(tài)(即常態(tài))，此時(shí)，閥芯1在彈簧2的作用下處于上端位置，使閥A與O相通，A口排氣。,圖11.26 單氣控加壓截止式換向閥工作原理圖 (a)無控制信號(hào)狀態(tài)；(b)有控制信號(hào)狀態(tài) l-閥芯；2-彈簧,圖11.26(b)是在有氣控信號(hào)K時(shí)閥的狀態(tài)(即動(dòng)力閥狀態(tài))，由于氣壓力的作用，閥芯1壓縮彈簧2下移，使閥口A與O斷開，P與A接通，A口有氣體輸出。,ysu-2010,(2)雙氣控加壓式換向閥,圖11.28為雙氣控滑閥式換向閥的工作原理圖。圖11.28(a)為有氣控信號(hào)K2時(shí)閥的狀態(tài)，此時(shí)閥芯停在左邊，其通路狀態(tài)是P與A、B與O相通。圖11.28(b)為有氣控信號(hào)K1時(shí)閥的狀態(tài)(此時(shí)信號(hào)K2已不存在)，閥芯換位，其通路狀態(tài)變?yōu)镻與B、A與O相通。 雙氣控滑閥具有記憶功能，即氣控信號(hào)消失后，閥仍能保持在有信號(hào)時(shí)的工作狀態(tài)。,圖11.28 雙氣控滑閥式換向閥工作原理圖,ysu-2010,(3)差動(dòng)控制換向閥,差動(dòng)控制換向閥是利用控制氣壓作用在閥芯兩端不同面積上所產(chǎn)生的壓力差來使閥換向的一種控制方式。 圖11.29為二位五通差壓控制換向閥的結(jié)構(gòu)原理圖。閥的右腔始終與進(jìn)氣口P相通。,圖11.29 二位五通差壓控制換向閥結(jié)構(gòu)原理,1-端蓋；2-緩沖墊片；3,13-控制活塞；4,10,1l-密封墊；15,12-襯套；6-閥體；7-隔套；8-擋片；9-閥芯,ysu-2010,11.4.3.2 電磁控制換向閥,電磁換向閥是利用電磁力的作用來實(shí)現(xiàn)閥的切換以控制氣流的流動(dòng)方向。常用的電磁換向閥有直動(dòng)式和先導(dǎo)式兩種。 (1)直動(dòng)式電磁換向閥 圖11.30為直動(dòng)式單電控電磁閥的工作原理圖。它只有一個(gè)電磁鐵。,圖11.30 直動(dòng)式單電控電磁閥的工作原理圖 (a)斷電時(shí)狀態(tài)；(b)通電時(shí)狀態(tài) 1-電磁鐵；2-閥芯,ysu-2010,圖11.30(a)為常態(tài)情況，即激勵(lì)線圈不通電，此時(shí)閥在復(fù)位彈簧的作用下處于上端位置。其通路狀態(tài)為A與T相通，A口排氣。 當(dāng)通電時(shí)，電磁鐵1推動(dòng)閥芯向下移動(dòng)，氣路換向，其通路為P與A相通，A口進(jìn)氣，見圖11.30(b)。,圖11.30 直動(dòng)式單電控電磁閥的工作原理圖 (a)斷電時(shí)狀態(tài)；(b)通電時(shí)狀態(tài) 1-電磁鐵；2-閥芯,ysu-2010,圖11.31為直動(dòng)式雙電控電磁閥的工作原理圖。它有兩個(gè)電磁鐵，當(dāng)線圈1通電、2斷電見圖11.31(a)，閥芯被推向右端，其通路狀態(tài)是P與A、B與O2相通，A口進(jìn)氣