氣動閥門的控制常識

1、氣動閥門的控制常識點擊次數(shù)：360發(fā)布時間：2009-12-6 11:33:52氣動閥門的控制常識概述一、氣動控制閥的分類壓力控制閥斷續(xù)控制誦流量控卸閥 方向控制閥I射流邏輯元件氣瞬制閥L連續(xù)控制閥V伺服、比例壓力閥 伺服、比例方向閥 伺服、比例涼量閥射流比例閥圖4一1氣動控制閥分類f氣動控制閥是指在氣動系統(tǒng)中控制氣流的壓力、流量和流動方向，并保證氣動執(zhí)行元件或機(jī)構(gòu)正常工作的各類氣動元件?？刂坪驼{(diào)節(jié)壓縮空氣壓力的元件稱為壓力控制閥?？刂坪驼{(diào)節(jié)壓縮空氣流量的元件稱為流量控制閥。改變和控制氣流流動方向的元件稱為方向控制 閥。除上述三類控制閥外， 還有能實現(xiàn)一定邏輯功能的邏輯元件，包括元件內(nèi)部無可動

2、部件的射流元件和有可動部件的氣動邏輯元件。在結(jié)構(gòu)原理上，邏輯元件基本上和方向控制閥相同，僅僅是體積和通徑較小，一般用來實現(xiàn)信號的邏輯運算功能。近年來，隨著氣動元件的小型化以及PLC控制在氣動系統(tǒng)中的大量應(yīng)用，氣動邏輯元件的應(yīng)用范圍正在逐漸減小。從控制方式來分，氣動控制可分為斷續(xù)控制和連續(xù)控制兩類。在斷續(xù)控制系統(tǒng)中，通常要用壓力控制閥、流量控制閥和方向控制閥來實現(xiàn)程序動作；連續(xù)控制系統(tǒng)中，除了要用壓 力、流量控制閥外，還要采用伺服、比例控制閥等，以便對系統(tǒng)進(jìn)行連續(xù)控制。氣動控制閥 分類如圖 4.1 。二、氣動控制閥和液壓閥的比較（一）使用的能源不同氣動元件和裝置可采用空壓站集中供氣的方法， 根據(jù)

3、使用要求和控制點的不同來調(diào)節(jié)各 自減壓閥的工作壓力。 液壓閥都設(shè)有回油管路， 便于油箱收集用過的液壓油。 氣動控制閥可 以通過排氣口直接把壓縮空氣向大氣排放。（二）對泄漏的要求不同液壓閥對向外的泄漏要求嚴(yán)格， 而對元件內(nèi)部的少量泄漏卻是允許的。 對氣動控制閥來 說，除間隙密封的閥外，原則上不允許內(nèi)部泄漏。氣動閥的內(nèi)部泄漏有導(dǎo)致事故的危險。對氣動管道來說， 允許有少許泄漏； 而液壓管道的泄漏將造成系統(tǒng)壓力下降和對環(huán)境的 污染。（三）對潤滑的要求不同液壓系統(tǒng)的工作介質(zhì)為液壓油， 液壓閥不存在對潤滑的要求； 氣動系統(tǒng)的工作介質(zhì)為空 氣，空氣無潤滑性，因此許多氣動閥需要油霧潤滑。閥的零件應(yīng)選擇不易受水

4、腐蝕的材料， 或者采取必要的防銹措施。（四）壓力范圍不同氣動閥的工作壓力范圍比液壓閥低。 氣動閥的工作壓力通常為 10bar 以內(nèi)， 少數(shù)可達(dá)到 40bar 以內(nèi)。但液壓閥的工作壓力都很高（通常在 50Mpa 以內(nèi)）。若氣動閥在超過最高容許 壓力下使用。往往會發(fā)生嚴(yán)重事故。（五）使用特點不同一般氣動閥比液壓閥結(jié)構(gòu)緊湊、 重量輕， 易于集成安裝， 閥的工作頻率高、 使用壽命長。 氣動閥正向低功率、小型化方向發(fā)展，已出現(xiàn)功率只有0.5W 的低功率電磁閥。可與微機(jī)和PLC可編程控制器直接連接，也可與電子器件一起安裝在印刷線路板上，通過標(biāo)準(zhǔn)板接通氣 電回路，省卻了大量配線，適用于氣動工業(yè)機(jī)械手、復(fù)雜的

5、生產(chǎn)制造裝配線等場合三、 氣動控制閥的結(jié)構(gòu)特性 氣動控制閥的結(jié)構(gòu)可分解成閥體 （包含閥座和閥孔等） 和閥心兩部分， 根據(jù)兩者 的相對位置，有常閉型和常開型兩種。閥從結(jié)構(gòu)上可以分為：截止式、滑柱式和 滑板式三類閥。（一）截止式閥的結(jié)構(gòu)及特性截止式閥的閥心沿著閥座的軸向移動，控制進(jìn)氣和排氣。圖4.2所示為二通截止式閥的基本結(jié)構(gòu)。圖4.2a中，在閥的P 口輸入工作氣壓后，閥芯在彈簧和氣體 壓力作用下緊壓在閥座上，壓縮空氣不能從A 口流出；圖4.2b為閥桿受到向下的作用力后，閥芯向下移動，脫離閥座，壓縮空氣就能從P 口流向A口輸出。這就是截止式閥的切換原理。圖4.3所示的閥為常通型結(jié)構(gòu)。圖4.3a為初

6、始狀態(tài)，與圖4.2a相反，閥 心在彈簧力作用下離開閥座，壓縮空氣從P 口流向A 口輸出。圖4.3b為工作狀態(tài)，閥桿在向上 的力作用下，閥心緊壓在閥座上關(guān)閉閥口，流道被關(guān)斷，A 口沒有壓縮空氣流出。圖4 2二通載止閥（常閉型）® 4.3二通載止閥（常通型）b圖4.4所示為三通截止式閥的結(jié)構(gòu)，閥有 P、A、0三個孔口。圖4.4a為閥的初 始狀態(tài)，閥心緊壓在上閥座上，P 口和A口通路被關(guān)斷，A 口和0口相通。閥的 輸出A 口沒有輸出。圖4.4b為工作狀態(tài)。閥桿受力后使閥心離開上閥座而緊壓在下閥座上，關(guān)閉排 氣0 口，打開P 口至A 口之間的通道，壓縮空氣從 P 口流向A 口輸出。圖4.4c

7、 所示為閥在切換過程中閥心所處的瞬態(tài)位置。此時，P、A、0三個孔口同時相通，而發(fā)生串氣現(xiàn)象。實際上，對于快速切換的閥，這種串氣現(xiàn)象對閥的動作不存在 什么影響。但緩慢切換時，應(yīng)予以注意。截止式閥的結(jié)構(gòu)決定了其開啟所需的時間較短， 但開啟大口徑的閥則需較大的開 啟力。因此截止式閥多用于小口徑的閥。 需要大流量或高壓時，往往采取先導(dǎo)式 的結(jié)構(gòu)。其方法是增加一個控制活塞，先導(dǎo)控制氣壓作用在活塞上產(chǎn)生的較大操 縱力，以彌補(bǔ)上述缺點。初始狀態(tài)工作狀態(tài)瞬時狀態(tài)匸圖4.4所示背三通截止式閥的結(jié)構(gòu)荻為了使截止式閥密封可靠，操縱方便，另一種方法是采用壓力平衡的方法， 如圖 4.5所示，在閥桿兩側(cè)增加了活塞，活塞受

8、氣壓作用面積和閥心受壓面積相等， 這種閥稱為壓力平衡式閥。由于初始狀態(tài)時，工作氣壓作用在閥桿上的合力為零， 使開啟閥門的操作力大大降低。（二）滑柱式閥的結(jié)構(gòu)及特性滑柱式閥是用圓柱狀的閥心在圓筒形閥套內(nèi)沿軸向移動，從而切換氣路。圖4.6所示為滑柱式閥的基本結(jié)構(gòu)。圖4.6左圖為閥的初始狀態(tài)，滑柱在彈簧力的作用下右移。此時，壓縮空 氣從輸人口 P流向輸出口 A，A 口有氣壓輸出，B 口無氣壓輸出。圖4.6右圖為閥的工作狀 態(tài)；滑柱在操縱力作用下克服彈簧力左移，關(guān)斷P 口和A 口通路，接通P 口和B 口。于是,B 口有輸出，A 口無輸出。滑柱式閥在結(jié)構(gòu)上只要稍稍改變閥套或滑柱的尺寸、形狀就能實現(xiàn)兩位四

9、通 和兩位五通閥的功能P圖4上滑拄式閥的基本結(jié)構(gòu)P4.2 方向控制閥一、方向控制閥概述（一）操作方式為了使閥換向，必須對閥心施加一定大小的軸向力。使其迅速移動改變閥心的位置。這種獲得軸向力的方式叫做換向閥的操作方式，或控制方式。通?？煞譃闅鈮?、電磁、人力和機(jī)械四種操作方式。1氣壓操作用氣壓力來獲得軸向力使閥心迅速移動換向的操作方式叫做氣壓操作。它按施加壓力的方式可分為加壓控制、卸壓控制、差壓控制和時間控制。1）加壓控制是指施加在閥心控制端的壓力逐漸升到一定值時，使閥心迅速移動 換向的控制，閥心沿著加壓方向移動。2 ）卸壓控制是指施加在閥心控制端的壓力逐漸降到一定值時，閥心迅速換向的控制， 常用

10、作三位閥的控制。3）差壓控制是指閥心采用氣壓復(fù)位或彈簧復(fù)位的情況下，利用閥心 兩端受氣壓作用的面積不等（或兩端氣壓不等） 而產(chǎn)生的軸向力之差值， 使閥心迅速移動換向的控制。其原理如圖 4.7所示，Ki為控制氣壓口。圖4,7差壓控制原理圖門這種控制方式只需一個控制信號，故得到廣泛的應(yīng)用，可應(yīng)用于各種結(jié)構(gòu)的主閥. 。氣壓復(fù) 位省去了彈簧，提高了可靠性。差壓控制的特點是所控制的主閥不具有記憶功能， 且控制信 號和復(fù)位信號均須為長信號。4 ）時間控制是指利用氣流向由氣阻（節(jié)流孔）和氣容構(gòu)成的阻容環(huán)節(jié)充氣，經(jīng)過一定 時間后，當(dāng)氣容內(nèi)壓力升至一定值時，閥心在差壓力作用下迅速移動換向的控制。圖4.S采冃卩對

11、原理的脈沖和時間控制的信號輸出有脈沖信號和延時信號兩種。圖4.8所示為脈沖閥原理圖，在閥的P口輸入氣壓信號后，A口即有輸出，同時氣流經(jīng)節(jié)流孔向氣室充氣，當(dāng)氣容內(nèi)的壓力上升到 閥的切換壓力時，活塞向左移關(guān)斷P A通路，A 口無輸出，即閥的 A 口輸出為脈沖信號。脈沖信號的寬度決定于節(jié)流孔和氣室的大小。圖4.9所示為一種二位三通延時換向閥結(jié)構(gòu)原理 （常斷延時通型）。調(diào)節(jié)節(jié)流針 閥的開度即可改變延時時間。® 4.10延時法的四種弒態(tài)xi）常斷延時通型b ）常通延時斷型延時換向閥的輸出可組成四種型式：常斷延時通、常通延時斷，常斷延時斷及常通延時通。其輸出狀態(tài)和對應(yīng)的圖形符號如圖4.10所示。

12、2.電磁操作用電磁力來獲得軸向力， 使閥心迅速移動的換向控制方式稱為電磁操作。它按電磁力作用于主閥閥心的方式分為直動式和先導(dǎo)式兩種。11直動式電磁控制換向閥原理亠迫）斷電撥范b通電狀態(tài)C電磁袂出邇電b斷電電碗錢b逋電乩斷電1）直動式電磁控制是用電磁鐵產(chǎn)生的電磁力直接推動閥心來實現(xiàn)換向的一種電磁控制閥。根據(jù)閥芯復(fù)位的控制方式可分為單電控和雙電控，其控制原理如圖4.11所示。圖4.11a、b為直動式單電磁控制彈簧復(fù)位方式。圖4.10c、d為直動式雙電磁控制方式。5 P 6c）d>2）先導(dǎo)式電磁控制是指由先導(dǎo)式電磁閥（一般為直動式電磁控制換向閥）輸出的氣壓力來操縱主閥閥芯實現(xiàn)閥換向的一種電磁控

13、制方式。它實際上是一種由電磁控制和氣壓控制 （加壓、卸壓、差壓等）的復(fù)合控制，通常稱為先導(dǎo)式電磁氣控。圖 4.12 所示為先導(dǎo)式電磁氣控?fù)Q向閥原理，圖 4.12a、b為單電控動作原理。圖 4.12c、d為雙電控動作原理。3人力操作用人力來獲得軸向力使閥迅速移動換向的控制方式稱作人力操作。人力控制可分為手動控制和腳踏控制等。按人力作用于主閥的方式可分為直動式、先導(dǎo)式。4機(jī)械操作用機(jī)械力來獲得軸向力使閥芯迅速移動換向的控制方式稱作機(jī)械操作。按機(jī)械力作用于主閥的形式可分為直動式和先導(dǎo)式兩種。（二）方向控制閥的通口數(shù)和基本機(jī)能換向閥的基本機(jī)能就是對氣體的流動產(chǎn)生通、 斷作用。 一個換向閥具有同時接通和

14、斷開幾 個回路， 可以使其中一個回路處于接通狀態(tài)而另一個回路處于斷開狀態(tài)， 或者幾個回路同時 被切斷。為了表示這種切換性能，可用換向閥的通口數(shù)（通路數(shù)）來表達(dá)。1 ）二通閥 二通閥有兩個通口，即輸入口（用 P表示）和輸出口（用 A表示），只能控 制流道的接通和斷開。根據(jù) PtA通路靜止位置所處的狀態(tài)又分為常通式二通閥和常斷式二 通閥。2 ）三通閥 三通閥有三個通口，除 P、A 口外，還有一個排氣口（用 0表示）。根據(jù)PtA、 At0 通路靜止位置所處的狀態(tài)也分為常通式和常斷式兩種三通閥。3 ）四通閥 四通閥有四個通口，除 P、A、0外。還有一個輸出口（用 B表示）。流路為Pt a、Bt 0,或

15、pt B、At 0?？梢酝瑫r切換兩個流路，主要用于控制雙作用氣缸。4 ）五通閥 五通閥有五個通口，除 P、A、B外，有兩個排氣口（用 0i、O2表示）。其流路為Pt A Bt O2或Pt B、A 一 0i。這種閥與四通閥一樣作為控制雙作用氣缸用。這種閥也 可作為雙供氣閥（即選擇閥）用,即將兩個排氣口分別作為輸入口Pl、 P2。此外,也有五個通口以上的閥,是一種專用性較強(qiáng)的換向閥,這里不作介紹。三） 方向控制閥的位數(shù)表4一1 包換向閥的通路頻與切換位苴位數(shù)是指換向閥的切換狀態(tài)數(shù)，有兩種切換狀態(tài)的閥稱作二位閥，有 三種切換狀態(tài)的閥稱作三位閥。有三種以上切換狀態(tài)的閥稱作多位 閥。常見換向閥的通路數(shù)與

16、切換位置如表4.1所示。1）二位閥 二位閥通常有二位二通、二位三通、二位四通、二位五通等。二位閥有兩種，一種是取消操縱力后能恢復(fù)到原來狀態(tài)的稱為自動復(fù)位式。另一種是不能自動復(fù)位的閥（除非加反向的操縱力），這種閥稱為記憶式。2）三位閥 三位閥通常有三位三通、三位四通、三位五通等。三位閥中，中間位置狀態(tài)有中間封閉、中間卸壓、中間加壓三種狀態(tài)。表4.1所示為氣動換向閥的通路數(shù)與切換位置數(shù)。（四）方向控制閥的公稱通徑閥的規(guī)格直接反映了閥的流通能力，是閥的一項基本參數(shù)，也是用戶選用換向閥的重要依據(jù)之一。通常用其配管的公稱通徑來表示，另外也有用螺紋管接頭的公稱通徑來表示。表4.2列出了閥的常用公稱通徑及相

17、應(yīng)的流量性能、接管螺紋等，供選用參考。表4.2閥的常用公稱通徑及相應(yīng)的流量性能、接管螺紋公稱邇徑/mm"6P10P20+125P40'連接* 公制Q,110X1 +114X1.S<fliSXl.Si122X1.5*12TX2*3133 X 2*3142 X2P150 X XH60X&螺皺玄英制心GUE*G1/4PG3朋心G3/WGWG1 1/4+G1 1/2-砂e 值A(chǔ)m"時40*?時1103時400650監(jiān)值卩0 521.012.03-曲S鬧9 615.220.232.初»值心0妙2.43®6. 5*-111. 2*517 T*3

18、茲一6心33.3額定疣量£ E/hH2 5心討7+11"20325270100壓力降利FE<0.02*SC0.O1S+"<0.015*?<0-015<0.012<0.012+<0.012*0 01*1<0.01+-、電磁閥(一)電磁鐵的基本結(jié)構(gòu)可動鐵“1>圖4一 13電磁鐵結(jié)構(gòu) a)T型h) I型J平板型J電磁閥由電磁鐵和閥體組成。電磁鐵是電磁閥的主要部件之一，其作用是利用電磁原理將電信號轉(zhuǎn)換成閥芯（動鐵心）的位移。根據(jù)電磁鐵的結(jié)構(gòu)，可分為T型、I型和平板型，如圖4.13所示。T 型電磁鐵為了減少鐵損，用高磁通的硅鋼

19、片層疊制成，能夠獲得較好的效率和較大的 吸引力，但所需的行程和體積較大，主要用于行程較大的直動式電磁閥。I型電磁鐵適用于直流電磁鐵和小型交流電磁鐵，用圓柱形普通磁性材料制成， 其鐵心的端面通常制成平面狀或圓錐狀。與T型電磁鐵相比，1型電磁鐵的吸力較小，行程較短。圓柱形鐵心的重量輕、吸引時的沖擊小，所以使用壽命長，主要用于小型直動式和先導(dǎo)式電 磁閥。平板型電磁鐵適用于交流和直流小型電磁鐵,其特性與I型相似,主要用于小型直動式截止閥和先導(dǎo)式電磁閥。（二）電磁鐵的基本特性h)E 4.14電流與行程的特性芙系* 刃交扳電磁鐵b）直流電磁鐵存圖4.14所示為電磁鐵的電流與行程的特性關(guān)系。 由圖4.14可

20、見，交流電 磁鐵開始吸合時電流最大（起動電流）；當(dāng)動鐵心與靜鐵心吸合后， 電流呈一定值（保持電流）。大型交流電磁閥的啟動電流可達(dá)保持 電流的10倍以上，是小型交流電磁閥和先導(dǎo)式電磁閥的 2倍左右。 直流電磁鐵的電流與行程無關(guān)，電流始終保持一定值。通常，電磁鐵長時間吸合是不會燒壞的。但是，當(dāng)發(fā)生諸如主閥被雜質(zhì)卡住、動鐵心與靜鐵心沒有完全吸合等情況時，特別是交流直動式電磁閥會引起電流過載，并產(chǎn)生高溫，燒壞線圈。圖4.15所示為電磁鐵的吸力特性。交流電磁鐵和直流電磁鐵相似，當(dāng)電壓增加或行程減小 時，吸力增加。但是，當(dāng)動鐵心的行程較大時，由于交流與直流電磁鐵的電流特性不同，直 流電磁鐵的吸力將大大下降

21、，而交流電磁鐵吸力下降較緩慢。常用電磁鐵的額定電壓有 ACIIOV、AC220V DC24V等三種，允許電壓偏差值為土 10%, 小型直流電磁鐵的電壓允許偏差值為 -15 %一 +10%。交流電磁鐵的特性因頻率不同而變， 但 當(dāng)頻率為50Hz或60Hz時，其特性相差甚小，可以通用。交流電磁鐵因磁力線和電流方向交替變化，會發(fā)生動鐵心的吸合與釋放的反復(fù)動作，其頻率為交流頻率的2倍，因而會產(chǎn)生交流峰鳴聲。其解決方法是在靜鐵心的吸合端面上嵌入 短路的整流銅環(huán)，利用短路銅環(huán)感應(yīng)的電流產(chǎn)生與主磁力線相位錯開的磁力線來阻止交流蜂 鳴聲。（三）二通電磁閥可動鐵心'圖也邁 二位二通電磁閥心Ia）直動式b

22、）膜片就止先導(dǎo)式S4.17載止式二位三通直動式電磁閥臥“圖4.16所示為二通電磁閥。圖4.16a為直動式電磁閥，閥的動鐵心端面帶有密封橡膠，可直接封住閥座氣孔。電磁鐵通電時，動鐵心被吸合向上，主閥打開；電磁鐵斷電時，動鐵心被彈簧力復(fù)位，主閥關(guān)閉。圖 416b 為膜片截止式先導(dǎo)電磁閥，膜片上有一節(jié)流小孔， 輸入氣壓能通過節(jié)流小孔作用在膜片上部，使主閥關(guān)閉。當(dāng)電磁鐵通電時動磁心被吸合向上，膜片上部的空氣經(jīng)閥座氣孔流出，壓力下降，膜片在上下壓差作用下被頂起，主閥被打開。當(dāng)電磁鐵斷電時 動鐵心關(guān)閉閥座氣孔，上部壓力增加，壓下膜片關(guān)閉主閥。這種閥 的特點是體積小、 流通能力大， 可通過大流量。 這類閥適

23、用于石油、 化工、制冷等工業(yè)部門，用來輸送空氣、隋性氣體、水及礦物油。（四）三通電磁閥圖4.17所示為截止式二位三通直動式電磁閥。這種閥有常閉式（NC和常開式（NO兩種。 圖示為常閉式，電磁鐵的動鐵心兩端面裝有密封橡膠， 上下有兩個閥座。當(dāng)電磁鐵斷 電時，下面閥座被圭寸住， PtA通路關(guān)閉，At0通路打開；當(dāng)電磁鐵通電時，上面的閥座被 封住。Pt a通路打開，At O通路關(guān)閉。閥體上裝有手動桿，用來手動操作閥的切換。這種 閥結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠。常用于控制小型單作用氣缸，或用作先導(dǎo)電磁閥的先導(dǎo)部分。五）四通和五通電磁閥根據(jù)電磁鐵的個數(shù)分為單電控和雙電控兩種。 根據(jù)切換位置分為二位閥和三位閥， 而

24、主 閥部分的密封方式有多種多樣。（1）二位單電控電磁閥圖 4.18 所示為一種二位五通單電控電磁閥，其主閥采用截止式彈簧復(fù)位結(jié)構(gòu)。先導(dǎo)閥 的氣源可以用內(nèi)部 P 口氣源（內(nèi)先導(dǎo)），也可以用外接控制氣源（外先導(dǎo)）。該閥用作外先 導(dǎo)時，其最低工作壓力可從零開始。三他元通單電控電磁閥"（截止龍Q圖4.19二位舌通單電控電磁閥（滑柱口J啟 戸 H Dj圖4.19所示也是一種二位五通單電控電磁閥，其主閥采用滑柱式氣壓復(fù)位結(jié)構(gòu)。通路 間密封采用D形密封，安裝在滑柱的密封溝槽中，由于密封圈圓弧直徑很小，壓縮量只有 0.05mm左右，所以通過圓角為 0.2mm左右溝槽時不會損壞。該閥具有結(jié)構(gòu)緊湊、摩擦

25、阻力 小、無給油潤滑等特點。（2）二位雙電控電磁閥圖4. 20 a）二位五通雙電控先導(dǎo)式電磁閥這種閥如圖4.20 a所示，具有記憶功能，電磁鐵斷電后主閥仍繼續(xù)保持所處的 切換位置。圖4.20所示為一種二位五通雙電控先導(dǎo)式電磁閥，先導(dǎo)原理如圖 4.20b所示 主閥部分由TS密封（Triple Sqeeze）的無閥套的滑柱式閥構(gòu)成。其特點是滑動阻力小，在密封方向上截面對稱，無密封方向性，具有壓縮密封和唇形密封的各 自優(yōu)點。裝配時,在閥桿的TS密封件上已封入了特種潤滑油脂，可在無給油潤滑 系統(tǒng)中應(yīng)用。閥的結(jié)構(gòu)簡單，維修方便。（3）三位雙電控電磁閥這種閥具有兩個電磁鐵， 在兩個電磁鐵同時斷電時， 閥桿

26、回復(fù)到中間位置。 除中間位置以外的另外兩個切換位置的空氣流路狀態(tài)與二位五通閥相同。中間位置的通路狀態(tài)， 一般有中間封閉、中間卸壓和中間加壓三種狀態(tài)。 這種三位閥常用于停電或緊急停止后仍需保持氣 動執(zhí)行元件正常工作狀態(tài)的場合。4. 20 h）電控先導(dǎo)原理桿圖止21三位五通觀電控?fù)Q向閥i、T 一電讎鐵2、6控制活塞3、5彈簧4滑柱*圖4.21所示為三位五通雙電控?fù)Q向閥。在沒有通電時，由于兩個彈簧的作用，使滑柱處于 中間封閉位置。當(dāng)電磁鐵 1通電時，它輸出的氣壓作用在控制活塞上。閥換向：貝UP- A接通，B-02排氣；同樣，當(dāng)電磁鐵 2通電時，則P-B接通，A-01排氣。該三位閥是靠加壓 控制使閥換

27、向的，電磁先導(dǎo)閥為常斷式。若三位閥用卸壓控制換向，則電磁先導(dǎo)閥需用常通式的。(六) 電磁閥特性電磁閥的特性包括 4個方面：(1) 流量特性 流量參數(shù)可以用有效截面積S值、流通能力Cv值表示。(2) 響應(yīng)時間 從接受控制信號開始到換向閥換向動作完成的時間，可分為開啟時 間與關(guān)閉時間。如圖 4.22所示。is1*開忠時阿時閘圖4.22閥的響應(yīng)1換向時間“(3) 最高換向頻率指電磁閥所能反復(fù)切換的最高次數(shù)，其單 位是Hzo電磁閥最高換向頻率不僅取決于開關(guān)速度，還與電磁鐵溫 升、閥的構(gòu)造和工作壽命等因素有關(guān)。通常，小型直動式電磁閥約為 1020Hz,大型先導(dǎo)閥約為10Hz左右，高頻電磁閥可達(dá) 30 H

28、z。(4) 溫度通常電磁閥工作的環(huán)境溫度為 550C，溫度下限是由排氣時絕熱膨脹引起的溫度下降不會使空氣中的水分結(jié)冰的 溫度。溫度上限是由電磁閥材料本身耐溫范圍所決定的。電磁閥線圈極限允許溫升見表4.3。表4.3電磁閥線圈極限允許溫升(°C)細(xì)竦等級4E級絕絳心長朋工祚制82115間瞬長時或反臺短時王作衣30P9531Q5*3（七）電磁閥的電氣結(jié)構(gòu)電磁閥的電氣結(jié)構(gòu)應(yīng)使接線可靠，更換閥體方便，易于維修保養(yǎng)。外接線方式有多種。 圖4.23所示為電磁閥各種接線方式示意圖。圖4. 23電磁閥的接統(tǒng)育式心a）直接引線bh c）接線座4 d） DIN插座 e）接插座護(hù) |1）直接引線 接線直接從

29、電磁鐵的模壓成形塑封中引出導(dǎo)線，且用不同顏色的導(dǎo)線來 表示交流、直流和電壓等參數(shù)。2）接線座方式 在模壓成形塑封時將接線座與電磁鐵制成一體，使用接線端子來連接導(dǎo)線的方式。3）DIN插座方式 使用德國DIN標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計的插座接線端子的接線方式。4）接插座方式 在電磁鐵上裝有接插座的接線方式，并附有連接導(dǎo)線的插口附 件。在閥的電氣結(jié)構(gòu)中常常設(shè)有指示燈， 以識別電磁閥是否通電。 通常，交流電工作時用氖 燈，直流電工作時用發(fā)光二極管。 在電磁閥電源接通或斷開瞬時， 在電磁鐵線圈的兩端會產(chǎn) 生額定電壓數(shù)倍的反電勢引起的峰值電壓，它可能導(dǎo)致控制電路誤動作?；驌p壞電子器件。為此，電氣結(jié)構(gòu)中常裝有（內(nèi)裝、或外插）

30、由壓敏電阻、RC元件或二極管構(gòu)成的保護(hù)線路，用來吸收反電勢峰值電壓。（八）電磁閥的連接方式閥的連接方式有板式連接、管式連接、集裝式（閥島、匯流板）連接和法蘭連接。板式連接裝卸方便，修理時不必拆卸管道，這對復(fù)雜的氣路系統(tǒng)十分重要。管式連接多用 于簡單的氣路系統(tǒng)中，或采用快速接頭的系統(tǒng)中。法蘭連接 主要用于大通徑的閥，如公稱通徑在32mm以上的閥。集裝連接是在板式連接的基礎(chǔ)上出現(xiàn)的一種新的連接方式，如圖4.24所示。它使管路大大簡化，所占空間大大縮小，裝拆簡便，特別適用于復(fù)雜的氣路系統(tǒng)。集裝連接是將多個電磁閥或氣控閥集中安裝在連接板上，連接板使板上安裝的閥有共同的供氣和共同的排氣管路，或者共同的供

31、氣和個別排氣的管路。從其裝配結(jié)構(gòu)可以分為整體型、模塊型、集中接線型和少接線型等集裝板結(jié)構(gòu)。集裝板材料通常為鋁合金，也有帶快速接頭的注塑成形集裝板。圖集裝式結(jié)構(gòu)戶1）整體型集裝板其內(nèi)部氣路結(jié)構(gòu)簡單，體積小，結(jié)構(gòu)緊湊，造價低，板上安裝的閥數(shù)量不能任意改變。輸出口 A、B通常設(shè)在集裝板的上面或側(cè)面，如圖4.24所示。2 ）模塊型集裝板是一組模塊化的集裝板，由連接螺紋將集裝板等組合而成，可根據(jù)所安裝的閥數(shù)量和回路結(jié)構(gòu)進(jìn)行任意拼裝，構(gòu)成復(fù)雜的氣動回路。3 ）集中接線型集裝板這種集裝板內(nèi)部有接線用的接插型多芯接線端子，所安裝的電磁閥可通過這些接線端子集中接線與外部連接。電磁閥與集裝板的接線方式有引線型和接

32、插座型兩種，按需選用。其特點是接線簡單，外觀整潔，維修方便。4）少接線型集裝板在現(xiàn)代氣動自動化系統(tǒng)中，常使用PLC可編程序控制器進(jìn)行系統(tǒng)的程序控制。為此，利用數(shù)字信號處理技術(shù)。將PLC的并聯(lián)信號變換成串聯(lián)信號輸送給電磁閥，、僅用34根導(dǎo)線便可同時控制幾十個甚至上百個電磁閥。在集裝板內(nèi)裝有信號轉(zhuǎn)換 器，該轉(zhuǎn)換器將串聯(lián)信號再次轉(zhuǎn)換為并聯(lián)信號，并按編碼送至指定地址的電磁閥使之動作。 采用這種集裝板大大減少了繁雜的接線工作，又提高了系統(tǒng)工作的可靠性。少接線型集裝板應(yīng)用如圖4.25所示。三、氣控閥（一）氣控閥的結(jié)構(gòu)氣控閥主閥部分結(jié)構(gòu)與電磁閥相同。 氣動操縱方式有直動式和先 導(dǎo)式兩種。直動式是控制氣壓直接

33、進(jìn)行主閥切換； 先導(dǎo)式是控制 氣壓先經(jīng)活塞或膜片放大，然后再進(jìn)行主閥的切換。圖4.26所示為間隙密封雙氣控?fù)Q向閥，靠鋼球彈簧定位機(jī)構(gòu)定位，帶有手動裝置，供安裝調(diào)試用。該閥具有無給油潤滑特點。E 4. 26聞隊密封雙弓控?fù)Q向冏卩鼻圖4.27所示為截止式雙氣控?fù)Q向閥，由四個二位三通閥構(gòu)成， 能實現(xiàn)四位五通功能。14.27四位五通載止式氷氣控方向閥口d- 2K B尸 EIB3IBI«IOA靠彈簧實現(xiàn)中間圭封閉位置狀態(tài)。當(dāng)Ki有輸入信號時，閥b、d打開，P-A、B- 02接通；當(dāng)&有輸入信號時，閥a、c打開，P- B、 A 0i接通；當(dāng)K、Kz同時有脈沖信號時，P、A B、Oi、02

34、全部 接通。該閥適用于定位、緊急停機(jī)及將雙作用氣缸停在特定位置 等場合。（二）氣控閥的特點采用間隙密封的，滑，柱式結(jié)構(gòu)時，其滑動摩擦力很小， 多為直動式操縱，且閥心上受力 平衡，控制壓力不受工作壓力影響，所以可在低壓條件下動作。采用彈性密封的滑柱式結(jié)構(gòu)時，由于滑動摩擦力較大多為先導(dǎo)式操縱。采用截止式結(jié)構(gòu)的閥， 通常實現(xiàn)二位三通閥較方便.但無記憶功能。由截止式結(jié)構(gòu)構(gòu)成二位五通換向閥，需由兩個二位三通截止式閥并聯(lián)構(gòu)成。四、人力控制閥（一）人力控制閥的特點人力控制閥（以下簡稱人控制）在手動、半自動和自動控制系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。 在手動系統(tǒng)中，一般用人控閥直接操縱氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)；在半自動和自動系統(tǒng)中

35、多用作信號閥。實際上。人控閥除了頭部操縱結(jié)構(gòu)和要求操縱靈活外，其閥心結(jié)構(gòu)基本上和機(jī)控閥相同。人控閥應(yīng)安裝在便于操作的地方，以防止長期操作引起疲勞。 操作力不宜過大。為防止誤操作，通常需要增加安全裝置，腳踏閥上應(yīng)有防護(hù)罩。（二）手動閥手動閥的操縱頭部結(jié)構(gòu)主要有按鈕式、磨菇頭式、旋鈕式、撥動式、鎖式等，如圖4.28所示。按鈕式、磨菇頭式有單穩(wěn)態(tài)與雙穩(wěn)態(tài)之分，通常是單穩(wěn)態(tài)的，無記憶功能。旋鈕式、 撥動式、鎖式都為雙穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)，具有定位性能，即操作力除去后仍能保持閥的工作狀態(tài)不變。,通常采用彈簧復(fù)位。 主閥結(jié)構(gòu)主要采用截止式、滑柱式和滑板式。雖然前兩種用得較多，但后者容易實現(xiàn)多位多通，常用作分配閥。手動

36、閥操作力不能太大， 故常采用長手柄以減小操作力，或者閥心采用氣壓平衡結(jié)構(gòu)，減小氣壓作用面積。 手動閥操作較緩慢，為了避免各氣路相通現(xiàn)象，閥桿和閥芯做成分離的兩部分，閥桿中間的排氣口在切換過程中先與閥心平面圖28手動閥頭部結(jié)構(gòu)*心R按鈕開關(guān)X磨菇頭開關(guān)亠 討旋鈕開關(guān)d）撥動開關(guān)胡鎖宦開關(guān)接觸關(guān)閉，然后再打開輸出口。圖4.29為手動4/3 （三位四通）旋轉(zhuǎn)閥，手動旋轉(zhuǎn)金屬的有通氣孔的圓盤，使空氣內(nèi)部連接閥內(nèi)的氣口。壓力的不平衡使圓盤緊貼它的配合面， 壓力輸入在圓盤的上方。僅有極小的泄漏量。直動圓頭式是由機(jī)械力直接推動閥桿的頭部使閥切換。滾輪式頭部結(jié)構(gòu)可以減小閥桿所受的側(cè)向力，杠桿滾輪式可減小閥桿所

37、受的機(jī)械力?？赏ㄟ^式結(jié)構(gòu)的頭部滾輪是可折回的， 當(dāng)機(jī)械撞塊正向運動時，閥心被壓下，閥換向。返回時，閥心不動，閥不換向。彈簧觸須式 結(jié)構(gòu)操作力小，常用于計數(shù)發(fā)信號。4.3其它閥一、單向閥氣流在單向閥內(nèi)只能向一個方向流動而不能反向流動，圖4.32所示為單向閥的結(jié)構(gòu)原理圖。圖示位置為閥在彈簧力作用下處于關(guān)閉狀態(tài)。當(dāng)氣流沿 P A流動時，由于在P口輸入的氣壓作用 在活塞上的力克服了彈簧力和摩擦力而將閥門打開。反之，當(dāng)氣流反向流動時，閥在A 口輸入氣壓和彈簧力作用下關(guān)閉。彈簧的作用是增加閥的密封性，防止低壓泄漏。另外，在氣流反向流動 時，加速閥的關(guān)閉。對于單向閥的基本要求是在正向流動時，閥的流動阻力要小

38、，即流通能力大。反向流動時，要求密封性能好，即泄漏量小圖4. 32單向閥的結(jié)梅康理圖圧圖形符號二、梭閥（或閥）圖4.33為梭閥的結(jié)構(gòu)原理，這種閥相當(dāng)于由兩個單向閥串聯(lián)而成。無論是Pi 口還是P2口輸入，A口總是有輸出的。其作用相當(dāng)于實現(xiàn)邏輯或門的邏輯功能。為了保證梭閥工作可 靠，在工作時不允許 P、P2兩口的輸入信號相互干擾，即通路不能有串氣現(xiàn)象。C圖么関雙壓閥結(jié)構(gòu)原理”I三、雙壓力閥（與閥）圖4.34所示為雙壓力閥結(jié)構(gòu)原理，有兩個輸入口 A、B和一個輸 出口 C。雙壓閥的作用相當(dāng)于邏輯與門的邏輯功能，即只有 A B同 時有輸入時，C才有輸出。四、快速排氣閥 圖 4.34 為快速排氣閥的工作原

39、理。當(dāng) P 口有輸入時，活塞上移，閥口 1開啟，閥口 2關(guān)閉，P-A接通，A 口有輸出。當(dāng)P 口排氣時，活 塞在兩側(cè)壓差作用下迅速向下移動，將閥口 1 關(guān)閉。閥口 2 開啟， A -0接通，輸出管路中的氣體經(jīng) A口通過排氣口 0排出?？焖倥艢忾y 主要用于氣缸的排氣， 以加快氣缸動作速度。 使用時， 快速排氣閥應(yīng) 安裝在氣缸排氣口附近，以保證氣缸快速排氣。五、溢流閥（安全閥）（一）分類及特點溢流閥和安全閥在結(jié)構(gòu)和功能方面往往相類似，有時可不加以區(qū)別。它們的作用是當(dāng)氣 動回路和容器中的壓力上升到超過調(diào)定值時， 把超過調(diào)定值的壓縮空氣排入大氣， 以保持進(jìn) 口壓力的調(diào)定值。 實際上， 溢流閥是一種用于

40、維持回路中空氣壓力恒定的壓力控制閥； 而安 全閥是一種防止系統(tǒng)過載、保證安全的壓力控制閥。溢流閥的分類及特點如下。按開啟高度分：1）微啟式 開啟高度為閥座通徑的 1 401 20。通常做成開啟高度隨壓力變化而逐漸變 化的漸開式結(jié)構(gòu)。2 ）全啟式 開啟高度等于或大于閥座通徑的 1 4。通常做成突開式（閥心在開啟過程 中的某一瞬間突然跳起，達(dá)到全開高度）結(jié)構(gòu)。按加載結(jié)構(gòu)可分為：a）杠桿重錘式 重錘通過杠桿加載于閥心上，載荷不隨開啟高度而變化。對振動 敏感，不適用于運動的系統(tǒng)。b）彈簧式 彈簧力加載于閥心，載荷隨開啟高度而變化。對振動不敏感，可用于 運動的系統(tǒng)。允許加較大的閥心載荷。c）先導(dǎo)式 由主

41、閥和直動式先導(dǎo)閥組成。介質(zhì)壓力和彈簧力同時加載于主閥心， 超壓時先導(dǎo)閥先開啟，導(dǎo)致主閥開啟。主要用于大口徑和高壓的場合。（二）溢流閥的工作原理g 4,35 1流閥的工件原理 ”圖4.35所示為一種直動式溢流閥的工作原理圖。圖中，閥在初始工作位置時，預(yù)先調(diào) 整手柄使調(diào)壓彈簧壓縮，閥門關(guān)閉。當(dāng)氣動系統(tǒng)中的空氣壓力在規(guī)定范圍內(nèi)時，由于氣壓作用在活塞上的力小于調(diào)壓彈簧的預(yù)壓力，活塞處于關(guān)閉狀態(tài)。當(dāng)氣動系統(tǒng)中的壓力升高，作用在活塞上的氣壓力超過了彈簧的預(yù)壓力，活塞上移開啟閥門排氣， 直到系統(tǒng)中的壓力降到規(guī)定壓力以下時，閥門重新關(guān)閉。閥門的開啟壓力大小靠調(diào)壓彈簧的預(yù)壓縮量來實現(xiàn)。（二）先導(dǎo)式溢流閥圖益飛導(dǎo)

42、式溢蠱閥"卜圖4. 37膜片式安全閥廿如圖4.36所示，這是一種外部先導(dǎo)式溢流閥。溢流閥的先導(dǎo)閥為減壓閥。由減 壓閥輸出的氣壓從上部控制口輸入， 此壓力稱為先導(dǎo)壓力。其特點是，閥在開啟 和關(guān)閉過程中，使控制壓力保持不變，即閥不會因閥的開度引起調(diào)定壓力的變化。 閥的流量特性好。（四）膜片式安全閥如圖4.37所示，其特點是由于膜片的受壓面積比閥心的面積大得多，閥門的開啟壓力 與關(guān)閉壓力較接近，即閥的壓力特性好，動作靈敏，但閥的最大開啟量較小，流量特性差。這種閥常用于保證回路內(nèi)的工作氣壓恒定。h 圖4. 3呂順序閥的工作原理以Q進(jìn)氣b）挫氣隕圖4.甜單向順序閥的工作原理六、順序閥順序閥亦稱壓力聯(lián)鎖閥，它是一種依靠回路中的壓力變化來實現(xiàn)各種順序動作的壓力控 制閥，常用來控制氣缸的順序動作。若將順序閥和單向閥組裝成一體，則稱為單向順序閥。 順序閥常用于氣動裝置中不便于安裝機(jī)控閥發(fā)行程信號的場合。圖4.38是順序閥的工作原理圖，圖4.39是單向順序閥的工作原理圖。它們都是靠調(diào)壓彈簧的預(yù)壓縮量來控制其開啟 壓力大小的。在圖4.38a中，壓縮空氣從P 口進(jìn)入閥后，作用在閥心下面的環(huán)形活塞面積上，與調(diào)壓彈簧的力相平衡。一旦空氣壓力超過調(diào)定的壓力值即將閥芯頂起，氣壓立即作用于閥芯的全面積上，使閥達(dá)到全開狀態(tài)，壓縮空氣便從A口輸出當(dāng)P 口的壓力低于調(diào)定壓力時。