液压与气动技术第六章

第六章 气压传动控制元件与单缸控制回路

第五章复习气压传动和液压传动的异同：气压传动与液压传动都是依靠流体介质来传递运动和动力； 液压传动系统依靠的是液体，而气压传动系统依靠的是气体。

气压传动技术是以压缩空气为工作介质，进行能量传递或信号传递的控 制技术，简称气压传动技术。

一个完整的气压传动系统包括：动力元件、执行元件、控制元件、压缩 空气以及其他辅助元件。

复习动力元件——提供系统动力的元器件。如气泵，气站等；

执行元件——推动外负荷做功的元器件，利用压缩空气实现不同的动作 (直线运动、摆动、旋转运动等)。如气缸，气压传动马达等；

控制元件——控制气缸伸出和缩回的元器件，如换向阀、顺序阀等；

辅助元件——连接元件之间所需的一些元器件。包括气管，过滤器等。

复习气压传动原理：在气压传动控制系统中，气源装置提供能量输送给 各个元器件；通过按钮等元件触发信号，再通过信号处理及控制元 件采集处理各种信号，最终发送给末级主控元件；末级主控元件根 据主控信号，控制压缩空气的流动方向及执行元件的运动方向。 优点： 空气作为介质，资源丰富，无污染； 可获得较快的各种速度； 结构简单、轻便，便于安装和维护；

在管道中的压力损失较小。

复习缺点： 空气可压缩，不能保证定位准确； 输出压力较小，应用场合有限； 不适合于信号传递速度要求很高的复杂线路中； 排气噪声较大。气压传动与液压传动的性能比较：

6-1 方向控制阀与单缸直接控制回路学习目标

1.掌握方向控制阀的图形符号、工作原理、控制方式和接口表示方 式。2.掌握启动换向阀的工作原理及特性。 3.掌握气动门的气压传动控制回路。 4.了解气压传动回路的控制方式及应用。

一、方向控制阀在气压传动系统里，方向控制阀是用来控制压缩空气所流过的路 径，控制气流的通、断或流动方向的气压传动元件。它包括换向阀、 单向阀、梭阀、双压阀、快速排气阀、截止阀等。方向控制阀的控 制方式有不同的方式。如图所示：

方向控制阀 a)手动控制 b)机械控制 c)电动控制 d)启动控制

1.方向控制阀的结构和工作原理与液压传动中的方向控制 阀相似，气压传动中的方向 控制阀通常也为滑阀结构， 主要由阀体和阀芯组成。 左图中a为常闭型，b为常 开型。 3/2阀的结构示意图 3/2阀的图形符号

换向阀在初始位置，压缩空气气流路径处于切断而不能流通的状态，这样 的阀被称为常闭型；反之，被称为常开型。

方向控制阀可以写成分数的形式，其中分母表示阀位

置数，分子表示每 个位置上的接口数，方框内的直线表示压缩空气的流动路径，箭头表示 流动方向，3/2阀读作二分三阀。在换向阀的图形符号中，绘有短线的方块代表阀的初始位置，也就是阀 芯的初始位置或者系统中阀的初始位置。

初始状态

工作状态

方向控制阀有进气口、工作口和排气口。初始位置时，阀芯隔断 进气口与工作口之间的通道，两口不相通。此时，工作口与排气口相 通，压缩空气可以通过排气口排入大气中。当按下阀芯，这时进气口 与工作口相通，压缩空气通过进气口进入从工作口输出，而排气口关 闭。

2.方向控制阀的控制方式和接口表示方 法

方向控制阀的控制方式 当使用方向控制阀时，阀芯动作的控制方式和复位方式，是选择阀的重要 依据之一。

方向控制阀接口的表示方法气动方向控制阀接口有着特定的表示方法，每个接口都用数字或字母标出

名称

字母符号表示

数字符号表示

方向控制阀在用字 母符号表示时，一般把Z 表示左边控制口，而Y表 示右边控制口。实际使 用中，常以数字符号表 示的方式居多。

3/2 单气控阀

5/2 单气控阀

3/2 电磁先导式控制阀

二、气动换向阀的工作原理及特性1.气动换向阀的工作原理 气动控制换向阀是以压缩空气为动力推动阀芯，使气路换向或通断的 阀类，有双气控和单气控两种。 单气控3/2换向阀处于常 态(即气控信号口12没 有压缩空气进入)时， 在弹簧的作用下阀芯处 于右端位置，使阀口2与 3相通，阀口3排气，而 阀口1封闭。当有气控信 号(即气控信号口12有 压缩空气进入)时，在 压缩空气的作用下，阀 芯克服弹簧力左移，阀 口2与3断开，阀口1与阀 口2接通，阀口2有压缩 气体输出。 有气控信号

单气控3/2换 向阀的实物及 工作原理

无气控信号

双气控阀阀芯的移动都是由压缩空气驱动的；而单气控阀阀芯一个方向 的移动由压缩空气驱动，而另一个方向通常由弹簧的弹力驱动。

单气控制阀利用弹簧复位。

气压控制换向阀由于结构简单、紧凑、密封可靠，多用于组成全气阀 控制的气压传动系统或易燃、易爆以及高净化等场合。

2.双气控阀的记忆特性 当控制阀口12有压缩空气输入，阀口1与阀 口2、阀口4和阀口5分别连通，使得阀口2、 阀口5有压缩空气输出。当控制阀口12的压 缩空气断开时，双气控阀仍保持原有的连 通状态，即阀口2、阀口5仍然有压缩空气 输出。这就是当前的位置被“记忆”了下 来。直到控制阀口14有压缩空气输入，阀 芯的位置才发生变化。这种虽然原控制信 号断开，但是阀芯保持原有连通状态不变 的特性被称为方向控制阀的“记

忆特性” 。

压缩空气输入12口

记忆位置

压缩空气输入14口

三、气动门的气压传动控制回路分析

气动门的气压传动控制回路

A—双作用气缸 1.0—方向控制阀 1.2-开门按钮 1.1—关门按钮气动门的气压传动控制回路中只有一个气缸，是单缸控制回路，其 核心控制元件是方向控制阀。

气动门的气压传动控制回路工作原理

开门：按下开门按钮1.2(3/2阀),双气控阀1.0(5/2阀)左侧气控口得到信号 双气控5/2阀左位接通，压缩空气 双气控5/2阀左 位进入气缸左腔 活塞杆将伸出 门打开。松开启动按钮时， 由于双气控阀的记忆特性，阀的工作位置保持不变，门将继续保持打 开。

关门：当按下关门1.1(3/2阀)按钮时，双气控5/2阀右侧气控口得到信号 双气控5/2阀右位接通 压缩空气经双气控 5/2阀右位进入气缸右腔 气缸活塞杆回缩 门关闭。松 开1.1按钮时，由于双气控阀的记忆特性，阀的工作位置保持不 变，门将继续保持关闭。

气动门气压传动回路中，控制方向控制阀换位的信号，是通过控 制阀1.1和阀1.2的通断，间接控制1.0的左端和右端分别得到或失去 信号，使方向控制阀作出相应的换向动作，在气压传动系统里，这种 控制方法称气缸间接控制法。气缸间接控制法可以用一个较小的操作 力可以得到较大的开启力，一般用于高速或大口径的控制气缸，也便 宜实现远程控制。

6-2行程开关、逻辑控制阀与单缸自动往复控制回路

学习目标1.掌握行程开关、梭阀的图形符号、工作原理。 2.掌握自锁控制回路。 3.掌握切割机单缸自动往复控制回路的工作特点、组成。