《气动控制元件简介与使用》

1、咸阳职业技术学院课时授课计划课 题气动控制元件简介与使用授课班级计划课时授课时间教学目的与要求一、熟悉气动控制系统基本组成；二、认识常用的气动控制元件及其应用；三、能够分析气动控制回路并进行安装连接。能力培养目标培养学生对气动技术的学习兴趣重点难点掌握气动控制回路的安装连接方法教学方法讲授法、演示法、课堂提问法课堂提问气动控制元件的工作原理？作业及思考题思考如何选择气动元件？参考书及教具自动化生产线安装与调试 吕景泉 中国铁道出版社教师： 教研室审批： 年 月 日 任务四：气动技术在自动化生产线中的使用【知识与能力目标】一、熟悉气动控制系统基本组成；二、认识常用的气动控制元件及其应用；三、能够

2、分析气动控制回路并进行安装连接。【复习回顾】1自动化生产线中传输单元所使用的伺服电动机及驱动器的工作原理、电气连接方式、安装与调试注意事项；2如何对伺服驱动器进行参数设置。【引入新课】在YL335B上安装了许多气动元件，包括气泵、过滤减压阀、单向电控气阀、双向电控气阀、气缸、汇流排等等。其中气缸使用了笔形缸、薄气缸、回转气缸、双杆气缸、手指气缸五种类型共11个，课本P42-43向我们展示了所使用几种气动元件。本节课主要完成以下3个子任务：子任务1：气动控制系统认知；子任务2：气动控制元件认知及应用；子任务3：气动控制回路分析及连接。子任务一 气动控制系统认知气动控制系统是以压缩空气为工作介质，

3、在控制元件的控制和辅助元件的配合下，通过执行元件把空气的压缩能转换为机械能，从而完成气缸直线或回转运动并对外做功。简单的气动控制系统一般由包含：1、静音气泵2、气动三联件（属于辅助元件）3、气缸4、电磁阀5、检测元件6、控制器因此，气动控制系统由以下六部分基本组成：1、控制器： 2、检测元件：3、气压发生装置：压缩空气发生装置（空气压缩装置），用于将原动机输出的机械能转变为空气的压力能（即静音气泵），各部件位置如P44图2-45所示，包括安全阀、空气压缩机、一次压力调节指示表、过载安全保护器、罐体压力指示表、储气罐、过滤减压阀、气源开关等。气源装置是用来产生具有足够压力和流量的压缩空气并将其净

4、化、处理及存储的一套装置；气泵的输出压力可通过其上的过滤减压阀进行调节。4、执行元件：用于将空气的压力能转换成机械能的能量转换装置，如各类气缸。5、控制元件：用于控制压缩空气的压力、流量和流动方向，以保证执行元件具有一定的输出力和速度并按程序设计的正常执行，如电磁阀。6、辅助元件：用于辅助保证空气系统正常工作的一些装置，如过滤器、干燥器、空气过滤器、消声器和油雾器等。常见的气动三联件就由分水过滤器（除去空气中的灰尘、杂质，并将空气中的水分分离出来）、减压阀（起减压和稳压作用）和油雾器（使润滑油雾化后，随压缩空气一起进入需要润滑的部件）组成。 子任务二 气动控制元件认知及应用在气动控制系统中，控

5、制元件是控制和调节压缩空气的压力、流量和流动方向，以保证执行元件具有一定的输出力和速度并按设计的程序正常工作。一、分类：控制元件主要有电磁阀，按其作用和功能可分为：压力控制阀、流量控制阀、方向控制阀等。 1、压力控制阀在YL-335B中使用到的压力控制阀主要有减压阀、安全阀、顺序阀（没使用）。主要用来控制气动控制系统中压缩空气的压力，以满足各种压力需求或节能，将压力减到每台装置所需的压力，并使压力稳定保持在所需的压力值上。主要作用及应用特点： 减压阀：对来自供气气源的压力，进行二次压力调节，使气源压力减小到各气动装置需要的压力，并保证压力值保持稳定。Ø 减压阀的作用：用来降低压缩机输

6、出压力，并使其保持稳定。Ø 注意事项：减压阀调整到合适的压力后，应将锁定装置锁定，避免误操作。工作原理：Ø 通过调节弹簧压力来调节输出压力。Ø 若工作压力增大，膜片打开压缩空气就经阀体上的溢流孔排出，起到稳压作用。上图所示为一种常用的直动式减压阀结构。l 压力为P1的压缩空气，由左端输入经进气阀门节流后，压力降为P2输出。P2的大小可由调压弹簧2进行调节。若顺时针旋转调节手柄，调压弹簧被压缩，推动膜片和阀杆下移，进气阀门打开，在输出口有气压输出。同时，输出气压经反馈导管作用在膜片上产生向上的推力。该推力与调压弹簧作用力相平衡时，阀便有稳定的压力输出。l 若输出压力

7、超过调定值，则膜片离开平衡位置而向上变形，使得溢流阀打开，多余的空气经溢流口排入大气。当输出压力降至调定值时，溢流阀关闭，膜片上的受力保持平衡状态。若逆时针放置手柄，调压弹簧放松，作用在膜片上的气压力大于弹簧力，溢流阀打开，输出压力降低直到为零。反馈导管的作用是提高减压阀的稳压精度。另外，能改善减压阀的动态性能，当负载突然改变或变化不定时，反馈导管起着阻尼作用，避免振荡现象发生。l 若输入压力瞬时升高，输出将随之升高，使膜片气室内压力升高，在膜片上产生的推力相应增大，此推力破坏了原来力的平衡，使膜片向上移动，有少部分气流经溢流孔、排气孔排出。在膜片上移的同时，因复位弹簧的作用，使阀芯也向上移动

8、，关小进气阀口，节流作用加大，使输出压力下降，直至达到新的平衡为止，输出压力基本又回到原来值。l 若输入压力瞬时下降，输出压力也下降、膜片下移，阀芯随之下移，进气阀口开大，节流作用减小，使输出压力也基本回到原来值。逆时针旋转旋钮。使调节弹簧放松，气体作用在膜片上的推力大于调压弹簧的作用力，膜片向上曲，靠复位弹簧的作用关闭进气阀口。再旋转旋钮，进气阀芯的顶端与溢流阀座将脱开，膜片气室中的压缩空气便经溢流孔、排气孔排出，使阀处于无输出状态。减压阀的基本性能：(1) 调压范围：它是指减压阀输出压力P2的可调范围，在此范围内要求达到规定的精度。调压范围主要与调压弹簧的刚度有关。(2) 压力特性：它是指

9、流量g为定值时，因输入压力波动而引起输出压力波动的特性。输出压力波动越小，减压阀的特性越好。输出压力必须低于输入压力定值才基本上不随输入压力变化而变化。(3) 流量特性：它是指输入压力定时，输出压力随输出流量g的变化而变化的持性。当流量g发生变化时，输出压力的变化越小越好。一般输出压力越低，它随输出流量的变化波动就越小。 安全阀：也称为溢流阀，在系统中起到安全保护作用。当系统的压力超过规定值时，安全阀打开，将系统中一部分气体排入大气，使得系统压力不超过允许值，从而保证系统不因压力过高而发生事故。下图为其工作原理图。Ø 作用：当系统压力超过设定值时，自动排气，使压力减小，安全阀在系统中

10、起过载保护作用，以保证系统安全。当系统中气体压力在调定范围内时，作用在活塞3上的压力小于弹簧2的力，活塞处于关闭状态图(a)所示。当系统压力升高，作用在活塞3上的压力大于弹簧的预定压力时，活塞3向上移动，阀门开启排气见图(b)。直到系统压力降到调定范围以下，活塞又重新关闭。开启压力的大小与弹簧的预压量有关。减压阀与溢流阀的比较： 顺序阀：依靠气路中压力的作用来控制执行元件按顺序动作的一种压力控制阀，顺序阀一般与单向阀配合在一起，构成单向顺序阀。顺序阀是依靠气路中压力的作用而控制执行元件按顺序动作的压力控制阀，如图1所示，它根据弹簧的预压缩量来控制其开启压力。当输入压力达到或超过开启压力时，顶开

11、弹簧，于是户到A才有输出；反之A无输出。图1、顺序阀工作原理图    (a)关闭状态；(b)开启状态顺序阀一般很少单独使用，往往与单向阀配合在一起，构成单向顺序阀。图2所示为单向JI匝序阀的工作原理图。当压缩空气由左端进入阀腔后，作用于活塞3上的气压力超过压缩弹簧3上的力时，将活塞顶起，压缩空气从户经A输出，见图2(a)，此时单向阀4在压差力及弹簧力的作用下处于关闭状态。反向流动时，输入侧变成排气口，输出侧压力将顶开单向阀4由O口排气，见图2(b)。调节旋钮就可改变单向顺序阀的开启压力，以便在不同的开启压力下，控制执行元件的顺序动作。图2、单向顺序阀工作

12、原理图    (a)关闭状态；(b)开启状态1-调节手柄；2-弹簧；3-活塞；4-单向阀l 三种阀符号识别：溢流阀、减压阀实在液压系统中控制压力的阀，统称为压力控制阀。这三种阀的共同特点是根据作用在阀芯上的液压作用例和弹簧力相平衡来工作的。2、流量控制阀作用：通过改变阀的流通截面积来实现流量控制，以达到控制气缸运动速度或者控制换向阀的切换时间和气动信号的传递速度。包括：调速阀、单向节流阀、带消声器的排气节流阀。流量控制阀应用特点：l 调速阀：大流量直通型速度控制阀的单向阀为一座阀式阀芯，当手轮开启圈数少时，进行小流量调节。当手轮开启圈数多时，节流阀杆将单

13、向阀顶开至一定开度，可实现大流量调节。直通式接管方便，占用空间小l 单向节流阀：单向阀的功能是靠单向型密封圈来实现的。单向节流阀是由单向阀和节流阀并联而成的流量控制阀，常用于控制气缸的运动速度，故常称为速度控制阀。l 带消声器的排气节流阀：通常装在换向阀的排气口上，控制排入大气的流量，以改变气缸的运动速度。排气节流阀常带有消声器，可降低排气噪声20bB以上。一般用于换向阀与气缸之间不能安装速度控制阀的场合及带阀气缸上。单向阀的工作原理：节流阀的工作原理：流量控制阀由单向阀和节流阀并联而成只能在一个方向进行流量调节。单向调速，由于单向阀的存在，气体从进口流向出口时，因为节流阀的阻力作用，液体会直

14、接通过单向阀，除了少一部分通过节流阀，气体的流向是单一的。通常应用在气缸装置中具有调速和延时回路作用。3、方向控制阀方向控制阀是气动系统中通过改变压缩空气的流动方向和气流通断，来控制执行元件启动、停止及运动方向的气动元件。常用的方向控制阀是电磁控制换向阀（简称电磁阀），电磁阀是气动控制中最主要的元件，它是利用电磁线圈通电时，静铁心对动铁心产生电磁吸引力使阀切换以改变气流方向的阀，根据阀心复位控制方式，又可以分为单电控和双电控两种。工作原理：利用电磁线圈通电时静铁芯对动铁芯产生电磁吸力使阀芯切换从而达到改变气流方向的目的。分类方法：l 按阀芯，根据阀芯复位控制方式分为单电控、双电控；l 按切换通

15、道数目分为二通阀、三通阀、四通阀、五通阀；l 按阀芯的切换工作位置不同分为二位阀、三位阀。例：二位二通阀：有2个通口的二位阀。方格数为工作位数、每一个方格内线段与方格的交点数称为“通”。电磁阀岛：在工程实际应用中，为了简化控制阀的控制线路和气路的连接，优化控制系统结构，通常将多个电磁阀及相应的气控和电控信号接口、消声器和汇流板等集中在一起组成控制阀的集合体使用，此集合体称为阀岛（组）。电磁控制换向阀易于实现电气联合控制，能实现远距离操作，在气动控制广泛使用。注意：对双控电磁阀两侧的电磁铁不能同时得电，否则将会使电磁阀线圈烧坏；为此，在电气控制回路上，通常设有防止同时得电的联锁回路。子任务三 气动控制回路分析及连接气动控制回路原理图从图可知，执行元件为双作用气缸，控制元件为两位五通的单电控电磁阀，气动系统借助检测及辅助元件装置，在控制器的控制下实现气缸的伸缩运动。气动控制回路运行图在气动控制回路中，由于