液压与气压传动第五章控制元件

1、第五章第五章 控制元件控制元件 在流体传动系统中，控制元件简称为控制阀简称为控制阀 是用来控制和调节流体的压力、流量、流动方向和发送信号的重要元件，利用它们可以组成各种控制回路，以保证执行元件或机构按设计的程序正常工作。5-0概述概述一、作用一、作用 控制液流(气流)的方向、压力和流量。二、分类二、分类按用途： 方向阀、压力阀、流量阀按连接方式：管式（螺纹L）、板式（B）、法兰式（F）根据压力等级：低压、中压、中高压、高压。 一、概述一、概述 流量控制流量控制阀通过控制气阀通过控制气体流量来控制体流量来控制气动执行元件气动执行元件的运动速度。的运动速度。 流量的控流量的控制是通过改变制是通过改

2、变流量控制阀内流量控制阀内流道的截面积，流道的截面积，从而改变流动从而改变流动阻力的方法控阻力的方法控制流量。它包制流量。它包括节流阀、单括节流阀、单向节流阀、排向节流阀、排气节流阀等。气节流阀等。5-1 气动气动流量控制阀流量控制阀三、分类、结构、工作原理三、分类、结构、工作原理 工作原理：工作原理：气流经（）口输入，通过节流气流经（）口输入，通过节流口的节流作用后经（）口输出；口的节流作用后经（）口输出；转动调节螺旋杆式阀芯上移，节流转动调节螺旋杆式阀芯上移，节流通道面积增大，流阻减小，输出口输出通道面积增大，流阻减小，输出口输出的流量增加；的流量增加；反之转动调节螺杆式阀芯下移，节反之转

3、动调节螺杆式阀芯下移，节流通道面积减小，流阻增大，输出口输流通道面积减小，流阻增大，输出口输出的流量减小；出的流量减小； 阀体上有一个调整螺丝，可以调节阀体上有一个调整螺丝，可以调节流阀的开口度（无级调节），此类阀称流阀的开口度（无级调节），此类阀称为可调节开口节流阀。为可调节开口节流阀。 职能符号职能符号 v、节流阀、节流阀调节螺杆调节螺杆 阀体阀体 阀芯阀芯 进出口进出口2单向节流阀 1)1)定义定义 单向节流阀是由单向阀和单向节流阀是由单向阀和节流阀组合而成，常用于控制气节流阀组合而成，常用于控制气缸的运动速度，也称为速度控制缸的运动速度，也称为速度控制阀。阀。 图所示为单向节流阀实物图

4、所示为单向节流阀实物图和工作原理图图和工作原理图2)2)工作原理工作原理 当气流从当气流从1 1口进入，单向阀口进入，单向阀被顶在阀座上，空气只能从节流被顶在阀座上，空气只能从节流口流向出口口流向出口2 2，流量被节流阀节，流量被节流阀节流口的大小所限制流口的大小所限制. . 调节螺钉可以调节节流面积。调节螺钉可以调节节流面积。 当空气从当空气从2 2口进入时，推开口进入时，推开单向阀自由流到单向阀自由流到1 1口，不受节流口，不受节流阀限制。阀限制。3)3)职能符号职能符号 3.排气节流阀1）工作原理）工作原理 图所示为排气节流阀的结构图，调节旋钮，可改图所示为排气节流阀的结构图，调节旋钮，

5、可改变阀芯左端节流口变阀芯左端节流口(三角沟槽型三角沟槽型)的开度，即改变由的开度，即改变由A口口来的排气量大小。来的排气量大小。2）用途）用途 排气节流阀常安装在换向阀和执行元件的排气门排气节流阀常安装在换向阀和执行元件的排气门处。由于其结构简单，安装方便，能简化回路，所以处。由于其结构简单，安装方便，能简化回路，所以其应用日益广泛。其应用日益广泛。 3）职能符号）职能符号 n压力控制阀是用来控制气动系统中压缩空气的压力，满足各种负载需要压力（推力）的装置。n1、分类n压力控制阀可分为起降压稳压作用的压力控制阀可分为起降压稳压作用的减压阀（调压阀）、n精密调整压力的精密调整压力的定值器；n起

6、限压安全保护作用的起限压安全保护作用的安全阀(溢流阀)；n根据气路压力不同进行某种控制的根据气路压力不同进行某种控制的顺序阀。 2.应用 空压站输出的空气压力高于每台气动装置所需压力，且压力波动较大。空压站输出的空气压力高于每台气动装置所需压力，且压力波动较大。因此每台气动装置的供气压力都需要因此每台气动装置的供气压力都需要减压阀减压阀来减压，并保持供气压力稳定。来减压，并保持供气压力稳定。对于低压控制系统对于低压控制系统 (如气动测量如气动测量)，除用减压阀降低压力外，还需要用，除用减压阀降低压力外，还需要用精密减精密减压阀（或定值器）压阀（或定值器）以获得更稳定的供气压力。这类压力控制阀当

7、输入压力在以获得更稳定的供气压力。这类压力控制阀当输入压力在一定范围内改变时，能保持输出压力不变。一定范围内改变时，能保持输出压力不变。 当管路中的压力超过允许压力时，为了保证系统的工作安全，住往用当管路中的压力超过允许压力时，为了保证系统的工作安全，住往用安全安全阀阀实现自动排气，使系统的压力下降。实现自动排气，使系统的压力下降。 气动装置中不便安装行程阀而要依据气压的大小来控制两个以上的气动执气动装置中不便安装行程阀而要依据气压的大小来控制两个以上的气动执行机构的顺序动作时，就要用到行机构的顺序动作时，就要用到顺序阀顺序阀。 &5-2 压力控制阀压力控制阀 安全阀是用来防止系统内压

8、力超过最大许用压安全阀是用来防止系统内压力超过最大许用压力以保护回路或气动装置的安全。力以保护回路或气动装置的安全。 5.2.1安全阀（溢流阀）安全阀（溢流阀）分类、结构、工作原理分类、结构、工作原理 v）活塞式安全阀）活塞式安全阀v 活塞式安全阀，阀芯是一平板。图为阀的工作原理图。活塞式安全阀，阀芯是一平板。图为阀的工作原理图。v 阀的输入口与控制系统（或装置）相连，当系统压力小于此阀的调阀的输入口与控制系统（或装置）相连，当系统压力小于此阀的调定压力时，弹簧力使阀芯紧压在阀座上，如图（定压力时，弹簧力使阀芯紧压在阀座上，如图（a）所示。）所示。v 当系统压力大于此阀的调定压力时，则阀芯开启

9、，压缩空气从当系统压力大于此阀的调定压力时，则阀芯开启，压缩空气从R口口排放到大气中，如图（排放到大气中，如图（b）所示。）所示。v 此后，当系统中的压力降低到阀的调定值时，阀门关闭，并保持此后，当系统中的压力降低到阀的调定值时，阀门关闭，并保持密封。密封。）球阀式溢流阀）球阀式溢流阀弹簧力通过推杆将弹簧力通过推杆将球阀压在阀座上。当进球阀压在阀座上。当进口口P的气压力，作用在的气压力，作用在球的阀座部而大于弹簧球的阀座部而大于弹簧力时球座开启，力时球座开启，P、O口相通气体溢流。调节口相通气体溢流。调节螺帽可调整气体溢流压螺帽可调整气体溢流压力。力。 ）膜片式直动溢流阀）膜片式直动溢流阀vP

10、为进气口，接气动系统，O口接大气。当P口压力达到调定压力后，P、O口接通，O口向大气排气，保持系统压力恒定。v 调节螺栓向膜片的压紧力，以调节溢流压力。）先导式膜片溢流阀）先导式膜片溢流阀v控制口Pc的控制气压，通过膜片在阀心上产生的向下作用力，与进气口P气压所产生的向上力相抗衡。v当P口气压高于调定值后，阀心向上抬起，P、O口相通出现溢流以保持P口的系统气压稳定。调节控制口Pc的压力，就可调节P口的溢流压力。 特性特性 v前三种安全阀都是弹簧提供控制力，调节弹簧预紧力，即可改变安前三种安全阀都是弹簧提供控制力，调节弹簧预紧力，即可改变安全值大小，故称之为直动式安全阀。全值大小，故称之为直动式

11、安全阀。 v膜片式安全阀和先导式安全阀压力特性较好、动作灵敏；但最大开膜片式安全阀和先导式安全阀压力特性较好、动作灵敏；但最大开启力比较小，即流量特性较差。启力比较小，即流量特性较差。 v职能符号职能符号安全阀（溢流阀）安全阀（溢流阀） 5.2.2.减压阀 v 减压阀的作用是将较高的输入压力调到规定的输出减压阀的作用是将较高的输入压力调到规定的输出压力，并能保持输出压力稳定，不受空气流量变化及气压力，并能保持输出压力稳定，不受空气流量变化及气源压力波动的影响。源压力波动的影响。 v 减压阀的调压方式有直动式和先导式两种。减压阀的调压方式有直动式和先导式两种。 v直动式直动式是由旋钮直接通过调节

12、弹簧力来改变输出压力；是由旋钮直接通过调节弹簧力来改变输出压力；v先导式先导式是用预先调整好的气压来代替直动式调压弹簧进是用预先调整好的气压来代替直动式调压弹簧进行调压的，一般先导式减压阀的流量特性比直动式好。行调压的，一般先导式减压阀的流量特性比直动式好。 v v直动式减压阀通径小于直动式减压阀通径小于2025mm，输出压力在，输出压力在01.0MPa范围内最为适当，超出这个范围应选用先导式。范围内最为适当，超出这个范围应选用先导式。 二、减压阀二、减压阀 普通式减压阀分为直动式和先导式普通式减压阀分为直动式和先导式 直动式减压阀直动式减压阀 直动式减压气阀这种阀是靠阀口的直动式减压气阀这种

13、阀是靠阀口的节流作用减压，靠膜片上力的平衡作用节流作用减压，靠膜片上力的平衡作用来稳定输入压力，调节旋钮可调节输出来稳定输入压力，调节旋钮可调节输出压力，它能使出口压力降低并保持恒定，压力，它能使出口压力降低并保持恒定，故称为直动式减压阀，通常称为减压阀。故称为直动式减压阀，通常称为减压阀。结构：结构：1-调节旋钮调节旋钮 2、3-调压弹簧调压弹簧 4-溢流阀溢流阀座座 5-膜片膜片 6-膜片气室膜片气室 7-阻尼管阻尼管 8-阀阀心心 9-复位弹簧复位弹簧 10-进气阀口进气阀口 11-排气排气孔孔 12-溢流孔溢流孔工作原理：工作原理： 压力为压力为P1的压缩的压缩空气，由左端输入空气，由

14、左端输入经阀口经阀口7节流后，压节流后，压力降为力降为P2输出。输出。1）手动调压状态：）手动调压状态： P2的大小可由调的大小可由调压弹簧压弹簧2、3进行调进行调节。节。 顺时针旋转旋钮顺时针旋转旋钮1，压缩弹簧，压缩弹簧2、3及及膜片膜片5使阀芯使阀芯9下移，下移，增大阀口增大阀口7的开度使的开度使P2增大。增大。 逆时针旋转旋钮逆时针旋转旋钮1，阀口阀口7的开度减小，的开度减小，P2随之减小。随之减小。 2）减压状态：）减压状态：若输入压力若输入压力P1瞬时升高，瞬时升高，输出压力输出压力P2将随之升高，将随之升高，使膜片气室使膜片气室6内压力升高，内压力升高，在膜片在膜片5上产生的推力

15、相上产生的推力相应增大，此推力破坏了应增大，此推力破坏了原来力的平衡，使膜片原来力的平衡，使膜片5向上移动，有少部分气向上移动，有少部分气流经溢流孔流经溢流孔12、排气孔、排气孔4排出。在膜片上移的同排出。在膜片上移的同时，因复位弹簧时，因复位弹簧8的作用，的作用，使阀芯使阀芯9也向上移动，关也向上移动，关小进气阀口小进气阀口7，节流作用，节流作用加大，使输出压力下降，加大，使输出压力下降，直至达到新的平衡为止，直至达到新的平衡为止，输出压力基本又回到原输出压力基本又回到原来值。来值。 3）增压状态：）增压状态： 若输入压力若输入压力P1瞬时下降，输瞬时下降，输出压力出压力P2也下降、也下降、

16、膜片膜片5下移，阀芯下移，阀芯9随之下移，进气阀随之下移，进气阀口口7开大，节流作开大，节流作用减小，使输出压用减小，使输出压力上升，基本回到力上升，基本回到原来值。原来值。 4）阀处于无输出状态：）阀处于无输出状态：逆时针旋转旋钮逆时针旋转旋钮1。使。使调节弹簧调节弹簧2、3放松，气放松，气体作用在膜片体作用在膜片5上的推上的推力大于调压弹簧的作用力大于调压弹簧的作用力，膜片向上曲，靠复力，膜片向上曲，靠复位弹簧的作用关闭进气位弹簧的作用关闭进气阀口阀口7。再旋转旋钮。再旋转旋钮1，进气阀芯进气阀芯9的顶端与溢的顶端与溢流阀座流阀座11将脱开，膜片将脱开，膜片气室气室6中的压缩空气便中的压缩

17、空气便经溢流孔经溢流孔12、排气孔、排气孔4排出，使阀处于无输出排出，使阀处于无输出状态。状态。总之，溢流减压阀总之，溢流减压阀是靠进气口的节流作用是靠进气口的节流作用减压，靠膜片上力的平减压，靠膜片上力的平衡作用和溢流孔的溢流衡作用和溢流孔的溢流作用稳压；调节弹簧即作用稳压；调节弹簧即可使输出压力在一定范可使输出压力在一定范围内改变。围内改变。 二二.减压阀的选用与使用减压阀的选用与使用根据使用要求选定减压阀的类型和调压精度，一般选减压阀即可，根据使用要求选定减压阀的类型和调压精度，一般选减压阀即可，需要减压精度高时，应选精密减压阀或高精度减压阀定值器如需要减压精度高时，应选精密减压阀或高精

18、度减压阀定值器如气动测量系统气动仪表都需要选择定值器。根据所需最大输出流气动测量系统气动仪表都需要选择定值器。根据所需最大输出流量选择其通径。决定阀的气源压力时，应使其大于最高输出压力量选择其通径。决定阀的气源压力时，应使其大于最高输出压力01MPa。v减压阀一般安装在分水滤气器之后，油雾器或定值器之前，并减压阀一般安装在分水滤气器之后，油雾器或定值器之前，并注意不要将其进、出口接反；阀不用时应把旋钮放松，以免膜片经注意不要将其进、出口接反；阀不用时应把旋钮放松，以免膜片经常受压变形而影响其性能。常受压变形而影响其性能。5.2.35.2.3顺序阀顺序阀 1.定义 v顺序阀是靠回路中的压力变化来

19、控制气缸顺序动作的一种压力控制阀，常用来控制气缸的顺序动作。 v在气动系统中，顺序阀通常安装在需要某一特定压力的场合，以便完成某一操作。只有达到需要的操作压力后，顺序阀才有气信号输出。 v 顺序阀的作用是依靠气路中压力的大顺序阀的作用是依靠气路中压力的大小来控制机构按顺序动作。小来控制机构按顺序动作。 v2.顺序阀结构和工作原理顺序阀结构和工作原理v 当压缩空气由当压缩空气由P口进入腔后，作口进入腔后，作用在活塞上的力小于弹簧上的力时，用在活塞上的力小于弹簧上的力时，阀处于关闭状态。阀处于关闭状态。 当作用于活塞当作用于活塞上的力大于弹簧力时，活塞被顶起，上的力大于弹簧力时，活塞被顶起，压缩空

20、气经左腔流入右腔由压缩空气经左腔流入右腔由A口流口流出（图出（图a、b所示）。所示）。v3.职能符号职能符号4 4、单向顺序阀、单向顺序阀顺序阀常与单向阀组合成单向顺序阀顺序阀常与单向阀组合成单向顺序阀 工作原理v当压缩空气由P口进入后，作用于活塞上的力大于弹簧力时，活塞被顶起，压缩空气经左腔流入右腔由A口流出（图（a）所示），此时单向阀关闭。 v当切换气源时（图（b）所示），左腔压力迅速下降，顺序阀关闭，此时右腔压力高于左腔压力，在气体压力差作用下，打开单向阀，压缩空气由右腔经单向阀流入左腔向外排出。5.顺序阀的应用顺序阀的应用 单向顺序阀常用于控制气缸自动顺序动作或不便于安装机控单向顺序阀

21、常用于控制气缸自动顺序动作或不便于安装机控阀的场合。阀的场合。图所示为用顺序阀控制两个气缸顺序动作的原理图。图所示为用顺序阀控制两个气缸顺序动作的原理图。压缩空气先进入气缸压缩空气先进入气缸1，待建立一定压力后，打开顺序阀，待建立一定压力后，打开顺序阀4，压缩空气才开始进入气缸压缩空气才开始进入气缸2使其动作。切断气源，气缸使其动作。切断气源，气缸2返回的返回的气体经单向阀气体经单向阀3和排气孔和排气孔O排空。排空。1.定义：方向控制阀用来 改变气流流动方 向或通断的控制 阀。 2.分类：按阀内气流的流分类：按阀内气流的流 通方向方向控制通方向方向控制 阀主要有单向型阀主要有单向型 和换向型两

22、种和换向型两种5-3 方向控制阀一一 单向阀单向阀1.定义定义 单向阀是指气流只能向一个方向流动单向阀是指气流只能向一个方向流动 而不能反向流动的阀。而不能反向流动的阀。2.要求要求 1）正向压力损失小。）正向压力损失小。 2）反向密封性好。）反向密封性好。 3）动作灵敏，工作时没有撞击和噪）动作灵敏，工作时没有撞击和噪 声。声。 3.分类：主要包括单向阀、梭阀、双压阀和快速分类：主要包括单向阀、梭阀、双压阀和快速 排气阀等。排气阀等。4.结构及工作原理结构及工作原理 4.结构及工作原理结构及工作原理 快速排气阀快速排气阀a:结构和工作原理结构和工作原理 快速排气阀可使气缸活塞运动速度加快，特

23、别是在单作用气缸情况下，可以避免其回程时间过长。为了降低排气噪声，这种阀一般带消声器。 结构图结构图1-阀心 2-阀体工作原理：工作原理： 有三个阀口，P(1) A(2) O(3),P接压缩空气，A接执行元件，O接大气。 当P口有气压时，阀心右移，使A口与排气口O隔开，与P通，给执行元件供气； 当P口失压时，A口气压将阀心左移，使A口与进气口P隔开,同时输入口A与排气口O接通，使气体快速从O口排出。二二 换向阀换向阀 气压控制换向阀是利用气体压力使阀芯与阀体之气压控制换向阀是利用气体压力使阀芯与阀体之间产生相对运动，使与阀体相连的各个接口实现间产生相对运动，使与阀体相连的各个接口实现接通，切断

24、，或改变气流方向的阀类。接通，切断，或改变气流方向的阀类。 基本要求基本要求 (1) 气流通过阀时压力损失小；气流通过阀时压力损失小； (2) 互不相通的口间的泄漏小；互不相通的口间的泄漏小； (3) 换向可靠，迅速且平稳无冲击。换向可靠，迅速且平稳无冲击。一）一） 换向阀的分类换向阀的分类 二）二） 换向阀职能符号换向阀职能符号换向阀的换向阀的“通通”和和“位位”换向阀的换向阀的“通通”：是指阀体上与外部连通的：是指阀体上与外部连通的油口数目，即有几个油口就叫几通阀；油口数目，即有几个油口就叫几通阀；换向阀的换向阀的“位位”：是指阀芯与阀体可能的相：是指阀芯与阀体可能的相对位置，有几个位置就

25、叫做几位阀。对位置，有几个位置就叫做几位阀。(1) 两位两通PA职能符号：职能符号：作用：控制油路的通与断作用：控制油路的通与断(2) 两位三通职能符号：职能符号：作用：控制液流方向作用：控制液流方向PAB(3) 两位四通职能符号：职能符号：作用：控制执行元件换向作用：控制执行元件换向P 压力油口压力油口O 回油口回油口A、B 分别接执行元件的两腔分别接执行元件的两腔(4) 三位四通职能符号：职能符号：作用：换向、停止。作用：换向、停止。PABO(5) 两位五通职能符号：职能符号：作用：换向、两种回油方式。作用：换向、两种回油方式。PABO1O2(6) 三位五通职能符号：职能符号：作用：换向、

26、停止、回油不同。作用：换向、停止、回油不同。PABO1O2v阀芯具有三个工作位置的阀称为三位阀。v当阀芯处于中间位置时，若输出口都与输入口接通称中间加压式。v若输出口全部与排气口接通则称中间卸压式 ；v各通口呈关断状态，则称为中间封闭式。v换向阀的中位机能是三位阀的阀芯处于中间位置时各口的连通情况。三）换向阀的中位机能三）换向阀的中位机能 分析重点分析重点 v1、中间加压:当P口和A、B口相通时，系统保持压力。 v2、中间泄压:当T口与A、B口连接的时候，系统处于泄压状态 v3、中间封闭:当P、T、A、B口相互不连通时，缸处于封闭状态。 四）气动换向阀操作方式四）气动换向阀操作方式v为了使阀换向，必须对阀心施加一定大小的轴向力。使其迅速移动改变阀心的位置。这种获得轴向力的方式叫做换向阀的操作方式，或控制方式。 v通常可分为人力、机械、电磁、气压等操作方式。时间控制换向阀时间控