毕业设计论文料斗钻床的工艺流程及控制回路的设计

摘要装有料斗钻床的气动控制系统，其工作流程为：首先是一个水平安装的双作用气缸（1.01A）在排气节流情况下将料斗中落下的工件推到钻头的下方，并将工件顶在固定台上夹紧。当达到要求的夹紧压力P=400Kpa时，钻头在具有液压缓冲气缸（2.0B）的线性进给装置驱动下向前运动，并用压力调节阀设定最大的进给压力，压力设在P=500Kpa，当达到设置的攻钻深度时使进给停止，并在无节流的情况下回程。当回程运动结束，双作用气缸（1.0A）快速回程，当回程结束，单作用气缸（3.0C）将加工完成的成品推出。再延时一段时间t=3s后，单作用气缸迅速回程。系统启动运行时用一个按钮开关，连续循环工作的选择使用一个定位开关。设计总共有六大部分组成：第一部分为工艺流程的分析；第二部分为系统分析；第三部分是回路设计；第四部分是选择和计算执行元件；第五部分是控制元件的选择；第六部分是选择气动辅助元件。本次设计的实现可以使我们熟悉钻床的工艺流程，掌握气动回路设计方法和步骤，以及控制回路的设计，培养我们对所学电气自动化专业知识的综合应用能力。关键词：料斗钻床回路设计连续循环AbstractEquippedwithapneumaticdrillhoppercontrolsystem,itsworkprocessesasfollows:Thefirstisastandardinstallationofdouble-actingcylinder(1.01A)intheexhaustthrottlecircumstanceshopperontoworkpiecefallingbelowthedrillbitandtheworkpiecetopoftheFixedtableclamp.WhenyoureachtherequiredclampingpressureP=400Kpa,thedrillbitinabufferwithahydrauliccylinder(2.0B)alinearfeedunitdrivenforwardmovement,andusethepressureregulatingvalvetosetthemaximumfeedpressure,pressureinP=500Kpa,Whenyoureachthesetdrillingdepthofattacksothatthefeedstops,andinthecaseofnon-cuttingreturn.Whenthereturnendoftheexercise,double-actingcylinder(1.0A)quickreturn,whenthereturntripovertheroleofasinglecylinder(3.0C)willcompleteprocessingofthefinishedproductintroduction.Furtherdelaytimet=3s,asingleroleintherapidcylinderreturn.Thesystemstartsrunningwithabuttonswitch,acontinuouscycleofwork,choosetouseapositionswitch.DesignAtotalofsixparts:thefirstpartoftheprocessofanalysis;secondpartisdividedintosystemsanalysis;thirdpartofthecircuitdesign;fourthpartistheselectionandcalculationoftheimplementationcomponents;fifthpartisthechoiceofcontrolcomponents;Article6partisselectingthepneumaticauxiliarycomponents.Thisdesignallowstherealizationoftheprocesswearefamiliarwithdrilling,masterpneumaticcircuitdesignmethodsandprocedures,aswellascontrolloopdesign,developourprofessionalknowledgelearnedElectricAutomationintegratedapplicationability.Keywords：HopperDrillingCircuitdesignContinuousCycle目录1.绪论 41.1引言 42.设计任务要求及参数 52.1设计任务 53.工艺流程 63.1装有料斗钻床的工艺流程 64.系统分析 74.1由流程图画出系统位移—步骤图 74.2确定系统所用元件（列出明细表及说明） 85.回路设计 95.1气动主回路设计 95.2气动控制回路设计 10系统前向冲程分析 12系统反向回程分析 13画出控制回路图 145.3进行分析验证，消除故障 15故障解决 156.选择和计算执行元件 166.1确定执行元件的种类和数目,参见下表 196.2计算和确定执行元件的运动参数（速度、行程、缸径） 197.选择控制元件 207.1控制元件分类及原理： 207.2控制元件的类型和数目，见表7-2 287.3确定控制方式和安全保护回路 28结束语 35致谢信 36参考文献 371.绪论1.1引言气动技术是以压缩空气为介质来传动和控制机械的一门专业技术。由于它具有节能、无污染、高效、低成本、安全可靠、结构简单等优点，广泛应用于各种机械和生产线上。过去汽车、拖拉机等生产线上的气动系统及其元件，都由各厂自行设计、制造和维修。随着科学技术的发展，工业生产进入以信息技术、数控技术、液压传动与气压传动技术为主的发展阶段。。气动技术包含气压传动与气动控制两方面的内容。气动元件是组成气动系统实现气压传动与气动控制的基本单元。由于气动技术具有一系列独特的优点，其应用领域正在不断扩大。国外工业发达国家生产的现代化机械设备和自动生产线长，都大量的采用气动，并将应用气动技术的程度，视作衡量一个国家工业化水平的重要标志之一。伴着我国改革开放的不断深入，在许多国产和引进设备中，气动技术的应用将会愈来愈广。2.设计任务要求及参数2.1设计任务本次设计任务是熟悉钻床的工艺过程，掌握气动回路设计方法和步骤，以及控制回路的设计，培养学生对所学电气自动化专业知识的综合运用能力，设计出钻床的工艺流程，明确动作顺序和工作流程。气动系统工作流程图，气动系统位移—步骤图，气动主回路和控制回路的设计，最后将控制元件及设备的选择一并设计出来。2.2设计要求工艺流程分析：设计整个项目计划的流程图；系统分析：由流程图画出系统位移—步骤图，确定系统所用原件；气动回路设计：包括主回路、控制回路，并且分析验证，消除故障；选择和计算执行元件：确定执行元件的类型和数目；计算和确定执行元件运动参数；选择控制元件：确定控制元件的类型和数目，确定控制方式和安全保护回路；选择气动辅助元件：选择空压机及净化装置的类型及容量。设计参数：执行元件的速度、行程、缸径；空压机及净化装置的容量。2.3设计参数执行元件的速度、行程、缸径；空压机及净化装置的容量。3.工艺流程3.1装有料斗钻床的工艺流程料斗中的方形刚快被送到钻床上，然后夹紧，进行加工，加工完成以后从钻床上推到成品箱中首先是一个水平安装的双作用气缸（1.01A）在排气节流情况下将料斗中落下的工件推到钻头的下方，并将工件顶在固定台上夹紧。当达到要求的夹紧压力P=400Kpa时，钻头在具有液压缓冲气缸（2.0B）的线性进给装置驱动下向前运动，并用压力调节阀设定最大的进给压力，压力设在P=500Kpa，当达到设置的攻钻深度时使进给停止，并在无节流的情况下回程。当回程运动结束，双作用气缸（1.0A）快速回程，当回程结束，单作用气缸（3.0C系统启动运行时用一个按钮开关，连续循环工作的选择使用一个定位开关。装有料斗钻床的工艺流程工作流程图简略的符号表达式：A+B+B-A-C+tC-图3-1装有料斗钻床的工作流程图4.系统分析4.1由流程图画出系统位移—步骤图图4-1装有料斗钻床的系统位移—步骤图说明：三个汽缸的唯一情况如图所示，执行机构的动作顺序是：气缸A伸出，将工件夹紧，当夹紧压力P=400Kpa时，钻头在具有液压缓冲气缸B的进给装置下向前运动，当达到设置攻钻时停止，气缸B回程，回程结束后，气缸A快速回程，当回程结束后，单作用气缸将成品推出，延时t=3s后，单作用气缸回程。4.2确定系统所用元件（列出明细表及说明）根据系统的要求，选择气缸见表4-1气缸选择表4-1元件代号元件描述说明1.0（A）双作用气缸排气节流，水平安装2.0（B）双作用气缸缓慢平稳，气液阻尼3.0（C）单作用气缸压缩空气，一个面上主要元件见下表4-2主要元件表4-2标识元件描述标识元件描述标识元件描述A双作用气缸气源0Z1.2气源0Z1.3气源B双作用气缸2Z2压力表可调单向节流阀可调单向节流阀0V2双压阀3V2快速排气阀2Z1压力顺序阀3Z延时阀，常开式0Z4带压力表的减压阀0V3梭阀0z1.1气源0Z3压力表1S1n位三通换向阀3V1n位三通换向阀2V1n位五通换向阀n位三通换向阀C单作用气缸1V1n位五通换向阀n位三通换向阀1V3可调单向节流阀n位三通换向阀0V1n位五通换向阀2V3可调单向节流阀n位三通换向阀1S2n位三通换向阀选择气缸的控制方式，见表4-3气缸的控制方式表4-3元件代号元件描述说明1A5/2双气控阀双作用气缸A2A5/2单气控阀双作用气缸B3A5/2双气控阀单作用气缸C5.回路设计5.1气动主回路设计一般的气动系统主要可分为两个回路：主回路和控制回路。主回路一般主要包括执行元件，主控换向阀等元件，装有料斗钻床的气动主回路如图5—1图所示：图5-1系统主回路5.2气动控制回路设计控制回路一般包括动作信号元件（输入/输出信号）、位置检测（控制信号）元件、速度调节元件等。当然，每个部分都必须要有能量源（气源）和管路（气路）等辅助元件装置。在气缸运动控制系统中，只有一端出现气控信号时，5/2记忆阀才能改变位置，如果气控信号同时出现，即两个气孔信号同时作用在5/2阀上，就会出现信号重叠的问题。借助换向阀消除信号时一种常用的方法。用这种方法，各个换向阀所消除的信号可以被保持下来，这种方法在运行中是相当可靠的。它的基本思路是：在需要使记忆阀动作时，才允许控制信号起作用，这可通过换向阀切断信号元件的供气输入来达到目的，即仅仅在需要有信号时，才向信号元件供气。脉冲阀被用于其换向作用，但是主要的难点是怎样选择换向阀的信号。办法是；缩短信号起作用的时间，即除非这一步骤上需要这个信号，否则就关闭这两个阀门的气源，此法又称为脉冲回路消障法，它是利用脉冲回路或脉冲阀将有障碍信号变为脉冲信号。在设计过程中发现，如果位置检测行程阀2S2和1S3的进气口（1口）在系统的整个工作周期总是一直连到气源的，就会导致5/2双气控阀1V1和3V1在一个工作周期的某个时刻，出现它们的两个气控口14/12口同时有信号（重叠）的故障。因此，设计的思路是，避免位置检测行程阀2S2和1S3的进气口（1口）在系统整个工作周期一直连到同一个气源。可以用下述方法来实现：分别将5/2双气控阀1V1、2V1和3V1连入相互排斥（一路有气时，另一路无气的气源管路上）。假设两条管路标记为M和K,其中管路K是有压缩空气的，管路M初始无压缩空气。那么，对于5/2双气控阀（1V1,2V1和3V1）的14口，可以直接或通过其他控制阀连到管路M，而对于5/2双气控阀(1V1,2V1和3V1)的12口，可以直接或通过其他的控制阀连到管路K,是排斥的（一路有气时，另一路无气）；所以5/2双气控阀（1V1,2V1和3V1）的14口和12口不会同时又控制信号。利用一个5/2双气控阀解决如何实现管路M和管路K的相互排斥特性。参见图5-2图5-2那么，在系统执行元件前向冲程时，让管路M接通气源，可以让图中的5/2双气控阀的14口有信号即可，在系统执行元件作反向回程时，让管路K接通进气源，这可以让图的5/2双气控阀的12口有信号即可。接下来，逐步添加元件，以管路M，管路，管路，作为分界线；在其上方主要布置“主回路”及其气缸前向/反向冲程的位置检测阀。一般第一个动作（工部）不需要加条件，可以得到下图所示的动作（工部）与其对应的条件图5-3系统流程图系统前向冲程分析用于系统第一个动作（工步）是气缸1A1作前向冲程，所以阀1V1的14口直接连到管路M。而系统第二个动作（工步）是气缸2A1作前向冲程，其动作前提是：气缸1A1将工件加紧的压力达到P=400Kpa时，即压力调节阀2Z1的压力达到P=500pa时，所以阀2V1的14口通过压力阀2Z1连到管路M上。1S1阀为启动信号，主要是让管路M有压缩空气。那么，就可以将其布置在管路下方，去控制5/2双气控阀OV5要切换管路和管路)，和5/2双气控阀OV1（主要切换管路K和管路M）。状态下，管路K有缩气源，所以将按钮1S1的进气口间接与管路M相连，为系统启动做好准备。气缸3A1前向冲程的动作前提是双作用气缸1A程结束，所以阀3V1的14口应接到管路N上，同时阀1V1的12口也应接到管路N上。图5-4前向冲程的回路图系统反向回程分析首先，系统执行元件作反向回程时，必须要切换管路M和管路K，管路N和管路K中的压缩气源，也就是需要切换OV1和OV5的工位，切换的条件是：气缸2A1驱动的钻头达到设置的工钻深度时使进给停止，并在无节流的情况下回程，气缸1A1在气缸2A1回程结束后，快速回程，气缸3A1在完成将工件成品推出后延时三秒后，单作用气缸3A1迅速回程。要注意的是：行程阀2S1的进气口连接，由于在管路M和管路K切换前，管路M是有压缩气源的，所以，将行程阀2S1的进气口连到管路M上，这样，有两个好处：第一，为切换阀OV1做准备。第二，当阀OV1切换后，管路M中无压缩气源，管路K有压缩气源，这样，可以确保阀OV1的12口受到的控制信号是短暂的，为下一次切换做好准备。图5-5反向回程的布局图画出控制回路图图5-6控制回路图5.3进行分析验证，消除故障对于控制回路图，原理上是行得通的，但在实际操纵中，发现以下问题：如果作用在按钮阀1S的信号时瞬时（短暂）的，那么系统是可以正常运行的。但是，如果，但是由于某种原因（如机械结构卡死等），使得其信号较长，那么，当气缸和气缸作完前向冲程后，阀OV1导通阀切换至有工位；但是，如果此时按钮阀1S1导通，阀OV1切换至左工位。这样导致管路和管路频繁切换，系统无法继续工作。（一）根据工作的情况，该系统时无法进行“连续”的。（二）当系统在运行过程中，如果出现故障，系统无法恢复。故障解决对于上述三种的（1）和（2），主要是阀OV5的14口一直是有气信号的，所以，在运行中，当阀OV1或OV5的12口上有气信号时，OV5就不能正常工作。那么，解决的问题是：将阀OV5的14口的气控信号变为瞬时信号；这可以加一个限制条件即可。在该系统中，用一个与阀OV4，就可以解决（1）和（2）的问题。对于故障（3），也可以在阀OV5的14口通道中加一个限制条件即可。为了防止气缸1A1和2A1还有3A1中在一个前向冲程中，另一个气缸误动作，加入了行程检测阀2S2和1S3和3S1，相当于起到互锁的作用。6.选择和计算执行元件元件包括执行元件和控制元件。气动执行元件时以压缩空气为动力源，将气体的压力能在转换为机械能的装置，用来既定的动作。它主要有气缸和气马达。前者作直线运动，后者作旋转运动。气缸的工作原理：一、单作用气缸只有一腔可输入压缩空气，实现一个方向运动。其活塞杆只能借助外力将其推回；通常借助于弹簧力，膜片张力，重力等。单作用气缸的特点是：1）仅一端进（排）气，结构简单，耗气量小。2）用弹簧力或膜片力等复位，压缩空气能量的一部分用于克服弹簧力或膜片张力，因而减小了活塞杆的输力。3）缸内安装弹簧、膜片等，一般行程较短；与相同体积的双作用气缸相比，有效行程小一些。4）气缸复位弹簧、膜片的张力均随变形大小变化，因而活塞杆的输出力在行进过程中是变化的。由于以上特点，单作用活塞气缸多用于短行程。其推力及运动速度均要求不高场合，如气吊、定位和夹紧等装置上。单作用柱塞缸则不然，可用在长行程、高载荷的场合。二、双作用气缸工作原理图双作用气缸指两腔可以分别输入压缩空气，实现双向运动的气缸。其结构可分为双活塞杆式、单活塞杆式、双活塞式、缓冲式和非缓冲式等。此类气缸使用最为广泛。1）双活塞杆双作用气缸双活塞杆气缸有缸体固定和活塞杆固定两种。缸体固定时，其所带载荷（如工作台）与气缸两活塞杆连成一体，压缩空气依次进入气缸两腔（一腔进气另一腔排气），活塞杆带动工作台左右运动，工作台运动范围等于其有效行程s的3倍。安装所占空间大，一般用于小型设备上。2)活塞杆固定时，为管路连接方便，活塞杆制成空心，缸体与载荷（工作台）连成一体，压缩空气从空心活塞杆的左端或右端进入气缸两腔，使缸体带动工作台向左或向左运动，工作台的运动范围为其有效行程s的2倍。适用于中、大型设备。三、缓冲气缸缓冲气缸对于接近行程末端时速度较高的气缸，不采取必要措施，活塞就会以很大的力（能量）撞击端盖，引起振动和损坏机件。为了使活塞在程末端运动平稳，不产生冲击现象。在气缸两端加设缓冲装置，一般称为缓冲气缸。图缓冲气缸1—活塞杆；2—活塞；3—缓冲柱塞；4—柱塞孔；5—单向密封圈；6—节流阀；7—端盖；8—气孔缓冲气缸见上图，主要由活塞杆1、活塞2、缓冲柱塞3、单向密封圈5、节流阀6、端盖7等组成。其工作原理是：当活塞在压缩空气推动下向右运动时，缸右腔的气体经柱塞孔4及缸盖上的气孔8排出。在活塞运动接近行程末端时，活塞右侧的缓冲柱塞3将柱塞孔4堵死、活塞继续向右运动时，封在气缸右腔内的剩余气体被压缩，缓慢地通过节流阀6及气孔8排出，被压缩的气体所产生的压力能如果与活塞运动所具有的全部能量相平衡，即会取得缓冲效果，使活塞在行程末端运动平稳，不产生冲击。调节节流阀6阀口开度的大小，即可控制排气量的多少，从而决定了被压缩容积（称缓冲室）内压力的大小，以调节缓冲效果。若令活塞反向运动时，从气孔8输入压缩空气，可直接顶开单向阀5，推动活塞向左运动。如节流阀6阀口开度固定，不可调节，即称为不可调缓冲气缸。

气缸所设缓冲装置种类很多，上述只是其中之一，当然也可以在气动回路上采取措施，达到缓冲目的。四、薄型气缸特点：缸筒与无杆侧端盖压铸成一体，杆盖用弹性挡圈固定，缸体为方形。用途：常用于固定夹具和搬运中固定工件等。类型数目代号双作用气缸11A双作用气缸12A单作用气缸13A6.1确定执行元件的种类和数目,参见下表表6-16.2计算和确定执行元件的运动参数（速度、行程、缸径）执行元件的运动参数：A缸：我们取A气缸的速度为v=0.4m/s，则β=0.6。令A气缸的动作时间为0.2s，则A气缸的行程s=νt=0.08m=80mm。取工件质量为30Kg，工件与安装面的滑动摩擦因数µ=0.3，由题知A气缸的工作压力=0.4，则，A气缸的负载力F=µ㎎=0.3×30×9.8=88.2Ν理论输出力F0=F/β=88.2/0.6=147Ν由于是双作用气缸，所以其缸径D===21mm故选取A气缸的直径为21mm，则d=0.3D取6mm双作用气缸的输出推力公式：F=(P1A1–P2A2)η=π/4[(P1–P2)D²+P2d²]η则A气缸的输出推力F=π/4[(0.7–0.4)21²+0.4×4²]×0.8=93ΝB缸：该气缸为双作用气缸：F=(P1A1-P2A2)η,其中P1=0.7Mpa，P2=0.5Mpa,A1=6cm,A2=3cm.η一般取，取η=0.8，则F=2.96N我们取B气缸的速度为v=0.4m/s，则β=0.6。令B气缸的动作时间为0.2s，则B缸的行程s=νt=0.08m=80mm。则理论输出力F0=F/β=2.96/0.6=4.93Ν由于是双作用气缸，所以其缸径D===3.56mm所以双作用气缸选4mm。7.选择控制元件7.1控制元件分类及原理在气动系统中，用来控制与调节压缩空气的压力、流量、流动方向和发送信号，使气动执行元件能按控制要求工作的元件称为气动控制元件。以下是此次设计回路中用到的一些控制元件。快速排气阀的工作原理：

如上图所示，它有三个阀口<1>、<2>、<3>。<1>接气源，<2>接执行元件，<3>通大气。当<1>有压缩空气输入时，推动阀芯右移、<1>与<2>通，给执行元件供气；当<1>无压缩空气输入时，执行元件的气体通过<2>使阀芯下移，堵住<1><2>通路，同时打开<2><3>通路，气体通过<3>快速排出。快速排气阀常装在换向阀和气缸之间，使气缸的排气不用通过换向阀而快速排出。从而加快了气缸往复运动的速度，缩短了工作周期。一般情况下，快速排气阀直接安装在气缸上，或应靠近气缸安装。可调单向节流阀工作原理

可调单向节流阀能够调节压缩空气流量，带锁定螺母，即对其开口度锁定。可调单向节流阀只能在一个方向上对流量进行控制。可调单向节流阀应尽可能靠近气缸安装。这种阀带锁定螺母，可实现流量无级调节，通过锁定螺母保持其开口度不变减压阀的工作原理减压阀是气动调节阀的一个必备配件，主要作用是将气源的压力减压并稳定到一个定值，以便于调节阀能够获得稳定的气源动力用于调节控制。上图所示为一种常用的直动式减压阀结构。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。若输出压力超过调定值，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。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，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。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。双压阀的工作原理

双压阀的作用相当于与门逻辑功能。上图所示为双压阀，有两个输入口L<1>、R<1>，一个输出口<2>。只有L<1>、R<1>同时输入时输出口<2>才有压力输出。

梭阀的工作原理

如上图所示，梭阀相当于两个单向阀组合的阀，其作用相当于“或门”。其工作原理与液压梭阀相同。梭阀有两个进气口L<1>和R<1>，一个出口<2>，其中L<1>和R<1>都可与<2>口相通、但L<1>与R<1>不相通。L<1>和R<1>中的任一个有信号输入，<2>都有输出。若L<1>和R<1>都有信号输入，则先加入侧或信号压力高侧的气信号通过<2>输出，另一侧则被堵死，仅当L<1>和R<1>都无信号输入时，<2>才无信号输出。延时阀的工作原理由上图看以看出延时阀由单气控二位三通阀、可调单向节流阀和小气室组成。当控制口10上的压力达到设定值时，单气控二位三通阀动作，进气口1与工作口2关闭。电磁阀的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切换以改变气流方向的阀，称为电磁控制方向阀，简称电磁阀。这种阀易于实现电、气联合控制，能实现远距离操作，故得到广泛应用。电磁阀的分类国内外电磁阀，到目前为止，从动作方式上可分为三大类即：直动式、反冲式、先导式。1、直动式电磁阀：原理：常闭型通电时，电磁线圈产生电磁力把关闭件从阀座上提起，阀门打开；断电时，电磁力消失，弹簧把关闭件压在阀座上，阀门关闭。（常开型与此相反）特点：在真空、负压、零压时能正常工作，但通径一般不超过25mm。2、反冲型电磁阀：原理：它的原理是一种直动和先导相结合，通电时，电磁阀先将辅阀打开，主阀下腔压力大于上腔压力而利用压差及电磁阀的同时作用把阀门开启；断电时，辅阀利用弹簧力或介质压力推动关闭件，向下移动便阀门关闭。特点：在零压差或高压时也能可靠工作。3、先导式电磁阀：原理：通电时，电磁力把先导孔打开，上腔室压力迅速下降，在关闭件周围形成上低下高的压差，流体压力推动关闭件向上移动，阀门打开；断电时，弹簧力把先导孔关闭，入口压力通过旁通孔迅速腔室在关阀件周围形成下低上高的压差，流体压力推动关闭件向下移动，关闭阀门。特点：体积小，功率低，流体压力范围上限较高，可任意安装(需定制)但必须满足流体压差条件。电磁阀的工作原理阀芯的工作位置有几个，该电磁阀就叫几位电磁阀：阀体上的接口，也就是电磁阀的通路数，有几个通路口，该电磁阀就叫几通电磁阀。即两位是指有两个工作位置可切换，三通是有三个通道通气。比如：二位二通电磁阀是一进一出（二个通道、最普通常见）；1个通道与气源连接，另外一个通道与执行机构的进气口连接。二位三通电磁阀控制气体是一进一出一排气（工作位置有二个）；1个通道与气源连接，另外两个通道1个与执行机构的进气口连接，1个与执行机构排气口连接。二位五通电磁阀控制气体是一进二出一排气（工作位置也是二个）；1个进气孔(接进气气源)、1个正动作出气孔和1个反动作出气孔(分别提供给目标设备的一正一反动作的气源)、1个正动作排气孔和1个反动作排气孔(安装消声器)。三位五通电磁阀控制气体是一进二出一排气（但工作位置有三个）；1个进气孔(接进气气源)、1个正动作出气孔和1个反动作出气孔(分别提供给目标设备的一正一反动作的气源)、1个正动作排气孔和1个反动作排气孔(安装消声器)。两位三通单电控电磁阀动作原理两位三通电磁阀分为常闭型和常开型两种，常闭型指线圈没通电时气路是断的，常开型指线圈没通电时气路是通的。常闭型两位三通电磁阀动作原理：给线圈通电，气路接通，线圈一旦断电，气路就会断开，这相当于“点动”。常开型两位三通单电控电磁阀动作原理：给线圈通电，气路断开，线圈一旦断电，气路就会接通，这也是“点动”。在电气上来说，两位三通电磁阀一般为单电控(即单线圈)。7.2控制元件的类型和数目，见表7-2表7-2标识元件类型标识元件类型标识元件类型1V2可调单向节流阀2V2可调单向节流阀0V2双压阀3V2快速排气阀2Z1压力顺序阀3Z延时阀，常开式0Z4带压力表的减压阀0V3梭阀0z1.1气源0Z3压力表1S1n位三通换向阀3V1n位三通换向阀2V1n位五通换向阀n位三通换向阀C单作用气缸1V1n位五通换向阀n位三通换向阀1V3可调单向节流阀n位三通换向阀0V1n位五通换向阀2V3可调单向节流阀n位三通换向阀1S2n位三通换向阀2Z2压力表7.3确定控制方式和安全保护回路由于执行机构的过载，执行机构的快速运动等原因，都可能危及设备或操作人员的安全，因此在气动回路中，常加入安全保护回路。一．过载保护回路图7-3-1(a)所示为一过载保护回路。在活塞向右运动过程中，若遇到偶然故障而过载时，气缸左腔压力将升高，当超过预定之后，即打开顺序阀3，使阀2换向，阀4随之复位，活塞立即向左退回。待排除故障后，按动阀1，活塞重新启动向右运动。图7-3-1（a）过载保护回路图7-3-1（b）所示为典型的过载保护回路，当气缸活塞杆在伸出途中遇障使气缸过载时，活塞杆就立即退回，实现过载保护。在图示回路中，若活塞杆伸出途中遇到故障，则气缸无杆腔压力升高，顺序阀2打开，阀3换向，气缸立即退回。图7-3-1（b）过载保护回路二.互锁回路图7-3-2（a）所示为一互锁回路。回路中主控阀（两位四通阀）的换向受三个串联的机动三通阀的控制。即只有在三个机动阀都接通时，主控阀才能换向，活塞杆才能向下伸出。图7-3-2（a）互锁回路图7-3-2（b）所示回路能防止各缸同时动作，是保证只有一个气缸动作的互锁回路。回路中主要利用梭阀V1,,V2,V3及换向阀V4,V5,V6进行互锁。如阀V7被切换，则其输出使阀V4也换向，使气缸A活塞杆伸出；与此同时，缸A的进气管路的空气使梭阀V1,V2动作，锁住阀V5,V6，所以此时阀V8,V9即使均有输入信号，气缸B,C也不会动作。只有阀V7复位后，才能使其它气缸动作。图7-3-2（b）保证只有一个气缸动作大的互锁回路三．气压降低保护回路图7-3-3所示是一种气压突然降低时的保护回路，其作用是当系统的压力突然降低至工作安全范围以下时，保护人员和设备的安全。如图示位置，管路的工作气压在正常工作压力范围内，顺序阀1打开，气控阀2切换，气缸处于退回的状态，操作手动阀4，气缸前进；操作手动阀3，气缸退回。若在气缸前进途中工作气压突然降低到正常工作压力以下，则顺序阀关闭，气控阀2复位，手动阀4的气源失压，主控阀5的气压经阀4排气，气缸立刻退回。图7-3-3气压降低保护回路空压机用途一-压缩空气作为动力驱动各种风动机械，风动工具排气压力为7～8公斤/平方厘米，用于控制仪表及自动化装置，压力约为6公斤/平方厘米，车辆自动，门窗启闭，压力为2～4公斤/平方厘米，制药业，酿酒业中的搅压力为4公斤/平方厘米，喷气织机中的纬纱吹送压力为1～2公斤/平方厘米，