项目10-气压方向控制阀及方向控制回路

项目10使用方向控制阀及方向控制回路

在气动基本回路中,最基本任务是实现气动执行元件运动方向的控制，而方向控制是由哪些气动元件完成的？其回路是由哪些元件组成的？工作原理是什么？将在本项目中一一介绍。

项目重点和难点项目重点：1.方向控制阀的分类、结构、图形符号和应用2.气动控制系统回路的表示及分析方法3.方向控制回路的类型及应用项目难点：方向控制回路的分析

项目内容任务1使用方向控制阀

任务2使用方向控制回路

任务1使用方向控制阀

用于通断气路或改变气流方向，从而控制气动执行元件起动、停止和换向的元件称为方向控制阀。它是气动系统中应用最多的一种控制元件。任务分析要设计某一气动系统方向控制回路，使相应的气动执行元件完成相应的运动，就需要使用方向控制阀对机构实行方向控制。因而须对方向控制阀的控制方法、图形符号等有一个全面的了解。方向控制阀

1.单向阀

2.换向阀

1.单向阀

(a)原理图（b)图形符号图10-1单向阀工作原理图单向阀是用来控制气流方向，使之只能单向通过的方向控制阀。

2.换向阀

用于改变气体通道，使气体流动方向发生变化从而改变气动执行元件的运动方向的元件称为换向阀。换向阀按操控方式分主要有人力操纵控制、机械操纵控制、气压操纵控制和电磁操纵控制四类。(1)人力操纵换向阀

依靠人力对阀芯位置进行切换的换向阀称为人力操纵控制换向阀，简称人控阀。人控阀又可分为手动阀和脚踏阀两大类。常用的按钮式换向阀的工作原理如图10-2所示。人力操纵换向阀与其它控制方式相比，使用频率较低，动作速度较慢。因操纵力不宜太大，所以阀的通径较小，操作也比较灵活。在直接控制回路中，人力操纵换向阀用来直接操纵气动执行元件，用作信号阀。

（a）换向前（b）换向后（c）图形符号图10-2手动换向阀工作原理图

图10-3人控阀常用操控机构实物图（a）按钮式（b）定位开关式（c）脚踏式(2)机械操纵换向阀

机械操纵换向阀是利用安装在工作台上凸轮、撞块或其它机械外力来推动阀芯动作实现换向的换向阀。由于它主要用来控制和检测机械运动部件的行程，所以一般也称为行程阀。行程阀常见的操控方式有顶杆式、滚轮式、单向滚轮式等，其换向原理与手动换向阀类似。12345（a）正向通过（b）反向通过1-气缸2-凸块3-滚轮4-阀杆5-行程阀阀体图10-4单向滚轮式行程阀工作原理图(3)气压操纵换向阀

气压控制换向阀是利用气压力来实现换向的，简称气控阀。根据控制方式的不同可分为加压控制、卸压控制和差压控制三种。加压控制是指控制信号的压力上升到阀芯动作压力时，主阀换向，是最常用的气控阀；卸压控制是指所加的气压控制信号减小到某一压力值时阀芯动作，主阀换向；差压控制是利用换向阀两端气压有效作用面积的不等，使阀芯两侧产生压力差来使阀芯动作实现换向的。（a）换向前（b）换向后(c)图形符号图10-5单端气控弹簧复位二位三通换向阀工作原理图

截止式换向阀主要有以下特点：1)用很小的移动量就可以使阀完全开启，阀流通能力强，因此便于设计成紧凑的大流量阀。2)抗粉尘和污染能力强，对空气的过滤精度及润滑要求不高，适用于环境比较恶劣的场合。3)当阀口较多时，结构太复杂，所以一般用于三通或二通阀。4)因为有阻碍换向的背压存在，阀芯关闭紧密，泄漏量小，但换向阻力也较大。(c)

图形符号（a）阀芯在左位（b）阀芯在右位图10-6双端气控二位五通换向阀工作原理图滑阀式换向阀主要有以下特点：

1)换向行程长，即阀门从完全关闭到完全开启所需的时间长。2)切换时，没有背压阻力，所需换向力小，动作灵敏3)结构具有对称性，作用在阀芯上的力保持轴向平衡，阀容易实现记忆功能。即控制信号在换向阀换向完成后即使消失，阀芯仍能保持当前位置不变。4)阀芯在阀体内滑动，对杂质敏感，对气源处理要求较高。5)通用性强，易设计成多位多通阀。只要稍微改变阀套或阀芯的尺寸、形状就能实现机能的改变。(4)电磁操纵换向阀

电磁换向阀是利用电磁线圈通电时所产生的电磁吸力使阀芯改变位置来实现换向的，简称为电磁阀。电磁阀能够利用电信号对气流方向进行控制，使得气压传动系统可以实现电气控制，是气动控制系统中最重要的元件。电磁换向阀按操作方式的不同可分为直动式和先导式。图10-7所示。电磁操纵换向阀1)直动式电磁换向阀直动式电磁阀是利用电磁线圈通电时，静铁芯对动铁芯产生的电磁吸力直接推动阀芯移动实现换向的。直动式电磁阀由于阀芯的换向行程受电磁吸合行程的限制，只适用于小型阀。2)先导式电磁换向阀先导式电磁换向阀则是由直动式电磁阀（导阀）和气控换向阀（主阀）二部分构成。其中直动式电磁阀在电磁先导阀线圈得电后，导通产生先导气压。先导气压再来推动大型气控换向阀阀芯动作，实现换向。如图10-8所示。(a)

导阀(b)

主阀图10-8先导式电磁换向阀工作原理图任务实施：

根据上述所学知识，应熟练掌握各种方向控制阀的图形符号如图10-9所示二位二通换向阀常通型二位三通换向阀常断型二位三通换向阀二位五通换向阀二位四通换向阀中位封闭式三位五通换向阀图10-9常用换向阀的图形符号任务2使用方向控制回路

如图10-10所示，利用一个气缸将某方向传送装置送来的木料推送到与其垂直的传送装置上做进一步加工。通过一个按钮使气缸活塞杆伸出，将木块推出；松开按钮，气缸活塞杆缩回。试根据上述要求，设计工件转运装置的控制回路。图10-10工件转运装置示意图任务分析对于这个课题应根据木块大小，确定气缸活塞行程大小。对于行程较小的，可以采用单作用气缸；行程如果较长，就应采用双作用气缸。这就需要在掌握方向控制阀的基础上，还应对气动控制系统回路的表示及分析方法、以及.方向控制回路的类型及应用等有一个全面的了解。1.气动回路图

用图形符号来表示气动系统中的各个元件及其功能，并按设计需要进行组合以构成对一个实际控制问题的解决方案，这就构成了气动系统的回路图。2.直接控制与间接控制

(1)直接与间接控制的定义如图10-11所示，通过人力或机械外力直接控制换向阀换向来实现执行元件动作控制，这种控制方式称为直接控制。间接控制则指的是执行元件由气控换向阀来控制动作，人力、机械外力等外部输入信号只是用来控制气控换向阀的换向，不直接控制执行元件动作。(2)直接与间接控制的特点直接控制所用元件少，回路简单，主要用于单作用气缸或双作用气缸的简单控制，但无法满足换向条件比较复杂的控制要求。而且由于直接控制是由人力和机械外力直接操控换向阀换向的，操作力较小，只适用于所需气流量和控制阀的尺寸相对较小的场合。图10-11气缸的直接控制和间接控制回路图(a)直接控制(b)间接控制任务实施：

对于图10-10所示工件转运装置的气动系统控制回路设计可采用图10-12所示的直接控制回路来完成，也可采用图10-13所示的间接控制回路来完成。注意：在气动控制技术中，一般要求一个执行元件对应一个方向控制阀来控制其运动方向，这个方向控制阀称为主控阀或末级控制元件。

图10-12工件转运装置的直接控制回路图（