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| 氣動(dòng)閥門(mén)的控制常識(shí) |
| 概述 一、氣動(dòng)控制閥的分類 氣動(dòng)控制閥是指在氣動(dòng)系統(tǒng)中控制氣流的壓力、流量和流動(dòng)方向，并保證氣動(dòng)執(zhí)行元件或機(jī)構(gòu)正常工作的各類氣動(dòng)元件。控制和調(diào)節(jié)壓縮空氣壓力的元件稱為壓力控制閥。控制和調(diào)節(jié)壓縮空氣流量的元件稱為流量控制閥。改變和控制氣流流動(dòng)方向的元件稱為方向控制閥。 從控制方式來(lái)分，氣動(dòng)控制可分為斷續(xù)控制和連續(xù)控制兩類。在斷續(xù)控制系統(tǒng)中，通常要用壓力控制閥、流量控制閥和方向控制閥來(lái)實(shí)現(xiàn)程序動(dòng)作；連續(xù)控制系統(tǒng)中，除了要用壓力、流量控制閥外，還要采用伺服、比例控制閥等，以便對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行連續(xù)控制。氣動(dòng)控制閥分類如圖4.1。 二、氣動(dòng)控制閥和液壓閥的比較 （一） 使用的能源不同 氣動(dòng)元件和裝置可采用空壓站集中供氣的方法，根據(jù)使用要求和控制點(diǎn)的不同來(lái)調(diào)節(jié)各自減壓閥的工作壓力。液壓閥都設(shè)有回油管路，便于油箱收集用過(guò)的液壓油。氣動(dòng)控制閥可以通過(guò)排氣口直接把壓縮空氣向大氣排放。 （二） 對(duì)泄漏的要求不同 液壓閥對(duì)向外的泄漏要求嚴(yán)格，而對(duì)元件內(nèi)部的少量泄漏卻是允許的。對(duì)氣動(dòng)控制閥來(lái)說(shuō)，除間隙密封的閥外，原則上不允許內(nèi)部泄漏。氣動(dòng)閥的內(nèi)部泄漏有導(dǎo)致事故的危險(xiǎn)。 對(duì)氣動(dòng)管道來(lái)說(shuō)，允許有少許泄漏；而液壓管道的泄漏將造成系統(tǒng)壓力下降和對(duì)環(huán)境的污染。 （三） 對(duì)潤(rùn)滑的要求不同 液壓系統(tǒng)的工作介質(zhì)為液壓油，液壓閥不存在對(duì)潤(rùn)滑的要求；氣動(dòng)系統(tǒng)的工作介質(zhì)為空氣，空氣無(wú)潤(rùn)滑性，因此許多氣動(dòng)閥需要油霧潤(rùn)滑。閥的零件應(yīng)選擇不易受水腐蝕的材料，或者采取必要的防銹措施。 （四） 壓力范圍不同 氣動(dòng)閥的工作壓力范圍比液壓閥低。氣動(dòng)閥的工作壓力通常為10bar以內(nèi)，少數(shù)可達(dá)到40bar以內(nèi)。但液壓閥的工作壓力都很高（通常在50Mpa以內(nèi)）。若氣動(dòng)閥在超過(guò)zui高容許壓力下使用。往往會(huì)發(fā)生嚴(yán)重事故。 （五） 使用特點(diǎn)不同 一般氣動(dòng)閥比液壓閥結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕，易于集成安裝，閥的工作頻率高、使用壽命長(zhǎng)。氣動(dòng)閥正向低功率、小型化方向發(fā)展，已出現(xiàn)功率只有0.5W的低功率電磁閥。可與微機(jī)和PLC可編程控制器直接連接，也可與電子器件一起安裝在印刷線路板上，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)板接通氣電回路，省卻了大量配線，適用于氣動(dòng)工業(yè)機(jī)械手、復(fù)雜的生產(chǎn)制造裝配線等場(chǎng)合 三、 氣動(dòng)控制閥的結(jié)構(gòu)特性 氣動(dòng)控制閥的結(jié)構(gòu)可分解成閥體（包含閥座和閥孔等）和閥心兩部分，根據(jù)兩者的相對(duì)位置，有常閉型和常開(kāi)型兩種。閥從結(jié)構(gòu)上可以分為：截止式、滑柱式和滑板式三類閥。 （一）截止式閥的結(jié)構(gòu)及特性 截止式閥的閥心沿著閥座的軸向移動(dòng)，控制進(jìn)氣和排氣。圖4.2所示為二通截止式閥的基本結(jié)構(gòu)。圖4.2a中，在閥的P口輸入工作氣壓后，閥芯在彈簧和氣體壓力作用下緊壓在閥座上，壓縮空氣不能從A口流出；圖4.2b為閥桿受到向下的作用力后，閥芯向下移動(dòng)，脫離閥座，壓縮空氣就能從P口流向A口輸出。這就是截止式閥的切換原理。 圖4.3所示的閥為常通型結(jié)構(gòu)。圖4.3a為初始狀態(tài)，與圖4.2a相反，閥心在彈簧力作用 下離開(kāi)閥座，壓縮空氣從P口流向A口輸出。圖4.3b為工作狀態(tài)，閥桿在向上的力作用下，閥心緊壓在閥座上關(guān)閉閥口，流道被關(guān)斷，A口沒(méi)有壓縮空氣流出。 圖4.4所示為三通截止式閥的結(jié)構(gòu)，閥有P、A、0三個(gè)孔口。圖4.4a為閥的初始狀態(tài)，閥心緊壓在上閥座上，P口和A口通路被關(guān)斷，A口和0口相通。閥的輸出A口沒(méi)有輸出。 圖4.4b為工作狀態(tài)。閥桿受力后使閥心離開(kāi)上閥座而緊壓在下閥座上，關(guān)閉排氣O口，打開(kāi)P口至A口之間的通道，壓縮空氣從P口流向A口輸出。圖4.4c所示為閥在切換過(guò)程中閥心所處的瞬態(tài)位置。此時(shí)，P、A、0三個(gè)孔口同時(shí)相通，而發(fā)生串氣現(xiàn)象。實(shí)際上，對(duì)于快速切換的閥，這種串氣現(xiàn)象對(duì)閥的動(dòng)作不存在什么影響。但緩慢切換時(shí)，應(yīng)予以注意。 截止式閥的結(jié)構(gòu)決定了其開(kāi)啟所需的時(shí)間較短，但開(kāi)啟大口徑的閥則需較大的開(kāi)啟力。因此截止式閥多用于小口徑的閥。需要大流量或高壓時(shí)，往往采取先導(dǎo)式的結(jié)構(gòu)。其方法是增加一個(gè)控制活塞，先導(dǎo)控制氣壓作用在活塞上產(chǎn)生的較大操縱力，以彌補(bǔ)上述缺點(diǎn)。 為了使截止式閥密封可靠，操縱方便，另一種方法是采用壓力平衡的方法，如圖4.5所示，在閥桿兩側(cè)增加了活塞，活塞受氣壓作用面積和閥心受壓面積相等，這種閥稱為壓力平衡式閥。由于初始狀態(tài)時(shí)，工作氣壓作用在閥桿上的合力為零，使開(kāi)啟閥門(mén)的操作力大大降低。 （二）滑柱式閥的結(jié)構(gòu)及特性 滑柱式閥是用圓柱狀的閥心在圓筒形閥套內(nèi)沿軸向移動(dòng)，從而切換氣路。圖4.6所示為滑柱式閥的基本結(jié)構(gòu)。圖4.6左圖為閥的初始狀態(tài)，滑柱在彈簧力的作用下右移。此時(shí)，壓縮空氣從輸人口P流向輸出口A，A口有氣壓輸出，B口無(wú)氣壓輸出。圖4.6右圖為閥的工作狀態(tài)；滑柱在操縱力作用下克服彈簧力左移，關(guān)斷P口和A口通路，接通P口和B口。于是，B口有輸出，A口無(wú)輸出。 滑柱式閥在結(jié)構(gòu)上只要稍稍改變閥套或滑柱的尺寸、形狀就能實(shí)現(xiàn)兩位四通和兩位五通閥的功能 4.2 方向控制閥 一、方向控制閥概述 為了使閥換向，必須對(duì)閥心施加一定大小的軸向力。使其迅速移動(dòng)改變閥心的位置。這種獲得軸向力的方式叫做換向閥的操作方式，或控制方式。通常可分為氣壓、電磁、人力和機(jī)械四種操作方式。 用氣壓力來(lái)獲得軸向力使閥心迅速移動(dòng)換向的操作方式叫做氣壓操作。它按施加壓力的方式可分為加壓控制、卸壓控制、差壓控制和時(shí)間控制。 2）卸壓控制是指施加在閥心控制端的壓力逐漸降到一定值時(shí)，閥心迅速換向的控制，常用作三位閥的控制。3）差壓控制是指閥心采用氣壓復(fù)位或彈簧復(fù)位的情況下，利用閥心兩端受氣壓作用的面積不等（或兩端氣壓不等）而產(chǎn)生的軸向力之差值，使閥心迅速移動(dòng)換向的控制。其原理如圖4.7所示，K1為控制氣壓口。 這種控制方式只需一個(gè)控制信號(hào)，故得到廣泛的應(yīng)用，可應(yīng)用于各種結(jié)構(gòu)的主閥．。氣壓復(fù)位省去了彈簧，提高了可靠性。差壓控制的特點(diǎn)是所控制的主閥不具有記憶功能，且控制信號(hào)和復(fù)位信號(hào)均須為長(zhǎng)信號(hào)。 4）時(shí)間控制是指利用氣流向由氣阻（節(jié)流孔）和氣容構(gòu)成的阻容環(huán)節(jié)充氣，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間后，當(dāng)氣容內(nèi)壓力升至一定值時(shí)，閥心在差壓力作用下迅速移動(dòng)換向的控制。 延時(shí)換向閥的輸出可組成四種型式：常斷延時(shí)通、常通延時(shí)斷，常斷延時(shí)斷及常通延時(shí)通。其輸出狀態(tài)和對(duì)應(yīng)的圖形符號(hào)如圖4.10所示。 2．電磁操作 用電磁力來(lái)獲得軸向力，使閥心迅速移動(dòng)的換向控制方式稱為電磁操作。它按電磁力作用于主閥閥心的方式分為直動(dòng)式和先導(dǎo)式兩種。
用人力來(lái)獲得軸向力使閥迅速移動(dòng)換向的控制方式稱作人力操作。人力控制可分為手動(dòng)控制和腳踏控制等。按人力作用于主閥的方式可分為直動(dòng)式、先導(dǎo)式。 4．機(jī)械操作 用機(jī)械力來(lái)獲得軸向力使閥芯迅速移動(dòng)換向的控制方式稱作機(jī)械操作。按機(jī)械力作用于主閥的形式可分為直動(dòng)式和先導(dǎo)式兩種。 （二）方向控制閥的通口數(shù)和基本機(jī)能 換向閥的基本機(jī)能就是對(duì)氣體的流動(dòng)產(chǎn)生通、斷作用。一個(gè)換向閥具有同時(shí)接通和斷開(kāi)幾個(gè)回路，可以使其中一個(gè)回路處于接通狀態(tài)而另一個(gè)回路處于斷開(kāi)狀態(tài)，或者幾個(gè)回路同時(shí)被切斷。為了表示這種切換性能，可用換向閥的通口數(shù)（通路數(shù)）來(lái)表達(dá)。 1）二通閥 二通閥有兩個(gè)通口，即輸入口（用P表示）和輸出口（用A表示），只能控制流道的接通和斷開(kāi)。根據(jù)P→A通路靜止位置所處的狀態(tài)又分為常通式二通閥和常斷式二通閥。 2）三通閥 三通閥有三個(gè)通口，除P、A口外，還有一個(gè)排氣口（用O表示）。根據(jù)P→A、A→0通路靜止位置所處的狀態(tài)也分為常通式和常斷式兩種三通閥。 3）四通閥 四通閥有四個(gè)通口，除P、A、0外。還有一個(gè)輸出口（用B表示）。流路為P→A、B→0，或P→B、A→0。可以同時(shí)切換兩個(gè)流路，主要用于控制雙作用氣缸。 4）五通閥 五通閥有五個(gè)通口，除P、A、B外，有兩個(gè)排氣口（用01、02表示）。其流路為P→A、B→02或P→B、A一01。這種閥與四通閥一樣作為控制雙作用氣缸用。這種閥也可作為雙供氣閥（即選擇閥）用，即將兩個(gè)排氣口分別作為輸入口Pl、P2。 此外，也有五個(gè)通口以上的閥，是一種性較強(qiáng)的換向閥，這里不作介紹。 （三） 方向控制閥的位數(shù)
1）二位閥 二位閥通常有二位二通、二位三通、二位四通、二位五通等。二位閥有兩種，一種是取消操縱力后能恢復(fù)到原來(lái)狀態(tài)的稱為自動(dòng)復(fù)位式。另一種是不能自動(dòng)復(fù)位的閥（除非加反向的操縱力），這種閥稱為記憶式。 2）三位閥 三位閥通常有三位三通、三位四通、三位五通等。三位閥中，中間位置狀態(tài)有中間封閉、中間卸壓、中間加壓三種狀態(tài)。表4.1所示為氣動(dòng)換向閥的通路數(shù)與切換位置 數(shù)。 （四）方向控制閥的公稱通徑 閥的規(guī)格直接反映了閥的流通能力，是閥的一項(xiàng)基本參數(shù)，也是用戶選用換向閥的重要 依據(jù)之一。通常用其配管的公稱通徑來(lái)表示，另外也有用螺紋管接頭的公稱通徑來(lái)表示。表4.2列出了閥的常用公稱通徑及相應(yīng)的流量性能、接管螺紋等，供選用參考。 表4.2 閥的常用公稱通徑及相應(yīng)的流量性能、接管螺紋
（一）電磁鐵的基本結(jié)構(gòu)
電磁閥由電磁鐵和閥體組成。電磁鐵是電磁閥的主要部件之一，其作用是利用電磁原理將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成閥芯（動(dòng)鐵心）的位移。根據(jù)電磁鐵的結(jié)構(gòu)，可分為T型、Ⅰ型和平板型，如圖4.13所示。 T型電磁鐵為了減少鐵損，用高磁通的硅鋼片層疊制成，能夠獲得較好的效率和較大的吸引力，但所需的行程和體積較大，主要用于行程較大的直動(dòng)式電磁閥。 Ⅰ型電磁鐵適用于直流電磁鐵和小型交流電磁鐵，用圓柱形普通磁性材料制成，其鐵心的端面通常制成平面狀或圓錐狀。與T型電磁鐵相比，Ⅰ型電磁鐵的吸力較小，行程較短。圓柱形鐵心的重量輕、吸引時(shí)的沖擊小，所以使用壽命長(zhǎng)，主要用于小型直動(dòng)式和先導(dǎo)式電磁閥。 平板型電磁鐵適用于交流和直流小型電磁鐵，其特性與Ⅰ型相似，主要用于小型直動(dòng)式截止閥和先導(dǎo)式電磁閥。 （二）電磁鐵的基本特性
圖4.14所示為電磁鐵的電流與行程的特性關(guān)系。由圖4.14可見(jiàn)，交流電磁鐵開(kāi)始吸合時(shí)電流zui大（起動(dòng)電流）；當(dāng)動(dòng)鐵心與靜鐵心吸合后，電流呈一定值（保持電流）。大型交流電磁閥的啟動(dòng)電流可達(dá)保持電流的10倍以上，是小型交流電磁閥和先導(dǎo)式電磁閥的2倍左右。直流電磁鐵的電流與行程無(wú)關(guān)，電流始終保持一定值。 通常，電磁鐵長(zhǎng)時(shí)間吸合是不會(huì)燒壞的。但是，當(dāng)發(fā)生諸如主閥被雜質(zhì)卡住、動(dòng)鐵心與靜鐵心沒(méi)有*吸合等情況時(shí)，特別是交流直動(dòng)式電磁閥會(huì)引起電流過(guò)載，并產(chǎn)生高溫，燒壞線圈。 常用電磁鐵的額定電壓有ACll0V、AC220V、DC24V等三種，允許電壓偏差值為±10％，小型直流電磁鐵的電壓允許偏差值為-15％一+10％。交流電磁鐵的特性因頻率不同而變，但當(dāng)頻率為50Hz或60Hz時(shí)，其特性相差甚小，可以通用。 交流電磁鐵因磁力線和電流方向交替變化，會(huì)發(fā)生動(dòng)鐵心的吸合與釋放的反復(fù)動(dòng)作，其頻率為交流頻率的2倍，因而會(huì)產(chǎn)生交流峰鳴聲。其解決方法是在靜鐵心的吸合端面上嵌入短路的整流銅環(huán)，利用短路銅環(huán)感應(yīng)的電流產(chǎn)生與主磁力線相位錯(cuò)開(kāi)的磁力線來(lái)阻止交流蜂鳴聲。 （三）二通電磁閥
圖4.16所示為二通電磁閥。圖 （四） 三通電磁閥 圖4.17所示為截止式二位三通直動(dòng)式電磁閥。這種閥有常閉式（NC）和常開(kāi)式（NO）兩種。圖示為常閉式，電磁鐵的動(dòng)鐵心兩端面裝有密封橡膠，上下有兩個(gè)閥座。當(dāng)電磁鐵斷電時(shí)，下面閥座被封住，P→A通路關(guān)閉，A→0通路打開(kāi)；當(dāng)電磁鐵通電時(shí)，上面的閥座被封住。P→A通路打開(kāi)，A→O通路關(guān)閉。閥體上裝有手動(dòng)桿，用來(lái)手動(dòng)操作閥的切換。這種閥結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠。常用于控制小型單作用氣缸，或用作先導(dǎo)電磁閥的先導(dǎo)部分。 （五）四通和五通電磁閥 根據(jù)電磁鐵的個(gè)數(shù)分為單電控和雙電控兩種。根據(jù)切換位置分為二位閥和三位閥，而主閥部分的密封方式有多種多樣。 （1） 二位單電控電磁閥 圖4.18所示為一種二位五通單電控電磁閥，其主閥采用截止式彈簧復(fù)位結(jié)構(gòu)。先導(dǎo)閥的氣源可以用內(nèi)部P口氣源（內(nèi)先導(dǎo)），也可以用外接控制氣源（外先導(dǎo)）。該閥用作外先導(dǎo)時(shí)，其zui低工作壓力可從零開(kāi)始。 圖4.19所示也是一種二位五通單電控電磁閥，其主閥采用滑柱式氣壓復(fù)位結(jié)構(gòu)。通路間密封采用D形密封，安裝在滑柱的密封溝槽中，由于密封圈圓弧直徑很小，壓縮量只有 （2） 二位雙電控電磁閥
（3） 三位雙電控電磁閥 這種閥具有兩個(gè)電磁鐵，在兩個(gè)電磁鐵同時(shí)斷電時(shí)，閥桿回復(fù)到中間位置。除中間位置以外的另外兩個(gè)切換位置的空氣流路狀態(tài)與二位五通閥相同。中間位置的通路狀態(tài)，一般有中間封閉、中間卸壓和中間加壓三種狀態(tài)。這種三位閥常用于停電或緊急停止后仍需保持氣動(dòng)執(zhí)行元件正常工作狀態(tài)的場(chǎng)合。
電磁閥的特性包括4個(gè)方面： （1） 流量特性 流量參數(shù)可以用有效截面積S值、流通能力Cv值表示。 （2） 響應(yīng)時(shí)間 從接受控制信號(hào)開(kāi)始到換向閥換向動(dòng)作完成的時(shí)間，可分為開(kāi)啟時(shí)間與關(guān)閉時(shí)間。如圖4.22所示。 （3） zui高換向頻率 指電磁閥所能反復(fù)切換的zui高次數(shù)，其單位是Hz。電磁閥zui高換向頻率不僅取決于開(kāi)關(guān)速度，還與電磁鐵溫升、閥的構(gòu)造和工作壽命等因素有關(guān)。通常，小型直動(dòng)式電磁閥約為10～20Hz，大型先導(dǎo)閥約為10Hz左右，高頻電磁閥可達(dá)30 Hz。 （4） 溫度 通常電磁閥工作的環(huán)境溫度為5～50℃，溫度下限是由排氣時(shí)絕熱膨脹引起的溫度下降不會(huì)使空氣中的水分結(jié)冰的溫度。溫度上限是由電磁閥材料本身耐溫范圍所決定的。電磁閥線圈極限允許溫升見(jiàn)表4.3。 表4.3 電磁閥線圈極限允許溫升（℃） （七） 電磁閥的電氣結(jié)構(gòu) 電磁閥的電氣結(jié)構(gòu)應(yīng)使接線可靠，更換閥體方便，易于維修保養(yǎng)。外接線方式有多種。圖4.23所示為電磁閥各種接線方式示意圖。
3） DIN插座方式 使用德國(guó)DIN標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的插座接線端子的接線方式。 4） 接插座方式 在電磁鐵上裝有接插座的接線方式，并附有連接導(dǎo)線的插口附件。 在閥的電氣結(jié)構(gòu)中常常設(shè)有指示燈，以識(shí)別電磁閥是否通電。通常，交流電工作時(shí)用氖燈，直流電工作時(shí)用發(fā)光二極管。在電磁閥電源接通或斷開(kāi)瞬時(shí)，在電磁鐵線圈的兩端會(huì)產(chǎn)生額定電壓數(shù)倍的反電勢(shì)引起的峰值電壓，它可能導(dǎo)致控制電路誤動(dòng)作。或損壞電子器件。為此，電氣結(jié)構(gòu)中常裝有（內(nèi)裝、或外插）由壓敏電阻、RC元件或二極管構(gòu)成的保護(hù)線路，用來(lái)吸收反電勢(shì)峰值電壓。 （八）電磁閥的連接方式 集裝連接是在板式連接的基礎(chǔ)上出現(xiàn)的一種新的連接方式，如圖4.24所示。它使管路大大簡(jiǎn)化，所占空間大大縮小，裝拆簡(jiǎn)便，特別適用于復(fù)雜的氣路系統(tǒng)。 集裝連接是將多個(gè)電磁閥或氣控閥集中安裝在連接板上，連接板使板上安裝的閥有共同的供氣和共同的排氣管路，或者共同的供氣和個(gè)別排氣的管路。 從其裝配結(jié)構(gòu)可以分為整體型、模塊型、集中接線型和少接線型等集裝板結(jié)構(gòu)。集裝板材料通常為鋁合金，也有帶快速接頭的注塑成形集裝板。
2）模塊型集裝板 是一組模塊化的集裝板，由連接螺紋將集裝板等組合而成，可根據(jù)所安裝的閥數(shù)量和回路結(jié)構(gòu)進(jìn)行任意拼裝，構(gòu)成復(fù)雜的氣動(dòng)回路。 3）集中接線型集裝板 這種集裝板內(nèi)部有接線用的接插型多芯接線端子，所安裝的電磁閥可通過(guò)這些接線端子集中接線與外部連接。電磁閥與集裝板的接線方式有引線型和接插座型兩種，按需選用。其特點(diǎn)是接線簡(jiǎn)單，外觀整潔，維修方便。 4）少接線型集裝板 在現(xiàn)代氣動(dòng)自動(dòng)化系統(tǒng)中，常使用PLC可編程序控制器進(jìn)行系統(tǒng)的程序控制。為此，利用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)。將PLC的并聯(lián)信號(hào)變換成串聯(lián)信號(hào)輸送給電磁閥，、僅用3—4根導(dǎo)線便可同時(shí)控制幾十個(gè)甚至上百個(gè)電磁閥。在集裝板內(nèi)裝有信號(hào)轉(zhuǎn)換器，該轉(zhuǎn)換器將串聯(lián)信號(hào)再次轉(zhuǎn)換為并聯(lián)信號(hào)，并按編碼送至地址的電磁閥使之動(dòng)作。采用這種集裝板大大減少了繁雜的接線工作，又提高了系統(tǒng)工作的可靠性。少接線型集裝板應(yīng)用如圖4.25所示。 三、 氣控閥 （一） 氣控閥的結(jié)構(gòu) 氣控閥主閥部分結(jié)構(gòu)與電磁閥相同。氣動(dòng)操縱方式有直動(dòng)式和先導(dǎo)式兩種。直動(dòng)式是控制氣壓直接進(jìn)行主閥切換；先導(dǎo)式是控制氣壓先經(jīng)活塞或膜片放大，然后再進(jìn)行主閥的切換。 圖4.26所示為間隙密封雙氣控?fù)Q向閥，靠鋼球彈簧定位機(jī)構(gòu)定位，帶有手動(dòng)裝置，供安裝調(diào)試用。該閥具有無(wú)給油潤(rùn)滑特點(diǎn)。 圖4.27所示為截止式雙氣控?fù)Q向閥，由四個(gè)二位三通閥構(gòu)成，能實(shí)現(xiàn)四位五通功能。 靠彈簧實(shí)現(xiàn)中間封閉位置狀態(tài)。當(dāng)K1有輸入信號(hào)時(shí)，閥b、d打開(kāi)，P→A、B→02接通；當(dāng)K2有輸入信號(hào)時(shí)，閥a、c打開(kāi)，P→B、A→ （二）氣控閥的特點(diǎn) 采用間隙密封的, 滑, 柱式結(jié)構(gòu)時(shí)，其滑動(dòng)摩擦力很小，多為直動(dòng)式操縱，且閥心上受力平衡，控制壓力不受工作壓力影響，所以可在低壓條件下動(dòng)作。 采用彈性密封的滑柱式結(jié)構(gòu)時(shí)，由于滑動(dòng)摩擦力較大多為先導(dǎo)式操縱。 四、 人力控制閥 （一） 人力控制閥的特點(diǎn) 人力控制閥（以下簡(jiǎn)稱人控制）在手動(dòng)、半自動(dòng)和自動(dòng)控制系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。在手動(dòng)系統(tǒng)中，一般用人控閥直接操縱氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)；在半自動(dòng)和自動(dòng)系統(tǒng)中多用作信號(hào)閥。實(shí)際上。人控閥除了頭部操縱結(jié)構(gòu)和要求操縱靈活外，其閥心結(jié)構(gòu)基本上和機(jī)控閥相同。 人控閥應(yīng)安裝在便于操作的地方，以防止長(zhǎng)期操作引起疲勞。操作力不宜過(guò)大。為防止誤操作，通常需要增加安全裝置，腳踏閥上應(yīng)有防護(hù)罩。 （二）手動(dòng)閥 手動(dòng)閥的操縱頭部結(jié)構(gòu)主要有按鈕式、磨菇頭式、旋鈕式、撥動(dòng)式、鎖式等，如圖4.28所示。按鈕式、磨菇頭式有單穩(wěn)態(tài)與雙穩(wěn)態(tài)之分，通常是單穩(wěn)態(tài)的，無(wú)記憶功能。旋鈕式、撥動(dòng)式、鎖式都為雙穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)，具有定位性能，即操作力除去后仍能保持閥的工作狀態(tài)不變。，通常采用彈簧復(fù)位。主閥結(jié)構(gòu)主要采用截止式、滑柱式和滑板式。雖然前兩種用得較多，但后者容易實(shí)現(xiàn)多位多通，常用作分配閥。手動(dòng)閥操作力不能太大，故常采用長(zhǎng)手柄以減小操作力，或者閥心采用氣壓平衡結(jié)構(gòu)，減小氣壓作用面積。手動(dòng)閥操作較緩慢，為了避免各氣路相通現(xiàn)象，閥桿和閥芯做成分離的兩部分，閥桿中間的排氣口在切換過(guò)程中先與閥心平面 接觸關(guān)閉，然后再打開(kāi)輸出口。圖4.29為手動(dòng)4/3（三位四通）旋轉(zhuǎn)閥，手動(dòng)旋轉(zhuǎn)金屬的有通氣孔的圓盤(pán)，使空氣內(nèi)部連接閥內(nèi)的氣口。壓力的不平衡使圓盤(pán)緊貼它的配合面，壓力輸入在圓盤(pán)的上方。僅有極小的泄漏量。 直動(dòng)圓頭式是由機(jī)械力直接推動(dòng)閥桿的頭部使閥切換。滾輪式頭部結(jié)構(gòu)可以減小閥桿所受的側(cè)向力，杠桿滾輪式可減小閥桿所受的機(jī)械力。可通過(guò)式結(jié)構(gòu)的頭部滾輪是可折回的，當(dāng)機(jī)械撞塊正向運(yùn)動(dòng)時(shí)，閥心被壓下，閥換向。返回時(shí)，閥心不動(dòng)，閥不換向。彈簧觸須式結(jié)構(gòu)操作力小，常用于計(jì)數(shù)發(fā)信號(hào)。 4.3 其它閥 一、單向閥 氣流在單向閥內(nèi)只能向一個(gè)方向流動(dòng)而不能反向流動(dòng)，圖4.32所示為單向閥的結(jié)構(gòu)原理圖。圖示位置為閥在彈簧力作用下處于關(guān)閉狀態(tài)。當(dāng)氣流沿P→A流動(dòng)時(shí)，由于在P口輸入的氣壓作用在活塞上的力克服了彈簧力和摩擦力而將閥門(mén)打開(kāi)。反之，當(dāng)氣流反向流動(dòng)時(shí)，閥在A口輸入氣壓和彈簧力作用下關(guān)閉。彈簧的作用是增加閥的密封性，防止低壓泄漏。另外，在氣流反向流動(dòng)時(shí)，加速閥的關(guān)閉。對(duì)于單向閥的基本要求是在正向流動(dòng)時(shí)，閥的流動(dòng)阻力要小，即流通能力大。反向流動(dòng)時(shí)，要求密封性能好，即泄漏量小。二、梭閥（或閥） 圖4.33為梭閥的結(jié)構(gòu)原理，這種閥相當(dāng)于由兩個(gè)單向閥串聯(lián)而成。無(wú)論是P1口還是P2口輸入，A口總是有輸出的。其作用相當(dāng)于實(shí)現(xiàn)邏輯或門(mén)的邏輯功能。為了保證梭閥工作可靠，在工作時(shí)不允許Pl、P2兩口的輸入信號(hào)相互干擾，即通路不能有串氣現(xiàn)象。
四、快速排氣閥 五、 溢流閥（安全閥） （一）分類及特點(diǎn) 溢流閥和安全閥在結(jié)構(gòu)和功能方面往往相類似，有時(shí)可不加以區(qū)別。它們的作用是當(dāng)氣動(dòng)回路和容器中的壓力上升到超過(guò)調(diào)定值時(shí)，把超過(guò)調(diào)定值的壓縮空氣排入大氣，以保持進(jìn)口壓力的調(diào)定值。實(shí)際上，溢流閥是一種用于維持回路中空氣壓力恒定的壓力控制閥；而安全閥是一種防止系統(tǒng)過(guò)載、保證安全的壓力控制閥。溢流閥的分類及特點(diǎn)如下。 按開(kāi)啟高度分： 2）全啟式 開(kāi)啟高度等于或大于閥座通徑的1／4。通常做成突開(kāi)式（閥心在開(kāi)啟過(guò)程中的某一瞬間突然跳起，達(dá)到全開(kāi)高度）結(jié)構(gòu)。按加載結(jié)構(gòu)可分為： a） 杠桿重錘式 重錘通過(guò)杠桿加載于閥心上，載荷不隨開(kāi)啟高度而變化。對(duì)振動(dòng)敏感，不適用于運(yùn)動(dòng)的系統(tǒng)。 b） 彈簧式 彈簧力加載于閥心，載荷隨開(kāi)啟高度而變化。對(duì)振動(dòng)不敏感，可用于運(yùn)動(dòng)的系統(tǒng)。允許加較大的閥心載荷。 c） 先導(dǎo)式 由主閥和直動(dòng)式先導(dǎo)閥組成。介質(zhì)壓力和彈簧力同時(shí)加載于主閥心，超壓時(shí)先導(dǎo)閥先開(kāi)啟，導(dǎo)致主閥開(kāi)啟。主要用于大口徑和高壓的場(chǎng)合。 （二）溢流閥的工作原理圖4.35所示為一種直動(dòng)式溢流閥的工作原理圖。圖中，閥在初始工作位置時(shí)，預(yù)先調(diào)整手柄使調(diào)壓彈簧壓縮，閥門(mén)關(guān)閉。當(dāng)氣動(dòng)系統(tǒng)中的空氣壓力在規(guī)定范圍內(nèi)時(shí)，由于氣壓作用在活塞上的力小于調(diào)壓彈簧的預(yù)壓力，活塞處于關(guān)閉狀態(tài)。當(dāng)氣動(dòng)系統(tǒng)中的壓力升高，作用在活塞上的氣壓力超過(guò)了彈簧的預(yù)壓力，活塞上移開(kāi)啟閥門(mén)排氣，直到系統(tǒng)中的壓力降到規(guī)定壓力以下時(shí)，閥門(mén)重新關(guān)閉。閥門(mén)的開(kāi)啟壓力大小靠調(diào)壓彈簧的預(yù)壓縮量來(lái)實(shí)現(xiàn)。 （三）先導(dǎo)式溢流閥
（四） 膜片式安全閥 如圖4.37所示，其特點(diǎn)是由于膜片的受壓面積比閥心的面積大得多，閥門(mén)的開(kāi)啟壓力與關(guān)閉壓力較接近，即閥的壓力特性好，動(dòng)作靈敏，但閥的zui大開(kāi)啟量較小，流量特性差。這種閥常用于保證回路內(nèi)的工作氣壓恒定。 六、 順序閥 順序閥亦稱壓力聯(lián)鎖閥，它是一種依靠回路中的壓力變化來(lái)實(shí)現(xiàn)各種順序動(dòng)作的壓力控制閥，常用來(lái)控制氣缸的順序動(dòng)作。若將順序閥和單向閥組裝成一體，則稱為單向順序閥。順序閥常用于氣動(dòng)裝置中不便于安裝機(jī)控閥發(fā)行程信號(hào)的場(chǎng)合。圖4.38是順序閥的工作原理圖，圖4.39是單向順序閥的工作原理圖。它們都是靠調(diào)壓彈簧的預(yù)壓縮量來(lái)控制其開(kāi)啟壓力大小的。 在圖 七、流量控制閥 流量控制閥對(duì)流過(guò)元件或管道的流量進(jìn)行控制。只需改變流通面積就可實(shí)現(xiàn)。從流體力學(xué)角度看，流量控制是在氣動(dòng)回路中利用某種裝置造成一種局部阻力，并通過(guò)改變局部阻力的大小，來(lái)達(dá)到調(diào)節(jié)流量的目。實(shí)現(xiàn)流量控制的方法有兩種，一種是設(shè)置固定的局部阻力裝置，如毛細(xì)管、孔板等；另一種是設(shè)置可調(diào)節(jié)的局部阻力裝置，如節(jié)流閥。
圖4.40所示節(jié)流閥常用的孔口結(jié)構(gòu)。圖 （二）速度控制閥 速度控制閥是由單向閥和節(jié)流閥組合而成的流量控制閥，因常用作氣缸的速度控制而得名，又稱作單向節(jié)流閥。圖4.41所示為速度控制閥結(jié)構(gòu)原理。一般常用的閥如圖
圖 （三）排氣節(jié)流閥
圖4.42所示為排氣節(jié)流閥結(jié)構(gòu)，圖
（三）腳踏閥 五、機(jī)控閥 （一）機(jī)控閥的特點(diǎn) （二）機(jī)控閥的頭部結(jié)構(gòu)形式 機(jī)控閥頭部結(jié)構(gòu)形式，常用的有直動(dòng)圓頭式、滾輪式、杠桿滾輪式、可通過(guò)式等，如圖4.31所示。 |
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