項(xiàng)目10-氣壓方向控制閥及方向控制回路

項(xiàng)目10使用方向控制閥及方向控制回路

在氣動(dòng)基本回路中,最基本任務(wù)是實(shí)現(xiàn)氣動(dòng)執(zhí)行元件運(yùn)動(dòng)方向的控制，而方向控制是由哪些氣動(dòng)元件完成的？其回路是由哪些元件組成的？工作原理是什么？將在本項(xiàng)目中一一介紹。

項(xiàng)目重點(diǎn)和難點(diǎn)項(xiàng)目重點(diǎn)：1.方向控制閥的分類、結(jié)構(gòu)、圖形符號(hào)和應(yīng)用2.氣動(dòng)控制系統(tǒng)回路的表示及分析方法3.方向控制回路的類型及應(yīng)用項(xiàng)目難點(diǎn)：方向控制回路的分析

項(xiàng)目?jī)?nèi)容任務(wù)1使用方向控制閥

任務(wù)2使用方向控制回路

任務(wù)1使用方向控制閥

用于通斷氣路或改變氣流方向，從而控制氣動(dòng)執(zhí)行元件起動(dòng)、停止和換向的元件稱為方向控制閥。它是氣動(dòng)系統(tǒng)中應(yīng)用最多的一種控制元件。任務(wù)分析要設(shè)計(jì)某一氣動(dòng)系統(tǒng)方向控制回路，使相應(yīng)的氣動(dòng)執(zhí)行元件完成相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)，就需要使用方向控制閥對(duì)機(jī)構(gòu)實(shí)行方向控制。因而須對(duì)方向控制閥的控制方法、圖形符號(hào)等有一個(gè)全面的了解。方向控制閥

1.單向閥

2.換向閥

1.單向閥

(a)原理圖（b)圖形符號(hào)圖10-1單向閥工作原理圖單向閥是用來控制氣流方向，使之只能單向通過的方向控制閥。

2.換向閥

用于改變氣體通道，使氣體流動(dòng)方向發(fā)生變化從而改變氣動(dòng)執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)方向的元件稱為換向閥。換向閥按操控方式分主要有人力操縱控制、機(jī)械操縱控制、氣壓操縱控制和電磁操縱控制四類。(1)人力操縱換向閥

依靠人力對(duì)閥芯位置進(jìn)行切換的換向閥稱為人力操縱控制換向閥，簡(jiǎn)稱人控閥。人控閥又可分為手動(dòng)閥和腳踏閥兩大類。常用的按鈕式換向閥的工作原理如圖10-2所示。人力操縱換向閥與其它控制方式相比，使用頻率較低，動(dòng)作速度較慢。因操縱力不宜太大，所以閥的通徑較小，操作也比較靈活。在直接控制回路中，人力操縱換向閥用來直接操縱氣動(dòng)執(zhí)行元件，用作信號(hào)閥。

（a）換向前（b）換向后（c）圖形符號(hào)圖10-2手動(dòng)換向閥工作原理圖

圖10-3人控閥常用操控機(jī)構(gòu)實(shí)物圖（a）按鈕式（b）定位開關(guān)式（c）腳踏式(2)機(jī)械操縱換向閥

機(jī)械操縱換向閥是利用安裝在工作臺(tái)上凸輪、撞塊或其它機(jī)械外力來推動(dòng)閥芯動(dòng)作實(shí)現(xiàn)換向的換向閥。由于它主要用來控制和檢測(cè)機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件的行程，所以一般也稱為行程閥。行程閥常見的操控方式有頂桿式、滾輪式、單向滾輪式等，其換向原理與手動(dòng)換向閥類似。12345（a）正向通過（b）反向通過1-氣缸2-凸塊3-滾輪4-閥桿5-行程閥閥體圖10-4單向滾輪式行程閥工作原理圖(3)氣壓操縱換向閥

氣壓控制換向閥是利用氣壓力來實(shí)現(xiàn)換向的，簡(jiǎn)稱氣控閥。根據(jù)控制方式的不同可分為加壓控制、卸壓控制和差壓控制三種。加壓控制是指控制信號(hào)的壓力上升到閥芯動(dòng)作壓力時(shí)，主閥換向，是最常用的氣控閥；卸壓控制是指所加的氣壓控制信號(hào)減小到某一壓力值時(shí)閥芯動(dòng)作，主閥換向；差壓控制是利用換向閥兩端氣壓有效作用面積的不等，使閥芯兩側(cè)產(chǎn)生壓力差來使閥芯動(dòng)作實(shí)現(xiàn)換向的。（a）換向前（b）換向后(c)圖形符號(hào)圖10-5單端氣控彈簧復(fù)位二位三通換向閥工作原理圖

截止式換向閥主要有以下特點(diǎn)：1)用很小的移動(dòng)量就可以使閥完全開啟，閥流通能力強(qiáng)，因此便于設(shè)計(jì)成緊湊的大流量閥。2)抗粉塵和污染能力強(qiáng)，對(duì)空氣的過濾精度及潤(rùn)滑要求不高，適用于環(huán)境比較惡劣的場(chǎng)合。3)當(dāng)閥口較多時(shí)，結(jié)構(gòu)太復(fù)雜，所以一般用于三通或二通閥。4)因?yàn)橛凶璧K換向的背壓存在，閥芯關(guān)閉緊密，泄漏量小，但換向阻力也較大。(c)

圖形符號(hào)（a）閥芯在左位（b）閥芯在右位圖10-6雙端氣控二位五通換向閥工作原理圖滑閥式換向閥主要有以下特點(diǎn)：

1)換向行程長(zhǎng)，即閥門從完全關(guān)閉到完全開啟所需的時(shí)間長(zhǎng)。2)切換時(shí)，沒有背壓阻力，所需換向力小，動(dòng)作靈敏3)結(jié)構(gòu)具有對(duì)稱性，作用在閥芯上的力保持軸向平衡，閥容易實(shí)現(xiàn)記憶功能。即控制信號(hào)在換向閥換向完成后即使消失，閥芯仍能保持當(dāng)前位置不變。4)閥芯在閥體內(nèi)滑動(dòng)，對(duì)雜質(zhì)敏感，對(duì)氣源處理要求較高。5)通用性強(qiáng)，易設(shè)計(jì)成多位多通閥。只要稍微改變閥套或閥芯的尺寸、形狀就能實(shí)現(xiàn)機(jī)能的改變。(4)電磁操縱換向閥

電磁換向閥是利用電磁線圈通電時(shí)所產(chǎn)生的電磁吸力使閥芯改變位置來實(shí)現(xiàn)換向的，簡(jiǎn)稱為電磁閥。電磁閥能夠利用電信號(hào)對(duì)氣流方向進(jìn)行控制，使得氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)電氣控制，是氣動(dòng)控制系統(tǒng)中最重要的元件。電磁換向閥按操作方式的不同可分為直動(dòng)式和先導(dǎo)式。圖10-7所示。電磁操縱換向閥1)直動(dòng)式電磁換向閥直動(dòng)式電磁閥是利用電磁線圈通電時(shí)，靜鐵芯對(duì)動(dòng)鐵芯產(chǎn)生的電磁吸力直接推動(dòng)閥芯移動(dòng)實(shí)現(xiàn)換向的。直動(dòng)式電磁閥由于閥芯的換向行程受電磁吸合行程的限制，只適用于小型閥。2)先導(dǎo)式電磁換向閥先導(dǎo)式電磁換向閥則是由直動(dòng)式電磁閥（導(dǎo)閥）和氣控?fù)Q向閥（主閥）二部分構(gòu)成。其中直動(dòng)式電磁閥在電磁先導(dǎo)閥線圈得電后，導(dǎo)通產(chǎn)生先導(dǎo)氣壓。先導(dǎo)氣壓再來推動(dòng)大型氣控?fù)Q向閥閥芯動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)換向。如圖10-8所示。(a)

導(dǎo)閥(b)

主閥圖10-8先導(dǎo)式電磁換向閥工作原理圖任務(wù)實(shí)施：

根據(jù)上述所學(xué)知識(shí)，應(yīng)熟練掌握各種方向控制閥的圖形符號(hào)如圖10-9所示二位二通換向閥常通型二位三通換向閥常斷型二位三通換向閥二位五通換向閥二位四通換向閥中位封閉式三位五通換向閥圖10-9常用換向閥的圖形符號(hào)任務(wù)2使用方向控制回路

如圖10-10所示，利用一個(gè)氣缸將某方向傳送裝置送來的木料推送到與其垂直的傳送裝置上做進(jìn)一步加工。通過一個(gè)按鈕使氣缸活塞桿伸出，將木塊推出；松開按鈕，氣缸活塞桿縮回。試根據(jù)上述要求，設(shè)計(jì)工件轉(zhuǎn)運(yùn)裝置的控制回路。圖10-10工件轉(zhuǎn)運(yùn)裝置示意圖任務(wù)分析對(duì)于這個(gè)課題應(yīng)根據(jù)木塊大小，確定氣缸活塞行程大小。對(duì)于行程較小的，可以采用單作用氣缸；行程如果較長(zhǎng)，就應(yīng)采用雙作用氣缸。這就需要在掌握方向控制閥的基礎(chǔ)上，還應(yīng)對(duì)氣動(dòng)控制系統(tǒng)回路的表示及分析方法、以及.方向控制回路的類型及應(yīng)用等有一個(gè)全面的了解。1.氣動(dòng)回路圖

用圖形符號(hào)來表示氣動(dòng)系統(tǒng)中的各個(gè)元件及其功能，并按設(shè)計(jì)需要進(jìn)行組合以構(gòu)成對(duì)一個(gè)實(shí)際控制問題的解決方案，這就構(gòu)成了氣動(dòng)系統(tǒng)的回路圖。2.直接控制與間接控制

(1)直接與間接控制的定義如圖10-11所示，通過人力或機(jī)械外力直接控制換向閥換向來實(shí)現(xiàn)執(zhí)行元件動(dòng)作控制，這種控制方式稱為直接控制。間接控制則指的是執(zhí)行元件由氣控?fù)Q向閥來控制動(dòng)作，人力、機(jī)械外力等外部輸入信號(hào)只是用來控制氣控?fù)Q向閥的換向，不直接控制執(zhí)行元件動(dòng)作。(2)直接與間接控制的特點(diǎn)直接控制所用元件少，回路簡(jiǎn)單，主要用于單作用氣缸或雙作用氣缸的簡(jiǎn)單控制，但無法滿足換向條件比較復(fù)雜的控制要求。而且由于直接控制是由人力和機(jī)械外力直接操控?fù)Q向閥換向的，操作力較小，只適用于所需氣流量和控制閥的尺寸相對(duì)較小的場(chǎng)合。圖10-11氣缸的直接控制和間接控制回路圖(a)直接控制(b)間接控制任務(wù)實(shí)施：

對(duì)于圖10-10所示工件轉(zhuǎn)運(yùn)裝置的氣動(dòng)系統(tǒng)控制回路設(shè)計(jì)可采用圖10-12所示的直接控制回路來完成，也可采用圖10-13所示的間接控制回路來完成。注意：在氣動(dòng)控制技術(shù)中，一般要求一個(gè)執(zhí)行元件對(duì)應(yīng)一個(gè)方向控制閥來控制其運(yùn)動(dòng)方向，這個(gè)方向控制閥稱為主控閥或末級(jí)控制元件。

圖10-12工件轉(zhuǎn)運(yùn)裝置的直接控制回路圖（