費斯托FESTO向滾輪杠桿閥LS-3-1/8單向滾輪杠桿閥LOS-3-1/8單向滾輪杠桿閥LS-4-1/8
氣動控制閥是控制,調(diào)節(jié)壓縮空氣的流動方向,壓力和流量的氣動元件,利用它們可以 組成各種氣動回路,使氣動執(zhí)行元件按設(shè)計要求正常工作. 常用氣動控制閥（ 13.1 常用氣動控制閥和液壓控制閥類似,常用的基本氣動控制閥分為:氣動方向控制閥,氣動壓力控制閥和 氣動流量控制閥.此外還有通過改變氣流方向和通斷以實現(xiàn)各種邏輯功能的氣動邏輯元件. 氣動方向控制閥氣動方向控制閥氣動方向控制閥是用來控制壓縮空氣的流動方向和氣流通,斷的氣動元件.氣動方向控制閥的分類 氣動方向控制閥和液壓系統(tǒng)的方向控制閥類似,也分為單向閥和換向閥,其分類方法也 基本相同.但由于氣壓傳動具有自己*的特點,氣動方向控制閥可按閥芯結(jié)構(gòu),控制方式 等進行分類. 1.截止式方向控制閥 截止式方向控制閥的截止閥口和閥 芯的關(guān)系如圖 13.1,圖中用箭頭表示了 閥口開啟后氣流的流動方向. 分析截止式方向控制閥具有如下特 點: 1） 用很小的移動量就可以使閥* 開啟,閥的流通能力強,便于設(shè)計成結(jié) 構(gòu)緊湊的大口徑閥. 2）截止閥一般采用軟質(zhì)材料（如橡 膠等）密封,當(dāng)閥門關(guān)閉后始終存在背壓,因此,密封性好,泄漏量小,勿須借助彈簧也能 關(guān)閉. 3）因背壓的存在,所以換向力較大,沖擊力也較大.不適合用于高靈敏度的場合. 4）比滑柱式方向控制閥阻力損失小,抗粉塵能力強,對氣體的過濾精度要求不高.
費斯托FESTO向滾輪杠桿閥LS-3-1/82. 滑柱式方向控制閥 滑柱式氣動方向控制閥工作原理與滑閥式液壓控制元件類似,這里不具體說明. 滑柱式方向控制閥的特點: 1）閥芯較截止式長,增加了閥的軸向尺寸,對動態(tài)性能有不利影響,大通徑的閥一般不 易采用滑柱式結(jié)構(gòu); 2）由于結(jié)構(gòu)的對稱性,閥芯處在靜止?fàn)顟B(tài)時,氣壓對閥芯的軸向作用力保持平衡,容易 設(shè)計成氣動控制中比較常用的具有記憶功能的閥; 3）換向時由于不受截止式密封結(jié)構(gòu)所具有的背壓阻力,換向力較小;圖13.1 截止式換向閥芯 b） 1-截止閥芯 2-密封材料 3-截止閥座 4）通用性強.同一基型閥只要調(diào)換少數(shù)零件便可改變成不同控制方式,不同通路的閥; 同一只閥,改變接管方式,可以做多種閥使用. 5）閥芯對介質(zhì)的雜質(zhì)比較敏感,需對氣動系統(tǒng)進行嚴格的過濾和潤滑,對系統(tǒng)的維護要 求高. 常用的氣動方向控制閥 13.1.1.2 常用的氣動方向控制閥 1. 單向型方向控制閥 1）單向閥 單向閥的結(jié)構(gòu)原理如圖 13.2.其工作原理和圖形符號和液壓單向閥*,只不過氣動單 向閥的閥芯和閥座之間是靠密封墊密封的. 氣動單向閥 1-閥體 2-彈簧 3-閥芯 4-密封材料 5-截止型閥口 圖13.3 氣動梭閥 1-閥體 2-閥芯 3-密封材料 4-截止型閥口 2）或門型梭閥 如圖 13.3 為或門型梭閥的結(jié)構(gòu)原理.其工作特點是不論 P1 和 P2 哪條通路單獨通氣,都 能導(dǎo)通其與 A 的通路;當(dāng) P1 和 P2 同時通氣時,哪端壓力高,A 就和哪端相通,另一端關(guān)閉, 其邏輯關(guān)系為"或" ,圖形符號如圖. 3）與門型梭閥 與門型梭閥又稱雙壓閥,結(jié)構(gòu)原理如圖 13.4 所示.其工作特點是只有 P1 和 P2 同時供氣, A 口才有輸出;當(dāng) P1 或 P2 單獨通氣時,閥芯就被推至相對端,封閉截止型閥口;當(dāng) P1 和 P2 同時通氣時,哪端壓力低,A 口就和哪端相通,另一端關(guān)閉,其邏輯關(guān)系為"與" ,圖形符號 如圖.快速排氣閥 1-閥體 b）
費斯托FESTO向滾輪杠桿閥LS-3-1/8圖13.4 雙壓閥 1-閥體 2-閥芯 3-截止型閥口 4-密封材料 2-截止型閥口 3-唇型密封圈 4-閥套 4）快速排氣閥 快速排氣閥是為加快氣體排放速度而采用的氣壓控制閥. 如圖 13.5 為快速排氣閥的結(jié)構(gòu)原理. 當(dāng)氣體從 P 通入時, 氣體的壓力使唇型密封圈右移 封閉快速排氣口 e,并壓縮密封圈的唇邊,導(dǎo)通 P 口和 A 口,當(dāng) P 口沒有壓縮空氣時,密封 圈的唇邊張開,封閉 A 和 P 通道,A 口氣體的壓力使唇型密封圈左移,A,T 通過排氣通道 e 連通而快速排氣（一般排到大氣中） . 2. 換向型方向控制閥 換向型方向控制閥（簡稱換向閥） ,是通過改變氣流通道而使氣體流動方向發(fā)生變化,從 而達到改變氣動執(zhí)行元件運動方向的目的.它包括氣壓控制換向閥,電磁控制換向閥,機械 控制換向閥,人力控制換向閥和時間控制換向閥等. （1）氣壓控制換向閥 氣壓控制換向閥是利用氣體壓力使主閥芯和閥體發(fā)生相對運動而改變氣體流向的元件. 1）氣壓控制換向閥的分類 按控制方式不同分為加壓控制,卸壓控制和差壓控制三種.加壓控制是指所加的控制信 號壓力是逐漸上升的,當(dāng)氣壓增加到閥芯的動作壓力時,主閥便換向;卸壓控制是指所加的 氣控信號壓力是逐漸減小的,當(dāng)減小到某一壓力值時,主閥換向;差壓控制是使主閥芯在兩 端壓力差的作用下?lián)Q向. 氣控換向閥按主閥結(jié)構(gòu)不同,又可分為截止式和滑閥式兩種主要型式.滑閥式氣控換向 閥的結(jié)構(gòu)和工作原理與液動換向閥基本相同.在此只介紹截止式換向閥. 2）截止式方向控制閥 圖 13.6 所示為二位三 通單氣控截止式換向閥的結(jié) 構(gòu)原理. 圖示為 K 口沒有控 制信號時的狀態(tài),閥芯 4 在二位三通單氣控截止式換向閥 1-閥體 2-彈簧 3-閥芯 4-密封材料 5-控制活塞 b） 3 彈簧 2 與 P 腔氣壓作用下右移,使 P 與 A 斷開,A 與 T 導(dǎo)通;當(dāng) K 口有控制信號時,推動活 塞 5 通過閥芯壓縮彈簧打開 P 與 A 通道,封閉 A 與 T 通道.圖示為常斷型閥,如果 P,T 換接 則成為常通型.這里,換向閥芯換位采用的是加壓的方法,所以稱為加壓控制換向閥.相反 情況則為減壓控制換向閥.
費斯托FESTO向滾輪杠桿閥LS-3-1/8（2）電磁控制方向控制閥 1） 單電控換向閥 由一個電磁鐵的銜鐵推動換向閥芯移位的閥稱為單電控換向閥.單電控換向閥有單電控 直動換向閥和單電控先導(dǎo)換向閥兩種. 如圖 13.7 為單電控直動式電磁換向閥的工作原理. 靠電磁鐵和彈簧的相互作用使閥芯換 位實現(xiàn)換向.圖示為電磁鐵斷電狀態(tài),彈簧的作用導(dǎo)通 A,T 通道,封閉 P 口通道;電磁鐵通 電時,壓縮彈簧導(dǎo)通 P,A 通道,封閉 T 口通道. 單電控直動換向閥 圖13.8 單電控先導(dǎo)換向閥 圖 13.8 為單電控先導(dǎo)換向閥的工作原理. 它是用單電控直動換向閥作為氣控主換向閥的 先導(dǎo)閥來工作的.圖示為斷電狀態(tài),氣控主換向閥在彈簧力的作用下,封閉 P 口,導(dǎo)通 A,T 通道;當(dāng)先導(dǎo)閥帶電時,電磁力推動先導(dǎo)閥芯下移,控制壓力 P1 推動主閥芯右移,導(dǎo)通 P,A 通道,封閉 T 通道.類似于電液換向閥,電控先導(dǎo)換向閥適用于較大通徑的場合. 2） 雙電控電磁換向閥 由兩個電磁鐵的銜鐵推動換向閥芯移位的閥稱為雙電控換向閥.雙電控換向閥有雙電控 直動換向閥和雙電控先導(dǎo)換向閥兩種. 如圖 13.9 為雙電控直動二位五通換向閥的工作原理.圖示為左側(cè)電磁鐵通電的工作狀雙電控直動式換向閥 圖13.10 雙電控先導(dǎo)式換向閥 態(tài).其工作原理顯而易見,不再說明.注意,這里的兩個電磁鐵不能同時通電.這種換向閥 具有記憶功能,即當(dāng)左側(cè)的電磁鐵通電后,換向閥芯處在右端位置,當(dāng)左側(cè)電磁鐵斷電而右 側(cè)電磁鐵沒有通電前閥芯仍然保持在右端位置.
費斯托FESTO向滾輪杠桿閥LS-3-1/8圖 13.10 為雙電控先導(dǎo)換向閥的工作原理, 圖示為左側(cè)先導(dǎo)閥電磁鐵通電狀態(tài).工作原理與單電控先導(dǎo)換向閥類似,不再敘述. （3）機械控制或人力控制方向換向閥 杠桿滾輪直動式行程換向閥 圖13.12 杠桿滾輪式行程換向閥 通過機械或人力控制使換向閥芯換 位的換向閥有機動換向閥和手動（腳踏） 換向閥等. 它們的換向原理很簡單. 如圖 13.11 為通過推桿工作的行程換向閥. 13.12 圖 為通過杠桿和滾輪作用推動推桿的行程 換向閥; 13.13 為可通過式杠桿滾輪控 圖 制的行程換向閥,當(dāng)機械撞塊向右運動 時,壓下滾輪,實現(xiàn)換向動作;當(dāng)撞塊通 過滾輪后,閥芯在彈簧力的作用下回復(fù); 撞塊回程時, 由于滾輪的頭部可彎折, 閥 芯不換向. 此閥由 A 口輸出脈沖信號, 常 被用來排除回路中的障礙信號, 簡化設(shè)計 回路. （4）時間控制換向閥 時間換向閥是通過氣容或氣阻的作用對閥的換向時間進行控制的換向閥.包括延時閥和 脈沖閥. 1）延時閥 圖13.13 可通過式杠桿滾輪行程換向閥 P A T 可通過式杠桿滾輪 a） b） 5 如圖 13.14 為二位三通氣動延時閥的結(jié)構(gòu)原理.由延時控制部分和主閥組成.常態(tài)時, 彈簧的作用使閥芯 2 處在左端位置.當(dāng)從 K 口通入氣控信號時,氣體通過可調(diào)節(jié)流閥-氣容 2-閥芯 氣動延時換向閥 3-單向閥 4-節(jié)流閥 5-閥體 阻）使氣容腔 1 充氣,當(dāng)氣容內(nèi)的壓力達到一定值時,通過閥芯壓縮彈簧使閥芯向右動作, 換向閥換向; 氣控信號消失后,氣容中的氣體通過單向閥快速卸壓,當(dāng)壓力降到某值時,閥 芯左移,換向閥換向. 2）脈沖閥 脈沖閥是靠氣流經(jīng)過氣阻,氣容的延時作用,使輸入的長信號變成脈沖信號輸出的閥. 圖為一滑閥式脈沖閥的結(jié)構(gòu) 原理.P 口有輸入信號時,由于閥芯 上腔氣容中壓力較低, 并且閥芯中心 阻尼小孔很小,所以閥芯向上移動, 2 3 使 P,A 相通,A 口有信號輸出,同 時從閥芯中心阻尼小孔不斷給上部 氣容充氣,因為閥芯的上,下端作用 面積不等, 氣容中的壓力上升達到某 值時,閥芯下降封閉 P,A 通道,A, T 相通,A 口沒有信號輸出.這樣,P 口的連續(xù)信號就變成 A 口輸出的脈 沖信號.氣動脈沖閥 2-閥芯 3-氣容 氣動壓力控制閥氣動壓力控制閥氣動壓力控制閥在氣動系統(tǒng)中主要起調(diào)節(jié),降低或穩(wěn)定氣源壓力,控制執(zhí)行元件的動作 順序,保證系統(tǒng)的工作安全等作用氣動壓力控制閥的分類 氣動壓力控制閥分為減壓閥（調(diào)壓閥） ,順序閥,安全閥等. 常用的氣動壓力控制閥 常用的氣動壓力控制閥
費斯托FESTO向滾輪杠桿閥LS-3-1/86 1.減壓閥 減壓閥是氣動系統(tǒng)中的壓力調(diào)節(jié)元件. 氣動系統(tǒng)的壓縮空氣一般是由壓縮機將空氣壓縮, 儲存在儲氣罐內(nèi),然后經(jīng)管路輸送給氣動裝置使用,儲氣罐的壓力一般比設(shè)備實際需要的壓 力高,并且壓力波動也較大,在一般情況下,需采用減壓閥來得到壓力較低并且穩(wěn)定的供氣. 減壓閥按調(diào)節(jié)壓力的方式分為直動式和先導(dǎo)式兩種. （1） 直動式減壓閥 （2） 圖 13.16 為直動式減壓閥的結(jié)構(gòu)原理. 輸入氣流經(jīng) P1 進入閥體, 經(jīng)閥口 2 節(jié)流減壓后從 P2 口輸出,輸出口的壓力經(jīng)過阻尼孔 4 進入膜片室,在膜片上產(chǎn)生向上的推力,當(dāng)出口的壓 力 P2 瞬時增高時,作用在膜片上向上的作用力增大,有部分氣流經(jīng)溢流口和排氣口排出,同 時減壓閥芯在復(fù)位彈簧 1 的作用下向上運動,關(guān)小節(jié)流減壓口,使出口壓力降低;相反情況 不難理解.調(diào)解手輪 8 就可以調(diào)節(jié)減壓閥的輸出壓力. 采用兩個彈簧調(diào)壓的作用是調(diào)節(jié)的壓力更穩(wěn)定如圖 13.17 為某先導(dǎo)式減壓閥的結(jié)構(gòu)原理圖.與直動式減壓閥相比,該閥增加了由噴嘴 10,擋板 11,固定節(jié)流孔 5 及氣室所組成的噴嘴擋板放大環(huán)節(jié).當(dāng)噴嘴與擋板之間的距離發(fā) 生微小變化時,就會使氣室中的壓力發(fā)生很明顯的變化,從而引起膜片 6 有較大的位移,去 控制閥芯 4 的上下移動,使進氣閥口 3 開大或關(guān)小,提高了對閥芯控制的靈敏度,也就提高 了閥的穩(wěn)壓精度.
費斯托FESTO向滾輪杠桿閥LS-3-1/8（3）定值器 定值器是一種高精度的減壓閥,主要用于壓力定值.圖 13.18 為定值器的工作原理圖. 它由三部分組成:一是直動式減壓閥的主閥部分;二是恒壓降裝置,相當(dāng)于一定差值減壓閥, 主要作用是使噴嘴得到穩(wěn)定的氣源流量;三是噴嘴擋板裝置和調(diào)壓部分,起調(diào)壓和壓力放大 作用,利用被它放大了的氣壓去控制主閥部分.由于定值器具有調(diào)定,比較和放大的功能, 因而穩(wěn)壓精度高. 定值器處于非工作狀態(tài)時, 14 由氣源輸入的壓縮空氣進人 A 室和 E 室. 主閥芯 定值器工作原理 1,6,9-彈簧 2-閥芯 5-節(jié)流口 7-活門 3-截止閥口 4-膜片組 較小,C 室及 D 室的氣壓較低, 膜片 8 及 4 皆保持原始位置. 進 人 H 室的微量氣體主要部分經(jīng) B 室通過溢流口從排氣口排出; 另 有一部分從輸出口排空. 此時輸 8-膜片 10-噴嘴 11-擋板 12-膜片 13-調(diào)壓彈簧 14-調(diào)壓手輪 出口輸出壓力近似為零,由噴嘴流出而排空的微量氣體是維持噴嘴擋板裝置工作所必須的, 因其為無功耗氣量,所以希望其耗氣量越小越好. 定值器處于工作狀態(tài)時, 轉(zhuǎn)動手柄 14 壓下彈簧 13 并推動膜片 12 連同擋板 11 一同下移, 擋板 11 與噴嘴 10 的間距縮小,氣流阻力增加,使 C 室和 D 室的氣壓升高.膜片 4 在 D 室氣 壓的作用下下移,將溢流閥口關(guān)閉,并向下推動主閥芯 2,打開閥口,壓縮空氣即經(jīng) B 室和 H 室由輸出口輸出.與此同時,H 室壓力上升并反饋到膜片 12 上,當(dāng)膜片 12 所受的反饋作用 力與彈簧力平衡時,定值器便輸出一定壓力的氣體.
費斯托FESTO向滾輪杠桿閥LS-3-1/88 當(dāng)輸入的壓力發(fā)生波動,如壓力上升,若活門,進氣閥芯 2 的開度不變,則 B,F,H 室 氣壓瞬時增高,使膜片 12 上移,導(dǎo)致?lián)醢?11 與噴嘴 10 之間的間距加大,C 室和 D 室的氣壓 下降.由于 B 室壓力增高,D 室壓力下降,膜片 4 在壓差的作用下向上移動,使主閥口減小, 輸出壓力下降,直到穩(wěn)定在調(diào)定壓力上.此外,在輸入壓力上升時,E 室壓力和 F 室瞬時壓 力也上升,膜片 8 在上下壓差的作用下上移,關(guān)小活門口 7.由于節(jié)流作用加強,F 室氣壓下 降,始終保持節(jié)流孔 5 的前后壓差恒定,故通過節(jié)流孔門的氣體流量不變,使噴嘴擋板的靈 敏度得到提高.當(dāng)輸入壓力降低時,B 室和 H 室的壓力瞬時下降,膜片 12 連同擋板 11 由于 受力平衡破壞而下移,噴嘴 10 與擋板 11 間的間距減小,C 室和 D 室壓力上升,膜片 8 和 4 下移.膜片 4 的下移使主閥口開度加大,B 室及 H 室氣壓回升,直到與調(diào)定壓力平衡為止. 而膜片 8 下移,開大活門口,F 室氣壓上升,始終保持節(jié)流孔 5 前后壓差恒定. 同理,當(dāng)輸出壓力波動時,將與輸入壓力波動時得到同樣的調(diào)節(jié). 由于定值器利用輸出壓力的反饋作用和噴嘴擋板的放大作用控制主閥,使其能對較小的 壓力變化作出反應(yīng),從而使輸出壓力得到及時調(diào)節(jié),保持出口壓力基本穩(wěn)定,定值穩(wěn)壓精度 較高. 2.順序閥 順序閥是根據(jù)入口處壓力的 大小控制閥口啟閉的閥.目前應(yīng) 用 較多 的是 單向 順序 閥. 如圖 13.19 為單向順序閥的結(jié)構(gòu)原理. 當(dāng)氣流從 P1 口進入時,單向閥反 向關(guān)閉,壓力達到順序閥彈簧 6 調(diào)定值時,閥芯上移,打開 P,A 通道,實現(xiàn)順序打開;當(dāng)氣流從 P2 口流入時,氣流頂開彈簧剛度 很小的單向閥,打開 P2,P1 通道, 實現(xiàn)單向閥的功能. 3.安全閥 氣動安全閥在系統(tǒng)中起安 全保護作用. 當(dāng)系統(tǒng)壓力超過規(guī) 定值時, 打開安全閥保證系統(tǒng)的 安全. 安全閥在氣動系統(tǒng)中又稱止式安全閥結(jié)構(gòu)原理,當(dāng)壓力超過彈簧的調(diào)定值時頂開截止閥口;圖 13.20b 為直動膜片式 安全閥結(jié)構(gòu)原理;
費斯托FESTO向滾輪杠桿閥LS-3-1/8圖 13.21 為氣動控制先 導(dǎo)式安全閥的結(jié)構(gòu)原理圖.它是靠作用在 膜片上的控制口氣體的壓力和進氣口作用 在截止閥口的壓力進行比較來進行工作 的.氣動流量控制流量控制閥是通過改變閥的通流面積 來實現(xiàn)流量控制的元件.流量控制閥包括 節(jié)流閥,單向節(jié)流閥,排氣節(jié)流閥,柔性 節(jié)流閥等. 1.節(jié)流閥 節(jié)流閥原理很簡單.節(jié)流口的形式有多種.常用的有針閥型,三角溝槽型和圓柱削邊型 等.圖 13.22a 為圓柱削邊型閥口結(jié)構(gòu)的節(jié)流閥.P 為進氣口,A 為出氣口. 2.柔性節(jié)流閥 柔性節(jié)流閥的結(jié)構(gòu)原理如圖 13.22b. 其工作原理是依靠閥桿夾緊柔韌的橡膠管 2 產(chǎn)生變 型來減小通道的口徑實現(xiàn)節(jié)流調(diào)速作用的. 1-閥座 a） 圖13.21 氣動先導(dǎo)安全閥 2-閥芯 3-膜片 4-先導(dǎo)壓力控制口 氣動節(jié)流閥 c） 3.排氣節(jié)流閥 排氣節(jié)流閥安裝在系統(tǒng)的排氣口處限制氣流的流量,一般情況下還具有減小排氣噪聲的 作用,所以常稱排氣消聲節(jié)流閥. 圖 13.22c 為排氣節(jié)流閥的結(jié)構(gòu)原理. 節(jié)流口的排氣經(jīng)過由消聲材料制成的消聲套, 在節(jié) 10 流的同時減少排氣噪聲,排出的氣體一般通入大氣. 4.單向節(jié)流閥 圖 13.23 為單向節(jié)流 閥結(jié)構(gòu)原理.其節(jié)流閥口 為針型結(jié)構(gòu).氣流從 P 口 流入時,頂開單向密封閥 芯 1,氣流從閥座 6 的周 邊槽口流向 A,實現(xiàn)單向 閥功能;當(dāng)氣流從 A 流入 時,單向閥芯 1 受力向左 運動緊抵截止閥口 2,氣 流經(jīng)過節(jié)流口流向 P,實 現(xiàn)反向節(jié)流功能. a） 圖13.23 氣動單向節(jié)流閥 1-單向閥芯 4-節(jié)流閥芯 2-單向截止閥口 5-調(diào)節(jié)手輪 3-節(jié)流閥座6-閥座 13.2 氣動邏輯控制閥 氣動邏輯控制閥輯控制概述 任何一個實際的控制問題都可以用邏輯關(guān)系來進行描述.從邏輯角度看,事物都可以表 示為兩個對立的狀態(tài),這兩個對立的狀態(tài)又可以用兩個數(shù)字符號"l"和"0"來表示.它們 之間的邏輯關(guān)系遵循布爾代數(shù)的二進制邏輯運算法則. 同樣任何一個氣動控制系統(tǒng)及執(zhí)行機構(gòu)的動作和狀態(tài),亦可設(shè)定為"1"和"0" .例如將 氣缸前進設(shè)定為"l" ,后退設(shè)定為"0" ;管道有壓設(shè)定為"1" ,無壓設(shè)定為"0" ;元件有輸 出信號設(shè)定為"1" ,無輸出信號設(shè)定為"0"等.這樣,一個具體的氣動系統(tǒng)可以用若干個邏 輯函數(shù)式來表達.由于邏輯函數(shù)式的運算是有規(guī)律的,對這些邏輯函數(shù)式進行運算和求解, 可使問題變得明了,易解,從而可獲得zui簡單的或*的系統(tǒng). 總之,邏輯控制即是將具有不同邏輯功能的元件,按不同的邏輯關(guān)系組配,實現(xiàn)輸入, 輸出口狀態(tài)的變換.氣動邏輯控制系統(tǒng),遵循布爾代數(shù)的運算規(guī)則,其設(shè)計方法已趨于成熟 和規(guī)范化,然而元件的結(jié)構(gòu)原理發(fā)展變化較大,自 60 年代以來已經(jīng)歷了三代更新.*代為 滑閥式元件,可動部件是滑柱,在閥孔內(nèi)移動,利用了空氣軸承的原理,反應(yīng)速度快,但要 求很高的制造精度;第二代為注塑型元件,可動件為橡膠塑料膜片,結(jié)構(gòu)簡單,成本低,適 于大批量生產(chǎn);第三代為集成化組合式元件,綜合利用了電,磁的功能,便于組成通用程序 回路或者與可編程序控制器（PLC）匹配組成氣——電混合控制系統(tǒng). 邏輯元件氣動邏輯元件是用壓縮空氣為介質(zhì),通過元件的可動部件（如膜片,閥心）在氣控信號 作用下動作,改變氣流方向以實現(xiàn)一定邏輯功能的氣體控制元件.實際上氣動方向控制閥也 具有邏輯元件的各種功能,所不同的是它的輸出功率較大,尺寸大.而氣動邏輯元件的尺寸 11 較小,因此在氣動控制系統(tǒng)中廣泛采用各種形式的氣動邏輯元件（邏輯閥） . 13.2.3 氣動邏輯元件的分類 氣動邏輯元件的種類很多,可根據(jù)不同特性進行分類. 1.按工作壓力 （1）高壓型 工作壓力 0.2～0.8MPa （2）低壓型 工作壓力 0.05～0.2MPa （3）微壓型 工作壓力 0.005～0.05MPa 2.按結(jié)構(gòu)型式 元件的結(jié)構(gòu)總是由開關(guān)部分和控制部分組成.開關(guān)部分是在控制氣壓信號作用下來回動 作,改變氣流通路,完成邏輯功能.
費斯托FESTO向滾輪杠桿閥LS-3-1/8根據(jù)組成原理,氣動邏輯元件的結(jié)構(gòu)型式可分為三類: （1）截止式 氣路的通斷依靠可動件的端面（平面或錐面）與氣嘴構(gòu)成的氣口的開啟或 關(guān)閉來實現(xiàn). （2）滑柱式（滑塊型） 依靠滑柱（或滑塊）的移動,實現(xiàn)氣口的開啟或關(guān)閉. （3）膜片式 氣路的通斷依靠彈性膜片的變形開啟或關(guān)閉氣口. 3.按邏輯功能 對二進制邏輯功能的元件,可按邏輯功能的性質(zhì)分為兩大類: （1）單功能元件 每個元件只具備一種邏輯功能,如或,非,與,雙穩(wěn)等. （2）多功能元件 每個元件具有多種邏輯功能,各種邏輯功能由不同的連接方式獲得. 如三膜片多功能氣動邏輯元件等. 13.2.4 主要邏輯元件 13. 13.2.4.1 高壓截止式邏輯元件 高壓截止式邏輯元件是依靠控制氣壓信號推動閥心或通過膜片的變形推動閥芯動作,改 變氣流的流動方向以實現(xiàn)一定邏輯功能的邏輯元件.氣壓邏輯系統(tǒng)中廣泛采用高壓截止式邏 輯元件.它具有行程小,流量大,工作壓力高,對氣源壓力凈化要求低,便于實現(xiàn)集成安裝 和實現(xiàn)集中控制控制等,其拆卸也方便. 1.或門元件 圖示 13.24 為或門元 件的結(jié)構(gòu)原理.A,B 為元 件的信號輸入口, 為信號 S 的輸出口.氣流的流通關(guān) 系是:A,B 口任意一個有 信號或同時有信號,則 S 口有信號輸出;邏輯關(guān)系四門元件的工作原理如圖 13.30.膜片將元件分成上,下兩個氣室,下氣室有輸入口 A 和輸出口 B,上氣室有輸入口 C 和輸出口 D,因為共有四個口,所以稱之為四門元件.四門元 件是一個壓力比較元件.就是說膜片兩側(cè)都有壓力且壓力不相等時,壓力小的一側(cè)通道被斷 開, 壓力高的一側(cè)通道被導(dǎo)通; 若膜片兩側(cè)氣壓相等, 則要看那一通道的氣流先到達氣室. 先 到者通過,遲到者不能通過.
費斯托FESTO向滾輪杠桿閥LS-3-1/8此時放開 D,則 C 至 D 氣體流動,放空,下氣室壓力很小,膜片上氣室氣體由 A 輸入,為氣源壓力,膜片下移,關(guān) 閉 D 口,則 D 無氣,B 有氣但無流量,如圖 13.0d;同理,此時再將 D 封閉,元件仍保持這一 狀態(tài). 根據(jù)上述三門和四門這兩個基本元件,就可構(gòu)成邏輯回路中常用的或門,與門,非門, 記憶元件等. 13. 13.2.4.3 邏輯元件的選用 氣動邏輯控制系統(tǒng)所用氣源的壓力變化必須保障邏輯元件正常工作需要的氣壓范圍和輸 出端切換時所需的切換壓力,邏輯元件的輸出流量和響應(yīng)時間等在設(shè)計系統(tǒng)時可根據(jù)系統(tǒng)要 求參照有關(guān)資料選取. 無論采用截止式或膜片式高壓邏輯元件,都要盡量將元件集中布置,以便于集中管理. 由于信號的傳輸有一定的延時,信號的發(fā)出點（例如行程開關(guān)）與接收點（例如元件） 之間,不能相距太遠.一般說來,不要超過幾十米. 當(dāng)邏輯元件要相互串聯(lián)時—定要有足夠的流量,否則可能無力推動下一級元件. 另外,盡管高壓邏輯元件對氣源過濾要求不高.但使用過濾后的氣源,一定不要使 加入油霧的氣源進人邏輯元件. 16 氣動比例, 伺服, 數(shù)字控制閥（ 13.3 氣動比例 , 伺服 , 數(shù)字控制閥
費斯托FESTO向滾輪杠桿閥LS-3-1/8工業(yè)自動化的發(fā)展,一方面對氣動控制系統(tǒng)的精度和調(diào)節(jié)性能等提出了更高的要求,如 在高技術(shù)領(lǐng)域中的氣動機械手, 柔性自動生產(chǎn)線等部分, 都需要對氣動執(zhí)行機構(gòu)的輸出速度, 壓力和位置等按比例進行們服調(diào)節(jié);另一方面氣動系統(tǒng)各組成元件在性能及功能廠都得到了 極大的改進;同時,氣動元件與電子元件的結(jié)合使控制回路的電于化得到迅速發(fā)展,利用微 型計算 OL 使新型的控制思想得以實現(xiàn), 傳統(tǒng)的點位控制已不能滿足更高要求, 并逐步被一些 新型系統(tǒng)所取代.現(xiàn)已實用化的氣動系統(tǒng)大多為斷續(xù)控制,在和電于技術(shù)結(jié)合之后,可連續(xù) 控制位置,速度及力等的電一氣伺服控制系統(tǒng)將得到大的發(fā)展.在工業(yè)較為發(fā)達的國家電, 電一氣比例伺服技術(shù),氣動位置伺服控制系統(tǒng),氣動力伺服控制系統(tǒng)等已從實驗室走向工業(yè) 應(yīng)用.本節(jié)主要介紹氣動電液比例控制閥及氣動伺服閥的工作原理. 13.3.1 氣動比例控制閥 氣動電液比例控制閥是一種輸出量與輸入信號成比例的氣動控制閥,它可以按給定的輸 入信號連續(xù),按比例地控制氣流的壓力,流量和方向等.由于電液比例控制閥具有壓力補償 的性能,所以其輸出壓力,流量等可不受負載變化的影響. 接控制信號的類型,可將氣動電液比例控制閥分為氣控電液比例控制閥和電控電液比例 控制閥.氣控電液比例控制閥以氣流作為控制信號,控制閥的輸出參量,可以實現(xiàn)流量放大, 在實際系統(tǒng)中應(yīng)用時一般應(yīng)與電一氣轉(zhuǎn)換器相結(jié)合, 才能對各種氣動執(zhí)行機構(gòu)進行壓力控制. 電控電液比例控制閥則以電信號作為控制信號. 1.氣控比例壓力閥 氣控比例壓力閥是一種比例元件,閥的輸出壓力與信號壓力成比例,如圖 13.31 為比例 壓力閥的結(jié)構(gòu)原理.當(dāng)有輸入信號 壓力時,膜片 6 變形,推動硬芯使 主閥芯 2 向下運動,打開主閥口, 氣源壓力經(jīng)過主閥芯節(jié)流后形成輸 出壓力.膜片 5 起反饋作用,并使 輸出壓力信號與信號壓力之間保持 比例. 當(dāng)輸出壓力小于信號壓力時, 膜片組向下運動.使主閥口開大, 輸出壓力增大.當(dāng)輸出壓力大于信 號壓力時,膜片 6 向上運動,溢流 閥芯 3 開啟, 多余的氣體排至大氣. 1-彈簧
費斯托FESTO向滾輪杠桿閥LS-3-1/8氣控比例壓力閥 2-閥芯 3-溢流閥芯 4-閥座 7-調(diào)節(jié)針閥 調(diào)節(jié)針閥的作用是使輸出壓力的一 部分加到信號壓力腔. 形成正反饋, 5-輸出壓力膜片 6-控制壓力膜片 17 增加閥的工作穩(wěn)定性. 2.電控比例壓力閥 如圖 13.32 所示為噴嘴擋板式電控比 例壓力閥. 它由動圈式比例電磁鐵, 噴嘴檔 板放大器, 氣控比例壓力閥三部分組成, 比 例電磁鐵由*磁鐵 l0,線圈 9 和片簧 8 構(gòu)成. 當(dāng)電流輸入時,線圈 9 帶動檔板 7 產(chǎn)生微量位移,改變其與噴嘴 6 之間的距 離, 使噴嘴 6 的背壓改變. 膜片組 4 為比例 壓力閥的信號膜片及輸出壓力反饋膜片. 背 壓的變化通過膜片 4 控制閥芯 2 的位置, 從 而控制輸出壓力. 噴嘴 6 的壓縮空氣由氣源 節(jié)流閥 5 供給.氣動伺服控制閥 氣動伺服闊的工作原理與氣動比例閥 類似, 它也是通過改變輸入信號來對輸出信 號的參數(shù)進行連續(xù), 成比例的控制. 與電液 比例控制閥相比,除了在結(jié)構(gòu)上有差異外, 主要在于伺服閥具有很高的動態(tài)響應(yīng)和靜 態(tài)性能.但其價格較貴,使用維 護較為困難. 氣動伺服閥的控制信號均為 電信號,故又稱電一氣伺服閥. 是一種將電信號轉(zhuǎn)換成氣壓信號 的電氣轉(zhuǎn)換裝置.它是電一氣伺 服系統(tǒng)中的核心部件.圖 13.33 為力反饋式電一氣伺服閥結(jié)構(gòu)原 理圖.其中*級氣壓放大器為 噴嘴擋板閥,由力矩馬達控制, 第二級氣壓放大器為滑閥.閥芯 位移通過反饋桿 5 轉(zhuǎn)換成機械力 矩反饋到力矩馬達上.其工作原 理為:當(dāng)有一電流輸入力矩馬達 控制線圈時,力矩馬達產(chǎn)生電磁 圖13.33 電-氣伺服閥比例壓力閥 1-彈簧 2-閥芯 3-溢流口 4-膜片組 6-噴嘴 7-擋板 8-片簧 9-線圈 5-節(jié)流閥 10-磁鐵1-節(jié)流口 2-濾氣器 3-氣室 4-補償彈簧 5-反饋桿 6-噴嘴 7-擋板 8-線圈 9-支撐彈簧 10-導(dǎo)磁體
費斯托FESTO向滾輪杠桿閥LS-3-1/811-磁鐵 18 力矩,使擋板偏離中位（假設(shè)其向左偏轉(zhuǎn)） ,反饋桿變形.這時兩個噴嘴檔板閥的噴嘴前腔產(chǎn) 生壓力差（左腔高于右腔） ,在此壓力差的作用下,滑閥移動（向右） ,反饋桿端點隨著一起 移動,反饋桿進一步變形,變形產(chǎn)生的力矩與力矩馬達的電磁力矩相平衡,使擋板停留在某 個與控制電流相對應(yīng)的偏轉(zhuǎn)角上.反饋桿的進一步變形使擋板被部分拉回中位,反饋桿端點 對閥芯的反作用力與閥芯兩端的氣動力相平衡,使閥芯停留在與控制電流相對應(yīng)的位移上. 這樣,伺服閥就輸出一個對應(yīng)的流量,達到了用電流控制流量的目的. 氣動數(shù)字控制閥 脈寬調(diào)制氣動伺服控制是數(shù)字式伺服控制,采用的控制閥大多為開關(guān)式氣動電磁閥,稱 脈寬調(diào)制伺服閥,也稱氣動數(shù)字閥.脈寬調(diào)制伺服閥用在氣動伺服控制 系統(tǒng)中,實現(xiàn)信號的轉(zhuǎn)換和放大作 用. 常用的脈寬調(diào)制伺服閥的結(jié)構(gòu)有 四通滑閥型和三通球閥型.圖 為滑閥式脈寬調(diào)制伺服閥原理. 滑閥 兩端各有一個電磁鐵, 脈沖信號電流 輪流加在兩個電磁鐵上, 控制閥芯按 脈沖信號的頻率作往復(fù)運動. 圖13.34 氣動數(shù)字閥（脈寬調(diào)制伺服閥） 1-電磁鐵 2-銜鐵 3-閥體 4-閥芯 5-反饋彈 
