1、 气动控制阀与气动回路及使用与维修 气动控制阀主要有方向控制阀、压力控制阀和流量控制阀三大类。方向控制阀可分为单向型控制阀和换向型控制阀，压力控制阀可分为减压阀、溢流阀和顺序阀，流量控制阀可为节流阀、单向节流阀和排气节流阀等。气动控制阀组合成各类气动回路，气动回路能实现较复杂多变的控制功能。3.1 方向控制阀与方向控制回路及使用与维修 3.1.1 方向控制阀 来自资料搜索网() 海量资料下载按气流在阀内的流动方向，方向控制阀可分为单向型控制阀和换向型控制阀；按控制方式，方向阀分为手动控制、气动控制、电磁控制、机动控制等。1 单向型方向控制阀单向型方向控制阀包括单向阀、或门型梭阀、与门型梭阀和快
2、速排气阀等。（1）单向阀 图 3-1 所示为单向阀的典型结构，图 a 为符号，图 b 为实物。图 3-1 单向阀（2）或门型梭阀 图 3-2 所示为或门型梭阀结构，它有两个输入口 P1、P2，一个输出口A，阀芯在两个方向上起单向阀的作用。当 P1 进气时，阀芯将 P2 切断，P1 与 A 相通，A 有输出。当 P2 进气时，阀芯将 P1 切断，P2 与 A 相通，A 也有输出。如 P1 和 P2 都有进气时，阀芯移向低压侧，使高压侧进气口与 A 相通。如两侧压力相等，先加入压力一侧与 A 相通，后加入一侧关闭。图 3-3 所示是或门型梭阀应用回路，该回路应用或门型梭阀实现手动和自动换向。图 3
3、2 或门型梭阀结构图图 33 或门型梭阀应用回路（3）与门型梭阀 与门型梭阀又称双压阀。图 3-4 所示为与门型梭阀结构。它有 P1 和P2 两个输入口和一个输出口 A。只有当 P1、P2 同时有输入时，A 才有输出，否则 A 无输出；当 P1 和 P2 压力不等时，则关闭高压侧，低压侧与A 相通。图 3-5 所示是与门型梭阀应用回路。或门型梭阀和与门型梭阀的区别要从输入和输出关系来判断。图 34 与门型梭阀结构图图 35 与门型梭阀应用回路（4）快速排气阀 快速排气阀简称快排阀，是为了使气缸快速排气。图 3-6a 所示为快速排气阀的结构。快速排气阀常安装在气缸排气口。图 36 快速排气阀2换
4、向型方向控制阀（1）气压控制换向阀 用气压力来使阀芯移动换向的操作方式称为气压控制。常用的多为加压控制和差压控制。加压控制是指施加在阀芯控制端的压力逐渐升高到一定值时，使阀芯迅速移动换向的控制。差压控制是指阀芯采用气压复位或弹簧复位的情况下，利用阀芯两端受气压作用的面积不等而产生的轴向力之差值，是阀芯迅速移动换向的控制。按阀芯结构特性可分截止式换向阀和滑阀式换向阀，滑阀式换向阀与液压换向阀的结构和工作原理基本相同。图 3-7 为二位三通截止式气控换向阀工作原理图。 图 37 气压控制换向阀工作原理图（2）电磁控制换向阀 由电磁力推动阀芯进行换向。图 3-8a 所示为二位三通电磁控制换向阀处于常
5、态，图 3-8b 为通电状态，图 3-8c 为图形符号。图 38 电磁控制换向阀工作原理图3.1.2 方向控制回路1单作用气缸换向回路图 3-9 所示为单作用换向回路。在图 3-9a 所示回路中，当电磁铁通电时，气压使活塞杆伸出，当电磁铁断电时，活塞杆在弹簧作用下缩回。在图 3-9b 所示回路中，电磁铁断电后能使活塞停留在行程中任意位置。图 39 单作用气缸换向回路2双作用气缸换向回路在图 3-10 a 所示回路中，对换向阀左右两侧分别输入控制信号，使活塞伸出和收缩。在图 3-10 b 所示回路中，除控制双作用气缸换向外，还可在行程中的任意位置停止运动。图 310 双作用气缸换向回路3.1.3
6、 方向控制阀常见故障及排除1 方向阀的维护与检查方向阀在使用过程中应注意日常的保养和检修。这不仅是防止发生故障的有力措施，而且是延长元件使用寿命的必要条件。日常的保养和检修一般分日检、周检、季检和年检等几种层次的管理制度。各种检查主要任务见表 3-1。表 3-1 各种检查主要任务检查种类检查主要任务内容日检 对冷凝水、污物的处理，及时排放空气压缩机、冷却装置、储气罐、管道中的冷凝水及污物，以免它们进入方向阀中造成故障周检 对油雾器的管理，使方向阀得到适中的油雾润滑，避免方向阀因润滑不良而造成故障季检 检查方向阀是否漏气、动作是否正常，发现问题及时采取措施处理年检 更换即将损坏的元件，使平常工作
7、中经常出现的故障，通过大修彻底解决检修方向阀时，首先要了解故障的原因，这对节省修理时间，提高修理质量，都有很大帮助。因此，需要详细了解阀的结构，才能从故障现象迅速找到故障的根源。气动单向阀主要技术性能指标如表 3-2 所示。 表 3-2 气动单向阀主要技术性能指标公称通径mm 有效截面积 Amm2泄漏量 (mL min)耐久性万次开启压力MPa 关闭压差MPa 换向时间s3 3 6 10 50 200 0.030 0.025 F2。对有关数据进行验算。当设定压力为0.25 MPa时，计算得F 1的理论值为2215 N；F 2为2087 N(摩擦系数取0.3，复位弹簧的阻力未计算在内 )，于是有
8、：F 1-F2=128 N。128N显然太小，看来，这是故障产生的真正原因。为排除内泄更换了密封圈，却同时大大增加了阻力由于国产密封圈硬，弹性差，阻力还非常大。为了证实这一分析，重新将原密封圈装上，为减少泄漏，多涂了些“黄油”，果然，锁定触发机构又突然恢复了“正常”。不过这个“正常”也不可靠。在0.20-0.25 Mpa 之间它一共只触发了4次，就又不动了。4 改进办法很显然，原气路在设计上确实存在明显不足。Y2接通时，由于Y1 并未截断，气源与工作缸仍是接通的。所以尽管锁定触发缸体积只有25 ，但在瞬时缸内并不能达到气源压力。只是由于工作缸的体积要比3cm它大240倍，才能使它在触发的瞬时内
9、部气压稍高于工作缸气压(当气源一定，MH调得越低，两缸压力差越大；F 2也越小，便有利击发)。当工作缸MN为设定压力0.25MPa时，压力表显示锁定缸压力为0.3MPa(气源压力为0.5 MPa)。如果瞬时( 零点几秒)不能触发，说明此时F lF2。并且随着时间的延长。两缸的气压将同时增高，很快趋于平衡，等于气源压力。由于工作缸径远大于触发缸径，F IF2更多，所以，延长按压起动按钮是无用的。改造方法是在Y1前A、B处串接一个两位两通电磁阀 (常开型)，如图1中的虚线所示( 电源与压力表MH并联) 。实施后一次成功。压力表显示触发缸瞬时压力为0.45MPa(MH调定0.25MPa，气源压力仍为
10、0.5MPa)。按此计算，F 2不变， F1却比改进前增加862N。 3.2 压力控制阀与压力控制回路及使用与维修压力控制阀按其控制功能可分为减压阀、溢流阀和顺序阀三种。3.2.1 减压阀减压阀又称调压阀，可分为直动式、先导式，其中先导式又分为内部先导式和外部先导式两种。1 直动型减压阀 图 3-12a 所示为 QTY 型直动型减压阀的结构图。其工作原理如下：阀处于工作状态时，压缩空气从左端输入，经阀口 11 节流减压后再从阀出口流出。当旋转手柄 1，压缩调压弹簧 2、3 推动膜片 5 下凹，通过阀杆 6 带动阀芯 9 下移，打开进气阀口 11，压缩空气通过阀口 11 的节流作用，使输出压力低
11、于输入压力，以实现减压作用。与此同时，有一部分气流经阻尼孔 7 进入膜片室 12，在膜片下部产生一向上的推力。当推力与弹簧的作用相互平衡后，阀口开度稳定在某一值上，减压阀的出口压力便保持一定。阀口 11 开度越小，节流作用越强，压力下降也越多。若输入压力瞬时升高，经阀口 11 以后的输出压力随之升高，使膜片室内的压力也升高，破坏了原有的平衡，使膜片上移，有部分气流经溢流孔 4，排气口 13 排出。在膜片上移的同时，阀芯 9 在复位弹簧 10 的作用下也随之上移，减小进气阀口 11 开度节流作用加大，输出压力下降，直至达到膜片两端作用力重新平衡为止，输出压力基本上又回到原数值上。相反，输入压力下
12、降时，进气节流阀口开度增大，节流作用减小，输出压力上升，使输出压力基本回到原数值上。图 312 QTY 型直动型减压阀2 先导型减压阀 图 3-13a 所示为内部先导型减压阀结构图，它由先导阀和主阀两部分组成。当气流从左端流入阀体后，一部分经进气阀口 9 流向输出口，另一部分经固定节流孔 1 进入中气室 5 经喷嘴 2、挡板 3、孔道反馈至下气室6，在经阀杆 7 中心孔及排气孔 8 排至大气。把手柄旋到一定位置，使喷嘴挡板的距离在工作范围内，减压阀就进入工作状态。中气室 5 的压力随喷嘴与挡板间距离的的减小而增大，于是推动阀芯打开进气阀口 9，立即有气流流到出口，同时经孔道反馈到上气室 4，与
13、调压弹簧相平衡。若输入压力瞬时升高，输出压力也相应升高，通过孔口的气流使下气室 6 的压力也升高，破坏了膜片原有的平衡，使阀杆 7 上升，节流阀口减小，节流作用增强，输出压力下降，使膜片两端作用力重新平衡，输出压力恢复到原来的调定值。当输出压力瞬时下降时，经喷嘴挡板的放大也会引起中气室 5 的压力比较明显地提高，而使得阀芯下移，阀口开大，输出压力升高，并稳定到原数值上。图 3-13b 为图形符号。图 313 内部先导型减压阀3 减压阀的应用 图 3-14a 所示回路同时输出高低压力 P1、P2。图 3-14b 所示是利用减压阀的高低压转换回路。图 314 减压阀应用回路4 减压阀的故障原因及处
14、理减压阀的故障原因及处理对策见表3-4。表3-4 减压阀的故障原因及处理对策5 定值器及故障排除（1）定值器定值器是一种高精度的减压阀，主要用于压力定值。图 3-15 为定值器的工作原理图。它由三部分组成：一是直动式减压阀的主阀部分；二是恒压降装置，相当于一定差值减压阀，主要作用是使喷嘴得到稳定的气源流量；三是喷嘴挡板装置和调压部分，起调压和压力放大作用，利用被它放大了的气压去控制主阀部分。由于定值器具有调定、比较和放大的功能，因而稳压精度高。图 3-15 定值器定值器处于非工作状态时，由气源输入的压缩空气进人 A 室和 E 室。主阀芯 2 在弹簧 1 和气源压力作用下压在截止阀座 3 上，使
15、 A 室与 B 室断开。进人 E 室的气流经阀口（又称为活门 7）进至 F 室，再通过节流孔 5降压后，分别进人 G 室和 D 室。由于这时尚未对膜片 12 加力，挡板 5 与喷嘴 4 之间的间距较大，气体从喷嘴 10 流出时的气流阻力较小，C 室及D 室的气压较低，膜片 8 及 4 皆保持原始位置。进人 H 室的微量气体主要部分经 B 室通过溢流口从排气口排出；另有一部分从输出口排空。此时输出口输出压力近似为零，由喷嘴流出而排空的微量气体是维持喷嘴挡板装置工作所必须的，因其为无功耗气量，所以希望其耗气量越小越好。定值器处于工作状态时，转动手柄 14 压下弹簧 13 并推动膜片 12 连同挡板
16、 11 一同下移，挡板 11 与喷嘴 10 的间距缩小，气流阻力增加，使G 室和 D 室的气压升高。膜片 4 在 D 室气压的作用下下移，将溢流阀口关闭，并向下推动主阀芯 2，打开阀口，压缩空气即经 B 室和 H 室由输出口输出。与此同时，H 室压力上升并反馈到膜片 12 上，当膜片 12 所受的反馈作用力与弹簧力平衡时，定值器便输出一定压力的气体。当输入的压力发生波动，如压力上升，若活门、进气阀芯 2 的开度不变，则 B、 F、H 室气压瞬时增高，使膜片 12 上移，导致挡板 11 与喷嘴10 之间的间距加大，G 室和 D 室的气压下降。由于 B 室压力增高，D 室压力下降，膜片 4 在压差
17、的作用下向上移动，使主阀口减小，输出压力下降，直到稳定在调定压力上。此外，在输入压力上升时，E 室压力和 F 室瞬时压力也上升，膜片 8 在上下压差的作用下向上移，关小活门口 7。由于节流作用加强，F 室气压下降，始终保持节流孔 5 的前后压差恒定，故通过节流孔门的气体流量不变，使喷嘴挡板的灵敏度得到提高。当输入压力降低时，B 室和 H 室的压力瞬时下降，膜片 12 连同挡板11 由于受力平衡破坏而下移，喷嘴 10 与挡板 11 间的间距减小，C 室和D 室压力上升，膜片 8 和 4 下移。膜片 4 的下移使主阀口开度加大，B 室及 H 室气压回升，直到与调定压力平衡为止。而膜片 8 下移，开
18、大活门口，F 室气压上升，始终保持节流孔 5 前后压差恒定。同理，当输出压力波动时，将与输入压力波动时得到同样的调节。由于定值器利用输出压力的反馈作用和喷嘴挡板的放大作用控制主阀，使其能对较小的压力变化作出反应，从而使输出压力得到及时调节，保持出口压力基本稳定，定值稳压精度较高。（2）定值器常见故障及排除定值器常见故障及排除方法见表 3-5。表 3-5 定值器的常见故障及排除方法常见故障 原因及排除方法 出口压力达不到调定值 1阀杆与阀座配合不好，大量空气流人大气。校正阀杆与阀座的相对位置(重新安装或更换零件) 2喷嘴与挡板的密封性不好。重新安装或更换有关零件 3背压室 0、G 漏气 转动旅钮
19、时没有出口压力 恒节流孔被阻塞。用通针通后吹净 旋钮全部放松时，出口压力超过规定值 1阀座与阀杆接触时，密封性不好。检查有关零件或更换 2阀座与环室间密封不好 3阀杆与阀座离开 4恒节流孔前端锥面密封性不好。更换有关零件 压力特性不好 阀门密封不好 3.2.3 溢流阀1 溢流阀的原理 溢流阀的作用是当气动系统的压力上升到调定值时，与大气相通以保持系统的压力的调定值。图 3-18a 所示为直动式溢流阀的结构原理，气压作用在膜片的力小于调压弹簧的预压力时，阀处于关闭状态。当气压力升高，作用于膜片上的气压力超过了弹簧的预压力，溢流阀开启排气，系统的压力降到调定压力以下时，阀门重新关闭。阀的开启压力大
20、小靠调压弹簧的预压缩量来实现。图 3-18b 为图形符号。图 3-19 为气动控制先导式溢流阀的结构原理图。它是靠作用在膜片上的控制口气体的压力和进气口作用在截止阀口的压力进行比较来进行工作的。2 溢流阀的应用 如图 3-20 所示为一次压力控制回路，这种回路主要使贮气罐输出的压力稳定在一定的范围内。常用电触点压力表 1 控制，一旦罐内压力超过规定上限时，电触点压力表内的指针碰到上触点，即控制中间继电器断电，电动机停转，空气压缩机停止运转，压力不再上升。当贮气罐中压力下降到预定下限时，指针碰到下触点，使中间继电器通电，电机启动，向贮气罐供气。当电触点压力表或电路发生故障而失灵时，压缩机不能停止
21、运转使贮气罐压力不断上升，在超过预定上限时，溢流阀就开启溢流，从而起安全保护作用。图 318 直动式溢流阀的结构原理1 阀座 2 阀芯 3 膜片 4 先导压力控制口图 3-19 气动控制先导式溢流阀图 320 一次压力控制回路3 溢流阀故障及排除方法溢流阀的故障一般是阀内进入异物或密封件损伤，严重的故障主要是因回路和溢流阀不匹配以及元件本身的故障引起的。一般溢流阀的常见故障及排除方法见表 3-6。表 3-6 溢流阀的故障及排除方法故障 原因 排除方法压力虽超过调定溢流压力但不溢流 1阀内部的孔堵塞 2阀的导向部分进入异物 清洗虽压力没有超过调定值，但在出口却溢流空气 1阀内进入异物 2阀座损伤
22、 3调压弹簧失灵 1清洗2更换阀座3更换调压弹簧溢流时发生振动(主要发生在膜片式阀，其启闭压力差(P 开 一P 闭 )较小 1压力上升速度很慢，溢流阀放出流量多，引起阀振动 2因从气源到溢流阀之间被节流，溢流阀进口压力上升慢而引起振动 1 出口侧安装针阀微调溢流量，使其与压力上升量匹配 2增大气源到溢流阀的管道口径，以消除节流 从阀体或阀盖向外漏气 1膜片破裂(膜片式) 2密封件损伤 1更换膜片2更换密封件3.2.4 顺序阀1 单向顺序阀 图 3-21 所示为单向顺序阀的工作原理。当压缩空气由 P 口进入阀左腔 4 后，作用在活塞 3 上的力小于调压弹簧 2 上的力时，阀处于关闭状态。而当作用
23、于活塞上的力大于弹簧力时，活塞被顶起，压缩空气经阀左腔 4流入阀右腔 5 由 A 口流出（ 图 3-21 a） ， 顺序阀开启，此时单向阀关闭。当切换气源时（图 3-21b） ，阀左腔 4 压力迅速下降，顺序阀关闭，此时阀右腔 5 压力高于阀左腔 4 压力，在气体压力差作用下，打开单向阀，压缩空气由阀右腔 5 经单向阀 6 流入阀左腔 4 向外排出。图 3-21c 为图形符号。图 3-21 单向顺序阀的工作原理图2 顺序阀的应用 图 3-22 所示为用顺序阀控制两个气缸顺序动作的回路。图 322 顺序阀的应用回路3.3 流量控制阀与速度控制回路及使用与维修 3.3.1 流量控制阀 流量控制阀是
24、通过改变阀的通流截面积来实现流量控制的元件，它包括节流阀、单向节流阀和排气节流阀等。排气节流阀只能安装在气动装置的排气口处，图 3-23 为排气节流阀的工作原理图，气流进入阀内，由节流口 1 节流后经消声套 2 排出，因而它不仅能调节执行元件的运动速度，还能起到降低排气噪声的作用。图 3-24所示回路，把两个排气节流阀安装在二位五通电磁换向阀的排气口上，可控制活塞的往复运动速度。图 323 排气节流阀的工作原理图图 324 排气节流阀的应用图 325 为单向节流阀结构原理。其节流阀口为针型结构。气流从 P口流入时，顶开单向密封阀芯 1，气流从阀座 6 的周边槽口流向 A，实现单向阀功能；当气流
25、从 A 流入时，单向阀芯 1 受力向左运动紧抵截止阀口2，气流经过节流口流向 P，实现反向节流功能。图 325 单向节流阀单向节流阀的故障原因及处理对策如表 3-7 所示。表3-7 单向节流阀的故障原因及处理对策3.3.2 速度控制回路速度控制回路用来调节气缸的运动速度或实现气缸的缓冲等。气缸活塞的速度控制可以采用进气节流调速和排气节流调速。1单作用气缸的速度控制回路图 3-26a 为用两个单向节流阀来分别控制活塞往复运动的速度。图 3-23b 为用节流阀调节活塞的速度，活塞向左运动时，气缸左腔通过快速排气阀排气。图 3-26 单作用气缸的速度控制回路2双作用气缸的速度控制回路双作用气缸的调速
26、回路如图 3-27 所示。缓冲回路如图 3-28 所示。当活塞向右运动时，缸右腔的气体经行程阀及三位五通阀排出，当活塞运动到末端碰到行程阀时，气体经节流阀通过三位五通阀排出，活塞运动速度得到缓冲，此回路适合于活塞惯性力大的场合。图 327 双作用气缸的调速回路 图 3-28 缓冲回路 图 3-29 所示为采用气液转换器的调速回路。此调速回路可实现快进、工进、快退等工况。该回路利用气液转换器将气压变成液压，充分发挥了气动供气方便和液压速度容易控制的优点。图 329 气液调速回路3.4 其他常用气动回路3.4.1 安全保护回路1互锁回路 如图 3-40 所示，主控阀的换向将受三个串联机控三通阀的控
27、制，只有三个机控三通阀都接通时，主控阀才能换向，活塞才能动作。图 330 互锁回路2 过载保护回路 如图 3-31 所示，当活塞向右运行过程中遇到障碍或其他原因使气缸过载时，左腔内的压力将逐渐升高，当其超过预定值时，打开顺序阀 3 使换向阀 4 换向，阀 1、2 同时复位，气缸返回，保护设备安全。 图 331 过载保护回路3双手同时操作回路 图 3-32 所示双手操作回路，为使主控阀 3 换向，必须同时按下两个二位三通手动阀 1 和 2。这两个阀必须安装在单手不能同时操作的位置上，在操作时，如任何一只手离开时则信号消失，主控阀复位，则活塞杆后退。图 332 双手操作回路3.4.2 往复动作回路
28、如图 3-33 所示为三种往复动作回路，图 3-30a 为行程阀控制的单往复回路，按下手动换向阀 1 后，压缩空气使阀 3 换向，活塞杆向右伸出，当活塞杆上的挡铁碰到行程阀 2 时，阀 3 复位，活塞杆返回。图 3-33b 是压力控制的往复动作回路，当按下阀 1 的手动按钮后，阀 3 右移，气缸无杆腔进气使活塞杆伸出，同时气压还作用在顺序阀 4 上。当活塞到达终点后，无杆腔压力升高并打开顺序阀，使阀 3 又切换至右位，活塞杆就缩回。图3-33c 是利用延时回路形成的时间控制往复动作回路。当按下行程阀 2 后，延时一段时间后，阀 3 才能换向，活塞杆再缩回。图 3-33 往复动作回路3.4.3 延时回路如图 3-34 所示为延时回路。图 3-34a 为延时输出回路，当控制信号切换阀 4 后，压缩空气经单向节流阀 3 向气罐 2 充气。当充气压力经过延时升高致使阀 1 换位时，阀 1 就有输出。图 3-34b 为延时接通回路，按下阀8，则活塞向外伸出，当活塞在伸出行程中压下阀 5 后，压缩空气经节流阀到气罐 6，延时后才将阀 7 切换，活塞退回。图 3-34 延时回路
