【学习目标】

1）了解气动控制元件的种类、结构、工作原理和作用。

2）掌握液压控制调节元件的拆装步骤和方法。

【任务描述】

通过对气动控制阀的拆装，加深对控制阀工作原理和结构的认识；进一步了解各类阀的用途、控制方式、连接方式和装配技术要求；分析对比气动压力阀、流量阀和换向阀的共性和特点，为选用和维护气动控制阀打基础。

【知识准备】

气动控制元件是指在气压传动系统中，控制和调节压缩空气的压力、流量、方向和发送信号的各类控制阀。利用它们可以组成各种气动控制回路，使气动执行元件按设计的程序正常工作。气压传动中用的控制阀按功能和用途可分为方向控制阀、压力控制阀、流量控制阀三大类。

一、方向控制阀

用于改变气流方向，使执行元件换向的气动阀，称为方向控制阀。方向控制阀的分类见表6-2。

表6-2 方向控制阀的分类

1.单向型控制阀

（1）单向阀 单向阀是控制气流只能向一个方向流动而不能反向流动的阀。如图6-7所示，其工作原理和结构与液压中的单向阀基本相同，只不过气动单向阀的阀芯和阀座之间有一层胶垫（密封垫）。

（2）梭阀 梭阀（图6-8）相当于两个单向阀的组合，其作用相当于“或门”。梭阀有两个输入口P₁和P₂及一个输出口A，阀芯在两个方向上起到单向阀的作用。当P₁进气时，阀芯将P₂切断，P₁与A相通；反之P₂进气时，阀芯将P₁切断，P₂与A相通。

图6-7 单向阀

a）工作原理图 b）图形符号 c）实物图

图6-8 梭阀

a）工作原理图 b）图形符号 c）实物图

（3）双压阀 双压阀（图6-9）相当于两个单向阀的组合，其作用相当于“与门”。双压阀有两个输入口P₁和P₂及一个输出口A。当P₁或P₂口单独有一端有气体输入时，输出口A无输出；当P₁和P₂口同时有压缩气体输入时，A口才有输出；当P₁和P₂口压力不等时，气压低的一端与A口相通。

图6-9 双压阀

a）工作原理图 b）图形符号 c）实物图

（4）快速排气阀 图6-10所示为快速排气阀。它主要是用来加快气缸运动速度作快速排气的，常安装在换向阀和气缸之间。若采用快速排气阀，则气缸内的气体不用通过换向阀而快速排出，从而加快了气缸往复的运动速度，缩短了工作周期。实验证明，安装快速排气阀后，气缸的运动速度可提高4～5倍。

图6-10 快速排气阀

a）结构原理图 b）图形符号 c）实物图

1—阀体 2—截止型阀口 3—密封圈 4—阀套

2.换向型控制阀

（1）气控换向阀 气控换向阀是利用气体压力为动力，切换主阀使气体改变流向的。图6-11所示为二位三通单气控截止式换向阀。

图6-11a所示是无气控信号K时阀的状态（常态），此时阀芯在弹簧和P腔气压共同作用下，使P、A口断开，A、O口接通，阀处于排气状态。

图6-11b所示是有气控信号K时阀的状态（工作状态），此时由于气体压力的作用，阀芯压缩弹簧下移，使A、O口断开，P、A接通，阀处于进气状态。

图6-11c所示为其图形符号。

图6-11 二位三通单气控截止式换向阀

a）、b）工作原理 c）图形符号

（2）电磁换向阀 气压传动中的电磁换向阀与液压传动中的电磁换向阀一样，也是由电磁铁控制部分和主阀两部分组成的，按控制方式不同，分为直动式和先导式。

1）直动式电磁换向阀。由电磁铁的衔铁直接推动换向阀阀芯换向的形式称为直动式电磁换向阀，分为单电磁铁和双电磁铁两种。图6-12所示为直动式单电控电磁换向阀。

图6-12a所示是电磁线圈断电的状态（常态），此时阀芯在复位弹簧的作用下处于上端位置，其通路状态为A与O相通，A口排气，阀处于排气状态。

图6-12b所示是电磁线圈通电的状态（工作状态），此时电磁铁推动阀芯下移，气路换向，其通路状态为P与A相通，A口进气，阀处于进气状态。

图6-12c所示为其图形符号。

图6-12 直动式单电控电磁换向阀

a）、b）工作原理 c）图形符号

1—电磁铁 2—阀芯

2）先导式电磁换向阀。直动式电磁换向阀是由电磁铁直接推动阀芯移动的，当阀通径较大时，用直动式结构所需的电磁铁体积和电力消耗都必然加大，为克服此弱点可采用先导式结构。先导式电磁阀是由电磁铁首先控制气路，产生先导压力，再由先导压力推动主阀阀芯，使其换向。图6-13所示为先导式双电控电磁换向阀。

图6-13a所示是当先导阀1的线圈通电时，主阀3的K₁腔进气，K₂腔排气，使主阀阀芯向右移动。此时P与A、B与O₂相通。

图6-13b所示是当先导阀2的线圈通电时，主阀3的K₂腔进气，K₁腔排气，使主阀阀芯向左移动。此时P与B、A与O₁相通。

图6-13c所示为其图形符号。

先导式双电控电磁换向阀具有记忆功能，即通电换向，断电保持原状态。

（3）机械控制换向阀 图6-14a、b所示分别为机械控制换向阀的结构原理图与图形符号。机械控制换向阀又称行程阀，常依靠凸轮、挡块或其他机械外力推动阀芯，使阀换向。

（4）人力控制换向阀 这类阀分为手动及脚踏两种操纵方式。手动阀的主体部分与气控阀类似，其操纵方式有多种，如按钮式、旋钮式、锁式及推拉式等。图6-15所示为推拉式手动阀。

（5）时间控制换向阀 时间控制换向阀是使气流通过气阻（如小孔、缝隙等）节流后到气容（储气空间）中，经一定的时间使气容内建立起一定的压力后，再使阀芯换向的阀。在不允许使用时间继电器（电控制）的场合（如易燃、易爆、粉尘大等），采用气动时间控制就显出其优越性。

图6-13 先导式双电控电磁阀

a）、b）工作原理 c）图形符号

1、2—先导阀 3—主阀

图6-14 机械控制换向阀

a）结构原理图 b）图形符号

1—滚轮 2—杠杆 3—顶杆 4—缓冲弹簧 5—阀芯 6—密封弹簧7—阀体

图6-15 推拉式手动阀

a）上位工作 b）下位工作

图6-16 二位三通延时型换向阀

延时型换向阀是一种带有时间信号元件的换向阀。图6-16所示为二位三通延时换向阀。它是由延时和换向两部分组成的。当无气控信号时，P与A断开，A口排气；当有气控信号时，气体从K腔输入，经可调节流阀节流后到气容a内，使气容不断充气，直到气容内的气压上升到某一值时，阀芯由左向右移动，使P与A口相通，A口有输出。当气控信号消失后，气容内气体经单向阀到K腔排空。这种阀的延时时间可在0～20s间调整。

二、压力控制阀

在气压传动系统中，控制压缩空气的压力和依靠压力来控制执行元件动作顺序的阀，称为压力控制阀。

1.减压阀

每个液压系统一般都自带液压源（液压泵），而在气动系统中，一般是由空气压缩机先将空气压缩，储存在气罐内，然后经管路输送给各个气动装置使用。而气罐的空气压力往往比各台设备实际所需要的压力高些，同时其压力波动值也较大。因此需要用减压阀将其压力减到每台装置所需的压力，并使减压后的压力值稳定。减压阀按调压方式可分为直动式和先导式两大类。直动式减压阀是由旋钮直接调节调压弹簧来改变减压阀的输出压力，而先导式减压阀是由压缩空气代替调压弹簧来调节压力。

图6-17所示为直动式减压阀。当阀处于工作状态时，调节手柄1，压缩调压弹簧2、3及膜片5，通过阀杆6使阀芯8下移，进气阀口被打开，压缩空气从左端输入，经阀口节流减压后从右端输出。输出气流的一部分由阻尼孔7进入膜片气室，在膜片5的下方产生一个向上的推力，这个推力总是企图把阀口开度关小，使其输出压力下降。当输出的压力发生波动时，靠膜片上力的平衡作用及溢流孔的溢流作用使输出压力稳定不变。

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图6-17 直动式减压阀

a）结构原理图 b）图形符号

1—手柄 2、3—调压弹簧 4—溢流口 5—膜片 6—阀杆 7—阻尼孔 8—阀座 9—阀芯 10—复位弹簧 11—排气孔

2.顺序阀

顺序阀是依靠气路中压力的作用而控制执行元件按顺序动作的压力控制阀，它根据弹簧的预压缩量来控制其开启压力。气动顺序阀的作用与液压顺序阀相同，往往与单向阀组合在一起构成单向顺序阀（图6-18）。

如图6-18a所示，当压缩空气由左端进入阀腔后，作用于活塞3上的气体压力超过弹簧2的弹力时，活塞被顶起，压缩空气从P经A输出，此时单向阀4关闭。

如图6-18b所示，当空气反向流动时，输入侧压力顶开单向阀4，由O口排气。

3.溢流阀

用于防止气动回路或气罐被破坏，限制回路中最高压力的阀称为溢流阀（图6-19），也称安全阀。溢流阀同样分为直动式和先导式两类。直动式多用于气罐和小管道上，而先导式用于管道通径较大、空气流量较大及远距离控制的场合。

如图6-19a所示，当系统中气体压力在调定范围内时，作用在活塞3上的压力小于弹簧2的力，活塞处于关闭状态。

图6-19b所示，当系统压力升高，作用在活塞3上的压力大于弹簧的预定压力时，活塞3向上移动，阀门开启排气。

图6-18 单向顺序阀

a）、b）工作原理 c）图形符号

1—旋钮 2—弹簧 3—活塞 4—单向阀

图6-19 溢流阀

a）、b）工作原理 c）图形符号

1—旋钮 2—弹簧 3—活塞

三、流量控制阀

流量控制阀就是通过改变阀的通流截面积来实现流量控制的元件。

1.节流阀

图6-20所示为圆柱斜切型节流阀。压缩空气由P口进入，经过节流后，由A口流出。旋转阀芯螺杆，就可改变节流口的开度，这样就调节了压缩空气的流量。这种节流阀的结构简单、体积小，故应用范围较广。

2.排气节流阀

排气节流阀（图6-21）是装在执行元件的排气口处，调节进入大气中气体流量的一种控制阀。它不仅能调节执行元件的运动速度，还常带有消声器件，所以也能起到降低排气噪声的作用。其工作原理和节流阀类似，靠调节节流口处的通流截面积来调节排气流量，消声套用来减小排气噪声。

图6-20 圆柱斜切型节流阀

a）结构示意图 b）图形符号

图6-21 排气节流阀

a）结构示意图 b）图形符号

1—节流口 2—消声套

【任务实施】

一、设备和工具准备

1）实验用气动控制阀若干。

2）工具：内六角扳手、固定扳手、螺钉旋具、卡簧钳等。

3）辅料：铜棒、棉纱、煤油等。

二、实施步骤

图6-22所示为常用的几种气动控制阀的实物图。

1.单向阀拆装

1）观察直角式单向阀的外观，找出进气口P₁与排气口P₂。

2）观察阀芯结构，分析其工作原理，理解其结构特点。

图6-22 常用的几种气动控制阀的实物图

a）压力调节阀 b）二位三通电磁换向阀 c）机动换向阀 d）单向节流阀

3）注意：拆装中弄脏的零部件应擦拭干净后才可装配。

2.电磁换向阀拆装

1）观察电磁换向阀的外观，找出进气口P、排气口O和两个工作气口A、B。

2）拆卸中应用铜棒敲打，以免损坏零部件。将电磁阀的电磁铁和阀体分开，观察并分析工作过程，依次轻轻取出推杆、对中弹簧、阀芯，了解电磁换向阀阀芯的台肩结构，弄清楚其工作原理。

3）装配电磁换向阀时，轻轻装上阀芯，使其受力均匀，防止阀芯卡住而不能动作，然后遵循“先拆的部件后安装，后拆的零部件先安装”的原则，按原样装配。

3.溢流阀拆装

1）观察先导式溢流阀的外观，找出进气口P、排气口O、控制气口K及安装阀芯用的中心圆孔，从出气口向里窥视，可以看见阀口是被阀芯堵死的，阀口被遮盖量约为2mm。

2）用内六角扳手在对称位置松开并取出阀体上的螺栓后，用铜棒轻轻敲打使先导阀和主阀分开，轻轻取出阀芯，注意不要损伤，观察、分析其结构特点，搞清楚各自的作用。

3）取出弹簧，观察先导调压弹簧、主阀复位弹簧的大小和刚度的不同。

4）观察、分析其结构特点，掌握溢流阀的工作原理。

5）装配时，遵循“先拆的部件后安装，后拆的零部件先安装”的原则，特别注意小心装配阀芯，防止阀芯卡死，正确合理地安装，保证溢流阀能正常工作。

4.节流阀拆装

1）观察节流阀的外观，找出进气口P₁与排气口P₂。

2）用内六角扳手松开并取出阀体上的螺栓后，轻轻取出阀芯，注意不要损伤，观察、分析其节流口的形状与结构特点。

3）根据节流阀的结构特点，理解其工作过程。

4）装配时，遵循“先拆的部件后安装，后拆的零部件先安装”的原则，特别注意小心装配阀芯，防止阀芯卡死，正确合理地安装，保证减压阀能正常工作。

三、注意事项

1）拆装时要记录元件和解体零件的拆卸顺序和方向。

2）拆卸下来的零件尽量做到不落地、不划伤、不锈蚀。

3）在拆卸或安装一组螺钉时，要做到用力均匀。

4）检查密封有无老化现象，如有要更换新的。

5）安装时不要将零件装反，注意零件的安装位置。有定位槽孔的零件，一定要对准。

6）安装完毕后，检查现场有无漏装的元件。

四、任务评价

填写气动控制阀拆装任务评价表（表6-3）。

表6-3 气动控制阀拆装任务评价表