气动课件 第三章气动控制元件

第3章 气动控制元件
（4）流量特性
流量特性是指输 入压力p1为一定值， 调压阀输出压力p2
随输出流量变化的
特性，调压阀性能 的好坏，就要看当 要求输出流量有变 化时，所调定的输 出压力p2是否在允许 的范围内变化。

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（5）调压阀的压力特性和流量特性分析
d) 装配前，应把管道中的铁屑及杂物吹洗干净，以免影响阀的正常工作。

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二、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。当输入压力达到或超过开启压力时，顶开 弹簧，于是P到A才有输出，反之A无输出。
减压阀

第3章 气动控制元件 当输入压力发生波动 时 ，如 输 入 压 力 瞬 时 升 减压阀 高 ，输 出 压 力 也 随 之 升 高，作用于膜片 5 上的气 体 推力 也 随 之 增 大 ， 破 坏 了原 来 的 力 的 平 衡 ， 使膜片 5 向上移动，有少 排气孔 量气体经溢流口 4 ，排气 孔 11 排 出 。 在 膜 片上 移 的 同时 ，因 复 位 弹 簧 10 的 作用 ，使 输 出 压 力 下 降，直到新的平衡为止。 重 新平 衡 后 的 输 出 压 力 又基本上恢复至原值。
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第3章 气动控制元件
§3-1 压力控制阀 §3-2 流量控制阀 §3-3 方向控制阀 §3-4 控制阀的选择和安装

第3章 气动控制元件 人生要结交两种人：一,良师，二,益友。 练就两项本领：一,做事让人感动，二,说话让人喜欢。 能吃得下两样东西：一,吃苦，二,吃亏。 自觉培养两种习惯：一,看好书，二,听演讲。 始终把握两个原则:一,微观上问心无愧,二,宏观上遵纪守法。 争取两个极致：一,把潜能发挥到最大，二,把生命延续到极 致。 人生要做两件事：第一件事，就是感恩；第二件事，就是结 缘。 人生要迈两道坎：情与钱。 人生要喘两种气：一种是生命之气，一种是精神之气。 人生要会两件事：学会挣钱，学会思考。 人生的两个基本点：糊涂点，潇洒点。 人生的两种状态：谋生，乐生。
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减压阀
一、减压阀（调压阀）
职能符号
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
QTY型减压阀

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当气压进一步升高．使阀完全开启而进行溢流时，
力平衡方程为：
δ—阀口开度， c一弹簧刚度， p’—阀开启后压力； A—阀开启后的有效面积。 在溢流的过程中，压力下降，阀门又重新关闭，当即 将关闭的瞬间，δ几乎为零，于是力平衡方程为：
出侧压力将顶开单向阀4
由O口排气，见图b。

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三、安全阀（溢流阀）
当储气罐或回路中压力超过某调定值，要用安全阀向 外放气，安全阀在系统中起过载保护作用。
安全阀工作原理图

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第3章 气动控制元件 单向顺序阀 当压缩空气由左端进 入阀腔后，作用于活塞 3 上 的气压力超过压缩弹簧 3 上 的力时，将活塞顶起，压 缩空气从 P 经 A 输出，此时 单向阀4关闭。

第3章 气动控制元件 单向顺序阀 反向流动时，输入 侧排气变成排气口，输
a）、背压式调压阀的特性分析

第3章 气动控制元件
根据力的平衡，当阀门将开启瞬时，有
（3-1）
若p2降低，因A1＞＞A2，向下力比向上力降低的值小，所以
（3-2）
阀门便开启，使调压弹簧伸长，复位弹簧被压缩，即F1减弱了，F2增 强，其增强程度取决于弹簧刚度。设c1是调压弹簧刚度，c2是复位弹簧刚 度，当P2下降至p2’时，阀口开度为δ，并达到新的平衡，则有，

第3章 气动控制元件 (1)、溢流式(直动式)调压阀 当阀处于工作状态时，调节手 柄 1 ，压缩弹簧 2 、 3 及膜片 5 ， 通过阀杆 6 使阀芯 8 下移，进气 阀口被打开，有压气流从左端 输入，经阀口节流减压后从右 端输出。输出气流的一部分由 阻尼管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。
F1 c1 A1P2' Fn1 Fn2 ( F2 c2 )
（3-8）
将式〔3—7)减去式(3—8)经整理后可得
( p2 P2' ) A1 2( Fn1 Fn 2 ) c1 c2 c1 c2

（3-9）
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(3) 非溢流式调压阀
溢流式减压阀是当减压阀的输出压力超过调定压力时，气流能从溢流孔中排出， 维持输出压力不变；非溢流式减压阀没有溢流孔，使用时回路中要安装一个放气阀
（下图)，以排出输出侧的部分气体，它适用于调节有害气体的压力；恒量排气式始终
有微量气体从通流阀座上的小孔排出。
（a）直动式安全阀
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a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（见图b）。

第3章 气动控制元件 图3—13是直动式安全阀工作原理图。它由调压弹簧、
头方向，依照分水滤气器减压阀油雾器的安装次序进行安
装。调压时应由低向高调，直至规定的调压值为止。阀不 用时应把手柄放松，以免膜片经常受压变形。

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（2）恒量排气式减压阀
减压阀的溢流结构有溢流式、非溢流式和恒量排气式三种
a）非溢流式
b）溢流式 c）恒量排气式 减压阀的溢流结构
平衡式进气阀
比较式(3－4)与式(3－9)可知，相同的弹簧，使输出压力下降
相同，式(3－9)右边的第一项大于式(3—4)右边值。由此可知，
但式(3—9)右边第二项却意味着阀门开度的减小。因而，要想改 善平衡式结构的调压阀的流量持性，除减小弹簧刚度，加大膜片 有效面积外，还要在保证密封性能的前提下，应尽量减小阀杆和 阀芯上的O形密封圈所产生的摩擦力。
式(3—6)说明x值越小，则等式右边值越大，输出压力 的波动随输入压力的波动也越大，即阀的调压特性不好。 为提高调压持性则要求x值越大越好，即膜片的有效面积 比阀的通口而积大得越多越好。然而，要保持调压范围不 变，加大膜片的有效面积，则相应地调压弹簧刚度也要增 大，这将导致流量特性的恶化，为解决此矛盾．可采用平 衡式进气的调压阀阀芯。
平衡式结构比背压式结构好，即阀门开度更大，流量特性更好些。

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4、调压阀的选择和使用
(1)调压阀的选择应注意以下几点： a) 根据气功系统对调压精度的要求，选择各种型式的凋压阀。 b) 根据气动系统控制要求，如需远控应选择外接先导式调压阀。
c) 确定阀的类型后，由所需最大输出流量选择阀的通径、决定阀的气源 压力时，应使其大于最高输出压力0.1MPa。
是不同通径阀的额定流量。

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（3）压力特性
压力特性是使流量保持为 某一恒定值，由于输入压力 的波动而引起输出压力的波 动，压力特性表征了调压阀 的输出压力波动情况。输出 压力波动越小．调压阀的压 力特性越好。理想的压力特 性是不管输入压力怎样变化， 输出压力p2应保持不变。实际 上输出压力p2低于输入压力p1 为某定值时，输出压力才基 本上不随输入压力变化而变 化。压力特性曲线见图3—5 所示。

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b)平衡式进气阀芯的特性分析

第3章 气动控制元件 平衡式进气阀芯是指阀芯底部和阀板上部部承受输出压力 p2，因两力互相干衡故称为平衡式进气阀芯。当阀门将关闭 的瞬时、阀芯上移，建立力平衡方程式为：
此时力平衡式为： （3-7） 式(3—7)和式(3—1)比较，发现式(3－7)中不包含p1和A2， 这表示输入压力及阀通路有效面积与平衡无关。也就是说， 即使改变输入压力，输出压力并不变化。这是平衡式阀芯 结构调压阀的重要特性。
（3-3）

' ( A1 A2 )( p2 p2 ) c1 c2
（3-4）
第3章 气动控制元件 从式(3—2)减去(3—3)，得
'' p2 p2 1 ' A1 p1 p1 1 A2
A1 x A2
'' p2 p2 1 ' p1 p1 x 1 （3-6）
d) 根据系统调压幅度的需要，选择合适的调压阀。并要稍高于实际使用 范围。 (2)调压阀的使用应注意以下几点： a) 调压阀安装方向应以便于操作为原则，并按输入和输出端标记接好管。 b) 调压阀一般按装在分水滤气器之后，油雾器之前。
c) 调压阀不用时，应使手柄松开旋钮回零，避免膜片长期受压变形，影响 凋压精度。

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气动控制元件
在气压传动系统中，气动控制元件是控制和调节压缩 空气的压力、流量和方向的各类控制阀，其作用是保证气 动执行元件（如气缸、气马达等）按设计的程序正常地进 行工作。
气压控制阀按作用可分为压力控制阀、
流量控制阀和方向控制阀。

调节机构、阀板及完体等组成。
当旋动螺旋压缩调压弹簧时，阀板因受弹簧力F的作 用而向关闭阀门的方向运动，从进口流进的压缩空气 作用在截面上，推动阀板向上运动，克服弹簧力，打 开阀门，压缩空气由排气孔排出．实现溢流。阀门即 将开启的瞬时，作用在阀板上的力平衡方程为：
P—阀门即将开启时的压缩空气压力； B—阀口通道的有效面积。
非溢流式减压阀的应用 1一减压阀 2一放气阀