项目10-气压方向控制阀及方向控制回路

使用方向控制回路
如图10-10所示，利用一个气缸将 某方向传送装置送来的木料推送到与其 垂直的传送装置上做进一步加工。通过 一个按钮使气缸活塞杆伸出，将木块推 出；松开按钮，气缸活塞杆缩回。试根 据上述要求，设计工件转运装置的控制 回路。
图10-10工件转运装置示意图
任务分析


对于这个课题应根据木块大小，确定 气缸活塞行程大小。对于行程较小的， 可以采用单作用气缸；行程如果较长， 就应采用双作用气缸。 这就需要在掌握方向控制阀的基础上， 还应对气动控制系统回路的表示及分 析方法、以及.方向控制回路的类型及 应用等有一个全面的了解。


1)直动式电磁换向阀 直动式电磁阀是利用电磁线圈通电时，静铁芯 对动铁芯产生的电磁吸力直接推动阀芯移动实 现换向的。 直动式电磁阀由于阀芯的换向行程受电磁吸合 行程的限制，只适用于小型阀。 2)先导式电磁换向阀 先导式电磁换向阀则是由直动式电磁阀（导阀） 和气控换向阀（主阀）二部分构成。其中直动 式电磁阀在电磁先导阀线圈得电后，导通产生 先导气压。先导气压再来推动大型气控换向阀 阀芯动作，实现换向。如图10-8所示。
方向控制阀

1.单向阀 2.换向阀

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1.单向阀
单向阀是用来控制气流方向，使之只能 单向通过的方向控制阀。
( a )原理图
（b ) 图形符号
图10-1单向阀工作原理图
2.换向阀


用于改变气体通道，使气体流动方向 发生变化从而改变气动执行元件的运 动方向的元件称为换向阀。 换向阀按操控方式分主要有人力操纵 控制、机械操纵控制、气压操纵控制 和电磁操纵控制四类。
( a ) 导阀 ( b ) 主阀 图10-8 先导式电磁换向阀工作原理图
任务实施：

根据上述所学知识，应熟练掌握各种方向控 制阀的图形符号如图10-9所示
二位二通换向阀
常断型二位三通换向阀
常通型二位三通换向阀
二位四通换向阀
二位五通换向阀
中位封闭式三位五通换向阀
图10-9 常用换向阀的图形符号
任务2
(4)电磁操纵换向阀



电磁换向阀是利用电磁线圈通电时所产生的电 磁吸力使阀芯改变位置来实现换向的，简称为 电磁阀。 电磁阀能够利用电信号对气流方向进行控制， 使得气压传动系统可以实现电气控制，是气动 控制系统中最重要的元件。 电磁换向阀按操作方式的不同可分为直动式和 先导式。图10-7所示。
电磁操纵换向阀
项目10

使用方向控制阀及方向控制回路
在气动基本回路中,最基本任务是实现 气动执行元件运动方向的控制，而方 向控制是由哪些气动元件完成的？其 回路是由哪些元件组成的？工作原理 是什么？将在本项目中一一介绍。
项目重点和难点
项目重点： 1.方向控制阀的分类、结构、图形符号和 应用 2.气动控制系统回路的表示及分析方法 3.方向控制回路的类型及应用 项目难点： 方向控制回路的分析
（b）采用双作用气缸
图10-12 工件转运装置的直接控制回路图
（a）采用单作用气缸
（b）采用双作用气缸
图10-13 工件转运装置的间接控制回路图
项目小结：


在本项目中， 应掌握气动控制系统回路的表示及分析 方法； 掌握方向控制回路的类型及应用； 学会根据气动控制系统回路图能识读出 各个元器件，以及掌握方向控制回路的 分析方法。
2 1
3
4
5
（a）正向通过
（
b）反向通过
1-气缸2-凸块3-滚轮4-阀杆5-行程阀阀体 图10-4单向滚轮式行程阀工作原理图
(3)气压操纵换向阀

气压控制换向阀是利用气压力来实现换向的， 简称气控阀。 根据控制方式的不同可分为加压控制、卸压 控制和差压控制三种。 加压控制是指控制信号的压力上升到阀芯动 作压力时，主阀换向，是最常用的气控阀； 卸压控制是指所加的气压控制信号减小到某 一压力值时阀芯动作，主阀换向； 差压控制是利用换向阀两端气压有效作用面 积的不等，使阀芯两侧产生压力差来使阀芯 动作实现换向的。
1.气动回路图

用图形符号来表示气动系统中的各个元 件及其功能，并按设计需要进行组合以 构成对一个实际控制问题的解决方案， 这就构成了气动系统的回路图。
2.直接控制与间接控制
(1)直接与间接控制的定义
如图10-11所示，通过人力或机械外力直接控制换向阀换 向来实现执行元件动作控制，这种控制方式称为直接控 制。间接控制则指的是执行元件由气控换向阀来控制动 作，人力、机械外力等外部输入信号只是用来控制气控 换向阀的换向，不直接控制执行元件动作。
(1)人力操纵换向阀



依靠人力对阀芯位置进行切换的换向阀称为人 力操纵控制换向阀，简称人控阀。 人控阀又可分为手动阀和脚踏阀两大类。常用 的按钮式换向阀的工作原理如图10-2所示。 人力操纵换向阀与其它控制方式相比，使用频 率较低，动作速度较慢。因操纵力不宜太大， 所以阀的通径较小，操作也比较灵活。在直接 控制回路中，人力操纵换向阀用来直接操纵气 动执行元件，用作信号阀。
任务实施：
对于图10-10所示工件转运装置的气动系 统控制回路设计可采用图10-12所示的直 接控制回路来完成，也可采用图10-13所 示的间接控制回路来完成。 注意：在气动控制技术中，一般要求一 个执行元件对应一个方向控制阀来控制 其运动方向，这个方向控制阀称为主控 阀或末级控制元件。

（a）采用单作用气缸
2
1
3
（a）换向前
（b）换向后
( c ) 图形符号
图10-5 单端气控弹簧复位二位三通换向阀工作原理图
截止式换向阀主要有以下特点：



1)用很小的移动量就可以使阀完全开启，阀 流通能力强，因此便于设计成紧凑的大流量 阀。 2)抗粉尘和污染能力强，对空气的过滤精度 及润滑要求不高，适用于环境比较恶劣的场 合。 3)当阀口较多时，结构太复杂，所以一般用 于三通或二通阀。 4)因为有阻碍换向的背压存在，阀芯关闭紧 密，泄漏量小，但换向阻力也较大。
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2
5
3 1
（a）阀芯在左位
( c ) 图形符号
（b）阀芯在右位
图10-6 双端气控二位五通换向阀工作原理图
滑阀式换向阀主要有以下特点：





1)换向行程长，即阀门从完全关闭到完全开启所需 的时间长。 2)切换时，没有背压阻力，所需换向力小，动作灵 敏 3)结构具有对称性，作用在阀芯上的力保持轴向平 衡，阀容易实现记忆功能。即控制信号在换向阀换 向完成后即使消失，阀芯仍能保持当前位置不变。 4)阀芯在阀体内滑动，对杂质敏感，对气源处理要 求较高。 5)通用性强，易设计成多位多通阀。只要稍微改变 阀套或阀芯的尺寸、形状就能实现机能的改变。
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1
3
（a）换向前
（b）换向后
（c）图形符号
图10-2手动换向阀工作原理图
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2
2
（a）按钮式
1
3
（b）定位开关式
1
3
（c）脚踏式1
3
图10-3人控阀常用操控机构实物图
(2)机械操纵换向阀



机械操纵换向阀是利用安装在工作台上凸轮、 撞块或其它机械外力来推动阀芯动作实现换 向的换向阀。 由于它主要用来控制和检测机械运动部件的 行程，所以一般也称为行程阀。 行程阀常见的操控方式有顶杆式、滚轮式、 单向滚轮式等，其换向原理与手动换向阀类 似。
(2)直接与间接控制的特点
直接控制所用元件少，回路简单，主要用于单作用气缸 或双作用气缸的简单控制，但无法满足换向条件比较复 杂的控制要求。而且由于直接控制是由人力和机械外力 直接操控换向阀换向的，操作力较小，只适用于所需气 流量和控制阀的尺寸相对较小的场合。
( a )直接控制
( b )间接控制
图10-11气缸的直接控制和间接控制回路图

项目内容

任务1 任务2
使用方向控制阀 使用方向控制回路

任务1

使用方向控制阀

用于通断气路或改变气流方向，从而 控制气动执行元件起动、停止和换向 的元件称为方向控制阀。 它是气动系统中应用最多的一种控制 元件。
任务分析


要设计某一气动系统方向控制回路， 使相应的气动执行元件完成相应的运 动，就需要使用方向控制阀对机构实 行方向控制。 因而须对方向控制阀的控制方法、图 形符号等有一个全面的了解。