内容提要：

1、气压系统执行元件的结构及动作原理。

2、气压系统三大类控制元件的功能。

3、压力控制阀的基本结构和原理及应用。

4、节流阀和调速阀各自的特点和应用。

5、方向控制阀的种类、结构、工作原理和应用。

6、逻辑元件的原理和特点。

第一节 气缸的分类

气动系统常用的执行元件为气缸和气马达。

气缸用于实现直线往复运动，输出力和直线位移；气马达用于实现连续回转运动，输出力矩和角位移。

一、气缸的分类

气缸的种类很多，分类的方法也不同，一般可按压缩空气作用在活塞端面上的方向、结构特征和安装形式来分类。现将气缸的类型和安装形式分别列于表9-1及表9-2中。

二、常用气缸的特点

（1）普通气缸

气缸主要由缸筒、活塞杆、前后端盖及密封件等组成，如图所示为普通气缸结构。

（2）薄膜气缸

薄膜气缸主要由缸体、膜片、膜盘和活塞杆组成。如图9-2所示。

（3）无杆气缸

无杆气缸没有刚性活塞杆，利用活塞直接或间接实现直线运动。如图9-3 所示。

三、气缸的使用

气缸的使用时应注意以下几点：

1）根据工作任务的要求，选择汽缸的结构形式、安装方式并确定活塞杆的推力和拉力。

2）一般不使用满行程，而使用其行程余量为30-100mm；

3）气缸工作的推荐速度在0。5～1m/s，工作压力为0.4～0.6MPa,环境温度为5～60°C范围内。

四、气马达与工作原理

第二节 气动控制元件

控制元件按其作用和功能分为压力控制阀、流量控制阀和方向控制阀三类。

一、方向控制阀

类型: 单向型、换向型

阀心结构：截止式、滑阀式

1、单向型控制阀

单向型控制阀中包括单向阀，或门型梭阀和快速排气阀。其中单向阀与液压单向阀类似。

（1）或门型梭阀

“或门”型梭阀相当于两个单向阀的组合。图9-5为“或门”型梭阀结构图，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。

工作原理：P1进气 ， P2切断，P1→A，A有输出；P2进气 ， P1切断，P2→A，A有输出；P1、P2进气，高压侧进气口→A；P1＝ P2，则先加入压力的一侧→A；另一侧通路关闭；

应用

（2）与门型梭阀

“与门”型梭阀相当于两个单向阀的组合，适用于互锁回路中。“与门”型梭阀的结构如图9-7。

工作原理

P1、P2同时输入，A口有输出； P1、P2无输入，口无输出； P1≠ P2，则低压侧→A；高压侧关闭；

“与门”型梭阀应用回路

（3）快速排气阀

功用：使气动元件或装置快速排气。

结构：见图9-9。

工作原理

P口进气，膜片↓封住排气口，P→A；气流反向流动，P的压力↓，A口的气压将膜片顶起封住P口，A→O；

快速排气阀的应用

装于换向阀与气缸之间，使气缸的排气过程不经过换向阀即可完成。

2、换向型控制阀

功用：通过改变气体流通的通道使气体的流动方向发生变化，进而改变执行元件的方向。

控制方式：气压控制、电磁控制、机械控制、手动控制、时间控制。如图为电磁换向阀

二、压力控制阀

压力控制阀主要有减压阀、溢流阀和顺序阀三类

1、减压阀

减压阀的作用是降低由空气压缩机来的压力，以适于每台气动设备的需要，并使这一部分压力保持稳定。按调节压力方式不同，减压阀有直动型和先导型两种。

（1）直动型减压阀

图9-11 所示为QTY型

直动型减压阀的结构简图。

工作原理

阀处于工作状态时，压缩空气P1口→阀口11→P2口流出。

当顺时针旋转手柄1，压缩2、3推动膜片5下凹，使阀杆7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，使输出压力低于输入压力，以实现减压的作用。于此同时，有一部分气流经阻尼孔6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，减压阀就输出一定压力的气体。阀口11开度越小，节流作用越强，压力下降也越多。

（2）先导型减压阀

组成：先导阀 主阀

工作原理：当气流从P1流入阀体后，一部分经阀口9→P2口，另一部分经固定节流孔1

→中气室5→喷嘴2→挡板3及孔道反馈至下气室6，→阀杆7中心孔及排气孔8→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减小而增大，于是推动阀芯打开进气阀口9，即有气流流到出口，同时经孔道发馈到上气室4，与调压弹簧相平衡。

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，破坏了膜片原由的平衡，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的压力较明显升高，而使阀芯下移，阀口开大，输出压力升高，并稳定到原数值上。

压阀选择时应根据气源压力确定阀的额定输入压力，气源的最低压力应高于减压阀最高输出压力0.1Mpa以上。减压阀一般安装在空气过滤之后，油雾器之前。

（3）定值器

定值器即高精度减压阀。结构见图9-13。

规格：0.14MPa 输出范围 0～0.1MPa

0.35MPa 输出范围 0～0.25MPa

性能：气源压力在±10%时，定值器输出压力不超过0.3%；

气源压力为额定值时，输出压力为最大值的80%，流量0～600L/h，输出压力变化﹤±1%。

（4）减压阀的应用

2、溢流阀

作用

当系统压力超过调定值时，便自动排气，使系统的压力下降，以保证系统安全，故也称其为安全阀。

分类

按控制方式分，溢流阀有直动型和先导型两种。

（1）直动型溢流阀

如图9-15所示，将阀p口与系统相连接，O口通大气压力，当系统压力大于溢流阀调定压力时，气体推开阀芯，经阀口从O口排至大气，使系统压力稳定在调定值。

（2）先导型溢流阀

如图9-16所示。溢流阀的先导阀为减压阀由它减压后的空气从上部K口进入阀内，以代替直动型的弹簧控制溢流阀。

（3） 溢流阀的应用

3、顺序阀

顺序阀的作用是依靠气路中压力的大小来控制机构按顺序动作。顺序阀常与单向阀并联结合成一体，称为单向顺序阀。

工作原理

当压缩空气由P口→腔4，若作用在活塞3上的力﹤弹簧2上的力时，阀关闭。当作用于活塞上的力﹥弹簧力时，活塞被顶起，压缩空气经腔4→腔5由A口流出，进入其它控制元件或执行元件，此时单向阀关闭。

当切换起源时（图b），腔4压力迅速下降，顺序阀关闭，此时腔5压力高于腔4压力，在气体压力差作用下，打开单向阀，压缩空气由右腔5经单向阀6流入左腔4向外排出。

（2）顺序阀的应用

图9-20所示为用顺序阀控制两个气缸顺序动作的原理图。

结构和图形符号：

见图9-19

三、流量控制阀

流量控制阀主要有节流阀，单向节流阀和排气节流阀等。

一、节流阀

1、作用

通过改变阀的通流面积来调节流量。

结构：见图9-21

工作原理

气体由输入口P进入阀内，经阀座与阀芯间的节流通道从输出口A流出，通过调节螺杆使阀芯上下移动，改变节流口通流面积，实现流量的调节。

2、单向节流阀

单向节流阀是由单向阀和节流阀并联组合而成的组合式控制阀。

结构

见图9-23

工作原理

当气流由P至A正向流动时，单向阀在弹簧和气压作用下关闭，气流经节流阀节流后流出，而当由A至P反向流动时，单向阀打开，不起节流作用。

3、带消声器的节流阀

功用：安装在执行元件的排气口处，用来控制执行元件排入大气中气体的流量并降低排气噪声。

应用

第三节 逻辑元件

气动逻辑元件：是一种以压缩空气为工作介质，通过元件内部可动部件的动作，改变气流流动的方向，从而实现一定逻辑功能的流体控制元件。

分类：

按工作压力分：高压、低压、微压三种。

按结构形式分：截止式、膜片式、滑阀式和球阀式。

气动逻辑元件的特点

1.元件孔径较大，抗污染能力较强，对气源的净化程度要求较低。

2.元件在完成切动作后，能切断气源和排气孔之间的通道，无功耗气量较低。

3.负载能力强，可带多个同类型元件。

4.在组成系统时，元件连接方便，调试简单。

5.适应能力较强，可在各种恶劣环境下工作。

6.响应时间一般在10ms以内。

一、高压截止式逻辑元件

1.“是门” 和“与门”元件

图9-26为“是门”元件及“与门”元件的结构图。图中，P为气源口,a为信号输入口，S为输出口。

工作原理

a无信号，P与 S不导通，S无输出;

a有信号，P与 S导通，S有输出.

当气源口P改为信号口b时，则成“与门”元件，即只有当a和b同时输入信号时，S才有输出，否则S无输出。

2.“或门”元件

图9-27为“或门”元件的结构图。

工作原理

当只有a信号输入时，阀片3被推动下移，打开上阀口，接通a→S通路，S有输出。类似地，当只有b信号输入时，b→S接通,S也有输出。显然，当a,b均