1、 第第13章章 氣動控制元件和真空元件氣動控制元件和真空元件 13.1氣動控制元件氣動控制元件 在氣壓傳動系統中，氣動控制元件是用來控制壓縮空氣的流動在氣壓傳動系統中，氣動控制元件是用來控制壓縮空氣的流動方向、壓力高低和流量大小的各種控制閥。和液壓傳動系統一樣，方向、壓力高低和流量大小的各種控制閥。和液壓傳動系統一樣，氣動控制閥主要也是由方向控制閥、流量控制閥和壓力控制閥三大氣動控制閥主要也是由方向控制閥、流量控制閥和壓力控制閥三大類組成的。類組成的。 13.1.1方向控制閥方向控制閥 氣動方向控制閥與液壓方向控制閥有很多相似之處，有了液壓氣動方向控制閥與液壓方向控制閥有很多相似之處，有了液壓

2、方向控制閥的基礎知識，氣動方向控制閥基本上可以無師自通。方向控制閥的基礎知識，氣動方向控制閥基本上可以無師自通。 （1）氣動方向控制閥與液壓方向控制閥的異同點）氣動方向控制閥與液壓方向控制閥的異同點氣動與液壓方向控制閥的相似之處主要表現在以下幾點。氣動與液壓方向控制閥的相似之處主要表現在以下幾點。 氣動與液壓方向控制閥的閥口通斷和閥口切換都是利用閥芯氣動與液壓方向控制閥的閥口通斷和閥口切換都是利用閥芯換位完成的，換位完成的，特別是單向閥，其動作原理和職能符號幾乎完全一樣特別是單向閥，其動作原理和職能符號幾乎完全一樣。 氣動與液壓換向閥都是按閥芯的切換位置數（幾氣動與液壓換向閥都是按閥芯的切換位

3、置數（幾“位位”）和）和接口數（幾接口數（幾“通通”）來進行分類，其職能符號也基本上大同小異。）來進行分類，其職能符號也基本上大同小異。 圖圖13-1為幾種常見的氣動換向閥為幾種常見的氣動換向閥“位位”和和“通通”的職能符號。的職能符號。圖圖13-1幾種常見的氣動換向閥幾種常見的氣動換向閥“位位”和和“通通”的職能符號的職能符號 氣動與液壓換向閥的控制方式氣動與液壓換向閥的控制方式(或操作方式或操作方式) 基本相同基本相同，其職，其職能符號也基本上大同小異。能符號也基本上大同小異。 圖圖13-2即為氣動控制閥常用的幾種控制方式及職能符號。即為氣動控制閥常用的幾種控制方式及職能符號。圖圖13-2

4、 氣動控制閥常用的幾種控制方式及職能符號氣動控制閥常用的幾種控制方式及職能符號 氣動與液壓方向控制閥的不同之處主要表現在。氣動與液壓方向控制閥的不同之處主要表現在。 液壓換向閥有回油口液壓換向閥有回油口R或或T，氣動換向閥沒有回氣口，只有排，氣動換向閥沒有回氣口，只有排氣口氣口R和和S。液壓換向閥的接口都用字母表示，而氣動換向閥除了。液壓換向閥的接口都用字母表示，而氣動換向閥除了用字母表示外，通常習慣于用數字表示。用字母表示外，通常習慣于用數字表示。 表表13-1為氣動換向閥用數字和字母表示接口的方法比較。為氣動換向閥用數字和字母表示接口的方法比較。 表表13-1 氣動換向閥用數字和字母表示接

5、口的方法比較氣動換向閥用數字和字母表示接口的方法比較 通口通口數字數字表示表示字母字母表示表示通口通口數字數字表示表示字母表字母表示示輸入輸入口口1P排氣口排氣口5R輸出輸出口口2B控制口（控制口（1、2口接通）口接通）12Y排氣排氣口口3S控制口（控制口（1、4口接通）口接通）14Z輸出輸出口口4A輸出信號清輸出信號清零零（10）(Z) 液壓方向控制閥基本上都是鋼鐵件，可承受高壓，非常笨重；液壓方向控制閥基本上都是鋼鐵件，可承受高壓，非常笨重；氣動方向控制閥基本上都是合金鋁制成的，輕而小巧。氣動方向控制閥基本上都是合金鋁制成的，輕而小巧。 液壓換向閥的閥芯一般都是滑柱式。而氣動換向閥廣因泛用

6、液壓換向閥的閥芯一般都是滑柱式。而氣動換向閥廣因泛用于自動控制系統，需要具有快捷、靈敏的可控狀態，所以閥芯除滑于自動控制系統，需要具有快捷、靈敏的可控狀態，所以閥芯除滑柱式外，還廣泛采用了球座、盤座、圓盤、滑板等多種形式。柱式外，還廣泛采用了球座、盤座、圓盤、滑板等多種形式。 因氣壓傳動的工作壓力很小，所以氣動二位雙電控（或雙氣因氣壓傳動的工作壓力很小，所以氣動二位雙電控（或雙氣控）換向閥在沒有設置定位器的情況下，當控制信號失去之后，閥控）換向閥在沒有設置定位器的情況下，當控制信號失去之后，閥芯仍能保持在原位不動，即具有記憶功能，通常把這種二位且二位芯仍能保持在原位不動，即具有記憶功能，通常把

7、這種二位且二位都具有的記憶功能的氣動換向閥稱為都具有的記憶功能的氣動換向閥稱為“雙穩雙穩”元件。氣壓傳動中的元件。氣壓傳動中的這些這些“雙穩雙穩”元件只需一個脈沖信號即可實現換向，并能自動保持，元件只需一個脈沖信號即可實現換向，并能自動保持，所以為各種邏輯控制和程序控制帶來了極大的方便。所以為各種邏輯控制和程序控制帶來了極大的方便。 液壓系統的工作壓力很高，如果換向閥沒有定位器，失去控制液壓系統的工作壓力很高，如果換向閥沒有定位器，失去控制后，閥芯很難維持在某一確定位置。后，閥芯很難維持在某一確定位置。 液壓傳動中的液壓傳動中的“電液換向閥電液換向閥”與氣壓傳動中的與氣壓傳動中的“先導式電磁先

8、導式電磁換向閥換向閥”雖然在控制形式上有些相似（都是先導控制），但因二者雖然在控制形式上有些相似（都是先導控制），但因二者之間的工作壓力差異很大，所以具體的控制方法完全不同。之間的工作壓力差異很大，所以具體的控制方法完全不同。 液壓傳動中的液壓傳動中的“電液換向閥是利用先導電磁換向閥引導有壓液電液換向閥是利用先導電磁換向閥引導有壓液體，去驅動液動換向閥；而氣壓傳動中的體，去驅動液動換向閥；而氣壓傳動中的“先導式電磁換向閥先導式電磁換向閥”是是靠電磁閥芯直接開啟和關斷靠電磁閥芯直接開啟和關斷控制氣路控制氣路，非常簡單方便，而且穩定可，非常簡單方便，而且穩定可靠。靠。 氣壓傳動中除氣壓傳動中除“雙

9、穩雙穩”元件外，還有很多輕巧易控的其它邏元件外，還有很多輕巧易控的其它邏輯控制元件，用于邏輯控制，這在液壓傳動中是很難實現的。輯控制元件，用于邏輯控制，這在液壓傳動中是很難實現的。 （2）氣動換向閥）氣動換向閥 1）機械控制換向閥）機械控制換向閥 圖圖13-3為機械動作為機械動作3/2常閉型球座閥，圖常閉型球座閥，圖13-4為機械動作為機械動作3/2常開常開型盤座閥。型盤座閥。圖圖13-3 機械動作機械動作3/2常閉式球座閥常閉式球座閥正常位置結構；正常位置結構； (b) 動作位置結構；動作位置結構； (c) 職能符號職能符號 圖圖13-4 機械動作機械動作3/2常開式盤座閥常開式盤座閥 (a

10、) 正常位置結構；正常位置結構； (b) 動作位置結構；動作位置結構； (c) 職能符號職能符號 球座閥是指換向閥的閥芯是球形，盤座閥是指換向閥的閥芯是球座閥是指換向閥的閥芯是球形，盤座閥是指換向閥的閥芯是盤形。盤形。 在圖在圖13-3中，球形閥芯下有一彈力較大的彈簧推動閥芯向上，中，球形閥芯下有一彈力較大的彈簧推動閥芯向上，在球形閥芯上還有一彈力較小的彈簧推動推桿向上。在正常狀態下在球形閥芯上還有一彈力較小的彈簧推動推桿向上。在正常狀態下輸入口輸入口1被關閉，輸出口被關閉，輸出口2經排氣口經排氣口3排氣，如圖排氣，如圖13-3（a）所示。如）所示。如果推桿受外力壓下，則排氣口果推桿受外力壓下

11、，則排氣口3被關斷，輸入口被關斷，輸入口1與輸出口與輸出口2被接通，被接通，如圖如圖13-3（b）所示。）所示。 在圖在圖13-4中，盤狀閥芯與一空心圓柱連在一起，在空心圓柱外中，盤狀閥芯與一空心圓柱連在一起，在空心圓柱外有一彈簧推動閥芯向上，在空心圓柱內又有一彈簧推動推桿向上。有一彈簧推動閥芯向上，在空心圓柱內又有一彈簧推動推桿向上。在正常狀態下輸入口在正常狀態下輸入口1與輸出口與輸出口2接通，排氣口接通，排氣口3被關斷，如圖被關斷，如圖13-4（a）所示。如果推桿受外力壓下，則輸入口）所示。如果推桿受外力壓下，則輸入口1被關閉，輸出口被關閉，輸出口2經經排氣口排氣口3排氣，如圖排氣，如圖1

12、3-4（b）所示。）所示。 2）氣壓控制換向閥）氣壓控制換向閥 圖圖13-5為雙氣控為雙氣控5/2滑柱式換向閥，圖滑柱式換向閥，圖13-6為雙氣控為雙氣控4/2縱向滑縱向滑板閥。板閥。 (c)(b)(a)314214512125 412314354121214圖圖13-5 雙氣控雙氣控5/2滑柱式換向閥滑柱式換向閥(a) 控制口控制口12有信號時；有信號時； (b) 控制口控制口14有信號時；有信號時；(c) 職能符號職能符號 在圖在圖13-5中，當控制口中，當控制口12有控制氣壓時，有控制氣壓時， 滑柱右移，輸入口滑柱右移，輸入口1與輸出口與輸出口2相通，輸出口相通，輸出口4與排氣口與排氣口

13、5相通，相通， 排氣口排氣口3被關斷，如被關斷，如圖圖13-5（a）所示。當控制口）所示。當控制口14有控制氣壓時，有控制氣壓時， 滑柱左移，輸入滑柱左移，輸入口口1與輸出口與輸出口4相通，輸出口相通，輸出口2與排氣口與排氣口3相通，相通， 排氣口排氣口5被關斷，被關斷，如圖如圖13-3 （b）所示。）所示。 42131412(b)(c)(a)4321411243214112 圖圖13-6 雙氣控雙氣控4/2縱向滑板閥縱向滑板閥(a) 控制口控制口12有信號時；有信號時； (b) 控制口控制口14有信號時；有信號時；(c) 職能符號職能符號 在圖在圖13-6中，當控制口中，當控制口12有控制氣

14、壓時，滑板閥芯左移，輸有控制氣壓時，滑板閥芯左移，輸入口入口1與輸出口與輸出口2相通，輸出口相通，輸出口4與排氣口與排氣口3相通，相通， 如圖如圖13-6（a）所示。所示。 當控制口當控制口14有控制氣壓時，滑板閥芯右移，輸入口有控制氣壓時，滑板閥芯右移，輸入口1與輸與輸出口出口4相通，輸出口相通，輸出口2與排氣口與排氣口3相通，相通， 如圖如圖13-6（b）所示。）所示。 這兩種氣壓控制換向閥都有兩個很重要的特點。這兩種氣壓控制換向閥都有兩個很重要的特點。 一是，都沒有復位彈簧，只需在控制口一是，都沒有復位彈簧，只需在控制口12或或14引入一個較低引入一個較低 的控制氣壓，即可使閥芯快速移動

15、到位，動作非常靈敏。的控制氣壓，即可使閥芯快速移動到位，動作非常靈敏。 二是，都是二是，都是“雙穩雙穩”元件。當閥芯移動到位后，即使控制壓力元件。當閥芯移動到位后，即使控制壓力消消 失，閥芯仍可保留在原位，如果引入一反向控制壓力，則閥芯可失，閥芯仍可保留在原位，如果引入一反向控制壓力，則閥芯可 迅速換位且自動停留在另一位置。迅速換位且自動停留在另一位置。圖圖13-7是氣壓控制換向閥和機械控制換向閥的應用實例。是氣壓控制換向閥和機械控制換向閥的應用實例。13-7 氣控換向閥和機控換向閥的應用實例氣控換向閥和機控換向閥的應用實例 在圖在圖13-7中，中，a0和和a1是兩個是兩個3/2常閉型行程閥，

16、處在氣缸活塞桿觸頭縮回原位和伸出常閉型行程閥，處在氣缸活塞桿觸頭縮回原位和伸出到盡頭時的所在位置。到盡頭時的所在位置。 初始狀態時，手動換向閥初始狀態時，手動換向閥1S1處右位，控制氣路被關斷；氣缸活塞停在縮回原位的位處右位，控制氣路被關斷；氣缸活塞停在縮回原位的位置不動，行程閥置不動，行程閥a0被活塞桿頭壓住，處上位。被活塞桿頭壓住，處上位。 當手動換向閥當手動換向閥1S1切換到左位時，壓縮空氣可經手動換向閥切換到左位時，壓縮空氣可經手動換向閥1S1左位、行程閥左位、行程閥a0的上的上位，進入氣控換向閥位，進入氣控換向閥1V0左邊的左邊的A+控制口，使氣控換向閥控制口，使氣控換向閥1V0切換

17、到左位。于是壓縮空氣切換到左位。于是壓縮空氣可經氣控換向閥可經氣控換向閥1V0 左位，進入氣缸左腔，推動活塞前進。左位，進入氣缸左腔，推動活塞前進。 活塞前進時，活塞桿觸頭松開行程閥活塞前進時，活塞桿觸頭松開行程閥a0，行程閥，行程閥a0回下位，進入氣控換向閥回下位，進入氣控換向閥1V0左邊左邊A+控制口的控制氣壓被關斷。但是，由于氣控換向閥控制口的控制氣壓被關斷。但是，由于氣控換向閥1V0是具有記憶功能的是具有記憶功能的“雙穩雙穩”閥，閥，即使控制壓力消失，閥芯仍能保持在原位不動，壓縮空氣照樣能通過氣控換向閥即使控制壓力消失，閥芯仍能保持在原位不動，壓縮空氣照樣能通過氣控換向閥1V0的左的左

18、位，推動活塞前進。位，推動活塞前進。 當活塞桿觸頭到達最遠端，壓住了行程閥當活塞桿觸頭到達最遠端，壓住了行程閥a1后，行程閥后，行程閥a1處上位，壓縮空氣可直接處上位，壓縮空氣可直接經行程閥經行程閥a1上位，進入氣控換向閥上位，進入氣控換向閥1V0的右邊的的右邊的A-控制口，使氣控換向閥控制口，使氣控換向閥1V0切換到右位。切換到右位。于是壓縮空氣可經氣控換向閥于是壓縮空氣可經氣控換向閥1V0右位，進入氣缸右腔，推動活塞后退。右位，進入氣缸右腔，推動活塞后退。 活塞后退時，活塞桿觸頭松開行程閥活塞后退時，活塞桿觸頭松開行程閥a1，行程閥，行程閥a1回下位，進入氣控換向閥回下位，進入氣控換向閥1

19、V0右右控制口的控制氣壓被關斷。同樣，由于氣控換向閥控制口的控制氣壓被關斷。同樣，由于氣控換向閥1V0是具有記憶功能的是具有記憶功能的“雙穩雙穩”閥，所閥，所以，壓縮空氣照樣可通過氣控換向閥以，壓縮空氣照樣可通過氣控換向閥1V0的右位，推動活塞后退。的右位，推動活塞后退。 如果手動換向閥如果手動換向閥1S1一直處右位，氣缸則會不停地執行前進和后退的動作循環。一直處右位，氣缸則會不停地執行前進和后退的動作循環。 當手動換向閥當手動換向閥1S1中途關斷，氣缸活塞將會把一個循環動作全部作完，最后停在縮回中途關斷，氣缸活塞將會把一個循環動作全部作完，最后停在縮回原位時的初始狀態。原位時的初始狀態。 3

20、）先導式電磁控制換向閥）先導式電磁控制換向閥 圖圖13-8所示為單電控先導式所示為單電控先導式3/2電磁換向閥電磁換向閥(帶手動復位帶手動復位)，圖，圖13-9所示為雙電控先導式所示為雙電控先導式5/2電磁換向閥電磁換向閥(帶手動復位帶手動復位)。圖圖13-8 單電控先導式單電控先導式3/2電磁閥電磁閥(a) 正常位置結構；正常位置結構； (b) 工作位置結構；工作位置結構； (c) 職能符號職能符號2 1 453(S)(B) (P)(A)(R)Y2(a)(b)Y22 1453(S)(B) (P)(A)(R)(c)354121412(d)圖圖13-9 雙電控先導式雙電控先導式5/2換向閥換向閥

21、(a) 外觀；外觀； (b) 正常位置結構；正常位置結構；(c) 動作位置結構；動作位置結構； (d) 職能符號職能符號 在圖在圖13-8 中，換向閥的輸入口中，換向閥的輸入口1有一小控制氣路由圖中右邊，有一小控制氣路由圖中右邊，繞過排氣口繞過排氣口3向上直達先導閥座。向上直達先導閥座。 在正常狀態下，通向先導閥座的控制氣路被電磁閥芯關斷，盤在正常狀態下，通向先導閥座的控制氣路被電磁閥芯關斷，盤狀活塞被彈簧狀活塞被彈簧1推到最上位，輸入口推到最上位，輸入口1關閉，輸出口關閉，輸出口2可經排氣口可經排氣口3排排氣，如圖氣，如圖13-8（a）所示。）所示。 當電磁線圈得電，電磁閥芯上移，被電磁閥芯

22、關斷的控制氣路當電磁線圈得電，電磁閥芯上移，被電磁閥芯關斷的控制氣路被打開，控制氣流（即先導氣流）隨之通過處開啟狀態的手動復位被打開，控制氣流（即先導氣流）隨之通過處開啟狀態的手動復位按鈕，進入盤狀活塞上腔，推動盤狀活塞下移。于是，排氣口按鈕，進入盤狀活塞上腔，推動盤狀活塞下移。于是，排氣口3被被關斷，輸入口關斷，輸入口1與輸出口與輸出口2被接通，如圖被接通，如圖13-8（b）所示。）所示。 在圖在圖13-9中，雙電控先導式中，雙電控先導式5/2電磁換向閥有兩個電磁線圈，各電磁換向閥有兩個電磁線圈，各控制一端的控制氣路，其控制原理與先導式控制一端的控制氣路，其控制原理與先導式3/2電磁換向閥完

23、全一電磁換向閥完全一樣。樣。 圖圖13-9的二位五通電磁換向閥也是具有記憶功能的的二位五通電磁換向閥也是具有記憶功能的 “雙穩雙穩” 元元件，在氣動電氣自動控制系統中應用非常廣泛。件，在氣動電氣自動控制系統中應用非常廣泛。 （3）延時閥）延時閥 延時閥是氣動系統中一種非常特殊的氣控換向閥，當氣壓信號延時閥是氣動系統中一種非常特殊的氣控換向閥，當氣壓信號出現后，換向閥并不急于動作，必須等到調定的延時時間到，才會出現后，換向閥并不急于動作，必須等到調定的延時時間到，才會執行換向動作。執行換向動作。 延時閥通常由單氣控二位三通換向閥、單向可調節流閥和延時延時閥通常由單氣控二位三通換向閥、單向可調節流

24、閥和延時氣室三部分組成。圖氣室三部分組成。圖13-10所示為一常閉式延時閥的工作原理圖。所示為一常閉式延時閥的工作原理圖。13212(a)(b)(c)(d)t1010122t12(Z)12(Z)1(P)2(A)3(R)3(R)2(A)1(P)圖圖13-10 常閉式延時閥常閉式延時閥（a）控制口）控制口12無氣結構；無氣結構； (b) 控制口控制口12有氣結構；有氣結構； (c) 職能符號；職能符號； (d) 時序圖時序圖 在圖在圖13-10中，當控制口中，當控制口12沒有氣壓信號時，沒有氣壓信號時， 輸入口輸入口1被關斷，被關斷，輸出口輸出口2與排氣口與排氣口3相通。相通。 如圖如圖13-10

25、（a）所示。）所示。 當控制口當控制口12上有氣壓信號輸入時，氣流可經節流閥注入延時氣上有氣壓信號輸入時，氣流可經節流閥注入延時氣室。因氣室有一定容積，室。因氣室有一定容積， 在短時間內無足夠壓力推動換向閥閥芯，在短時間內無足夠壓力推動換向閥閥芯，必須經過一段時間（必須經過一段時間（t）后，氣室中的氣體才能逐漸上升到一定的）后，氣室中的氣體才能逐漸上升到一定的壓力，打開二位三通氣控換向閥，將輸入口壓力，打開二位三通氣控換向閥，將輸入口1 與輸出口與輸出口2 接通，排接通，排氣口氣口3被關閉，如圖被關閉，如圖13-10（b）所示。）所示。 常閉式延時閥的職能符號和工作時序圖如圖常閉式延時閥的職能

26、符號和工作時序圖如圖13-8（c）、（）、（d）所示。所示。 如果壓縮空氣壓力穩定，延時閥通常可獲得較為精確的延時時如果壓縮空氣壓力穩定，延時閥通常可獲得較為精確的延時時間。延時閥中的調節螺栓，可調節節流閥中的流量大小，從而可用間。延時閥中的調節螺栓，可調節節流閥中的流量大小，從而可用來調節延時閥的延時時間。延時閥的延時調節范圍一般為來調節延時閥的延時時間。延時閥的延時調節范圍一般為030 s。 圖圖13-11是一個常閉式延時閥的應用實例。是一個常閉式延時閥的應用實例。圖圖13-11 帶行程檢測的延時控制回路帶行程檢測的延時控制回路 在圖在圖13-11中，觸動一次手動換向閥中，觸動一次手動換向

27、閥1S1，壓縮空氣則可經手動，壓縮空氣則可經手動換向閥換向閥1S1左位，進入氣控換向閥左位，進入氣控換向閥1V0左邊的左邊的A+控制口，使換向閥控制口，使換向閥1V0處于左位。于是，壓縮空氣可通過氣控處于左位。于是，壓縮空氣可通過氣控換向閥換向閥1V0左位推動氣缸前進。左位推動氣缸前進。 當氣缸活塞桿觸頭到達最遠端，壓住了行程閥當氣缸活塞桿觸頭到達最遠端，壓住了行程閥a1后，行程閥后，行程閥a1處上位，壓縮空氣可經行程閥處上位，壓縮空氣可經行程閥a1上位，進入到延時閥的控制口上位，進入到延時閥的控制口12，延時閥開始延時，氣缸活塞則停在最遠端等待。延時閥開始延時，氣缸活塞則停在最遠端等待。 當

28、延時閥的延時時間過到后，延時閥被打開，壓縮空氣則可經當延時閥的延時時間過到后，延時閥被打開，壓縮空氣則可經延時閥進入氣控換向閥延時閥進入氣控換向閥1V0右邊的右邊的A-控制口，使氣控換向閥控制口，使氣控換向閥1V0處處右位，壓縮空氣則可經氣控換向閥右位，壓縮空氣則可經氣控換向閥1V0右位推動活塞后退，完成一右位推動活塞后退，完成一次往復循環過程。次往復循環過程。 （4）單向型方向閥）單向型方向閥 單向型方向閥是指氣流只能向一個方向流動的方向控制閥，在單向型方向閥是指氣流只能向一個方向流動的方向控制閥，在氣壓傳動中，它包括單向閥、梭閥、雙壓閥和排氣閥等。氣壓傳動中，它包括單向閥、梭閥、雙壓閥和排

29、氣閥等。 1）單向閥）單向閥 氣動單向閥與液壓單向閥的工作原理完全一樣，都是用來控制氣動單向閥與液壓單向閥的工作原理完全一樣，都是用來控制氣流只能向一個方向流動，而不能反方向流動的方向控制閥。如圖氣流只能向一個方向流動，而不能反方向流動的方向控制閥。如圖13-12所示。所示。1(P)(a)(b)(c)(d)2(A)圖圖13-12 單向閥單向閥(a) 外觀；外觀； (b) 正向流通結構；正向流通結構； (c) 反向截止結構；反向截止結構； (d) 職能符號職能符號 2）梭閥）梭閥 圖圖13-13所示為梭閥的工作原理圖所示為梭閥的工作原理圖 圖圖13-13梭閥梭閥(a) 結構；結構； (b) 職能

30、符號職能符號 梭閥有兩個信號輸入口梭閥有兩個信號輸入口1和一個信號輸出口和一個信號輸出口2。 若在一個輸入若在一個輸入口上有氣壓信號輸入，口上有氣壓信號輸入， 則另一輸入口就會被氣壓關閉，則另一輸入口就會被氣壓關閉， 同時在輸同時在輸出口出口2上有氣壓信號輸出；若在兩個輸入口上都有氣壓信號輸入，上有氣壓信號輸出；若在兩個輸入口上都有氣壓信號輸入，在輸出口在輸出口2上仍有氣壓信號輸出。這就是說，梭閥上只要任一輸入上仍有氣壓信號輸出。這就是說，梭閥上只要任一輸入口口1有氣壓信號輸入，有氣壓信號輸入， 輸出口輸出口2就會有氣壓信號輸出，即梭閥具有就會有氣壓信號輸出，即梭閥具有“或或”邏輯功能，所以梭

31、閥又稱為邏輯功能，所以梭閥又稱為“或或”門型梭閥。門型梭閥。112 圖圖13-14所示為一梭閥的應用實例。所示為一梭閥的應用實例。圖圖13-14 梭閥應用實例梭閥應用實例 在圖在圖13-14中有三個手動按鈕中有三個手動按鈕1S1、1S2和和1S3 ，可在三個不，可在三個不同的地方控制氣缸動作。當三個手動按鈕中的任何一個動作時，壓同的地方控制氣缸動作。當三個手動按鈕中的任何一個動作時，壓縮空氣都可以送到主控閥縮空氣都可以送到主控閥1V0的控制口，使主控閥的控制口，使主控閥1V0處于左位，處于左位，壓縮空氣則可通過主控閥壓縮空氣則可通過主控閥1V0左位推動氣缸活塞前進。當三個手動左位推動氣缸活塞前

32、進。當三個手動按鈕全部松開后，主控閥按鈕全部松開后，主控閥1V0在復位彈簧的作用下回復到右位，壓在復位彈簧的作用下回復到右位，壓縮空氣則可通過主控閥縮空氣則可通過主控閥1V0右位推動氣缸活塞退回原位。右位推動氣缸活塞退回原位。 3）雙壓閥）雙壓閥 圖圖13-15所示為雙壓閥的工作原理圖。所示為雙壓閥的工作原理圖。211211(a)(b)(c)圖圖13-15 雙壓閥雙壓閥(a) 外觀；外觀； (b) 結構；結構； (c) 職能符號職能符號 雙壓閥同梭閥一樣，也是有兩個信號輸入口雙壓閥同梭閥一樣，也是有兩個信號輸入口1和一個信號輸出和一個信號輸出口口2。但是，雙壓閥若在一個輸入口有氣壓信號輸入，則

33、會推動閥。但是，雙壓閥若在一個輸入口有氣壓信號輸入，則會推動閥芯把芯把該輸入口該輸入口堵死，輸出口堵死，輸出口2無輸出，如圖無輸出，如圖13-15（b）所示。只有）所示。只有在兩個輸入口在兩個輸入口1同時都有氣壓信號輸入，且壓力相等時，閥芯才會同時都有氣壓信號輸入，且壓力相等時，閥芯才會處在一平衡位置，使兩個輸入口處在一平衡位置，使兩個輸入口1都與輸出口都與輸出口2相通，雙壓閥才會被相通，雙壓閥才會被打開，輸出口打開，輸出口2才會有輸出。才會有輸出。 雙壓閥具有雙壓閥具有“與與”邏輯功能，所以雙壓閥又稱為邏輯功能，所以雙壓閥又稱為“與與”門型梭門型梭閥。閥。 圖圖13-16所示為雙壓閥的應用實

34、例。所示為雙壓閥的應用實例。圖圖13-16 雙壓閥的應用實例雙壓閥的應用實例 在圖在圖13-16中，有三個手動按鈕中，有三個手動按鈕1S1、1S2和和1S3 ，只有三個，只有三個手動按鈕閥同時動作時，主控閥手動按鈕閥同時動作時，主控閥1V0才能處左位，壓縮空氣才可經才能處左位，壓縮空氣才可經主控閥主控閥1V0左位左位送到氣缸左腔，推動氣缸活塞前進。若三個手動按送到氣缸左腔，推動氣缸活塞前進。若三個手動按鈕中有一個不動作，氣缸活塞桿將回停在原位不動。鈕中有一個不動作，氣缸活塞桿將回停在原位不動。 雙壓閥可為系統提供互鎖和安全保護作用。雙壓閥可為系統提供互鎖和安全保護作用。 4）快速排氣閥）快速排

35、氣閥 圖圖13-17所示為快速排氣閥結構原理。所示為快速排氣閥結構原理。 在圖在圖13-17中，當中，當1口有壓力空氣進入時，盤式閥芯被推上，排口有壓力空氣進入時，盤式閥芯被推上，排氣口氣口3關閉，壓縮空氣可從關閉，壓縮空氣可從 2口進入氣缸。口進入氣缸。 若氣缸需要從若氣缸需要從2口排氣，口排氣，則氣壓可推動圓盤式閥芯下移，把則氣壓可推動圓盤式閥芯下移，把1口關閉，從排氣口口關閉，從排氣口3快速排出。快速排出。231(a)(b)3(c)21圖圖13-17 快速排氣閥快速排氣閥(a) 外觀；外觀； (b) 結構；結構； (c) 職能符號職能符號 筷速排氣閥主要用于氣動執行元件或其它用氣裝置需要

36、快速筷速排氣閥主要用于氣動執行元件或其它用氣裝置需要快速排氣的場合。例如，在單作用氣缸的入氣口安裝快速排氣閥即可加排氣的場合。例如，在單作用氣缸的入氣口安裝快速排氣閥即可加快氣缸的排氣時間，提高工作效率。為了減小排氣阻力，快速排氣快氣缸的排氣時間，提高工作效率。為了減小排氣阻力，快速排氣閥的安裝位置應盡量貼近需要快速排氣的用氣裝置。為了降低排氣閥的安裝位置應盡量貼近需要快速排氣的用氣裝置。為了降低排氣噪聲，快速排氣閥一般都帶有消聲器，消聲器的工作原理和職能符噪聲，快速排氣閥一般都帶有消聲器，消聲器的工作原理和職能符號如圖號如圖13-18所示。所示。（a） （b）圖圖13-18消聲器消聲器（a）

37、原理圖）原理圖 （b）職能符號）職能符號 在圖在圖13-18中，消聲罩為多孔吸聲材料，一般用聚苯乙烯顆粒中，消聲罩為多孔吸聲材料，一般用聚苯乙烯顆粒或銅珠燒結而成。或銅珠燒結而成。 消聲器不僅用于快速排氣閥，而且廣泛用于換向閥排氣口，除消聲器不僅用于快速排氣閥，而且廣泛用于換向閥排氣口，除了可排除噪聲外，還可防止雜物進入換向閥的閥體。了可排除噪聲外，還可防止雜物進入換向閥的閥體。 13.1.2流量控制閥流量控制閥 在氣動系統中，用來調節氣體流量的控制閥，都稱為流量控制在氣動系統中，用來調節氣體流量的控制閥，都稱為流量控制閥。流量控制閥包括節流閥、單向節流閥和排氣節流閥等閥。流量控制閥包括節流閥

38、、單向節流閥和排氣節流閥等 （1）節流閥）節流閥 節流閥如圖節流閥如圖13-19所示。所示。氣動節流閥和液壓節流閥的工作原理基本一樣，都是通過改氣動節流閥和液壓節流閥的工作原理基本一樣，都是通過改變閥的流通截面來調節閥的流量。變閥的流通截面來調節閥的流量。 由于空氣有壓縮性，為了提高節流閥的調節效果，節流閥應由于空氣有壓縮性，為了提高節流閥的調節效果，節流閥應盡量靠近執行元件。另外，因為空氣中的冷凝水盡量靠近執行元件。另外，因為空氣中的冷凝水和和塵埃等塵埃等雜物容雜物容易阻塞節流口易阻塞節流口，引起節流量的變化，所以節流面積不宜太小。，引起節流量的變化，所以節流面積不宜太小。 圖圖13-19

39、可調節流閥可調節流閥(a) 結構；結構； (b) 職能符號職能符號 （2） 單向節流閥單向節流閥 和液壓單向節流閥一樣，氣動單向節流閥也是由單向閥和節流和液壓單向節流閥一樣，氣動單向節流閥也是由單向閥和節流閥組合而成的，主要用于單方向控制氣缸的運動速度。其原理圖如閥組合而成的，主要用于單方向控制氣缸的運動速度。其原理圖如圖圖13-18所示。所示。 23214(a)(b)(c)1調節針閥；2單向閥閥芯；3壓縮彈簧；4節流口112圖圖13-20 單向節流閥單向節流閥(a) 外觀；外觀； (b) 結構；結構； (c) 職能符號職能符號 在圖在圖13-20中，壓縮彈簧中，壓縮彈簧3的剛度很小，所以，當

40、的剛度很小，所以，當2口有壓縮空口有壓縮空氣流入時，可輕松地推開單向閥閥芯，暢通無阻地流向氣流入時，可輕松地推開單向閥閥芯，暢通無阻地流向1口。當口。當1口口有壓縮空氣流入時，由于壓縮空氣對單向閥閥芯的上推力與壓縮彈有壓縮空氣流入時，由于壓縮空氣對單向閥閥芯的上推力與壓縮彈簧簧3的上推力方向一致，所以單向閥閥芯處關閉狀態，壓縮空氣只的上推力方向一致，所以單向閥閥芯處關閉狀態，壓縮空氣只能通過節流口能通過節流口4流向流向1口。口。 （3）排氣節流閥）排氣節流閥 排氣節流閥的節流原理和節流閥一樣，也是靠調節流通截面來排氣節流閥的節流原理和節流閥一樣，也是靠調節流通截面來調節閥的流量。它們的區別主要

41、是：節流閥通常是安裝在回路中，調節閥的流量。它們的區別主要是：節流閥通常是安裝在回路中，而排氣節流閥通常直接安裝在排氣口，通過調節排入大氣的流量，而排氣節流閥通常直接安裝在排氣口，通過調節排入大氣的流量，來調節執行機構的運動速度。來調節執行機構的運動速度。 圖圖13-21所示為排氣節流閥的基本結構和職能符號。所示為排氣節流閥的基本結構和職能符號。 在圖在圖13-21中，氣流從中，氣流從A口進入閥內，經節流口節流調速后再經口進入閥內，經節流口節流調速后再經消聲套排入大氣。消聲套排入大氣。 排氣節流閥實際上是節流閥的一種特殊形式，不僅結構簡單，排氣節流閥實際上是節流閥的一種特殊形式，不僅結構簡單，

42、安裝方便，還能同時消除排氣噪聲，可簡化回路，安裝方便，還能同時消除排氣噪聲，可簡化回路， 所以應用也較廣所以應用也較廣泛。泛。 （a） (b) 圖圖13-21 排氣節流閥排氣節流閥(a) 結構；結構； (b) 職能符號職能符號 13.1.3 壓力控制閥壓力控制閥 在氣壓傳動系統中，壓力控制閥主要有減壓閥、安全閥和順序在氣壓傳動系統中，壓力控制閥主要有減壓閥、安全閥和順序閥。閥。 （1）減壓閥）減壓閥 減壓閥是氣壓傳動系統中唯一一種可用于調節系統或某一回路減壓閥是氣壓傳動系統中唯一一種可用于調節系統或某一回路壓力的壓力控制閥，它主要用于氣動三連件，為整個氣動系統提供壓力的壓力控制閥，它主要用于氣

43、動三連件，為整個氣動系統提供安全和穩定的工作壓力，如果系統中有某些執行元件需要更低的調安全和穩定的工作壓力，如果系統中有某些執行元件需要更低的調定壓力，可在這些執行元件的工作回路中繼續串接減壓閥。工作回定壓力，可在這些執行元件的工作回路中繼續串接減壓閥。工作回路中串接的減壓閥和氣動三連件中的減壓閥結構完全一樣，只不過路中串接的減壓閥和氣動三連件中的減壓閥結構完全一樣，只不過是拆下來的單件而已。是拆下來的單件而已。 （2）安全閥）安全閥 在整個氣動系統中，只有儲氣罐上安有一個安全閥，其它位置在整個氣動系統中，只有儲氣罐上安有一個安全閥，其它位置都不使用安全閥。安全閥主要起安全報警作用和短時安全保

44、護作用。都不使用安全閥。安全閥主要起安全報警作用和短時安全保護作用。 （3）順序閥）順序閥 順序閥是通過回路中的壓力變化來控制執行元件執行順序動作順序閥是通過回路中的壓力變化來控制執行元件執行順序動作的一種壓力控制閥，其工作原理如圖的一種壓力控制閥，其工作原理如圖13-22所示。所示。 3211232112(a)(b)(c)12123圖圖13-22 順序閥順序閥(a) 未驅動時結構；未驅動時結構； (b) 已驅動結構；已驅動結構； (c) 職能符號職能符號 在圖在圖13-22中，當控制口中，當控制口12的氣壓控制信號小于閥的彈簧調定的氣壓控制信號小于閥的彈簧調定壓力時，從壓力時，從1口進入的壓

45、縮空氣被閥芯堵塞，口進入的壓縮空氣被閥芯堵塞，1口被關斷，口被關斷，2口的氣口的氣流可經流可經3口排出。口排出。 如圖如圖13-22（a）所示。當控制口）所示。當控制口12中控制信號的中控制信號的壓力超過了彈簧的調定值時，壓縮空氣可將下腔中的膜片和柱塞頂壓力超過了彈簧的調定值時，壓縮空氣可將下腔中的膜片和柱塞頂起，起，1口中的有壓氣體才能通過被柱塞打開的管道進入到閥芯的右口中的有壓氣體才能通過被柱塞打開的管道進入到閥芯的右腔，推動閥芯左移，把順序閥打開：腔，推動閥芯左移，把順序閥打開：3口被關斷，壓縮空氣可從口被關斷，壓縮空氣可從1口口流向流向2口，如圖口，如圖13-22（b）所示。）所示。

46、圖圖13-23是一個常閉式順序閥的應用實例是一個常閉式順序閥的應用實例 圖圖13-23 利用順序閥和限位開關組成的往復控制回路利用順序閥和限位開關組成的往復控制回路 在在圖圖13-23中，觸動一次手動換向閥中，觸動一次手動換向閥1S1，壓縮空氣則可經手動，壓縮空氣則可經手動換向閥換向閥1S1左位，進入氣控換向閥左位，進入氣控換向閥1V0左邊的控制口左邊的控制口A+，使換向閥，使換向閥1V0處左位。于是，壓縮空氣可通過氣控換向閥處左位。于是，壓縮空氣可通過氣控換向閥1V0左位推動氣缸左位推動氣缸前進。前進。 當活塞桿運動到盡頭后，一方面因活塞桿壓住了行程閥當活塞桿運動到盡頭后，一方面因活塞桿壓住

47、了行程閥a1，行，行程閥程閥a1 處于上位。壓縮空氣可以通過行程閥處于上位。壓縮空氣可以通過行程閥a1上位，進入到順序上位，進入到順序閥閥1V1的進氣口的進氣口1 。同時，因活塞桿運動到盡頭，無缸腔內的壓力。同時，因活塞桿運動到盡頭，無缸腔內的壓力快速上升，當壓力上升到順序閥快速上升，當壓力上升到順序閥1V1的調定壓力時，通過順序閥的調定壓力時，通過順序閥1V1的控制口的控制口12把順序閥把順序閥1V1打開，于是，進氣口打開，于是，進氣口1的有壓氣體可通的有壓氣體可通過順序閥過順序閥1V1進入到氣控換向閥進入到氣控換向閥1V0右邊的控制口右邊的控制口A-，使氣控換向，使氣控換向閥閥1V0切換到

48、右位，壓縮空氣則可經氣控換向閥切換到右位，壓縮空氣則可經氣控換向閥1V0右位，推動活右位，推動活塞后退。塞后退。 圖圖13-23中，順序閥需要滿足兩個條件才能對外輸出壓力控制中，順序閥需要滿足兩個條件才能對外輸出壓力控制信號：一是，一定要活塞桿運動到盡頭，觸發信號：一是，一定要活塞桿運動到盡頭，觸發a1，以此認定活塞桿，以此認定活塞桿已運動到位。二是，無桿腔的氣壓一定要達到順序閥的調定壓力，已運動到位。二是，無桿腔的氣壓一定要達到順序閥的調定壓力，以此認定活塞在工作時，已達到了要求的工作壓力。通過這樣的組以此認定活塞在工作時，已達到了要求的工作壓力。通過這樣的組合方式，可使系統的動作過程更加穩

49、定可靠。合方式，可使系統的動作過程更加穩定可靠。 13.1.4氣動控制元件的選用氣動控制元件的選用 選用氣動控制元件主要是選取氣動控制元件的公稱通徑，選取選用氣動控制元件主要是選取氣動控制元件的公稱通徑，選取的方法有兩種：的方法有兩種： （1）利用執行元件的最大工作流量選公稱通徑）利用執行元件的最大工作流量選公稱通徑執行元件的最大工作流量可參照第執行元件的最大工作流量可參照第12章式（章式（12-2）進行計算，如果）進行計算，如果多個執行元件同時工作，最大工作流量應是多個執行元件的流量之多個執行元件同時工作，最大工作流量應是多個執行元件的流量之和。計算出最大工作流量后，則可在和。計算出最大工作

50、流量后，則可在機械設計手冊機械設計手冊（或產品說（或產品說明書）中查閱明書）中查閱“標準控制閥各通徑對應的額定流量標準控制閥各通徑對應的額定流量”表選取氣動控表選取氣動控制元件的通徑。制元件的通徑。 （2）參照執行元件的進、出口通徑選用氣動控制元件的通徑，）參照執行元件的進、出口通徑選用氣動控制元件的通徑，這是一種簡單快捷的方法，也很實用。這是一種簡單快捷的方法，也很實用。 13.2真空元件真空元件 氣壓傳動系統中，在低于大氣壓力下工作的元件稱位真空元件，氣壓傳動系統中，在低于大氣壓力下工作的元件稱位真空元件，由真空元件組成的氣壓傳動系統稱為真空系統。真空系統作為實現由真空元件組成的氣壓傳動系

51、統稱為真空系統。真空系統作為實現自動化的一種手段，在電子元件組裝、汽車組裝、自動搬運機械、自動化的一種手段，在電子元件組裝、汽車組裝、自動搬運機械、食品機械、印刷機械、機器人等許多方面被廣泛應用。食品機械、印刷機械、機器人等許多方面被廣泛應用。 真空系統主要由真空發生裝置、真空控制閥和真空執行元件真空系統主要由真空發生裝置、真空控制閥和真空執行元件（真空吸盤）等部件組成。（真空吸盤）等部件組成。 13.2.1 真空發生裝置真空發生裝置 真空發生裝置主要有真空泵和真空發生器。真空發生裝置主要有真空泵和真空發生器。 1真空泵真空泵 真空泵的工作原理如圖真空泵的工作原理如圖13-24所示。所示。圖圖

52、13-24 真空泵的工作原理真空泵的工作原理 真空泵主要由轉子、定子、葉片和端蓋組成；轉子和定子之間真空泵主要由轉子、定子、葉片和端蓋組成；轉子和定子之間有一定的偏心距，有一定的偏心距， 葉片插在轉子的滑槽內可自由滑動；在泵的入口葉片插在轉子的滑槽內可自由滑動；在泵的入口和出口各有一小的氣室，用管接頭與外部器件相聯。和出口各有一小的氣室，用管接頭與外部器件相聯。 轉子轉動時，葉片可以在離心力的作用下，被甩出滑槽并緊貼轉子轉動時，葉片可以在離心力的作用下，被甩出滑槽并緊貼定子內壁，隨著轉子一起轉動，在泵的入口會產生一定的吸力（通定子內壁，隨著轉子一起轉動，在泵的入口會產生一定的吸力（通常真空度可

53、達常真空度可達0.040.05MPa以上）。以上）。 真空泵的葉片通常都是石墨材料，有自潤滑能力，所以無需加真空泵的葉片通常都是石墨材料，有自潤滑能力，所以無需加油油 。 （2）真空發生器）真空發生器 真空發生器的工作原理圖如圖真空發生器的工作原理圖如圖13-25所示。所示。 真空發生器主要由先收縮后擴張的拉瓦爾噴管真空發生器主要由先收縮后擴張的拉瓦爾噴管1、負壓腔、負壓腔2、接、接收管收管3和消聲器和消聲器4組成。組成。 圖中，當供氣壓力高于一定值時，氣流通過拉瓦爾噴管圖中，當供氣壓力高于一定值時，氣流通過拉瓦爾噴管1后，后，會形成速度極高的超音速射流，所以，負壓腔會形成速度極高的超音速射流

54、，所以，負壓腔2會產生真空度較高會產生真空度較高的負壓。吸盤通過氣管與真空口的負壓。吸盤通過氣管與真空口U連接，靠負壓吸起物體。連接，靠負壓吸起物體。 (a)(b)(c)真空供氣 P排氣 RP(1)U(1V)R(3)12341拉伐爾噴管；2負壓腔；3接收管；4消聲器U 圖圖13-25 帶消聲器的真空發生器帶消聲器的真空發生器 (a) 外觀；外觀； (b) 結構；結構； (c) 職能符號職能符號 13.2.2真空吸盤真空吸盤 真空吸盤是用來直接吸起物體的元件，它主要是由金屬骨架和真空吸盤是用來直接吸起物體的元件，它主要是由金屬骨架和橡膠吸盤兩部分壓制而成。金屬骨架中間是空心管，外圍螺紋可與橡膠吸盤兩部分壓制而成。金屬骨架中間是空心管，外圍螺紋可與吸氣管相連。吸氣管相連。 真空吸盤主要靠橡膠吸盤吸起物體，橡膠吸盤的材料通常有丁真空吸盤主要靠橡膠吸盤吸起物體，橡膠吸盤的材料通常有丁晴橡膠、晴橡膠、 聚氨脂橡膠和硅橡膠等。聚氨脂橡膠和硅橡膠等。 真空吸盤如圖真空吸盤如圖13-26所示。所示。(a)(b)(c)圖圖13-26 真空吸盤真空吸盤(a) 圓形平吸盤外觀；圓形平吸盤外觀； (b) 波紋吸盤外觀；波紋吸盤外觀； (c