1.3 气动控制元件及基本回路

在气动系统中，控制元件是控制和调节压缩空气压力、流量、流动方向和发送信号的重要元件，利用它们可以组成各种气动回路，使气动执行元件按要求正常工作。气动控制元件按功能和用途可分为压力控制阀、流量控制阀和方向控制阀三大类，此外还有通过改变气流方向和通断以实现各种逻辑功能的气动逻辑元件等。

1.3.1 压力控制阀及压力控制回路

压力控制阀主要用来控制系统中气体的压力，满足各种压力要求。压力控制阀可分为三类：一是起降压、稳压作用的减压阀；二是起限压、安全保护作用的安全阀，即溢流阀；三是根据气路压力不同进行某种控制的顺序阀。

1.安全阀

安全阀在系统中起安全保护作用。当系统压力超过规定值时，安全阀打开，将一部分气体排入大气，使系统压力不超过允许值，从而保证系统不因压力过高而发生事故。安全阀的结构和图形符号如图1-5所示。

2.减压阀

减压阀的作用是：将供气气源压力减到装置所需要的压力，并保证减压后压力值稳定。减压阀的基本性能包括调压范围、压力特性和流量特性，压力特性和流量特性是减压阀的两个重要特性，是选择和使用减压阀的重要依据。选用减压阀时要根据使用要求选定其类型和调压精度，再根据所需最大输出流量来选择其通径。减压阀的结构如图1-6所示，阀的气源压力应大于最高输出压力0.1MPa。减压阀一般安装在分水滤气器之后、油雾器之前，如图1-7所示，并注意不要将其进、出口接反；阀不用时应把旋钮放松，以免膜片经常受压变形而影响其性能。

3.压力控制回路

压力控制回路是使回路中的压力保持在一定的范围内或使回路得到高低不同的压力的基本回路。常用的有一次压力控制回路和二次压力控制回路。

1）一次压力控制回路

一次压力控制回路用于控制储气罐的压力，使之不超过规定的压力值。常采用外控溢流阀和电接点压力表来控制空气压缩机的转、停，使储气罐内的压力保持在规定的范围内。采用电接点压力表，对电动机及控制要求较高，常用于对小型空压机的控制，如图1-8所示。

2）二次压力控制回路

二次压力控制回路主要对气动系统气源压力进行控制。气压传动中经常将分水滤气器、减压阀和油雾器合称为气动三联件。如图1-9所示为由气动三联件组成的二次压力控制回路。

1.3.2 流量控制阀及速度控制回路

为了使气缸的动作平稳可靠，应对气缸的运动速度加以控制，常用的方法是使用流量控制阀来实现。流量控制阀是通过控制气体流量来控制气动执行元件的运动速度的，而气体流量的控制是通过改变流量控制阀的流通面积来实现的。常用的流量控制阀有节流阀、单向节流阀、排气节流阀等。

1.单向节流阀

单向节流阀是由单向阀和节流阀并联而成的组合控制阀，其结构和图形符号如图1-10所示，当气流由P口向A口流动时，经过节流阀节流；由A向P流动时，单向阀打开，不节流。单向节流阀常用于气缸的调速和延时回路。

2.速度控制回路

双作用气缸有进气节流和排气节流两种调整方式。图1-11（a）所示为进气节流调整回路，进气节流时，当负载方向与活塞方向相反时活塞运动易出现不平衡现象，即爬行现象；而当负载方向与活塞方向一致时，负载易产生跑空现象，使气缸失去控制。因此进气节流调整回路多用于垂直安装的气缸。对于水平安装的气缸，其调整回路一般采取如图1-11（b）所示的排气节流调整回路。如图1-12所示是节流阀组成的速度控制回路图，当压缩空气从A端进气、从B端排气时，单向节流阀A的单向阀开启，向气缸无杆腔快速充气；由于单向节流阀B的单向阀关闭，有杆腔的气体只能经节流阀排气，调节节流阀B的开度，便可改变气缸伸出时的运动速度。反之，调节节流阀A的开度则可改变气缸缩回时的运动速度。这种控制方式，活塞运行稳定，是最常用的方式。

1.3.3 电磁方向控制阀及气动控制回路

1.方向控制阀

方向控制阀是用来控制压缩空气的流动方向和气流通断的。气动方向控制阀按阀芯结构不同可分为滑阀式、截止式、平面式、旋塞式和膜片式等，其中以截止式和滑阀式应用较多；按控制方式不同可分为电磁控制式、气压控制式、机械控制式、人力控制式和时间控制式等；按作用特点可分为单向型和换向型；按通口数和阀芯工作位置数可分为二位两通、二位三通、三位五通等多种，见表1-1。

2.电磁换向阀

电磁换向阀利用电磁铁吸力推动阀芯来改变阀的工作位置，以控制气流的流动方向，由于它可借助于按钮开关、行程开关、接近开关等发出的信号进行控制，易于实现电-气联合控制，能实现远距离操作，应用范围较广。电磁阀最常用的分类按通口数和阀芯工作位置来分，分为二位两通、二位三通、三位五通等多种；按电磁铁驱动线圈的数目分为单电控和双电控电磁阀。阀用电磁铁根据所用电源的不同分为交流型、直流型和本整型三种。本整型即交流本机整流型，这种电磁铁本身带有半波整流器，可以在直接使用交流的同时具有直流电磁铁的结构和特性。在使用时要根据控制要求选择合适的电磁换向阀。

图1-13所示是一个直动式单电控二位三通电磁换向阀的工作原理示意图。

工作原理：当电磁铁断电时，阀芯被弹簧推向上端，T和A接通；当电磁铁通电时，铁芯通过推杆将阀芯推向下端，使P和A接通。

图1-14所示是一个直动式双电控二位五通电磁换向阀的工作原理图。图1-15为先导式双电控换向阀工作原理图。