1.3 氣動控制元件及基本回路

在氣動系統中，控制元件是控制和調節壓縮空氣壓力、流量、流動方向和發送信號的重要元件，利用它們可以組成各種氣動回路，使氣動執行元件按要求正常工作。氣動控制元件按功能和用途可分為壓力控制閥、流量控制閥和方向控制閥三大類，此外還有通過改變氣流方向和通斷以實現各種邏輯功能的氣動邏輯元件等。

1.3.1 壓力控制閥及壓力控制回路

壓力控制閥主要用來控制系統中氣體的壓力，滿足各種壓力要求。壓力控制閥可分為三類：一是起降壓、穩壓作用的減壓閥；二是起限壓、安全保護作用的安全閥，即溢流閥；三是根據氣路壓力不同進行某種控制的順序閥。

1.安全閥

安全閥在系統中起安全保護作用。當系統壓力超過規定值時，安全閥打開，將一部分氣體排入大氣，使系統壓力不超過允許值，從而保證系統不因壓力過高而發生事故。安全閥的結構和圖形符號如圖1-5所示。

2.減壓閥

減壓閥的作用是：將供氣氣源壓力減到裝置所需要的壓力，并保證減壓后壓力值穩定。減壓閥的基本性能包括調壓范圍、壓力特性和流量特性，壓力特性和流量特性是減壓閥的兩個重要特性，是選擇和使用減壓閥的重要依據。選用減壓閥時要根據使用要求選定其類型和調壓精度，再根據所需最大輸出流量來選擇其通徑。減壓閥的結構如圖1-6所示，閥的氣源壓力應大于最高輸出壓力0.1MPa。減壓閥一般安裝在分水濾氣器之后、油霧器之前，如圖1-7所示，并注意不要將其進、出口接反；閥不用時應把旋鈕放松，以免膜片經常受壓變形而影響其性能。

3.壓力控制回路

壓力控制回路是使回路中的壓力保持在一定的范圍內或使回路得到高低不同的壓力的基本回路。常用的有一次壓力控制回路和二次壓力控制回路。

1）一次壓力控制回路

一次壓力控制回路用于控制儲氣罐的壓力，使之不超過規定的壓力值。常采用外控溢流閥和電接點壓力表來控制空氣壓縮機的轉、停，使儲氣罐內的壓力保持在規定的范圍內。采用電接點壓力表，對電動機及控制要求較高，常用于對小型空壓機的控制，如圖1-8所示。

2）二次壓力控制回路

二次壓力控制回路主要對氣動系統氣源壓力進行控制。氣壓傳動中經常將分水濾氣器、減壓閥和油霧器合稱為氣動三聯件。如圖1-9所示為由氣動三聯件組成的二次壓力控制回路。

1.3.2 流量控制閥及速度控制回路

為了使氣缸的動作平穩可靠，應對氣缸的運動速度加以控制，常用的方法是使用流量控制閥來實現。流量控制閥是通過控制氣體流量來控制氣動執行元件的運動速度的，而氣體流量的控制是通過改變流量控制閥的流通面積來實現的。常用的流量控制閥有節流閥、單向節流閥、排氣節流閥等。

1.單向節流閥

單向節流閥是由單向閥和節流閥并聯而成的組合控制閥，其結構和圖形符號如圖1-10所示，當氣流由P口向A口流動時，經過節流閥節流；由A向P流動時，單向閥打開，不節流。單向節流閥常用于氣缸的調速和延時回路。

2.速度控制回路

雙作用氣缸有進氣節流和排氣節流兩種調整方式。圖1-11（a）所示為進氣節流調整回路，進氣節流時，當負載方向與活塞方向相反時活塞運動易出現不平衡現象，即爬行現象；而當負載方向與活塞方向一致時，負載易產生跑空現象，使氣缸失去控制。因此進氣節流調整回路多用于垂直安裝的氣缸。對于水平安裝的氣缸，其調整回路一般采取如圖1-11（b）所示的排氣節流調整回路。如圖1-12所示是節流閥組成的速度控制回路圖，當壓縮空氣從A端進氣、從B端排氣時，單向節流閥A的單向閥開啟，向氣缸無桿腔快速充氣；由于單向節流閥B的單向閥關閉，有桿腔的氣體只能經節流閥排氣，調節節流閥B的開度，便可改變氣缸伸出時的運動速度。反之，調節節流閥A的開度則可改變氣缸縮回時的運動速度。這種控制方式，活塞運行穩定，是最常用的方式。

1.3.3 電磁方向控制閥及氣動控制回路

1.方向控制閥

方向控制閥是用來控制壓縮空氣的流動方向和氣流通斷的。氣動方向控制閥按閥芯結構不同可分為滑閥式、截止式、平面式、旋塞式和膜片式等，其中以截止式和滑閥式應用較多；按控制方式不同可分為電磁控制式、氣壓控制式、機械控制式、人力控制式和時間控制式等；按作用特點可分為單向型和換向型；按通口數和閥芯工作位置數可分為二位兩通、二位三通、三位五通等多種，見表1-1。

2.電磁換向閥

電磁換向閥利用電磁鐵吸力推動閥芯來改變閥的工作位置，以控制氣流的流動方向，由于它可借助于按鈕開關、行程開關、接近開關等發出的信號進行控制，易于實現電-氣聯合控制，能實現遠距離操作，應用范圍較廣。電磁閥最常用的分類按通口數和閥芯工作位置來分，分為二位兩通、二位三通、三位五通等多種；按電磁鐵驅動線圈的數目分為單電控和雙電控電磁閥。閥用電磁鐵根據所用電源的不同分為交流型、直流型和本整型三種。本整型即交流本機整流型，這種電磁鐵本身帶有半波整流器，可以在直接使用交流的同時具有直流電磁鐵的結構和特性。在使用時要根據控制要求選擇合適的電磁換向閥。

圖1-13所示是一個直動式單電控二位三通電磁換向閥的工作原理示意圖。

工作原理：當電磁鐵斷電時，閥芯被彈簧推向上端，T和A接通；當電磁鐵通電時，鐵芯通過推桿將閥芯推向下端，使P和A接通。

圖1-14所示是一個直動式雙電控二位五通電磁換向閥的工作原理圖。圖1-15為先導式雙電控換向閥工作原理圖。