第四篇 气动控制元件
一、方向控制阀的分类
改变气体的流动方向和通断的控制阀称为方向控制阀。
在易燃，易爆，粉尘大，强磁场，高温等恶劣环境下，使用气压
控制要比电磁控制安全、可靠。
电磁控制阀易于实现电气联合控制及远距离操作，得到广泛应用，
直动式电磁阀一般通径较小或采用间隙密封的结构形式，常用于小流 量控制，通径大的电磁阀都采用先导式结构。
人力控制阀使用频率低，动作速度慢。可按人的意志随时改变控
制对象状态，在手动、半自动及自动控制中得到广泛应用。
机械控制换向阀在系统中主要用作触发信号以输出控制气压信
号，实现自动控制。
〈2〉按阀芯结构形式分类：
①滑柱式：
它是用一种具有台肩的圆柱体在管状阀体内轴向移动，来实现流
路通断的阀。其特点是：
1〉由于滑柱式电磁阀结构的对称性，各通口气压对阀芯产生的轴向
力保持平衡，易于实现记忆功能（即：当控制信号消失后阀芯仍能保
持 原位置不变）。
2〉换向时，因不承受象截止式阀芯上的背压阻力，故换向力小，动
作灵敏。
3〉通用性强，同一基型的阀稍加改变便可变成不同的控制方式，实
现不同通路 的控制，如不同的接管方式可实现常通、常闭，二位五
通稍加改动可作为二位三通，二位二通等。
4〉阀芯的换向行程较长，对动态性能产生不利影响，增加了阀的轴
向尺寸，不易于实现大通径流通，大口径阀一般不宜采用滑柱 式。
5〉由于阀芯形式为柱式，密封面为圆柱面，阀芯换向时，沿密封面
进行滑动，同时，密封件过孔移动，对介质中的杂质比较敏感，若压
缩空气处理不当或环境恶劣，将降低阀的寿命，引起阀的动作失灵。
②、截止式： 是指密封副的动件沿着定件的平面或锥面阀口作轴向移动来切
换空气通路的阀，其特点是：
1〉、用很小的移动量就可使阀完全开启，行程小，阀全开时的行程只
有通径的四分之一，故换向迅速，流阻小，流通能力强，易于设计成
结构紧凑的大通径阀。
2〉、截止式一般采用软质平面密封，故泄漏量小，开闭件磨损小，
第21单元课：气动控制元件、气动执行元件
授课
班级 授课
周次 11-1 上课
日期 上课
时间
单元
学时 2 上课
地点 教研室主任审核
教学
目标 能力目标 知识目标 素质目标
1.能够正确选择气动控制元件；
2.能够区别各种气动控制元件；
3.能够正确选择各种气动执行元件；
4.能够正确拆装各种气动控制元件与执行元件。 1.掌握气动控制元件的作用和分类；
2.掌握常用的气动控制阀的工作原理及结构特点；
3.掌握气缸和气动马达的工作原理；
4.了解气缸和气动马达的安装和使用。 1.培养学生善于分析、归纳总结、知识获取和应用的自主学习能力；
2.培养学生树立乐学善用的意识；
3.培养学生团队协作和分工合作的职业素质；
4.使学生明确中国制造2025的背景意义。
能力
训练
设计 任务1：气动控制元件
任务2：气动执行元件
重点
难点
及
解决
方法 重点：
1.掌握气动控制元件的作用和分类。
2.掌握常用的气动控制阀的工作原理及结构特点。
3.掌握气缸和气动马达的工作原理。
4.了解气缸和气动马达的安装和使用。
难点：
1.气动控制元件的作用和分类。
2.常用的气动控制阀的工作原理及结构特点。
3.气缸和气动马达的工作原理。
解决方法：
采取学生自主学习、小组讨论，教师演示讲解，学生实践，教师指导，学生完善、教师总结归纳的方法。
使用
外语
单词 气动控制元件（Pneumatic control element）
气动执行元件（Pneumatic actuator）
教学材料 1.采用的教材
《液压与气动技术》（第五版），张宏友主编，大连理工大学出版社，2018.2.
2.参考资料
（1）《液压与气压传动》（第5版），左健民，机械工业出版社，2016.4.
（2）《液压与气动技术》，周进民，机械工业出版社，2012.12.
（3）《液压气动识图300例》，宁辰校，化学工业出版社，2013.7
172 第七章 气动控制元件及其基本回路
在气压传动系统中的控制元件是控制和调节压缩空气的压力、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控制回路，使气动执行元件按设计的程序正常地
进行工作。控制元件按功能和用途可分为方向控制阀、压力控制阀和流量控制阀三大类。此外，尚有通过改变气流方向和通断实现各种逻辑功能的气动逻辑元件等。
第一节 气动控制元件
一、气动压力控制阀
气动系统不同于液压系统，一般每一个液压系统都自带液压源（液压泵）；而在气动系统中，一般来说由空气压缩机先将空气压缩，储存在贮气罐内，然后经管路输送给各个气动装置使用。而贮气罐的空气压力往往比各台设备实际所需要的压力高些，同时其压力波动值也较大。因此需要用减压阀(调压阀)将其压力减到每台装置所需的压力，并使减压后的压力稳定在所需压力值上。
有些气动回路需要依靠回路中压力的变化来实现控制两个执行元件的顺序动作，所用的这种阀就是顺序阀。顺序阀与单向阀的组合称为单向顺序阀。
所有的气动回路或贮气罐为了安全起见，当压力超过允许压力值时，需要实现自动向外排气，这种压力控制阀叫安全阀(溢流阀)。
（一）减压阀(调压阀)
图41是QTY型直动式减压阀结构图。其工作原理是：当阀处于工作状态时，调节手柄图4-1 QTY型直动式减压阀
1—调节手柄 2、3—压缩弹簧 4—溢流口 5—膜片
6—阀杆 7—阻尼管8—阀芯 9—阀口 10—复位弹簧 11-排气孔 173 l、压缩弹簧2、3及膜片5，通过阀杆6使阀芯8下移，进气阀口被打开，有压气流从左
端输入，经阀口节流减压后从右端输出。输出气流的一部分由阻尼管7进入膜片气室，在膜片5的下方产生一个向上的推力，这个推力总是企图把阀口开度关小，使其输出压力下降。当作用于膜片上的推力与弹簧力相平衡后，减压阀的输出压力便保持一定。
当输入压力发生波动时，如输入压力瞬时升高，输出压力也随之升高，作用于膜片5上的气体推力也随之增大，破坏了原来的力的平衡，使膜片5向上移动，有少量气体经溢流口4、排气孔11排出。在膜片上移的同时，因复位弹簧10的作用，使输出压力下降，直到新的平衡为止。重新平衡后的输出压力又基本上恢复至原值。反之，输出压力瞬时下．降，膜片下移，进气口开度增大，节流作用减小，输出压力又基本上回升至原值。
气动控制元件简介与应用概要
气动控制元件是指通过气动原理实现控制和调节气体流动和压力的元件，广泛应用于工业自动化领域。本文将为您介绍几种常见的气动控制元件及其应用。
1. 气缸
气缸是一种将压缩空气转化为机械运动的气动执行元件。通过改变进出口的气体流量和压力，使气缸活塞能够做直线运动，从而实现机械臂、升降装置等工业自动化装备的运动控制。
2. 液压缸
液压缸与气缸类似，不同之处在于使用液体作为介质。液压缸具有更大的推力和更平滑的运动，适用于对力和速度有严格要求的工业应用，如液压升降器等。
3. 气动阀门
气动阀门是控制气流进出的元件，可用于开关、调节和方向控制等任务。其中最常见的是二位二通和二位三通气动电磁阀，可使用电磁铁控制气体流向和压力，实现气动元件的动作控制。
4. 风速计
风速计是一种测量气体流速的设备，可用于测量压缩空气的流速和压力，并调节气体流速。常见的风速计有叶片式风速计、热线风速计等，广泛用于风力发电、空气动力学试验等领域。
5. 气动扩散器
气动扩散器是利用高速气流穿过特殊设计的喷嘴，产生均匀分布的气流和颗粒的元件。气动扩散器可用于气体混合、干燥、气体分离等领域，如用于水泥熟料的均匀混合，以及生物质颗粒的干燥和输送。
总结：
气动控制元件作为工业自动化领域中不可或缺的组成部分，在现代工业中扮演着重要的角色。气缸、液压缸、气动阀门、风速计、气动扩散器等常见的气动控制元件，各自有着特定的应用领域，它们的不断发展与完善，将进一步推动工业自动化的发展。
