2.3 信息采集

2.3.1 方向控制阀工作原理

控制气流流动方向和气路通断的元件称为方向控制阀，利用方向控制阀使执行元件改变运动方向的控制回路称为换向回路。

按气流在阀内的流动方向不同，方向控制阀可分为单向型控制阀和换向型控制阀；按控制方式不同，分为手动控制、气动控制、电磁控制、机动控制等。

（1）方向控制阀的图形符号定义 如图2-7所示。

图2-7 方向控制阀的图形符号定义

1—进气口 2、4—工作口 3、5—排气口 10、12、14—气控口

（2）按阀的切换通口数目分 阀的通口数目包括输入口、输出口和排气口。按切换通口的数目分，有二通阀、三通阀、四通阀和五通阀等。

1）二通阀有两个口，即一个输入口（用P表示）和一个输出口（用A表示）。

2）三通阀有三个口，除P口、A口外，增加一个排气口（用T表示）。三通阀既可以是两个输入口（用P1、P2表示）和一个输出口，作为选择阀（选择两个不同大小的压力值），也可以是一个输入口和两个输出口，作为分配阀。

二通阀、三通阀有常通型和常断型之分。常通型是指阀的控制口未加控制信号（即零位），P口和A口相通。反之，常断型阀在零位时，P口和A口是断开的。

3）四通阀有四个口，除P、A、T外，还有一个输出口（用B表示），通路为P→A、B→T或P→B、A→T。

4）五通阀有五个口，除P、A、B外，有两个排气口（用T₁、T₂表示）。通路为P→A、B→T、或P→B、A→T。五通阀也可以变成选择式四通阀，即两个输入口（P1和P2）、两个输出口（A和B）和—个排气口T。两个输入口供给压力不同的压缩空气。

（3）按阀的切换通口数目分 换向阀的通口数与图形符号见表2-1。

表2-1 换向阀的分类及图形符号

2.3.2 普通换向阀

1.单向型方向控制阀

单向型方向控制阀包括单向阀、梭阀、双压阀和快速排气阀等。单向阀的工作原理、结构和图形符号与液压阀中的单向阀基本相同，在气动单向阀中，阀芯和阀座之间有一层胶垫（软质密封）。图2-8所示为单向阀的典型结构和符号，当气流由P口进气时，气体压力克服弹簧力和阀芯与阀体之间的摩擦力，阀芯左移，P、A接通。当气流反向时，阀芯在A腔气压和弹簧力作用下右移，P、A关闭。图2-8b所示为图形符号。

图2-8 单向阀

2.换向型方向控制阀

（1）气压控制换向阀 用气体压力来使阀芯移动换向的操作方式称为气压控制，常用的多为加压控制和差压控制。加压控制是指施加在阀芯控制端的压力逐渐升高到一定值时，使阀芯迅速移动换向控制。差压控制是指阀芯采用气压复位或弹簧复位的情况下，利用阀芯两端受气压作用的面积不等（或两端气压不等）而产生轴向力差值，使阀芯迅速移动换向的控制。按阀芯结构特性可分截止式换向阀和滑阀式换向阀，滑阀式换向阀与液压换向阀的结构和工作原理基本相同。

图2-9所示为二位三通截止式气控换向阀。这种换向阀的开启和关闭是用大于管道直径的圆盘从端面进行控制的。图2-9a所示为无控制信号时的状态，阀芯1在弹簧2作用下处于上端位置，A与T相通。图2-9b所示为有气控信号时的状态，由于气压的作用，阀芯1压缩弹簧2下移，P与A相通。图2-9c所示为图形符号。

（2）电磁控制换向阀 由电磁力推动阀芯进行交换。图2-10a所示为二位三通单电磁控制换向阀处于常态，电磁铁不通电时，由于弹簧力的作用，A与T相通。图2-10b所示为通电状态，阀芯被推向下端，P与A相通，阀处于进气状态。图2-10c所示为图形符号。

图2-9 二位三通截止式气控换向阀

1—阀芯 2—弹簧

图2-10 二位三通单电磁控制换向阀

图2-11所示为直动式双电控二位五通换向阀，图2-11a所示为电磁铁1通电、电磁铁2断电时的状态，图2-11b所示为电磁铁2通电、电磁铁1断电时的状态。这种阀的两个电磁铁不能同时通电。图2-11c所示为图形符号。

图2-11 直动式双电控二位五通换向阀

图2-12所示为先导式双电控二位五通换向阀，图2-12a所示为电磁铁1通电、电磁铁3断电，主阀K₁腔进气，主阀K₂腔排气，主阀芯右移，P与A接通，B与T₂接通。反之，图2-12b所示K₂腔进气，K₁腔排气，主阀芯左移，P与B接通，A与T₁接通。图2-12c所示为图形符号。

（3）气压延时换向阀 延时换向阀的作用相当于时间继电器。图2-13所示为二位三通延时换向阀，它由延时部分和换向阀部分组成。当无气控信号时，P与A断开；当有气控信号时，气体从X口输入经可调节流阀节流后到a腔内，直到腔内的气压上升到某一值时，阀芯由左向右移动，使P与A接通，A口有输出。当气控信号消失后，腔内气压降低。这种阀的延时时间可在0～20s内调整。

图2-12 先导式双电控二位五通换向阀

1、3—电磁铁 2—主阀芯

图2-13 二位三通延时换向阀

（4）机械控制换向阀 机械控制换向阀是靠机动（行程挡块）或手动（人力）来使阀产生切换动作的，其工作原理与液压阀基本相同。机械控制换向阀如图2-14所示。

图2-14 机械控制换向阀

2.3.3 换向控制回路的应用

1.单作用气缸换向回路

图2-15所示为单作用气缸换向回路。在图2-15a所示回路中，当电磁铁通电时，气压使活塞杆伸出，当电磁铁断电时，活塞杆在弹簧作用下缩回。在图2-15b所示回路中，电磁铁断电后能使活塞停留在行程中任意位置，但定位精度不高。

图2-15 单作用气缸换向回路

2.双作用气缸换向回路

在图2-16a所示双作用气缸换向回路中，对换向阀左右两侧分别输入控制信号，使活塞伸出和收缩。此回路不允许左右两侧同时加等压控制信号。在图2-16b所示回路中，除控制双作用气缸换向外，还可以在行程中的任意位置停止运动。

图2-16 双作用气缸换向回路

3.方向控制回路的应用

利用一个单作用气缸将某方向传送装置送来的物料推送到与其垂直的传送装置上进一步加工。通过一个按钮使气缸活塞杆伸出，将木块推出；松开按钮，气缸活塞杆缩回。

图2-17所示为工件转运装置的气动系统控制回路，其设计可采用直接控制回路（见图2-18）来完成，也可采用间接控制回路（图2-19）来完成。

图2-17 工件转运装置

图2-18 工件转运装置的直接控制回路

图2-19 工件转运装置的间接控制回路