控制气动系统的延时阀技术

8.4.1　流量控制阀

流量控制阀是通过改变阀的流通面积来实现流量控制的元件。

流量控制阀包括节流阀、单向节流阀和排气节流阀等。

常用流量控制阀的气动符号如下：

8.4.1.1　节流阀

1）节流阀的作用

节流阀是通过改变阀的流通面积来调节流量的。其用于控制气缸的运动速度。

2）节流阀的工作原理

在节流阀中，针形阀芯用得比较普遍，如图8—1所示。

压缩空气由P口进入，经过节流口，由A口流出。旋转阀芯螺杆，就可改变节流口开度，从而调节压缩空气的流量。此种节流阀结构简单，体积小，应用范围较广。

3）单向节流阀

（1）单向节流阀的作用。单向节流阀是由单向阀和节流阀组合而成的流量控制阀，常用于气缸的速度控制，又称速度控制阀。

（2）单向节流阀的工作原理。如图8—2所示为单向节流阀的工作原理图。

图8—1　节流阀的结构

（a）结构图；（b）图形符号

图8—2　单向节流阀的工作原理图

（a）原理图；（b）使用节流阀；（c）不使用节流阀

当气流沿着一个方向，由P向A流动时，经过节流阀节流（图8—2b）；反方向流动时，由A向P单向阀打开，不节流（图8—2c）。

单向节流阀常用于气缸的调速和延时回路中，使用时应尽可能直接安装在气缸上。

4）排气节流阀

（1）排气节流阀的作用。

排气节流阀装在排气口，调节排入大气的流量，以改变气动执行元件的运动速度。

排气节流阀常带有消声器以减小排气噪声，并能防止环境中的粉尘通过排气口污染元件，如图8—3所示为排气节流阀。

图8—3　排气节流阀

1—衬垫；2—调节手轮；3—节流阀芯；4—锁紧螺母；5—导向套；6—O形圈；7—消声套；8—盖；9—阀体

（2）排气节流阀的工作原理。

排气节流阀的工作原理和节流阀相似，靠调节节流口处的流通面积来调节排气流量，由消声套7减少排气噪声。

排气消声节流阀只能安装在元件的排气口处。

8.4.1.2　延时阀

延时阀是气动系统中的一种时间控制元件，它是通过节流阀调节气室充气时压力的上升速率来实现延时的。如图8—4所示为常断型延时阀的工作原理图。

图8—4　延时阀工作原理图

（a）换向前；（b）换向后
1—单向节流阀；2—气室；3—单侧气控二位三通换向阀；12—气口

延时阀有常通型和常断型两种，它是由单向节流阀、储气室和二位三通换向阀组合而成的。

8.4.1.3　梭阀

梭阀相当于两个单向阀的组合阀，如图8—5所示，梭阀有两个输入口1（3）和一个输出口2。

当两个输入口中任何一个有输入信号时，输出口就有输出，从而实现了逻辑“或”门的功能。当两个输入信号压力不等时，梭阀则输出压力高的一个。(www.xing528.com)

图8—5　梭阀工作原理及实物图

（a）原理图；（b）实物图；（c）图形符号
1，3—输入口；2—输出口

8.4.2　流量控制回路的应用

气压传动系统中，气缸的速度控制是指对气缸活塞从开始运动到到达其行程终点的平均速度的控制。时间控制则指的是对气缸在其终端位置停留时间的控制和调节。它们常被用来控制气缸动作的节奏，调整整个动作循环的周期。

8.4.2.1　速度控制

在很多气动设备或气动装置中，执行元件的运动速度都应是可调节的。气缸工作时，影响其活塞运动速度的因素有工作压力、缸径和气缸所连气路的最小截面积。通过选择小通径的控制阀或安装节流阀可以降低气缸活塞的运动速度。通过增加管路的流通截面或使用大通径的控制阀及采用快速排气阀等方法，都可以在一定程度上提高气缸活塞的运动速度。

其中，使用节流阀和快速排气阀都是通过调节进入气缸或气缸排出的空气流量来实现速度控制的。这也是气动回路中最常用的速度调节方式。

8.4.2.2　时间控制

气动执行元件在其终端位置停留时间的控制和调节，如采用电气控制通过时间继电器就可以非常方便地实现；如果采用气动控制则需要通过专门的延时阀来实现。

8.4.2.3　速度控制回路

采用节流阀、单向节流阀或快速排气阀等元件调节气缸进、排气管路流量，控制气缸速度的回路，称为速度控制回路。

1）单作用气缸的速度控制回路

如图8—6所示为单作用气缸的速度控制回路。其中，图8—6a为利用两个单向节流阀控制活塞杆伸出和返回速度；图8—6b为利用一个单向节流阀和一个快速排气阀串联来控制活塞杆的慢速伸出和快速返回。

图8—6　单作用气缸的速度控制回路

（a）两个单向节流阀控制；（b）一个单向节流阀和一个快速排气阀串联来控制

2）双作用气缸的进气节流调速回路

如图8—7a所示为双作用气缸的进气节流调速回路。在进气节流时，气缸排气腔压力很快降至大气压，而进气腔压力的升高比排气腔压力的降低缓慢，该回路运动平稳性较差。

图8—7　双作用气缸的速度控制

（a）双作用气缸的进气节流调速回路；（b）双作用气缸的排气节流调速回路；（c）双作用气缸采用排气节流阀的调速回路；（d）采用单向节流阀和快速排气阀构成的调速回路

如图8—7b所示为双作用气缸的排气节流调速回路。在排气节流时，排气腔内建立与负载相适应的背压，在负载保持不变或微小变动的条件下，运动比较平稳。

如图8—7c所示为双作用气缸采用排气节流阀的调速回路。

如图8—7d所示为采用单向节流阀和快速排气阀构成的调速回路。

3）入口节流和出口节流

入口节流和出口节流示意图如图8—8所示，其特性见表8—1。

图8—8　入口节流和出口节流

表8—1　入口节流和出口节流特性

4）高速驱动回路

高速驱动回路如图8—9所示。

图8—9　高速驱动回路

利用快速排气阀，减少排气背压，实现高速驱动。

5）双速驱动回路

双速驱动回路如图8—10所示。利用高速和低速两个节流阀实现高低速切换。

图中节流阀S1调节为高速，节流阀S2调节为低速。

图8—10　双速驱动回路