气压传动组成部分的结构原理分析

气压传动利用空压机把电动机或其他原动机输出的机械能转换为空气的压力能，然后在控制元件的作用下，通过执行元件把压力能转换为直线运动或回转运动形式的机械能，从而完成各种动作，并对外做功。气压传动与液压传动具有类似性，可通过对两者元件与回路进行对比学习来找出其共性和特性。

动画63　单叶片摆动气动马达图

动画64　空气压缩机1

动画65　空气压缩机2

动画66　气动马达图

1.气源装置的认识

气源装置包括压缩空气的发生装置以及压缩空气的存储、净化等辅助装置，它为气动系统提供合乎质量要求的压缩空气，是气动系统的一个重要组成部分。气源装置一般由气压发生装置、净化及储存压缩空气的装置和设备、传输压缩空气的管道系统和气动三联件四部分组成，如图5－3所示。空气压缩机1是用来产生压缩空气的。空气压缩机的吸气口装有过滤器，可以减少进入空气压缩机内气体的灰尘。后冷却器2用来冷却空气压缩机排出的高温气体，使汽化的水和油凝结出来。油水分离器3用来分离并排出凝结出来的水滴、油滴和杂质等。储气罐4和7用来储存压缩空气，稳定压缩空气的压力，同时使压缩空气中的部分油分和水分沉积在储气罐底部以便除去。储气罐4输出的压缩空气可用于一般要求的气压传动系统，储气罐7输出的压缩空气可用于要求较高的气动系统（如气动仪表及射流元件组成的控制回路等）。干燥器5用来进一步吸收压缩空气中的油分和水分，使之成为干燥空气。过滤器6用来进一步过滤压缩空气中的灰尘、杂质和颗粒。8为加热器，可将空气加热，使热空气吹入闲置的干燥器中进行再生，以备两个干燥器交替使用。9为四通阀，用于转换两个干燥器的工作状态。气动三联件的组成和布置由用气设备确定，图5－3中没有画出。

（1）气压发生装置

气压发生装置主要是指空气压缩机（简称空压机），其是气源装置的核心，用以将原动机输出的机械能转化为气体的压力能。

①空气压缩机的分类。

空气压缩机有以下几种分类方法：

a.按工作原理分类，如表5－2所示。

图5－3　气源装置的组成和布置示意图

1—空气压缩机；2—后冷却器；3—油水分离器；4，7—储气罐；5—干燥器；6—过滤器；8—加热器；9—四通阀

表5－2　按工作原理分类

b.按输出压力分类，如表5－3所示。

表5－3　按输出压力分类

c.按输出流量分类，如表5－4所示。

表5－4　按输出流量分类

②空气压缩机的工作原理。

气动系统中最常用的是往复活塞式空气压缩机，其工作原理如图5－4（a）所示。

图5－4　往复活塞式空气压缩机

（a）原理图；（b）图形符号；（c）实物
1—气缸；2—活塞；3—活塞杆；4—滑块；5—曲柄连杆机构；6—吸气阀；7—排气阀

当活塞2向右运动时，由于左腔容积增加，故压力下降，而当压力低于大气压力时，吸气阀6被打开，气体进入气缸1内，此为吸气过程；当活塞向左运动时，吸气阀6关闭，缸内气体被压缩，压力升高，此过程即为压缩过程；当缸内气体压力高于排气管道内的压力时，顶开排气阀7，压缩空气被排入排气管内，此过程为排气过程。至此完成一个工作循环。电动机带动曲柄做回转运动，然后通过连杆、滑块和活塞杆推动活塞做往复运动，空气压缩机就连续输出高压气体。

③空气压缩机的选用原则。

选择空气压缩机的主要依据是：气动系统所需的工作压力和流量。气源的工作压力应比气动系统中的最高工作压力高20%左右，因为要考虑供气管道的沿程损失和局部损失。如果系统中某些地方的工作压力要求较低，则可以采用减压阀来供气。一般气动系统的工作压力为0.4～0.8 MPa，故常选用低压空气压缩机，有特殊需要时亦可选用中、高压或超高压空气压缩机。

输出流量的选择要根据整个气动系统对压缩空气的需要再加一定的备用余量，作为选择空气压缩机（或机组）流量的依据。空气压缩机铭牌上的流量是自由空气流量。

④空气压缩机的管理。

为了使空气压缩机经常保持稳定状态运转，其日常检查项目有：

a.是否向后冷却器供给冷却水。

b.空气压缩机的发热是否异常。

c.卸载压力继电器动作是否正常，压力继电器设定值是否适当。

d.空气压缩机是否发出异常声音。

e.润滑油量是否正常，是否使用了规定的润滑油。

f.吸入端的滤气器网眼是否堵塞。

g.溢流阀动作是否正常，设定值是否合理。

h.压力计指示压力是否正常，压力计是否失常。

i.气罐的排水器工作是否正常。

（2）压缩空气的净化、储存装置

像液压系统对液压油的洁净程度有较高要求一样，气动系统对压缩空气也有较高的质量要求，由空气压缩机排出的空气不能直接被气动装置使用。空气压缩机从大气中吸入含有水分和灰尘的空气，经压缩后空气的温度提高到140℃～170℃，此时空气压缩机里的润滑油也有部分变成气态，这样空气压缩机排出的压缩空气就是含有油分、水分及灰尘的高温气体。如果将这种压缩空气直接送给气动系统，则将会产生下列影响：

①汽化后的润滑油会形成一种有机酸，腐蚀设备。同时油蒸气也是易燃物，有引起爆炸的危险。

②混在压缩空气中的杂质沉积在管道和元件通道内，减小了通流截面面积，增加了流通阻力，也可能堵塞气动元件的一些小尺寸通道，造成气体压力信号不能正常传递，导致整个系统工作失效。

③压缩空气中的饱和水分会在一定条件下凝结成水，并集聚在系统中的一些部位，对元件和管道有锈蚀作用。

④压缩空气中的灰尘等杂质会磨损气缸、气动马达和气动换向阀中的相对运动表面，降低系统的使用寿命。

由此可见，对空气压缩机排出的压缩空气进行净化处理是十分必要的。因此必须设置一些除油、除水、除尘的，提高压缩空气质量的气源净化辅助设备。

压缩空气净化设备一般包括后冷却器、油水分离器、储气罐和干燥器。

①后冷却器：后冷却器安装在空气压缩机出口管道上，空气压缩机排出的140℃～170℃的压缩空气经过后冷却器，温度降至40℃～50℃，这样就可使压缩空气中的油雾和水汽达到饱和而使其大部分凝结成滴而析出。后冷却器的结构形式有蛇形管式、列管式、散热片式和套管式等，冷却方式有水冷和气冷两种。蛇形管式和列管式后冷却器结构如图5－5所示。

②油水分离器：油水分离器安装在后冷却器后的管道上，作用是分离压缩空气中所含的水分、油分等杂质，使压缩空气得到初步净化。油水分离器的结构形式有环形回转式、撞击折回式、离心旋转式、水浴式以及以上形式的组合使用等。油水分离器主要利用回转离心、撞击、水浴等方法使水滴、油滴及其他杂质颗粒从压缩空气中分离出来。撞击折回式油水分离器的结构形式如图5－6所示。

③储气罐：储气罐的主要作用是储存一定数量的压缩空气，减少气源输出气流脉动，增加气流连续性，减弱空气压缩机排出气流脉动引起的管道振动；进一步分离压缩空气中的水分和油分。气罐一般采用焊接结构，可做成立式和卧式，其中立式占地面积小，便于排污操作，故一般采用立式。在设计时为了更好地分离油、水等杂质，常使进气管在下、出气管在上，以利于进一步分离空气中的油和水。此外每个气罐上都应考虑安装压力表或安全阀，并开有人孔或手孔，以便清理。底部应装有排放污水的阀门。储气罐的结构如图5－7所示。

图5－5　后冷却器

（a）蛇形管式；（b）列管式

图5－6　撞击折回式油水分离器的结构形式

图5－7　储气罐的结构

④干燥器：干燥器一般安装在冷却器和储气罐之后，用来进一步除去压缩空气中含有的水分、油分和颗粒杂质等，使压缩空气干燥。其提供的压缩空气主要用于对气源质量要求较高的气动装置、气动仪表等。干燥器的类型主要有冷冻式、吸附式、吸收式和中空膜式等。冷冻式干燥器的结构如图5－8所示。

图5－8　冷冻式干燥器的结构

（3）管道系统

①管道系统包括管道和管接头。

a.管道：气动系统中常用的管道有硬管和软管。硬管以钢管和紫铜管为主，常用于高温高压和固定不动的部件之间的连接。软管有各种塑料管、尼龙管和橡胶管等，其特点是经济、拆装方便、密封。

b.管接头：管接头是连接、固定管道所必需的辅件，分为硬管接头和软管接头两类。硬管接头的连接形式有螺纹连接及薄壁管扩口式卡套连接两种，与液压用管接头基本相同，对于通径较大的气动设备、元件、管道等可采用法兰连接。

c.管道系统的选择：气源管道的管径大小是根据压缩空气的最大流量和允许的最大压力损失决定的。为免除压缩空气在管道内流动时压力损失过大，空气主管道流速应在6～10 m／s（相应压力损失小于0.03 MPa），用气车间空气流速应不大于10～15 m／s，并限定所有管道内的空气流速不大于25 m／s，最大不得超过30 m／s。

管道的壁厚主要是考虑强度问题，可查相关手册。

②管道系统的设计和布置。

a.管道系统设计计算的原则：气源管道管径大小是根据压缩空气的最大流量和允许的最大压力损失决定的。空气主管道流速应在6～10 m／s，分支管道中的空气流速一般不大于25 m／s。管道的壁厚主要考虑强度问题，可查相关手册。

b.管道系统布置的主要原则。

•管道系统的布置应尽量与其他管网（如水管、煤气管、暖气管等）和电线的布置统一协调。

•干线管道应顺气流流动方向向下倾斜3°～5°，并在管道的终点（最低点）设置集水罐，定期排放积水和污物。

•支管必须在主管的上部采用大角度拐弯后再向下引出，可以防止积水流入支管，如图5－9所示。

图5－9　管道布置示意图

1—主管；2—支管；3—集水罐；4—阀门；5—过滤器；6—减压阀

•如果管道较长，则可在靠近用气点处安装一个适当的储气罐，以满足大的间断供气量。

（4）气动三联件

空气过滤器、减压阀和油雾器被称为气动三联件。气动三联件无管连接而成的组件称为三联件。三联件是多数气动系统中不可缺少的气源装置，安装在用气设备近处，是压缩空气质量的最后保证。三联件的安装顺序依进气方向分别为空气过滤器、减压阀和油雾器，在使用中可以根据实际要求采用一件或两件，也可多于三件。

①空气过滤器。

空气过滤器的作用是滤除压缩空气中的水分、油滴及杂质，以达到气动系统所要求的净化程度。它属于二次过滤器，大多与减压阀、油雾器一起构成气动三联件，安装在气动系统的入口处。

a.工作原理：图5－10所示为普通空气过滤器（二次过滤器）的结构图。其工作原理是：压缩空气从输入口进入后，被引入旋风叶子1，旋风叶子上有许多成一定角度的缺口，迫使空气沿切线方向产生强烈旋转。这样夹杂在空气中的较大水滴、油滴和灰尘便依靠自身的惯性与存水杯3的内壁碰撞，并从空气中分离出来沉到杯底，而微粒灰尘和雾状水汽则由滤芯2滤除。为防止气体旋转将存水杯中积存的污水卷起，在滤芯下部设挡水板4；为保证其正常工作，必须及时将存水杯3中的污水通过手动排水阀5放掉。

空气过滤器要根据气动设备要求的过滤精度和自由空气流量来选用。空气过滤器一般装在减压阀之前，也可单独使用；要按壳体上的箭头方向正确连接其进、出口，不可将进、出口接反，也不可将存水杯朝上倒装。

b.主要性能指标。

•过滤度指允许通过的杂质颗粒的最大直径，可根据需要选择相应的过滤度。

•水分离率指分离水分的能力，定义为

式中：φ1，φ2——分水滤气器前、后空气的相对湿度，规定分水滤气器的水分离率不小于65%。

•流量特性表示一定压力的压缩空气进入空气过滤器后，其输出压力与输入流量之间的关系。在额定流量下，输入压力与输出压力之差应不超过输入压力的5%。

图5－10　空气过滤器的结构及图形符号

1—旋风叶子；2—滤芯；3—存水杯；4—挡水板；5—排水阀

②油雾器。

油雾器是一种特殊的注油装置，它以压缩空气为动力，将润滑油喷射成雾状并混合于压缩空气中，使压缩空气具有润滑气动元件的能力。目前气动控制阀、气缸和气动马达主要是靠这种带有油雾的压缩空气来实现润滑的，其优点是方便、干净、润滑质量高。

a.工作原理和结构：图5－11所示为油雾器的结构。当压缩空气从输入口进入后，通过喷油器1下端的小孔进入阀座4的腔室内，在截止阀的钢球2上下表面形成差压。由于泄漏和弹簧3的作用，钢球处于中间位置，压缩空气进入存油杯5的上腔，油面受压，压力油经吸油管6将单向阀7的钢球顶起，钢球上部管道有一个方形小孔，钢球不能将上部管道封死，压力油不断流入视油器9内，再滴入喷油器1中，被主管气流从上面的小孔引射出来，雾化后从输出口输出。节流阀8可以调节油量，使油滴量在0～120滴／min内变化。

b.主要性能指标：

•流量特性：表征在给定进口压力下，随着空气流量的变化，油雾器进、出口压力降的变化情况。

•起雾油量：存油杯中油位处于正常工作油位，油雾器进口压力为规定值，油滴量约为5滴／min（节流阀处于全开）时的最小空气流量。

油雾器的选择主要是根据气压系统所需额定流量与油雾粒度大小来确定油雾器的形式和通径，所需油雾粒度在50 μm左右选用普通型油雾器。油雾器一般安装在减压阀之后，尽量靠近换向阀；油雾器进、出口不能接反，使用中一定要垂直安装，存油杯不可倒置，它可以单独使用，也可以与空气过滤器、减压阀一起构成气动三联件联合使用。油雾器的给油量应根据需要调节，一般10 m3的自由空气供给1 mL的油量。

图5－11　油雾器结构

1—喷油器；2—钢球；3—弹簧；4—阀座；5—存油杯；6—吸油管；7—单向阀；8—节流阀；9—视油器；10—密封件；11—注油塞；12—杯体密封；13—接口

③减压阀。

气动三联件中所用的减压阀起减压和稳压作用，工作原理与液压系统减压阀相同。

④气动三联件的安装次序。

气动系统中气动三联件的安装次序如图5－12所示。在气压传动系统中，气动三联件是指空气过滤器、减压阀和油雾器，有些电磁阀和气缸能够实现无油润滑（靠润滑脂实现润滑功能），便不需要使用油雾器。三联件是多数气动系统中不可缺少的气源装置，安装在用气设备附近，是压缩空气质量的最后保证。三联件的安装顺序依进气方向分别为空气过滤器、减压阀和油雾器。空气过滤器和减压阀组合在一起可以称为气动二联件，还可以将空气过滤器和减压阀集装在一起，便成为过滤减压阀（功能与空气过滤器和减压阀结合起来使用一样）。有些场合不能允许压缩空气中存在油雾，则需要使用油雾分离器将压缩空气中的油雾过滤掉。总之，这几个元件可以根据需要进行选择，并可以将它们组合起来使用。

目前新结构的三联件插装在同一支架上，形成无管化连接，其结构紧凑，装拆及更换元件方便，应用普遍。

空气过滤器用于对气源的清洁，可过滤压缩空气中的水分，避免水分随气体进入装置。

减压阀可对气源进行稳压，使气源处于恒定状态，可减小因气源气压突变时对阀门或执行器等硬件造成损伤。

图5－12　气动三联件的安装次序、结构及职能符号

1—空气过滤器；2—减压阀；3—油雾器；4—压力表

油雾器可对机体运动部件和不方便加润滑油的部件进行润滑，以大大延长机体的使用寿命。

气源处理三联件使用说明：

a.过滤器排水有压差排水与手动排水两种方式。手动排水时在水位达到滤芯下方水平之前必须排出。

b.压力调节时，在转动旋钮前应先拉起再旋转，压下旋转钮即定位。旋转钮向右旋转为调高出口压力，向左旋转为调低出口压力。调节压力时应逐步均匀地调至所需压力值，不应一步调节到位。

c.给油器的使用方法：给油器使用JIS K2213机油（ISO VG32或同级用油），加油量应不超过杯子八分满。数字0为油量最小，9为油量最大。自9到0位置不能旋转，须顺时针旋转。(www.xing528.com)

气源处理三联件注意事项：

a.部分零件使用PC（聚碳酸酯）材质，禁止接近或在有机溶剂环境中使用。PC杯清洗应用中性清洗剂。

b.使用压力不应超过其使用范围。

c.当出口风量明显减少时，应及时更换滤芯。

（5）消声器

气缸、气马达及气阀等排出的气体速度较高，气体直接排气，体积急剧膨胀，引起气体振动，产生强烈的排气噪声，排气速度和功率越大，产生的噪声也越大，有时可达100～120 dB。噪声是一种公害，为了保护人体健康，噪声高于90 dB时必须设法降低。消声器就是通过阻尼或增加排气等方法降低排气速度和功率，以达到降低噪声的目的的。常用的消声器有三种，即吸收型、膨胀干涉型和膨胀干涉吸收型。

吸收型消声器，这种消声器是依靠吸声材料来消声的。吸声材料主要有玻璃纤维、毛毡、泡沫塑料、烧结材料等。将这些材料装于消声器内，使气流通过时受到阻力，声波被吸收一部分转化为热能，可使气流噪声降低约20 dB，主要用于消除小、高频噪声，在气压装置件中广泛应用。膨胀干涉型消声器，这种消声器的结构很简单，相当于一段比排气孔大的管件。当气流通过时，让气流在其内部扩散、膨胀、碰壁冲击、反射、互相干涉而消声，主要用于消除小、低频噪声，尤其是低频噪声。膨胀干涉吸收型消声器，它是上述两种消声器的组合，也称混合型消声器。气流由斜孔引入，气流束互相冲击、干涉，进一步减速，再通过反射到消声器内壁的吸声材料排向空气。此种消声器消声效果好，低频可消声20 dB，高频可消声约45 dB。消声器选择的主要依据是排气孔直径的大小及噪声频率范围。

2.使用气动执行元件

气动执行元件是将压缩空气的压力能转换为机械能的装置，包括气缸和气动马达。

图5－13所示为一个生产线位置转换装置，应选择合适的执行元件进行控制，按照下列知识点可以在试验台上进行回路连接，让其运动起来，让我们一起来看看。

图5－13　生产线位置转换装置

（1）气缸

气缸是气动系统的执行元件之一，它是将压缩空气的压力能转换为机械能并驱动工作机构做往复直线运动或摆动的装置。与液压缸相比，它具有结构简单、制造容易、工作压力低和动作迅速等优点，故应用十分广泛。

①气缸的分类。

气缸种类很多，结构各异，分类方法也很多，常见的有以下几种。

a.按压缩空气在活塞端面作用力的方向不同分为单作用气缸和双作用气缸，如图5－14所示。

图5－14　气缸

（a）双作用气缸；（b）双作用气缸（实训用）；（c）单作用气缸（实训用）

b.按结构特点不同分为活塞式、薄膜式、柱塞式和摆动式气缸等。

c.按安装方式可分为耳座式、法兰式、轴销式、凸缘式、嵌入式和回转式气缸等，如图5－15所示。

d.按功能分为普通式、缓冲式、气—液阻尼式、冲击式和步进式气缸等。

图5－15　气缸安装位置图

（a）脚架安装；（b）螺纹安装；（c）前法兰安装；（d）后法兰安装；（e）前耳轴安装；（f）中间耳轴安装；（g）后耳轴安装

②气缸的工作原理和用途。

大多数气缸的工作原理与液压缸相同，以下介绍几种具有特殊用途的气缸。

a.薄膜式气缸：薄膜式气缸是一种利用膜片在压缩空气作用下产生变形来推动活塞杆做直线运动的气缸。图5－16所示为薄膜式气缸的结构简图。它可以是单作用式的，也可以是双作用式的。它主要由缸体、膜片、膜盘和活塞杆等零件组成。薄膜式气缸的膜片有盘形膜片和平膜片两种，一般用夹织物橡胶制成，厚度为5～6 mm，也可用钢片、锡磷青铜片制成，但仅限于在行程较小的薄膜式气缸中使用。薄膜式气缸与活塞式气缸相比较，具有结构紧凑、简单，成本低，维修方便，寿命长和效率高等优点。但因膜片的变形量有限，其行程较短，一般不超过40～50 mm，且气缸活塞上的输出力随行程的加大而减小，因此它的应用范围受到一定限制，适用于气动夹具、自动调节阀及短行程工作场合。

图5－16　薄膜式气缸

1—缸体；2—膜片；3—膜盘；4—活塞杆

b.冲击气缸：冲击气缸是把压缩空气的压力能转换为活塞和活塞杆的高速运动，输出动能，产生较大的冲击力，从而打击工件做功的一种气缸。

冲击气缸结构简单、成本低、耗气功率小，且能产生相当大的冲击力，应用十分广泛。它可完成下料、冲孔、弯曲、打印、铆接、模锻和破碎等多种作业。为了有效地应用冲击气缸，应注意正确地选择工具，并正确地确定冲击气缸尺寸，选用适当的控制回路。

c.标准化气缸：我国目前已生产出五种从结构到参数都已经标准化、系列化的气缸（简称标准化气缸）供用户优先选用，在生产过程中应尽可能使用标准化气缸，这样可使产品具有互换性，给设备的使用和维修带来方便。

•标准化气缸的系列和标记：标准化气缸的标记是用符号QG表示气缸，用符号A、B、C、D、H表示五种系列。具体的标志方法是：

五种标准化气缸的系列为：

QGA——无缓冲普通气缸；

QGB——细杆（标准杆）缓冲气缸；

QGC——粗杆缓冲气缸；

QGD——气—液阻尼气缸；

QGH——回转气缸。

例如，QGA80×100表示直径为80 mm、行程为100 mm的无缓冲普通气缸。

•标准化气缸的主要参数：标准化气缸的主要参数是缸径D和行程S。缸径标志了气缸活塞杆的输出力，行程标志了气缸的作用范围。

标准化气缸的缸径D（单位mm）有下列11种规格：40，50，63，80，100，125，160，200，250，320，400。

标准化气缸的行程S：无缓冲气缸和气—液阻尼缸取S＝（0.5～2）D，有缓冲气缸取S＝（1～10）D。

（2）气动马达

气动马达是将压缩空气的压力能转换成旋转的机械能的装置。气动马达有叶片式、活塞式、齿轮式等多种类型，在气压传动中使用最广泛的是叶片式和活塞式气动马达，现以叶片式气动马达为例简单介绍气动马达的工作原理。

图5－17　双向旋转叶片式气动马达

1—叶片；2—转子；3—定子

图5－17所示为双向旋转叶片式气动马达的结构示意图。当压缩空气从进气口进入气室后立即喷向叶片1，作用在叶片的外伸部分产生转矩，带动转子2做逆时针转动，输出机械能。若进气、出气口互换，则转子反转，输出相反方向的机械能。转子转动的离心力和叶片底部的气压力、弹簧力（图中未画出）使得叶片紧贴在定子3的内壁上，以保证密封，提高容积效率。叶片式气动马达主要用于风动工具、高速旋转机械及矿山机械等。气动马达具有防爆、高速等优点，也有输出功率小、耗气量大、噪声大和易产生振动等缺点。

3.使用气动控制元件

气动控制元件按其功能和作用分为压力控制阀、流量控制阀和方向控制阀三大类。此外，还有通过控制气流方向和通断实现各种逻辑功能的气动逻辑元件等。

图5－18所示为一个用于实现冲压折边机冲压运动的气动系统原理图，通过以下知识的学习，请指出该系统的各功能部分，正确识别各图形符号所对应的元件，并能在试验台上进行回路连接。

图5－18　冲压折边机冲压运动的气动系统原理图

注：数字和圆圈为各元件的接口

（1）压力控制阀和基本压力控制回路

图5－19　压力控制阀（直动型）图形符号

（a）调压阀（减压阀）；（b）顺序阀；（c）安全阀（溢流阀）

气动压力控制阀主要有减压阀、溢流阀和顺序阀。图5－19所示为压力控制阀图形符号。它们都是利用作用于阀芯上的流体（空气）压力和弹簧力相平衡的原理来进行工作的。而在气压传动中，一般都是由空气压缩机将空气压缩后储存于储气罐中，然后经管路输送给各传动装置使用，储气罐提供的空气压力高于每台装置所需的压力，且压力波动也较大。因此必须在每台装置入口处设置一减压阀，以将入口处的空气降低到所需的压力，并保持该压力值的稳定。图5－20所示为QTY直动型调压阀（减压阀），其通过调节手柄1来控制阀口开度的大小，即可控制输出压力的大小。

压力控制回路的功用是使系统保持在某一规定的压力范围内。常用的有一次压力控制回路、二次压力控制回路和高低压转换回路。

图5－20　QTY型直动型调压阀

1—手柄；2，3—调压弹簧；4—溢流口；5—膜片；6—阀杆；7—阻尼孔；8—阀芯；9—阀座；10—复位弹簧；11—排气孔

①一次压力控制回路。

图5－21　一次压力控制回路

1—溢流阀；2—压力表

图5－21所示为一次压力控制回路。此回路用于控制储气罐的压力，使之不超过规定的压力值。常用外控溢流阀1或电接点压力表2来控制空气压缩机的转、停，使储气罐内压力保持在规定范围内。采用溢流阀，结构简单，工作可靠，但气量浪费大；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。

②二次压力控制回路。

图5－22所示为二次压力控制回路，图5－22（a）是由气动三联件组成的，主要由溢流减压阀来实现压力控制；图5－22（b）是由减压阀和换向阀构成的，其对同一系统实现输出高低压力p1、p2的控制；图5－22（c）是由减压阀来实现对不同系统输出不同压力p1、p2的控制。为保证气动系统使用的气体压力为一稳定值，多用空气过滤器、减压阀、油雾器（气动三联件）组成的二次压力控制回路，但要注意，供给逻辑元件的压缩空气不要加入润滑油。

图5－22　二次压力控制回路

（a）由溢流减压阀控制压力；（b）由换向阀控制高低压力；（c）由减压阀控制高低压力

（2）流量控制阀与速度控制回路

气动流量控制阀主要有节流阀、单向节流阀和排气节流阀等，都是通过改变控制阀的通流截面面积来实现流量控制的元件。因此，只以排气节流阀为例介绍其流量阀的工作原理。如图5－23所示，气流从A口进入阀内，由节流口1节流后经消声套2排出。因而它不仅能调节执行元件的运动速度，还能起到降低排气噪声的作用。排气节流阀通常安装在换向阀的排气口处与换向阀联用，起单向节流阀的作用。

速度控制回路气动系统因使用的功率都不大，所以主要的调速方法是节流调速。

①单向调速回路。

图5－24所示为双作用缸单向调速回路。图5－24（a）所示为供气节流调速回路。在图示位置，当气控换向阀不换向时，进入气缸A腔的气流流经节流阀，B腔排出的气体直接经换向阀快排。当节流阀开度较小时，由于进入A腔的流量较小，故压力上升缓慢。当气压达到能克服负载时，活塞前进，此时A腔容积增大，结果使压缩空气膨胀、压力下降，使作用在活塞上的力小于负载，因而活塞就停止前进。待压力再次上升时，活塞才再次前进。这种由于负载及供气的原因使活塞忽走忽停的现象，叫气缸的爬行。所以节流供气的不足之处主要表现为：一是当负载方向与活塞的运动方向相反时，活塞运动易出现不平稳现象，即爬行现象；二是当负载方向与活塞运动方向一致时，由于排气经换向阀快排，几乎没有阻尼，负载易产生跑空现象，使气缸失去控制。所以节流供气多用于垂直安装的气缸的供气回路中，在水平安装的气缸供气回路中一般采用如图5－24（b）所示的节流排气回路。由图示位置可知，当气控换向阀不换向时，从气源来的压缩空气经气控换向阀直接进入气缸的A腔，而B腔排出的气体必须经节流阀到气控换向阀而排入大气，因而B腔中的气体就具有一定的压力，此时活塞在A腔与B腔的压力差作用下前进，减少了爬行发生的可能性。调节节流阀的开度即可控制不同的排气速度，从而也就控制了活塞的运动速度。排气节流调速回路具有下述特点：

图5－23　排气节流阀

（a）结构示意图；（b）图形符号
1—节流口；2—消声套

图5－24　双作用缸单向调速回路

注：数字和空心圆圈代表气动元件接口

a.气缸速度随负载变化较小，运动较平稳；

b.能承受与活塞运动方向相同的负载（反向负载）。

②双向调速回路。

图5－25所示为双向调速回路，图5－25（a）所示为采用单向节流阀式的双向节流调速回路，图5－25（b）所示为采用排气节流阀的双向节流调速回路。它们都是采用排气节流调速方式，当外负载变化不大时，进气阻力小，负载变化对速度影响小，比进气节流调速效果要好。

图5－25　双向调速回路

注：数字和空心圆圈代表气动元件接口

（3）方向控制阀与常用方向控制回路

气动方向控制阀按其作用特点可分为单向型和换向型两种，其阀芯结构主要有截止式和滑阀式。

①单向型方向控制阀。

单向型方向控制阀包括单向阀、或门型梭阀、与门型梭阀和快速排气阀，其中单向阀与液压单向阀类似。

a.或门型梭阀在气压传动系统中，当两个通路P1和P2均与另一通路A相通，而不允许P1与P2相通时，就要用或门型梭阀，如图5－26所示。由于阀芯像织布梭子一样来回运动，因而称为梭阀，该阀相当于两个单向阀的组合。在逻辑回路中，它起到或门的作用。

如图5－26（a）所示，当P1进气时，将阀芯推向右边，通路P2被关闭，于是气流从P1进入通路A；反之，气流则从P2进入A，如图5－26（b）所示。当P1和P2同时进气时，哪端压力高，A就与哪端相通，另一端就自动关闭。图5－26（c）所示为该阀的图形符号。

图5－26　或门型梭阀

b.与门型梭阀（双压阀）又称双压阀，该阀只有当两个输入口P1、P2同时进气时，A口才能输出。图5－27所示为与门型梭阀，当P1或P2单独输入时，如图5－27（a）和图5－27（b）所示，此时A口无输出；只有当P1、P2同时有输入时，A口才有输出，如图5－27（c）所示。当P1、P2气体压力不等时，则气压低的通过A口输出。图5－27（d）所示为该阀的图形符号。

图5－27　与门型梭阀

c.快速排气阀又称快排阀，它是为加快气缸运动做快速排气用的。图5－28所示为膜片式快速排气阀，当P口进气时，膜片被压下封住排气口，气流经膜片四周小孔由A口流出，同时关闭下口。当气流反向流动时，A口气压将膜片顶起封住P口，A口气体经T口迅速排掉。

图5－28　快速排气阀

（a）结构示意图；（b）图形符号
1—膜片；2—阀体

②换向型方向控制阀。

换向型方向控制阀（简称换向阀）的功能与液压的同类阀相似，操作方式、切换位置和职能符号也基本相同。图5－29所示为二位三通电磁换向阀结构原理图。常用的方向控制回路有以下几种。

图5－29　二位三通电磁换向阀结构原理图

a.单作用气缸换向回路。

图5－30（a）所示为由二位三通电磁阀控制的换向回路，通电时，活塞杆伸出；断电时，在弹簧力的作用下活塞杆缩回。

图5－30（b）所示为由三位五通电磁阀控制的换向回路，该阀具有自动对中功能，可使气缸停在任意位置，但定位精度不高、定位时间不长。

图5－30　单作用气缸换向回路

b.双作用气缸换向回路。

图5－31（a）所示为小通径的手动换向阀控制二位五通主阀操纵气缸换向；图5－31（b）所示为二位五通双电控阀控制气缸换向；图5－31（c）所示为两个小通径的手动阀控制二位五通主阀操纵气缸换向；图5－31（d）所示为三位五通阀控制气缸换向。该回路有中停功能，但定位精度不高。

图5－31　双作用气缸换向回路