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流量控制阀可以调节气体流动的速度,节流阀属于流量控制阀。

流量控制就是通过改变局部阻力的大小来控制流量的大小。节流阀安装在气动回路中,通过调节阀的开度,用于对气缸的速度控制,必须注意节流阀不能完全关闭。节流阀的工作原理、图形符号及实物图如图8-8所示。

在单向节流阀中,气体只能在一个方向上流动。气体从单向阀反向流动时被截断,气体只能通过节流阀截面流动,这种阀可以直接安装在气缸上,用来控制气缸运动速度。如图8-9所示,压缩空气从单向节流阀的左腔进入时,单向密封圈3被压在阀体上,空气只能从调节螺母1调整大小的节流口2通过,再由右腔输出。当压缩空气从右腔进入时,单向密封圈在空气压力的作用下向上翘起,使得气体不必通过节流阀可以直接流至左腔,此时单向节流阀不起节流作用。

(a)工作原理;(b)实物图;(c)图形符号
1—调节螺母;2—节流口;3—单向密封圈

3.进气节流与排气节流

根据单向节流阀在气动回路中连接方式的不同,可以将速度控制方式分为进气节流速度控制和排气节流速度控制。图8-10所示为节流气动回路图。

进气节流指的是压缩空气经节流阀调速后进入气缸,推动活塞缓慢运动,气缸排出的气体不经过节流阀,通过单向阀自由排出。而排气节流指的是压缩空气经单向阀直接进入气缸,推动活塞运动,而气缸排出的气体则必须通过节流阀受到节流调速后才能排出,从而使气缸活塞运动速度得到控制。

(1)采用进气节流:活塞上微小的负载波动都会导致气缸活塞速度的明显变化,使活塞运动速度稳定性差。

①当负载的方向与活塞运动方向相同时(负值负载)可能会出现活塞不受节流阀控制的前冲现象。

②当活塞杆碰到阻挡或达到极限位置而停止后,其工作腔由于受到节流作用,压力逐渐上升到系统最高压力,利用这个过程可以很方便地实现压力顺序控制。

(2)采用排气节流:采用排气节流进行速度控制,气缸排气腔由于排气受阻形成背压。排气腔形成的这种背压,减少了负载波动对速度的影响,提高了运动的平稳性,使排气节流成为最常用的调速方式。

①在出现负值时,排气节流由于有背压的存在,可以阻止活塞的前冲。

②气缸活塞运动停止后,气缸进气腔由于没有节流,压力迅速上升;排气腔压力在节流阀作用下逐渐下降到零。

当入口压力下降至一定值时,出口有压力的气体自动从排气口迅速排出的阀,称为快速排气阀。它通过降低气缸排气腔的阻力,达到将气体迅速排出以提高气缸活塞运动速度的目的。其工作原理、实物图及图形符号如图8-11所示。

如图8-11所示,快速排气阀有三个阀口1、2、3。阀口1接气源,阀口2接执行元件,阀口3通大气。当阀口1有压缩空气输入时,推动阀芯上移,阀口1与2相通,给执行元件供气;当阀口1无压缩空气输入时,执行元件的气体通过阀口2使阀芯下移,堵住阀口1,同时打开阀口3,气体通过阀口3快速排出。

快速排气阀常装在换向阀和气缸之间,使气缸的排气不用通过换向阀而快速排出,从而加快了气缸往复运动的速度,缩短了工作周期。一般情况下,快速排气阀直接安装在气缸上或靠近气缸的位置。

延时阀用于信号的延迟,在气动系统中是一种时间控制元件。如图8-12所示,延时阀有一个3/2换向阀、一个单向节流阀和一个储气罐。3/2换向阀可以是常开或常闭类型,两种类型均可产生0～30s的延时。

如图8-12所示,常开型延时阀的工作原理:压缩气体(控制信号)通过气口12进入单向节流阀,随后气体进入储气罐中。当储气罐内的压力达到3/2换向阀的先导口压力值时,3/2换向阀开启,输入口1和输出口2导通,产生输出信号,延时阀的延时时间就是储气罐建立先导口压力的时间。

如果延时阀切换到初始位置,压缩气体从储气罐中经单向节流阀的单向支路排出。换向阀弹簧复位回到初始位置,输入口1和输出口2之间断开,如图8-13所示。

延时阀在延时回路中的应用:如图8-14所示,回路中使用了两个延时阀1V2和1V1。当按下按钮1S1时,延时阀1V1产生一个信号,控制元件1V3的先导口14收到该信号后,驱动气缸(1A)伸出,延时阀1V1的延时设定时间为0.5s。当气缸运动到极限位置1S2时,延时阀1V2收到一个气信号,当延时时间达到后,换向阀切换,气缸缩回。再次按下1S1的启动按钮后,将开启新的运动循环。