因为弹簧刚度较低，且工作过程中减压阀阀芯位移很小，可以认为 Fs基本保持不变,故节流阀两端压差 p2-p3 也基本保持不变，这就保证了通过节流阀的流量稳定。图 3-26（b）、图 3-26（c）分别为调速阀的图形符号和简化图形符号。 图 3-26 ( d ）为调速阀与节流阀的流量特性比较。 （a）工作原理图

调速阀

单向调速阀 调速阀

压力控制阀及其应用 增压回路-1

增压回路-2

小 结 液压控制阀简称液压阀 液压阀是液压系统中控制油液流动方向、压力及流量的元件 小 结 液压控制阀简称液压阀 液压阀是液压系统中控制油液流动方向、压力及流量的元件 液压阀按其用途不同可分为方向控制阀、压力控制阀和流量控制阀 液压阀的性能、特点及选用直接影响到液压系统的工作情况

§3-2-4 辅助元件 1、油箱 油箱的主要功能是储存油液，此外，还有散热（控制油温）、阻止杂质进人、沉淀油中杂质以及分离气泡等功能。 油箱容量如果太小，就会使油温上升。油箱容量一般设计为泵每分钟流量的 2 ～4 倍。油箱可分为⑴开式和⑵闭式两种，开式油箱中油的油液面和大气相通，而闭式油箱中的油液面和大气隔绝。液压系统中大多数采用开式油箱。开式油箱大部分是由钢板焊接而成的，如图 3-27 所示为工业上使用的典型焊接式油箱。

2、滤油器 ⑴功用滤油器的功用：是过滤混在液压油液中的杂质，降低 进人系统中油液的污染度，保证系统正常工作。 ⑵类型：滤油器按其滤芯材料的过滤机制来分，有①表面型滤油 器、②深度型滤油器和③吸附型滤油器三种。 液压滤芯

⑶滤油器的选用：选用滤油器时应考虑到如下问两： ① 过波精度。原则上大于滤芯网目的污染物是不能通过滤芯的。滤 油器上的过滤精度常用能被过滤掉的杂质颗粒的公称尺寸大小 来表示。系统压力越高，过滤精度越低 ② 液压油通过的能力。液压油通过的流量大小和滤芯的通流面积 有关。一般可根据要求通过的流量选用相对应规格的滤油器。 〔 为了降低阻力要求滤油器的容量为泵流量的两倍以上） ③ 耐压。选用滤油器时必须注意系统中冲击压力的产生。而滤油器的 耐压包含滤芯的耐压和壳体的耐压。一般滤芯的耐压为0.01～ 0.1 MPa ，这主要靠滤芯有足够的通流面积，使其压降小，以 避免滤芯被破坏。滤芯被堵塞，压降便增加.

滤油器

3、蓄能器 蓄能器是液压系统中的一种储存油液压力能的装置其主要功用如下： ⑴蓄能器的功用 ① 作为辅助动力源； ② 保压和补充泄漏； ③ 吸收压力冲击和消除压力脉动。

⑵蓄能器的分类 蓄能器有弹簧式、重锤式和充气式三类。常用的是充气式，它利用气体的压缩和膨胀储存、释放压力能，在充气式蓄能器中，气体和油液被隔开，而根据隔离的方式不同，充气式蓄能器又分为活塞式、气囊式等如图 3-28（a）所示为活塞式蓄能器，图 3-28（b）所示为气囊式蓄能器，图 3-28 （c）为蓄能器的图形符号

§3-3 气动元件概述 本节提示 气压传动系统一般由以下部分组成 1、气源装置及捕助元件 2、气动执行元件 本节所述气动元件，均为数控机床气压系统中的常用元件。掌握这些元件的原理、性能及应用是掌握数控机床气压系统知识的必备基础。 气压传动系统一般由以下部分组成 1、气源装置及捕助元件 气源装置及辅助元件将原动机供给的机械能转换为气体的压力 能，为各类气动设备提供动力，如空气压缩机。 2、气动执行元件 气动执行元件将气体的压力能转变为机械能，输出到工作机构 上，如气缸、气压马达。 3、气动控制元件 气动控制元件用以控制压缩空气的压力、流量和流动方向以及执行元件 的工作顺序，使执行元件完成预定的运动规律。如单向阀、换向阀、减 压阀、顺序阀、安全阀、排气节流阀等。

§3-3-1 气源装置及辅助元件 1、气源装置包括： ⑴压缩空气站与空气压缩机； ⑵气源净化装置包括； ① 冷却器； ② 油水分离器； ③ 空气过滤器； ④ 干燥器 2、辅助元件包括： ⑴油雾器 ⑵ 消声器 ⑶储气罐

1、气源装置 ⑴压缩空气站与空气压缩机 图 3-29 典型气源系统的组成 图 3-29 典型气源系统的组成 1-自动排水器；2-小气罐；3-单向阔；4-安全阀；5-空气压缩机； 6-电动机；7-压力开关；8-压力表；9- 截止阀；10-后冷却器； Ll-油水分离器；12-气罐

空压机按翰出压力分为三大类： 低压（0.2～1.0MPa ）； 按工作原理分为：⑴容积式 ⑵速度式。 常见的容积式空气压缩机按结构不同分为： ⑴活塞式； ⑵叶片式； ⑶螺杆式。 其工作原理与液压泵相同，由一个可变的密闭空间的变化产生吸、排气，加上适当的配流机构来完成工作过程。

⑵气源净化装置 由空气压缩机输出的压缩空气，虽然能够满足一定压力和流量的要求，但还不能被气动装置使用。压缩机从大气中吸人含有水分和灰尘的空气，经压缩后空气温度高达 140～170 ℃ ．这时压缩机气缸里的润滑油也部分地成为气态。这些油分、水分以及灰尘便形成混合的胶体微雾及杂质，混合在压缩空气中一同排出。这些杂质若进人气动系统，则会造成管路堵塞和锈蚀，加速元件磨损和老化，使泄漏增加，缩短使用寿命。因此，必须设置气源净化处理装置，提高压缩空气的质量。 净化装置一般包括：①后冷却器； ②油水分离器； ③空气过滤器； ④干燥器； ⑤气罐等。

① 冷却器。 冷却器的作用就是将空气压缩机出口的高温压缩空气冷却到 40 ℃ ，并使其中的水蒸气和油雾冷凝成水滴和油滴。根据冷却介质不同可分为风冷和水冷两种。 箱式 压缩空气冷冻干燥机

油水分离器的作用是分离并排除压缩空气中所含的水分、油分和灰尘等杂质，使压缩空气得到初步净化。 ② 油水分离器。 油水分离器的作用是分离并排除压缩空气中所含的水分、油分和灰尘等杂质，使压缩空气得到初步净化。 压缩空气油水分离器

空气过滤器的作用是滤除压缩空气中的杂质微粒，除去液态的油污和水滴，使压缩空气进一步净化，但不能除去气态物质。常用的有一次过滤器和二次过滤器。 ③ 空气过滤器。 空气过滤器的作用是滤除压缩空气中的杂质微粒，除去液态的油污和水滴，使压缩空气进一步净化，但不能除去气态物质。常用的有一次过滤器和二次过滤器。 压缩空气过滤器

干燥器的作用是进一步除去压缩空气中含有的水蒸气。主要方法有冷冻法和吸附法。 ④ 干燥器。 干燥器的作用是进一步除去压缩空气中含有的水蒸气。主要方法有冷冻法和吸附法。 冷冻法是利用制冷设备使压缩空气冷却到一定的露点温度，析出空气中的多余水分，从而达到所需要的干燥程度。 吸附法是利用硅胶、活性氧化铝、焦炭或分子筛等具有吸附性能的干燥剂来吸附压缩空气中的水分以达到干操的目的。 压缩空气除水器 压缩空气干燥器

2、 辅助元件 ⑴油雾器 油雾器的作用是将润滑油雾化并注人空气流中，随着压缩空气流人到需要润滑的部位，达到润滑的目的。油雾器在使用中一定要垂直安装，它可以单独使用，也可以与空气过滤器、溢流减压阀、油雾器三件联合使用（气动三联件），具有减压和油雾润滑的功能。联合使用时其连接顺序应为“空气过滤器～溢流减压阀～油雾器”，不能颠倒。安装时，气源调节装置应尽量靠近气动没奋附迈，距离不应大于 5m。 图 3-30为气动三联件的外观图及图形符号 油雾器

⑵ 消声器 消声器是用来降低排气噪音的。它是通过阻尼和增大排气面积来降低排气速度和压力以降低噪音的。

⑶储气罐 储气罐的作用是消除压力波动，保证输出气流的连续性；进一步分离压缩空气中的水分和油分；储存一定量的压缩空气，调节用气量或以备发生故障和临时需要时应急使用。

§3-3-2 气动执行元件 1、气缸 在气动自动化系统中，气缸由于具有相对较低的成本，容易安装，结构简单，耐用，各种缸径尺寸及行程可选等优点，所以是应用最广泛的一种执行元件。根据使用条件不同，气缸的结构、形状和功能也不一样。 ⑴气缸的分类 ① 按结构不同分为活塞式、柱塞式、叶片式、薄膜式及气液 阻尼式气缸； ② 按压缩空气作用在活塞端面上的方向分为单作用气缸和双 作用气缸； ③ 按安装方式分为法兰式、耳座式、轴销式和凸缘式气缸； ④ 按功能分为普通气缸和特殊气缸

单作用气缸是指压缩空气在气缸的一端进气推动活塞运动，而活塞的返回则借助于其他外力，如重力、弹簧力。 ⑵典型气缸介绍 ① 单作用气缸 ② 气液阻尼式气缸 ③ 摆动式气缸 ① 单作用气缸 单作用气缸是指压缩空气在气缸的一端进气推动活塞运动，而活塞的返回则借助于其他外力，如重力、弹簧力。 如图 3-31 所示为单作用活塞式气缸外观图。

② 气液阻尼式气缸 气液阻尼式气缸由气缸和液压缸组合而成，它以压缩空气为动力，利用油液的不可压缩性和控制流量来获得活塞的平稳运动及调节活塞的运动速度。由于同时具有气缸和液压缸的优点，因此得到了越来越广泛的应用。

阻尼器

摆动式气缸是将压缩空气的压力能转变为气缸输出轴的回转机械能的一种气缸。 ③ 摆动式气缸 摆动式气缸是将压缩空气的压力能转变为气缸输出轴的回转机械能的一种气缸。 图 3-32 为叶片式摆动气缸结构原理图。 叶片式摆动气缸可分为单叶片式、双叶片式和多叶片式。 叶片越多，摆动角度越小但扭矩却越大。 单叶片式输出摆动角度小于 360°，双叶片式输出摆动角度小于 180° 图 3-32 叶片式摆动气缸结构原理图 1-叶片；2-定子；3-挡块

摆动式气缸

2、气动马达 气动马达是一种做连续旋转运动的气动执行元件，是一种把压缩空气的压力能转换成回转机械能的能量转换装置，其作用相当于电动机或液压马达，它输出转矩、驱动执行机构做旋转运动。 在气压传动中广泛使用的是叶片式、活塞式和齿轮式气动马达。 图 3-33 为双向旋转的叶片式气压马达工作原理图。 1-叶片； 2-转子；3-定子

气动马达

§3-3-3 气动控制元件 1、方向控制阀； 2、流量控制阀； ⑴单向节流阀； ⑵排气节流阀； 3、压力控制阀 ⑴减压阀； ⑵安全阀； ⑶顺序阀；

方向控制阀按阀内气流的流通方向分为单向型和换向型。 1、方向控制阀 方向控制阀按阀内气流的流通方向分为单向型和换向型。 按控制操纵方式分为电磁、气压、人工、机械等； 按位置和通口分为二位二通阀、二位三通阀、三位四通阀和三位五通阀等。 常用方向控制阀为梭阀。梭阀又称为双向控制阀。 图 3-34 之为梭阀外观图、工作原理图及图形符号。 有两个输入信号口 l 和一个输出信号口 2 。若在个输人信号口上有气信号，则与该输入信号口相对的阀口就被关闭，同时在输出信号口 2 上有气信号输出。这种阀具有“或”逻辑功能，即只要在任输人信号口 1 上有气信号，在输出信号口 2 上就会有气信号输出。

在气动系统中．经常要求控制气动执行元件的运动速度，这要靠调节压缩空气的流量来实现。用来控制气体流量的阀．称为流量控制阀。 2、流量控制阀 在气动系统中．经常要求控制气动执行元件的运动速度，这要靠调节压缩空气的流量来实现。用来控制气体流量的阀．称为流量控制阀。 流量控制阀是通过改变阀的通流面积来实现流量控制的元件，它包括单向节流阀、排气节流阀等。 单向节流阀

⑴单向节流阀 单向节流阀是由单向阀和节流阀组合而成的。图 3-35 为单向节流阀外观图、工作原理图及图形符号。当气流从人口 P 进人．单向阀阀芯 2 被顶在阀座上，空气只能从节流口 4 流向出口 R ，流量被节流阀节流口的大小所限制，调节针阀 1 可以调节通流面积。 图 3-35 单向书流阀 1-调节针阀；2-单向阀阀芯；3-弹簧；4-节流口

排气节流阀的节流原理和单向节流阀一样，也是靠调节通流面积来调节阀的流量的。 ⑵排气节流阀 排气节流阀的节流原理和单向节流阀一样，也是靠调节通流面积来调节阀的流量的。 图 3-36 为排气节流树工作原理图及图形符号。 气流从 A 口进人阀内，由节流口 l 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。单向节流阀通常安装在系统中调节气流的流量，而排气节流阀只能安装在排气口处，调节排出气体的流量，以此来调节执行机构的运动速度。 1-节流口；2-消声套

排气节流阀

压力控制阀用来控制气动系统中压缩空气的压力，以满足各种压力需求或用于节能。 3、压力控制阀 压力控制阀用来控制气动系统中压缩空气的压力，以满足各种压力需求或用于节能。 压力控制阀有三种 ⑴减压阀； ⑵安全阀（溢流阀）； ⑶顺序阀。

减压阀又称为调压阀，以出口压力为控制信号，将较高的入口压力调节并降低到符合使用的出口压力，并保持调节后出口压力的稳定。 ⑴减压阀 减压阀又称为调压阀，以出口压力为控制信号，将较高的入口压力调节并降低到符合使用的出口压力，并保持调节后出口压力的稳定。 使用时，应安装在分水气阀之后，油雾器之前。 减压阀的调压方式有直动式和先导式两种，一般先导式减压阀的流量特性比直动式的好。直动式减压阀通径在 20～25 mm 范围，输出压力在0～1.0MPa 范围内最为适当，超出这个范围应选用先导式。

安全阀用来防止系统内压力超过最大许用压力，用来保护回路或气动装置的安全。 ⑵安全阀 安全阀用来防止系统内压力超过最大许用压力，用来保护回路或气动装置的安全。 图 3-37 为安全阀的工作原理图及图形符号。 阀的输入口与控制系统（或装置）相连，当系统压力小于此阀的调定压力时，弹簧力使阀芯紧压在阀座上如图 3-37 ( a ）所示。当系统压力大于其调定压力时，则阀芯开启，压缩空气从 R 口排放到大气中，如图 3-37（ b ）所示。此后，当系统中的压力降低到其调定值时，阀门关闭，并保持密封。

安全阀

安全阀

⑶顺序阀 顺序阀是靠回路中的压力变化来控制气缸顺序动作的一种压力控制阀。在气动系统中，顺序阀通常安装在需要某一特定压力的场合，以便完成某一操作。只有达到需要的操作压力后，顺序阀才有气信号输出。 图 3-38 为顺序阀的工作原理图及图形符号。 当控制口 k 的气信号压力小于阀的弹簧调定压力时，从1口进人的压缩空气被堵塞， 2 口的气体经 3 口排放。只有当控制口 k 的气信号压力超过了弹簧调定值，压缩空气才能将膜片和柱塞顶起，顺序阀开启。压缩空气从 1 口流向 2 口， 3 门被堵塞。调节杆上带一个锁定螺母可以锁定预调压力值。

1、2、3—通气口；k—控制口

END