淺談氣動換向閥的原理與應(yīng)用

張連軍

摘 要：隨著科學(xué)技術(shù)的逐漸發(fā)展，氣壓傳動技術(shù)廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)，氣動換向閥是氣壓傳動系統(tǒng)中應(yīng)用非常廣泛的一種方向控制閥，其結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、密封可靠，多用于組成全氣閥控制的氣壓傳動系統(tǒng)，它以壓縮空氣為動力推動換向閥閥芯移動，使氣路換向或接通。

關(guān)鍵詞：氣動技術(shù); 壓縮氣體; 氣缸; 換向閥; 單氣控3/2閥; 雙氣控5/2閥

中圖分類號：TH137.5?文獻標識碼：A? ? ?文章編號：1006-3315（2019）04-104-001

隨著科學(xué)技術(shù)的逐漸發(fā)展，氣壓傳動技術(shù)廣泛應(yīng)用于機械、電子、輕工、紡織、交通運輸?shù)雀餍懈鳂I(yè)。氣壓傳動技術(shù)有其他控制方式如機械控制、電氣控制、液壓控制不可比擬的優(yōu)點。如綠色環(huán)保、響應(yīng)速度快、防火、防爆、耐潮、結(jié)構(gòu)簡單，便于安裝維護。

氣動換向閥是氣壓傳動系統(tǒng)中應(yīng)用非常廣泛的一種方向控制閥，其結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、密封可靠，多用于組成全氣閥控制的氣壓傳動系統(tǒng)。它以壓縮空氣為動力推動換向閥閥芯移動，使氣路換向或者接通，它分為雙氣控和單氣控兩種類型。雙氣控閥的閥芯的移動都是依靠壓縮氣體推動的;而單氣控閥的閥芯一端是依靠壓縮氣體推動，另一端的移動通常是依靠彈簧的彈力來驅(qū)動。

在圖中，單氣控3/2閥處于初始狀態(tài)時，在彈簧力的作用下閥芯處于右端位置。此時該閥工作在右位，閥口1關(guān)閉，閥口2和3相通，3口排氣;當氣控信號口12有壓縮氣體進入時，閥芯在壓縮氣體的作用下，克服彈簧彈力向左移動，此時該閥工作在左位，閥口1和2接通，閥口2和3斷開，閥口2有壓縮氣體輸出。

雙氣控閥具有“記憶”功能，其工作原理如下：在圖中，當控制閥口12有壓縮氣體輸入時，閥口1和2、閥口4和5分別接通，閥口3關(guān)閉，使得閥口2和5分別有壓縮氣體輸出;當控制閥口12的壓縮氣體斷開時，雙氣控5/2閥仍然保持原來的導(dǎo)通狀態(tài)，也就是閥口1和2、4和5仍然導(dǎo)通，這就使得當前的位置被“記憶”下來。直到控制口14有壓縮氣體輸入時，閥芯的位置才會發(fā)生變化，使得閥口1和4、2和3導(dǎo)通，閥口5被關(guān)閉。這種原來的控制信號雖然斷開，但閥芯仍然保持原有導(dǎo)通狀態(tài)的特性我們稱之為雙氣控換向閥的“記憶”特性。

氣動控制閥在生產(chǎn)生活中應(yīng)用非常廣泛。氣動門即為典型的氣壓傳動控制回路，在該氣動控制回路中，執(zhí)行元件只有一個雙作用氣缸，5/2雙氣控換向閥控制壓縮氣體進入和流出雙作用缸的方向，從而控制雙作用氣缸的伸出和縮回，該氣路中只有一個氣缸，核心元件是5/2雙氣控換向閥，是單缸氣動控制回路。

其工作原理如下：

開門：按下開門按鈕1.2（3/2閥）時，閥1.2工作在左位，壓縮氣體經(jīng)過閥1.2到達雙氣控5/2換向閥1.1左側(cè)氣控口，雙氣控5/2換向閥1.1左位接通，此時閥口1和4、2和3導(dǎo)通，壓縮氣體經(jīng)1、4口進入氣缸A的左腔，氣缸A右腔的壓縮氣體經(jīng)2、3口排出，活塞桿將伸出，開始打開門;當松開啟動按鈕1.2時，由于雙氣控閥的“記憶”特性，該5/2換向閥1.1仍然工作在左位，所以門仍然被繼續(xù)打開。

關(guān)門：當按下關(guān)門按鈕1.3（3/2閥）時，閥1.3工作在左位，壓縮氣體經(jīng)閥1.3到達雙氣控5/2換向閥1.1的右側(cè)氣控口，雙氣控5/2換向閥1.1右位接通，此時閥口1和2、4和5導(dǎo)通，壓縮氣體經(jīng)1、2口進入氣缸A的右腔，氣缸A 左腔的壓縮氣體經(jīng)4、5口排出，活塞桿將縮回，開始關(guān)門;當松開關(guān)門按鈕1.3時由于雙氣控閥的“記憶”特性，5/2換向閥1.1仍然工作在右位，所以門仍被繼續(xù)關(guān)閉。

在氣動門氣動控制系統(tǒng)中，3/2閥1.2和1.3用來控制5/2雙氣控換向閥的換位信號，從而間接控制雙作用氣缸A的左側(cè)和右側(cè)氣控口分別得到和失去信號，使閥1.1做出相應(yīng)的換向動作，來改變進入氣缸的壓縮氣體的流向，最終實現(xiàn)氣缸運動方向的改變。在氣壓傳動系統(tǒng)中，像這樣的控制方式我們稱之為間接控制法。

氣缸的間接控制方法是用一個較小的控制元件（3/2閥）作為操作控制元件，而利用壓縮氣體來克服口徑大、流量大的主控元件（5/2氣控換向閥）的開啟阻力，所以它一般用于控制高速或者大口徑的氣缸，這種控制方法可以用一個較小的操作力得到較大的開啟力，并且容易實現(xiàn)遠程控制。

在氣缸的直接控制系統(tǒng)中，在初始位置，在彈簧力的作用下，5/2閥的右位接入系統(tǒng)，壓縮空氣經(jīng)閥的進氣口1到達工作口2，進入氣缸的右腔，氣缸左腔通過4、5口排氣，活塞收回，氣缸在初始位置;當按下按鈕，5/2閥的左位接入系統(tǒng)，壓縮空氣從閥的進氣口1到達工作口4，進入氣缸左腔，氣缸右腔通過2、3口排氣，是活塞桿伸出;當松開按鈕時，在彈簧力的作用下，5/2閥的右位接入系統(tǒng)，使活塞桿縮回，氣缸回到初始位置。

通過對直接控制回路分析，該氣路是通過手動方式來直接控制5/2閥的閥芯的移動，從而控制5/2換向閥的換向動作，像這種用一個閥直接控制氣缸動作的控制方法我們稱之為直接控制方式，它一般用在驅(qū)動氣缸所需的壓縮氣體氣流較小、控制閥的尺寸及所需的操作力也較小的場合。

參考文獻：

主編周曉峰，參編巢佳，朱裕生、李江，范繼寧主審.《液壓傳動與氣動技術(shù)》，中國勞動社會保障出版社ISBN978-7-5045-9043-5