气动放大器(阀体)

名称

结构原理图

工作原理

组成和优缺点

射

流

管

阀

1—射流管；

2—传动杆；

3—接收器；

4—螺钉

射流管阀由射流管和接受器两部分组成，通过螺钉4改变弹簧压缩量来调节射流管1的中位。射流管的偏转角由力马达通过传动杆2控制(也可以由力矩马达直接控制射流管偏转)。射流管的回转轴也是气源的供给管路。接收器3固定不动，它的两个接收孔的中心位于射流管的回转平面内。接收器的两输出孔分别与执行元件的两工作腔连接，如图a中虚线所示

射流管喷口有收缩形和拉伐尔形两种，前者可将气流加速到声速，而后者可将气源压力较高的气流加速到超声速。射流管的作用之一是接受力马达或力矩马达的控制信号，并将控制信号转换成射流管的偏转角α；作用之二是将气体的压力能转变成动能

接收器中的两个接收通道是扩张形的，其作用是使高速气流减速，恢复压力能。射流管阀的实际工作原理是能量的转换和分配

射流管阀的应用虽没有喷嘴挡板阀那么广泛，但在动力控制系统中应用较多，有时也在二级阀中作功率级用。射流管阀也具有结构简单、对气源净化要求不高等优点。与喷嘴挡板阀相比，射流管阀的效率略高，在流量大、效率要求较高的控制系统中，均采用射流管阀

射流管阀适用的气源压力不宜太高。高速气流从射流管中喷出进入接收孔，而负载工作腔的一部分气体从接收孔返回大气，在这些流动过程中，射流管受到气流的反作用力。当射流管处于中位时，反作用力的合力通过射流管的转轴；当射流管偏转角增大时，射流管受到的气流反作用力矩也增大，该力矩方向与射流管的控制力矩方向相反，致使射流管产生振荡。过高的气源压力会引起控制系统的不稳定。经验表明，射流管阀的气源压力限制在0.4MPa以下为好

射流管阀的缺点是输出刚度低，中位功率损失大

膜

片

式

喷

嘴

挡

板

(b)膜片式喷嘴挡板阀结构原理

当气源进入放大器后，一部分气体进入F室，另一部分气体经恒定节流孔进入C室。当A室无控制信号p_c输入时，进入C室的气体经喷嘴流入B室再通过排气孔a排向大气，在F室内的气体压力作用下，截止阀关闭，输出口E无气体输出。当控制信号p_c输入A室后，A、B室间的膜片在p_c的作用下变形，堵住喷嘴，C室内气体不能排出，压力随之升高，达到一定压力值时推动C室下的膜片，打开截止阀，接通p与E之间的通道，高压气流从输出口E输出。当控制信号压力p_c消失后，截止阀关闭，输出口E与排气口b接通排气

由上述工作原理分析可知，放大器实际上是一种微压控制阀，即用很小的压力气体作为输入控制信号，以获得压力较高、流量较大的气流输出

如图b所示的膜片式气动放大器是一个两级放大器，第一级是用膜片-喷嘴式进行压力放大，第二级是功率放大

该气动放大器由于没有摩擦部件和相对机械滑动部分，因此它有较高的灵敏度和较长的使用寿命。但其恒定节流孔小，工作中易被堵塞而失灵

滑

阀

滑阀工作原理

根据阀芯形状的不同，滑阀分为柱形滑阀和滑板滑阀，柱形滑阀应用最广。柱形滑阀的阀芯是具有多凸肩的圆柱体，凸肩棱边与阀体(或阀套)内凹槽棱边组成节流口。根据凸肩的多少，滑阀分为二凸肩阀、三凸肩阀、四凸肩阀(见图c~图e)。按阀芯位于中位时节流口的开闭状况，滑阀又分为中开阀和中闭阀。中开阀又称正开口阀，阀芯凸肩与凹槽之间构成的是负重叠(负遮盖)量，如图c所示；中闭阀又有零开口阀(零重叠量)和负开口阀(正重叠量)两种，如图d和图e所示。与开关式方向阀分类相同，伺服/比例控制阀也有三通阀、四通阀、五通阀之分

柱形滑阀和滑板滑阀的工作原理相同，现以柱形滑阀为例进行分析

三通滑阀具有两个节流口，与差动气缸组成气动比例控制系统，如图f所示。当阀芯在力马达的作用下由中位(零位)向右移动一距离时，节流口1关死，节流口2打开，气缸无杆腔进气；当阀芯反向移动时，则节流口2关死，节流口1打开，气缸无杆腔排气。阀芯运动的方向受输入信号的极性控制，节流口开口量的大小受输入信号大小控制。可以用半桥气动回路描述三通滑阀的工作状态

图g所示为四通滑阀组成的控制系统。四通滑阀有四个节流口，节流口的开闭情况视滑阀的中开式或中闭式而不同。对零开口阀，当阀芯向某一方向运动时，两个节流口关闭，其余两个节流口流通面积逐渐增大；当阀芯由中位反向运动时，节流口的开闭情况恰好相反

对中开式四通滑阀，当阀芯的位移量小于中位时的负重叠量时，四个节流口都是可变的；当阀芯的位移量大于中位时的负重叠量时，工作情况与零开口阀相同

对负开口阀，当阀芯的位移量小于中位时的正重叠量时，四个节流口始终处于关闭状态。当阀芯位移超过上述正重叠量时，工作情况与零开口阀相同。由负开口阀组成的控制系统，存在明显的死区

四通滑阀的工作状态可用全桥气动回路来描述

五通滑阀与四通滑阀功能完全相同，仅比四通滑阀多一个排气口

与其他气动放大器相比，气动滑阀具有输出功率大，滑芯能实现静态平衡，控制功率小，中闭阀中位可以不消耗能量等特点。但滑阀的缺点也是明显的，阀芯与阀体(或阀套)构成的节流口，尺寸精度要求高，加工困难，生产成本高，由于气体的润滑性能差，阀芯与阀体(阀套)构成的摩擦副干摩擦力大，影响了控制系统的线性性能。这些缺点限制了滑阀在气动伺服控制系统中的应用