浅谈气动换向阀的原理与应用

张连军

摘 要：随着科学技术的逐渐发展，气压传动技术广泛应用于各行各业，气动换向阀是气压传动系统中应用非常广泛的一种方向控制阀，其结构简单、紧凑、密封可靠，多用于组成全气阀控制的气压传动系统，它以压缩空气为动力推动换向阀阀芯移动，使气路换向或接通。

关键词：气动技术; 压缩气体; 气缸; 换向阀; 单气控3/2阀; 双气控5/2阀

中图分类号：TH137.5 文献标识码：A     文章编号：1006-3315（2019）04-104-001

随着科学技术的逐渐发展，气压传动技术广泛应用于机械、电子、轻工、纺织、交通运输等各行各业。气压传动技术有其他控制方式如机械控制、电气控制、液压控制不可比拟的优点。如绿色环保、响应速度快、防火、防爆、耐潮、结构简单，便于安装维护。

气动换向阀是气压传动系统中应用非常广泛的一种方向控制阀，其结构简单、紧凑、密封可靠，多用于组成全气阀控制的气压传动系统。它以压缩空气为动力推动换向阀阀芯移动，使气路换向或者接通，它分为双气控和单气控两种类型。双气控阀的阀芯的移动都是依靠压缩气体推动的;而单气控阀的阀芯一端是依靠压缩气体推动，另一端的移动通常是依靠弹簧的弹力来驱动。

在图中，单气控3/2阀处于初始状态时，在弹簧力的作用下阀芯处于右端位置。此时该阀工作在右位，阀口1关闭，阀口2和3相通，3口排气;当气控信号口12有压缩气体进入时，阀芯在压缩气体的作用下，克服弹簧弹力向左移动，此时该阀工作在左位，阀口1和2接通，阀口2和3断开，阀口2有压缩气体输出。

双气控阀具有“记忆”功能，其工作原理如下：在图中，当控制阀口12有压缩气体输入时，阀口1和2、阀口4和5分别接通，阀口3关闭，使得阀口2和5分别有压缩气体输出;当控制阀口12的压缩气体断开时，双气控5/2阀仍然保持原来的导通状态，也就是阀口1和2、4和5仍然导通，这就使得当前的位置被“记忆”下来。直到控制口14有压缩气体输入时，阀芯的位置才会发生变化，使得阀口1和4、2和3导通，阀口5被关闭。这种原来的控制信号虽然断开，但阀芯仍然保持原有导通状态的特性我们称之为双气控换向阀的“记忆”特性。

气动控制阀在生产生活中应用非常广泛。气动门即为典型的气压传动控制回路，在该气动控制回路中，执行元件只有一个双作用气缸，5/2双气控换向阀控制压缩气体进入和流出双作用缸的方向，从而控制双作用气缸的伸出和缩回，该气路中只有一个气缸，核心元件是5/2双气控换向阀，是单缸气动控制回路。

其工作原理如下：

開门：按下开门按钮1.2（3/2阀）时，阀1.2工作在左位，压缩气体经过阀1.2到达双气控5/2换向阀1.1左侧气控口，双气控5/2换向阀1.1左位接通，此时阀口1和4、2和3导通，压缩气体经1、4口进入气缸A的左腔，气缸A右腔的压缩气体经2、3口排出，活塞杆将伸出，开始打开门;当松开启动按钮1.2时，由于双气控阀的“记忆”特性，该5/2换向阀1.1仍然工作在左位，所以门仍然被继续打开。

关门：当按下关门按钮1.3（3/2阀）时，阀1.3工作在左位，压缩气体经阀1.3到达双气控5/2换向阀1.1的右侧气控口，双气控5/2换向阀1.1右位接通，此时阀口1和2、4和5导通，压缩气体经1、2口进入气缸A的右腔，气缸A 左腔的压缩气体经4、5口排出，活塞杆将缩回，开始关门;当松开关门按钮1.3时由于双气控阀的“记忆”特性，5/2换向阀1.1仍然工作在右位，所以门仍被继续关闭。

在气动门气动控制系统中，3/2阀1.2和1.3用来控制5/2双气控换向阀的换位信号，从而间接控制双作用气缸A的左侧和右侧气控口分别得到和失去信号，使阀1.1做出相应的换向动作，来改变进入气缸的压缩气体的流向，最终实现气缸运动方向的改变。在气压传动系统中，像这样的控制方式我们称之为间接控制法。

气缸的间接控制方法是用一个较小的控制元件（3/2阀）作为操作控制元件，而利用压缩气体来克服口径大、流量大的主控元件（5/2气控换向阀）的开启阻力，所以它一般用于控制高速或者大口径的气缸，这种控制方法可以用一个较小的操作力得到较大的开启力，并且容易实现远程控制。

在气缸的直接控制系统中，在初始位置，在弹簧力的作用下，5/2阀的右位接入系统，压缩空气经阀的进气口1到达工作口2，进入气缸的右腔，气缸左腔通过4、5口排气，活塞收回，气缸在初始位置;当按下按钮，5/2阀的左位接入系统，压缩空气从阀的进气口1到达工作口4，进入气缸左腔，气缸右腔通过2、3口排气，是活塞杆伸出;当松开按钮时，在弹簧力的作用下，5/2阀的右位接入系统，使活塞杆缩回，气缸回到初始位置。

通过对直接控制回路分析，该气路是通过手动方式来直接控制5/2阀的阀芯的移动，从而控制5/2换向阀的换向动作，像这种用一个阀直接控制气缸动作的控制方法我们称之为直接控制方式，它一般用在驱动气缸所需的压缩气体气流较小、控制阀的尺寸及所需的操作力也较小的场合。

参考文献：

主编周晓峰，参编巢佳，朱裕生、李江，范继宁主审.《液压传动与气动技术》，中国劳动社会保障出版社ISBN978-7-5045-9043-5