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氣動執行器原理、分類、選型更新日期:2021-03-30

氣動執行器概述

   氣動執行器是用氣壓力驅動啟閉或調節閥門的執行裝置,又被稱氣動執行機構或氣動裝置,不過一般通俗的稱之為氣動頭。氣動執行器的執行機構和調節機構是統一的整體,其執行機構有薄膜式、活塞式、撥叉式和齒輪齒條式。
   活塞式行程長,適用于要求有較大推力的場合;而薄膜式行程較小,只能直接帶動閥桿。撥叉式氣動執行器具有扭矩大、空間小、扭矩曲線更符合閥門的扭矩曲線等特點,但是不很美觀;常用在大扭矩的閥門上。齒輪齒條式氣動執行機構有結構簡單,動作平穩可靠,并且防爆等優點,在發電廠、化工,煉油等對要求較高的生產過程中有廣泛的應用。
 
 

氣動執行器的工作原理

 
1.雙作用氣動執行器工作原理圖
 
   當氣源壓力從氣口(2)進入氣缸兩活塞之間中腔時,使兩活塞分離向氣缸兩端方向移動,兩端氣腔的空氣通過氣口(4)排出,同時使兩活塞齒條同步帶動輸出軸 (齒輪)逆時針方向旋轉。反之氣源壓力從氣口(4)進入氣缸兩端氣腔時,使兩活塞向氣缸中間方向移動,中間氣腔的空氣通過氣口(2)排出,同時使兩活塞齒條同步帶動輸出軸(齒輪)順時針方向旋轉。(如果把活塞相對反方向安裝,輸出軸即變為反向旋轉)
 
2.單作用氣動執行器工作原理圖
 
   當氣源壓力從氣口(2)進入氣缸兩活塞之間中腔時,使兩活塞分離向氣缸兩端方向移動,迫使兩端的彈簧壓縮,兩端氣腔的空氣通過氣口(4)排出,同時使兩活塞齒條同步帶動輸出軸(齒輪)逆時針方向旋轉。在氣源壓力經過電磁閥換向后,氣缸的兩活塞在彈簧的彈力下向中間方向移動,中間氣腔的空氣從氣口(2)排出,同時使兩活塞齒條同步帶動輸出軸(齒輪)順時針方向旋轉。(如果把活塞相對反方向安裝,彈簧復位時輸出軸即變為反向旋轉)。
 

氣動執行器的分類

 
1.薄膜式執行機構
 
   薄膜式執行機構為常用,它可以用作一般控制閥的推動裝置,組成氣動薄膜式執行器。氣動薄膜式執行機構的信號壓力p作用于膜片,使其變形,帶動膜片上的推桿移動,使閥芯產生位移,從而改變閥的開度。它結構簡單,價格便宜,維修方便,廣泛應用。
   氣動薄膜執行機構有正作用和反作用兩種形式。
   當來自控制器或閥門定位器的信號壓力增大時,閥桿向下的動作的叫正作用執行機構;當信號壓力增大時,閥桿向上動作的叫反作用執行機構。正作用執行機構的信號壓力是通入波紋膜片上方的薄膜氣室;反作用執行機構的信號壓力是通入波紋膜片下方的薄膜氣室。通過更換個別零件,兩者就能互相改裝。
 
 
2.活塞式執行機構
 
   氣動活塞執行機構使活塞在氣缸中移動產生推力,顯然,活塞式的輸出力度遠大于薄膜式。因此,薄膜式適用于出力較小、精度較高的場合;活塞式適用于輸出力較大的場合,如大口徑、高壓降控制或蝶閥的推動裝置。除薄膜式和活塞式之外,還有一種長行程執行機構,它的行程長,轉矩大,適用于輸出角位移和大力矩的場合。
氣動執行機構接收的信號標準為0.02~0.1MPa。
   氣動活塞執行機構的主要部件為氣缸、活塞、推桿。氣缸內活塞隨氣缸內兩側壓差的變化而移動。根據特性分為比例式和兩位式兩種。兩位式根據根據輸入活塞兩側壓力的大小,活塞從高壓側被推向低壓側。比例式是在兩位式基礎上加以閥門定位器,使推桿位移和信號壓力成比例關系。
 
3.齒輪齒條式執行機構
 
   齒輪齒條式(雙活塞齒條式)氣動執行器,具有結構緊湊,外觀優美,反應迅捷,運行穩定,使用長等特點。所有配件都采用先進的防腐蝕處理技術,能適應各種惡劣工況。其高低溫以及各種特殊行程的執行器在各種應用領域都有良好的表現。
 

氣動執行器的選型

 
   在選用氣動執行器前,請確認閥門扭矩。并在扭矩上增加值,水蒸汽或非潤滑液體介質增加25%值;非潤滑漿料液體介質增加30%值。
   當選用閥門扭矩為210NM,氣源壓力只有5bar,介質為非潤滑的水蒸汽,考慮到因素,增加25%值值即262NM,按雙作用輸出扭矩表查找氣源壓力在5bar時相應扭矩值。應選用277NM,型號為POADA300。

氣動執行器扭矩表
 
 

氣動執行器的性能特點

   1.氣動裝置額定輸出力或力矩應符合GB/T12222和GB/T12223的規定上面為薄膜式執行機構;
   2.在空載情況下,對氣缸內輸入按規定的氣壓,其動作應平穩,無卡阻及爬行現象;
   3.在0.6MPa的空氣壓力下,氣動裝置啟、閉兩個方向的輸出力矩或推力,其值應不小于氣動裝置標牌所標示的數值,且動作應靈活,不允許各部位出現變形及其他異,F象;
   4.密封試驗用大工作壓力進行試驗時,從各自背壓一側泄漏出的空氣量不允許超過(3+0.15D)cm3/min(標準狀態);從端蓋、輸出軸處泄漏出的空氣量不允許超過(3+0.15d)cm3/min;
   5.強度試驗用1.5倍的大工作壓力進行試驗,保持試驗壓力3min后,其缸體端蓋和靜密封部位不允許有滲漏及結構變形;
   6.動作次數,氣動裝置模擬氣動閥門動作,在保持兩個方向的輸出力矩或推力能力的情況下,啟閉的啟閉次數應不低于50000次(啟—閉循環為一次);
   7.帶緩沖機構的氣動裝置,當活塞運動到行程終端位置時,不允許出現沖擊現象。
 

 
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