什么是氣動執(zhí)行器?原理、分類、選型一篇搞定!
閥門中根據(jù)傳動方式有氣動、電動、手動、液動等,在這就講述氣動閥門。氣動閥門是由閥門和氣動執(zhí)行器組成的一體式閥門,借助壓縮空氣驅(qū)動的閥門。驅(qū)動力主要是執(zhí)行器,就此東正科技DONJOY工程師介紹氣動執(zhí)行器的原理和結(jié)構(gòu)、應用。
一、氣動執(zhí)行器概述
氣動執(zhí)行器是用氣壓力驅(qū)動啟閉或調(diào)節(jié)閥門的執(zhí)行裝置,又被稱氣動執(zhí)行機構(gòu)或氣動裝置,不過一般通俗的稱之為氣動頭。氣動執(zhí)行器的執(zhí)行機構(gòu)和調(diào)節(jié)機構(gòu)是統(tǒng)一的整體,其執(zhí)行機構(gòu)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(zhí)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(zhí)行機構(gòu)有結(jié)構(gòu)簡單,動作平穩(wěn)可靠,并且安全防爆等優(yōu)點,在發(fā)電廠、化工,煉油等對安全要求較高的生產(chǎn)過程中有廣泛的應用。
二、氣動執(zhí)行器的工作原理
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雙作用氣動執(zhí)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(zhuǎn)。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(zhuǎn)。(如果把活塞相對反方向安裝,輸出軸即變?yōu)榉聪蛐D(zhuǎn))
2.單作用氣動執(zhí)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(zhuǎn)。在氣源壓力經(jīng)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(zhuǎn)。(如果把活塞相對反方向安裝,彈簧復位時輸出軸即變?yōu)榉聪蛐D(zhuǎn))。
三、氣動執(zhí)行器的分類
1.薄膜式執(zhí)行機構(gòu)
薄膜式執(zhí)行機構(gòu)最為常用,它可以用作一般控制閥的推動裝置,組成氣動薄膜式執(zhí)行器。氣動薄膜式執(zhí)行機構(gòu)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(chǎn)生位移,從而改變閥的開度。它結(jié)構(gòu)簡單,價格便宜,維修方便,廣泛應用。
氣動薄膜執(zhí)行機構(gòu)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(zhí)行機構(gòu);當信號壓力增大時,閥桿向上動作的叫反作用執(zhí)行機構(gòu)。正作用執(zhí)行機構(gòu)的信號壓力是通入波紋膜片上方的薄膜氣室;反作用執(zhí)行機構(gòu)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(zhí)行機構(gòu)
氣動活塞執(zhí)行機構(gòu)使活塞在氣缸中移動產(chǎn)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(zhí)行機構(gòu),它的行程長,轉(zhuǎn)矩大,適用于輸出角位移和大力矩的場合。
東正氣動執(zhí)行機構(gòu)接收的信號標準為0.5至0.7MPa。
氣動活塞執(zhí)行機構(gòu)的主要部件為氣缸、活塞、推桿。氣缸內(nèi)活塞隨氣缸內(nèi)兩側(cè)壓差的變化而移動。根據(jù)特性分為比例式和兩位式兩種。兩位式根據(jù)根據(jù)輸入活塞兩側(cè)操作壓力的大小,活塞從高壓側(cè)被推向低壓側(cè)。比例式是在兩位式基礎(chǔ)上加以閥門定位器,使推桿位移和信號壓力成比例關(guān)系。
3.齒輪齒條式執(zhí)行機構(gòu)
齒輪齒條式(雙活塞齒條式)氣動執(zhí)行器,具有結(jié)構(gòu)緊湊,外觀優(yōu)美,反應迅捷,運行穩(wěn)定,使用壽命長等特點。所有配件都采用最先進的防腐蝕處理技術(shù),能適應各種惡劣工況。其高低溫以及各種特殊行程的執(zhí)行器在各種應用領(lǐng)域都有良好的表現(xiàn)。
四、氣動執(zhí)行器的選型
在選用氣動執(zhí)行器前,請確認閥門扭矩。并在扭矩上增加安全值,水蒸汽或非潤滑液體介質(zhì)增加25%安全值;非潤滑漿料液體介質(zhì)增加30%安全值。
當選用閥門扭矩為210NM,氣源壓力只有5bar,介質(zhì)為非潤滑的水蒸汽,考慮到安全因素,增加25%安全值值即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(zhí)行器扭矩表
五、氣動執(zhí)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(guī)定上面為薄膜式執(zhí)行機構(gòu);
2.在空載情況下,對氣缸內(nèi)輸入按規(guī)定的氣壓,其動作應平穩(wěn),無卡阻及爬行現(xiàn)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(shù)值,且動作應靈活,不允許各部位出現(xiàn)永久變形及其他異?,F(xiàn)象;
4.密封試驗用最大工作壓力進行試驗時,從各自背壓一側(cè)泄漏出的空氣量不允許超過(3+0.15D)cm3/min(標準狀態(tài));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倍的最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(jié)構(gòu)變形;
6.動作壽命次數(shù),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,啟閉操作的啟閉次數(shù)應不低于50000次(啟—閉循環(huán)為一次);
7.帶緩沖機構(gòu)的氣動裝置,當活塞運動到行程終端位置時,不允許出現(xiàn)沖擊現(xiàn)象。