气动头(2).docx

1、气 动 执 行 机 构 俗 称 气 动 头 又 称 气 动 执 行 器 （ 英 文 ： Pneumatic actuator ） 直 行 程 气 动 执 行 机 构执 行 器 按 其 能 源 形 式 分 为 气 动 ， 电 动 和 液 动 三 大 类 ， 它 们 各 有 特 点 ，适 用 于 不 同 的 场 合 。 气 动 执 行 器 是 执 行 器 中 的 一 种 类 别 。 气 动 执 行 器 还 可 以 分 为 单 作 用 和 双 作 用 两 种 类 型 ： 执 行 器 的 开 关 动 作 都通 过 气 源 来 驱 动 执 行 ， 叫 做 DOUBLE ACTING (双 作 用 )。

2、SPRING RETURN (单 作 用 )的 开 关 动 作 只 有 开 动 作 是 气 源 驱 动 ， 而 关 动 作 是 弹 簧 复 位 。 编 辑 本 段 气 动 执 行 机 构 简 介气 动 执 行 器 的 执 行 机 构 和 调 节 机 构 是 统 一 的 整 体 ， 其 执 行 机 构 有 薄 膜 式 、活 塞 式 、 拨 叉 式 和 齿 轮 齿 条 式 。 活 塞 式 行 程 长 ， 适 用 于 要 求 有 较 大 推 力 的 场合 ； 而 薄 膜 式 行 程 较 小 ， 只 能 直 接 带 动 阀 杆 。 拨 叉 式 气 动 执 行 器 具 有 扭 矩 大 、空 间 小 、

3、扭 矩 曲 线 更 符 合 阀 门 的 扭 矩 曲 线 等 特 点 ， 但 是 不 很 美 观 ； 常 用 在 大扭 矩 的 阀 门 上 。 齿 轮 齿 条 式 气 动 执 行 机 构 有 结 构 简 单 ， 动 作 平 稳 可 靠 ， 并 且安 全 防 爆 等 优 点 ， 在 发 电 厂 、 化 工 ， 炼 油 等 对 安 全 要 求 较 高 的 生 产 过 程 中 有广 泛 的 应 用 。 齿 轮 齿 条 式 ： 齿 轮 齿 条 式活 塞 式 ： 活 塞 式编 辑 本 段 气 动 执 行 机 构 分 类气 动 执 行 机 构 的 分 类 有 三 种 条 件 ： 1： 按 执 行 机 构 工

4、 作 方 式 分 为 ： 直 行 程 和 角 行 程 。 2： 按 执 行 机 构 作 用 形 式 分 为 ： 单 作 用 和 双 作 用 。 3： 按 执 行 机 构 调 节 形 式 分 为 ： 调 节 型 和 开 关 型 。 编 辑 本 段 气 动 执 行 机 构 的 优 缺 点优 点气 动 执 行 器1、 接 受 连 续 的 气 信 号 ， 输 出 直 线 位 移 （ 加 电 /气 转 换 装 置 后 ， 也 可 以接 受 连 续 的 电 信 号 ） ， 有 的 配 上 摇 臂 后 ， 可 输 出 角 位 移 。 2、 有 正 、 反 作 用 功 能 。 3、 移 动 速 度 大 ， 但

5、 负 载 增 加 时 速 度 会 变 慢 。 4、 输 出 力 与 操 作 压 力 有 关 。 5、 可 靠 性 高 ， 但 气 源 中 断 后 阀 门 不 能 保 持 （ 加 保 位 阀 后 可 以 保 持 ） 。 6、 不 便 实 现 分 段 控 制 和 程 序 控 制 。 7、 检 修 维 护 简 单 ， 对 环 境 的 适 应 性 好 。 8、 输 出 功 率 较 大 。 9、 具 有 防 爆 功 能 。 缺 点控 制 精 度 较 低 ， 双 作 用 的 气 动 执 行 器 ， 断 气 源 后 不 能 回 到 预 设 位 置 。 单作 用 的 气 动 执 行 器 ， 断 气 源 后 可

6、 以 依 靠 弹 簧 回 到 预 设 位 置 编 辑 本 段 工 作 原 理 说 明当 压 缩 空 气 从 A 管 咀 进 入 气 动 执 行 器 时 ， 气 体 推 动 双 活 塞 向 两 端 (缸 盖端 )直 线 运 动 ， 活 塞 上 的 齿 条 带 动 旋 转 轴 上 的 齿 轮 逆 时 针 方 向 转 动 90 度 ，阀 门 即 被 打 开 。 此 时 气 动 执 行 阀 两 端 的 气 体 随 B 管 咀 排 出 。 反 之 ， 当 压 缩空 气 从 B 官 咀 进 入 气 动 执 行 器 的 两 端 时 ， 气 体 推 动 双 塞 向 中 间 直 线 运 动 ， 活塞 上 的 齿

7、 条 带 动 旋 转 轴 上 的 齿 轮 顺 时 针 方 向 转 动 90 度 ， 阀 门 即 被 关 闭 。 此时 气 动 执 行 器 中 间 的 气 体 随 A 管 咀 排 出 。 以 上 为 标 准 型 的 传 动 原 理 。 根 据 用户 需 求 ， 气 动 执 行 器 可 装 置 成 与 标 准 型 相 反 的 传 动 原 理 ， 即 选 准 轴 顺 时 针 方向 转 动 为 开 启 阀 门 ， 逆 时 针 方 向 转 动 为 关 闭 阀 门 。 单 作 用 (弹 簧 复 位 型 )气动 执 行 器 A 管 咀 为 进 气 口 ， B 管 咀 为 排 气 孔 (B 管 咀 应 安 装

8、 消 声 器 )。 A 管 咀进 气 为 开 启 阀 门 ， 断 气 时 靠 弹 簧 力 关 闭 阀 门 。 编 辑 本 段 特 点紧 凑 的 双 活 塞 齿 轮 ， 齿 条 式 结 构 ， 啮 合 精 确 ， 效 率 高 ， 输 出 扭 矩 恒 定 。 铝 制 缸 体 、 活 塞 及 端 盖 ， 与 同 规 格 结 构 的 执 行 器 相 比 重 量 最 轻 。 缸 体 为 挤 压 铝 合 金 ， 并 经 硬 质 阳 极 氧 化 处 理 ， 内 表 面 质 地 坚 硬 ， 强 度 ，硬 度 高 。 采 用 低 摩 擦 材 料 制 成 的 滑 动 轴 承 ， 避 免 了 金 属 间 的 相 互

9、 直 接 接 触 ，摩 擦 系 数 低 ， 转 动 灵 活 ， 使 用 寿 命 长 。 气 动 执 行 器 与 阀 门 安 装 、 连 接 尺 寸 根 据 国 际 标 准 ISO5211、 DIN3337和 VDI/VDE3845 进 行 设 计 ， 可 与 普 通 气 动 执 行 器 互 换 。 气 源 孔 符 合 NAMUR 标 准 。 气 动 执 行 器 底 部 轴 装 配 孔 (符 合 ISO5211 标 准 )成 双 四 方 形 ， 便 于 带 方杆 的 阀 线 性 或 45°转 角 安 装 。 输 出 轴 的 顶 部 和 顶 部 的 孔 符 合 NAMUR 标 准 。 两

10、 端 的 调 整 螺 钉 可 调 整 阀 门 的 开 启 角 度 。 相 同 规 格 的 有 双 作 用 式 、 单 作 用 式 (弹 簧 复 位 )。 可 根 据 阀 门 需 要 选 择 方 向 ， 顺 时 针 或 逆 时 针 旋 转 。 根 据 用 户 需 要 安 装 电 磁 阀 、 定 位 器 (开 度 指 示 )、 回 信 器 、 各 种 限 位 开关 及 手 动 操 作 装 置 。 气 动 执 行 器 分 类 执 行 器 按 其 能 源 形 式 分 为 气 动 ， 电 动 和 液 动 三 大 类 ， 它 们 各 有 特 点 ，适 用 于 不 同 的 场 合 。 气 动 执 行 器 是

11、 执 行 器 中 的 一 种 类 别 。 气 动 执 行 器 还 可以 分 为 单 作 用 和 双 作 用 两 种 类 型 ： 执 行 器 的 开 关 动 作 都 通 过 气 源 来 驱 动 执 行 ，叫 做 DOUBLE ACTING (双 作 用 )。 SPRING RETURN (单 作 用 )的 开 关 动 作 只 有开 动 作 是 气 源 驱 动 ， 而 关 动 作 时 弹 簧 复 位 。 气 动 执 行 器 的 选 型 注 :本 文 均 以 DA/SR 系 列 气 动 执 行 机 构 为 例 ， 说 明 执 行 机 构 的 选 用 这 个参 考 资 料 的 目 的 是 帮 助 客

12、户 正 确 选 择 执 行 机 构 ， 在 把 气 动 /电 动 执 行 机 构 安装 到 阀 门 之 前 ， 必 须 考 虑 以 下 因 素 。 * 阀 门 的 运 行 力 矩 加 上 生 产 厂 家 的 推荐 的 安 全 系 数 /根 据 操 作 状 况 。 * 执 行 机 构 的 气 源 压 力 或 电 源 电 压 。 * 执行 机 构 的 类 型 双 作 用 或 者 单 作 用 (弹 簧 复 位 )以 及 一 定 气 源 下 的 输 出 力 矩 或额 定 电 压 下 的 输 出 力 矩 。 * 执 行 机 构 的 转 向 以 及 故 障 模 式 (故 障 开 或 故 障 关 )正确 选

13、 择 一 个 执 行 机 构 是 非 常 重 要 的 ， 如 执 行 机 构 过 大 ， 阀 杆 可 能 受 力 过 大 。相 反 如 执 行 机 构 过 小 ， 侧 不 能 产 生 足 够 的 力 矩 来 充 分 操 作 阀 门 。 一 般 地 说 ，我 们 认 为 操 作 阀 门 所 需 的 力 矩 来 自 阀 门 的 金 属 部 件 (如 球 芯 ， 阀 瓣 )和 密 封件 (阀 座 )之 间 的 磨 擦 。 根 据 阀 门 使 用 场 合 ， 使 用 温 度 ， 操 作 频 率 ， 管 道 和压 差 ， 流 动 介 质 (润 滑 、 干 燥 、 泥 浆 )， 许 多 因 素 均 影 响

14、 操 作 力 矩 球 阀 的 结 构 原 理 基 本 上 根 据 一 个 抛 光 球 芯 (包 括 通 道 )包 夹 在 两 个 阀 座这 间 (上 游 和 下 游 )， 球 心 的 旋 转 对 流 体 进 行 拦 截 或 流 过 球 芯 ， 上 游 和 下 游 的压 差 产 生 的 力 使 球 芯 紧 靠 在 下 游 阀 座 (浮 动 球 结 构 )。 这 种 情 况 下 操 作 阀 门的 力 矩 是 由 球 芯 与 阀 座 、 阀 杆 与 填 料 相 互 摩 擦 所 决 定 的 。 如 图 1 所 示 ， 力矩 最 大 值 发 生 在 出 现 压 差 且 球 芯 在 关 闭 位 置 向 打

15、 开 方 向 旋 转 时 蝶 阀 。 蝶 阀 的 结 构 原 理 基 本 上 根 据 固 定 在 轴 心 的 蝶 板 。 在 关 闭 位 置 蝶板 与 阀 座 完 全 密 封 ,当 蝶 板 旋 转 (绕 着 阀 杆 )后 与 流 体 的 流 向 平 行 时 ， 阀 门 处于 全 开 位 置 。 相 反 当 蝶 板 与 流 体 的 流 向 垂 直 时 ， 阀 门 处 于 关 闭 位 置 。 操 作 蝶阀 的 力 矩 是 由 蝶 板 与 阀 座 、 阀 杆 与 填 料 之 间 的 磨 擦 所 决 定 的 ， 同 时 压 差 作 用在 蝶 板 上 的 力 也 影 响 操 作 力 矩 如 阀 门 在

16、关 闭 时 力 矩 最 大 ， 微 小 地 旋 转 后 ， 力矩 将 明 显 减 小 旋 塞 阀 的 结 构 原 理 是 基 本 根 据 密 封 在 锥 形 塞 体 里 的 塞 子 。 在 塞 子 的 一个 方 向 上 有 一 个 通 道 。 随 着 塞 子 旋 入 阀 座 来 实 现 阀 门 的 开 启 和 关 闭 。 操 作 力矩 通 常 不 受 流 体 的 压 力 影 响 而 是 由 开 启 和 关 闭 过 程 中 阀 座 和 塞 子 之 间 的 摩 擦所 决 定 的 。 阀 门 在 关 闭 时 力 矩 最 大 。 由 于 有 受 压 力 的 影 响 ， 在 余 下 的 操 作 中始 终

17、 保 持 较 高 的 力 矩 双 作 用 执 行 机 构 的 选 用 以 DA 系 列 气 动 执 行 机 构 为 例 齿 轮 条 式 执 行 机 构 的 输 出 力 矩 是 活 塞 压 力 (气 源 压 力 所 供 )乘 上 节 圆 半径 (力 臂 )所 得 ， 如 图 4 所 示 。 且 磨 擦 阻 力 小 效 率 高 。 如 图 5 所 示 ， 顺 时 针旋 转 和 逆 时 针 旋 转 时 输 出 力 矩 都 是 线 性 的 。 在 正 常 操 作 条 件 下 ， 双 作 用 执 行机 构 的 推 荐 安 全 系 数 为 25-50% 单 作 用 执 行 机 构 的 选 用 以 SR 系

18、 列 气 动 执 行 机 构 为 例 在 弹 簧 复 位 的 应 用 中 ， 输 出 力 矩 是 在 两 个不 同 的 操 作 过 程 中 所 得 ， 根 据 行 程 位 置 ， 每 一 次 操 作 产 生 两 个 不 同 的 力 矩 值 。弹 簧 复 位 执 行 机 构 的 输 出 力 矩 由 力 (空 气 压 力 或 弹 簧 作 用 力 )乘 上 力 臂 所 得第 一 种 状 况 ： 输 出 力 矩 是 由 空 气 压 力 进 入 中 腔 压 缩 弹 簧 后 所 得 ， 称 为 “空 气行 程 输 出 力 矩 “在 这 种 情 况 下 ， 气 源 压 力 迫 使 活 塞 从 0 度 转 向

19、 90 度 位 置 ，由 于 弹 簧 压 缩 产 生 反 作 用 力 ， 力 矩 从 起 点 时 最 大 值 逐 渐 递 减 直 至 到 第 二 种 状况 ： 输 出 力 矩 是 当 中 腔 失 气 时 弹 簧 恢 复 力 作 用 在 活 塞 上 所 得 ， 称 为 “弹 簧 行程 输 出 力 矩 “在 这 种 情 况 下 ， 由 于 弹 簧 的 伸 长 ， 输 出 力 矩 从 90 度 逐 渐 递 减直 0 度 如 以 上 所 述 ， 单 作 用 执 行 机 构 是 根 据 在 两 种 状 况 下 产 生 一 个 平 衡 力 矩的 基 础 上 设 计 而 成 的 。 如 图 11 所 示 。

20、 在 每 种 情 况 下 ， 通 过 改 变 每 边 弹 簧 数量 和 气 源 压 力 的 关 系 (如 每 边 2 根 弹 簧 和 5.5 巴 气 源 或 反 之 )， 有 可 能 获 得不 平 衡 力 矩 在 弹 簧 复 位 应 用 中 可 获 得 两 种 状 况 ： 失 气 开 启 或 失 气 关 闭 。 在正 常 工 作 条 件 下 ， 弹 簧 复 位 执 行 机 构 的 推 荐 安 全 系 数 为 25-50% 弹 簧 复 位 执 行 机 构 的 选 用 示 例 (同 时 见 技 术 数 据 表 )： 弹 簧 关 (失 气 ) *球 阀 的 力 矩 =80NM *安 全 系 数 (25%)=80NM+25%=100NM *气 源 压 力 =0.6MPa 被 选 用 的 SY-SR 执 行 机 构 是 SR125-05， 因 为 可 产 生 下 列 数 值 ： *弹 簧 行 程 0o=119.2NM *弹 簧 行 程 90o=216.2NM *空 气 行 程 0o=228.7NM *空 气 行 程 90o=118.8NM