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，就此沃德閥門工程師介紹氣動執(zhí)行器的原理和結(jié)構(gòu)、應(yīng)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(yīng)用。

二、氣動執(zhí)行器的工作原理

1. 雙作用氣動執(zhí)行器工作原理圖

   

   
   

當(dāng)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(dāng)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(fù)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(yīng)用。

氣動薄膜執(zhí)行機構(gòu)有正作用和反作用兩種形式。

當(dāng)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(dāng)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(yuǎn)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。

氣動執(zhí)行機構(gòu)接收的信號標(biāo)準(zhǔn)為0.02至0.1MPa。

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(yīng)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(yīng)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(yīng)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(rèn)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(dāng)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(yīng)扭矩值。應(yīng)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(yīng)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(yīng)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(yīng)不小于氣動裝置標(biāo)牌所標(biāo)示的數(shù)值，且動作應(yīng)靈活，不允許各部位出現(xiàn)永久變形及其他異常現(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(biāo)準(zhǔn)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(yīng)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(dāng)活塞運動到行程終端位置時，不允許出現(xiàn)沖擊現(xiàn)象。

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