什(shen)么是(shi)气动(dong)执(zhi)行器？原理、分类(lei)、选型一(yi)篇(pian)搞定(ding)！

阀(fa)门中根据传(chuan)动方(fang)式(shi)有(you)气动(dong)、电(dian)动(dong)、手动(dong)、液(ye)动(dong)等，在这(zhe)就讲(jiang)述气动(dong)阀(fa)门(men)。气动(dong)阀门(men)是(shi)由(you)阀(fa)门(men)和气动执行器组(zu)成的(de)一(yi)体式(shi)阀门，借(jie)助(zhu)压缩空气(qi)驱动的阀(fa)门(men)。驱(qu)动力主(zhu)要是执行器(qi)，就(jiu)此(ci)沃(wo)德(de)阀门(men)工程(cheng)师介(jie)绍气动(dong)执行器的(de)原理(li)和(he)结构、应用(yong)。

一(yi)、气动执(zhi)行(xing)器概(gai)述

气(qi)动(dong)执(zhi)行(xing)器是用气(qi)压(ya)力(li)驱动启(qi)闭或调节(jie)阀(fa)门(men)的(de)执行装(zhuang)置，又(you)被(bei)称气动(dong)执行(xing)机(ji)构或气(qi)动(dong)装置(zhi)，不(bu)过(guo)一般通(tong)俗的称(cheng)之为(wei)气动(dong)头(tou)。气动(dong)执行(xing)器(qi)的执行机构和(he)调节(jie)机构是(shi)统(tong)一的整(zheng)体(ti)，其执行机(ji)构(gou)有薄(bao)膜(mo)式(shi)、活塞式(shi)、拨(bo)叉式和齿轮(lun)齿(chi)条式。

活塞式(shi)行程长，适(shi)用(yong)于(yu)要求(qiu)有(you)较(jiao)大(da)推力(li)的(de)场合(he)；而薄(bao)膜式行(xing)程(cheng)较小(xiao)，只(zhi)能(neng)直接带动阀杆(gan)。拨(bo)叉式气动执行(xing)器(qi)具(ju)有扭(niu)矩(ju)大、空(kong)间小(xiao)、扭矩(ju)曲(qu)线(xian)更符合(he)阀门(men)的(de)扭矩(ju)曲(qu)线等(deng)特点，但是(shi)不(bu)很(hen)美观(guan)；常用(yong)在大扭(niu)矩的(de)阀门(men)上。齿轮(lun)齿条式气(qi)动执行机(ji)构有结构(gou)简单(dan)，动作(zuo)平(ping)稳(wen)可靠，并且安全(quan)防(fang)爆(bao)等优点，在发(fa)电(dian)厂、化工(gong)，炼(lian)油等对安全要(yao)求较高的生(sheng)产(chan)过程(cheng)中有广(guang)泛的(de)应用。

二(er)、气动(dong)执(zhi)行(xing)器的(de)工(gong)作(zuo)原理

1. 双(shuang)作(zuo)用气(qi)动(dong)执(zhi)行(xing)器(qi)工作原理图

   

   
   

当气(qi)源(yuan)压(ya)力从(cong)气(qi)口(2)进(jin)入气缸两(liang)活(huo)塞(sai)之(zhi)间中(zhong)腔(qiang)时(shi)，使两活(huo)塞分离向气(qi)缸两端方(fang)向移(yi)动(dong)，两(liang)端(duan)气(qi)腔(qiang)的空(kong)气(qi)通(tong)过气口(kou)(4)排出(chu)，同时使两(liang)活塞齿(chi)条(tiao)同步(bu)带动输(shu)出(chu)轴 (齿轮)逆时(shi)针(zhen)方(fang)向(xiang)旋转(zhuan)。反之气源压(ya)力从气(qi)口(kou)(4)进入气(qi)缸(gang)两(liang)端气(qi)腔时，使两活(huo)塞向(xiang)气缸中间(jian)方(fang)向(xiang)移动(dong)，中(zhong)间气(qi)腔(qiang)的空(kong)气(qi)通过气口(2)排(pai)出(chu)，同时使(shi)两(liang)活(huo)塞齿条同步带(dai)动(dong)输出轴(齿(chi)轮(lun))顺(shun)时针(zhen)方(fang)向(xiang)旋(xuan)转。（如(ru)果把(ba)活塞(sai)相(xiang)对(dui)反(fan)方向安(an)装，输出轴即(ji)变(bian)为(wei)反(fan)向(xiang)旋转）

  2.单作(zuo)用气动执行(xing)器(qi)工作原理(li)图

当气(qi)源压(ya)力(li)从气口(kou)(2)进(jin)入(ru)气缸两活塞之(zhi)间(jian)中(zhong)腔(qiang)时，使两活塞(sai)分(fen)离(li)向(xiang)气(qi)缸(gang)两(liang)端(duan)方向(xiang)移(yi)动，迫使(shi)两端的弹(dan)簧压缩，两(liang)端气腔(qiang)的空(kong)气通(tong)过(guo)气(qi)口(4)排(pai)出，同(tong)时使两活塞(sai)齿(chi)条(tiao)同(tong)步带动(dong)输出(chu)轴(zhou)(齿轮)逆(ni)时(shi)针方(fang)向旋转(zhuan)。在气(qi)源压(ya)力经(jing)过电磁阀换向后，气缸的(de)两(liang)活(huo)塞在(zai)弹(dan)簧(huang)的弹力(li)下向(xiang)中(zhong)间(jian)方(fang)向移动，中间气腔的空(kong)气从(cong)气口(kou)(2)排(pai)出，同时(shi)使两活(huo)塞齿条(tiao)同(tong)步(bu)带(dai)动(dong)输出(chu)轴(齿轮)顺时针(zhen)方向旋(xuan)转。（如(ru)果把(ba)活(huo)塞(sai)相(xiang)对反(fan)方向(xiang)安装(zhuang)，弹簧复位(wei)时输出(chu)轴即(ji)变(bian)为(wei)反(fan)向(xiang)旋转）。

三、气(qi)动执(zhi)行(xing)器的(de)分(fen)类(lei)

1.薄(bao)膜(mo)式执行(xing)机(ji)构(gou) 

薄膜(mo)式(shi)执(zhi)行机构(gou)最(zui)为常用(yong)，它(ta)可(ke)以(yi)用(yong)作一(yi)般(ban)控制(zhi)阀(fa)的推动(dong)装(zhuang)置，组(zu)成气(qi)动(dong)薄膜(mo)式(shi)执行(xing)器。气(qi)动薄(bao)膜式(shi)执(zhi)行(xing)机(ji)构(gou)的信(xin)号压(ya)力p作(zuo)用于膜片，使(shi)其(qi)变(bian)形，带动膜(mo)片(pian)上的(de)推(tui)杆移(yi)动(dong)，使阀(fa)芯(xin)产生位(wei)移，从(cong)而改(gai)变(bian)阀的(de)开度(du)。它(ta)结构(gou)简单(dan)，价格(ge)便(bian)宜，维修方(fang)便(bian)，广(guang)泛应用(yong)。

气(qi)动(dong)薄膜执(zhi)行(xing)机(ji)构(gou)有(you)正(zheng)作(zuo)用和(he)反作用(yong)两(liang)种(zhong)形(xing)式(shi)。

当来(lai)自控(kong)制器(qi)或(huo)阀门(men)定位(wei)器(qi)的信号(hao)压(ya)力(li)增大(da)时(shi)，阀杆(gan)向下的动(dong)作的(de)叫正作用(yong)执(zhi)行(xing)机(ji)构(gou)；当信号压(ya)力(li)增(zeng)大时，阀(fa)杆(gan)向上动作的叫(jiao)反(fan)作(zuo)用(yong)执(zhi)行(xing)机构。正(zheng)作(zuo)用(yong)执行机(ji)构的(de)信号压(ya)力(li)是(shi)通入(ru)波(bo)纹(wen)膜片(pian)上方的薄膜(mo)气(qi)室；反(fan)作(zuo)用执(zhi)行(xing)机构的信号(hao)压(ya)力是(shi)通(tong)入波(bo)纹(wen)膜片(pian)下(xia)方(fang)的(de)薄(bao)膜(mo)气室。通(tong)过(guo)更(geng)换个(ge)别(bie)零(ling)件(jian)，两(liang)者就能(neng)互(hu)相(xiang)改(gai)装。

2.活(huo)塞(sai)式(shi)执行机(ji)构(gou)

气(qi)动(dong)活(huo)塞执行(xing)机构使活(huo)塞在(zai)气(qi)缸中移动产生推(tui)力，显(xian)然，活塞式的输出力度远(yuan)大(da)于薄(bao)膜式(shi)。因(yin)此(ci)，薄膜(mo)式适(shi)用于出力较(jiao)小(xiao)、精度(du)较高(gao)的场合(he)；活塞(sai)式(shi)适用于输出(chu)力较大(da)的(de)场合(he)，如(ru)大口径、高(gao)压降(jiang)控制或(huo)蝶阀(fa)的推动装置(zhi)。除(chu)薄膜式(shi)和活(huo)塞(sai)式之外，还有(you)一(yi)种(zhong)长行(xing)程执行(xing)机构，它的行(xing)程(cheng)长，转(zhuan)矩大(da)，适(shi)用(yong)于(yu)输出(chu)角(jiao)位移(yi)和大力(li)矩的场(chang)合。

气(qi)动执(zhi)行机构接(jie)收的(de)信号(hao)标(biao)准为0.02至0.1MPa。

气动(dong)活塞(sai)执(zhi)行机构(gou)的(de)主(zhu)要(yao)部(bu)件为气缸、活(huo)塞(sai)、推(tui)杆。气缸(gang)内活塞随气缸内(nei)两侧压差(cha)的变化(hua)而(er)移(yi)动。根(gen)据(ju)特(te)性分为(wei)比(bi)例式(shi)和两(liang)位(wei)式两种。两(liang)位(wei)式根(gen)据根据输(shu)入(ru)活塞(sai)两侧(ce)操(cao)作(zuo)压(ya)力(li)的(de)大小，活塞从(cong)高压(ya)侧被(bei)推(tui)向(xiang)低(di)压侧(ce)。比例式(shi)是(shi)在两位(wei)式(shi)基(ji)础上(shang)加(jia)以(yi)阀门定(ding)位器，使推杆(gan)位(wei)移和(he)信(xin)号(hao)压力(li)成(cheng)比(bi)例关(guan)系。

3.齿轮(lun)齿(chi)条式执行机构

齿(chi)轮齿条式(shi)(双(shuang)活塞齿(chi)条(tiao)式(shi))气(qi)动(dong)执行(xing)器，具(ju)有结(jie)构紧凑，外(wai)观优美，反(fan)应迅(xun)捷(jie)，运(yun)行(xing)稳定(ding)，使用寿命长(zhang)等特(te)点。所(suo)有(you)配(pei)件都采(cai)用最(zui)先进(jin)的(de)防(fang)腐(fu)蚀处理技(ji)术，能(neng)适应(ying)各种恶(e)劣工(gong)况(kuang)。其高(gao)低温(wen)以及(ji)各种(zhong)特(te)殊行(xing)程(cheng)的执(zhi)行(xing)器(qi)在各种应用(yong)领域(yu)都(dou)有良好的(de)表现(xian)。

四(si)、气动执(zhi)行器(qi)的选型(xing)

在选(xuan)用气(qi)动执(zhi)行器前(qian)，请(qing)确认(ren)阀门(men)扭(niu)矩(ju)。并在(zai)扭(niu)矩上增加安(an)全值(zhi)，水(shui)蒸汽或(huo)非润滑(hua)液(ye)体介质增(zeng)加(jia)25%安(an)全(quan)值；非润滑浆(jiang)料(liao)液体介(jie)质(zhi)增(zeng)加30%安全(quan)值(zhi)。

当选(xuan)用(yong)阀门(men)扭(niu)矩为210NM，气源(yuan)压(ya)力(li)只有5bar，介(jie)质为非润滑的水蒸汽(qi)，考(kao)虑到安(an)全因素，增(zeng)加25%安全(quan)值值(zhi)即262NM，按(an)双作(zuo)用(yong)输出(chu)扭(niu)矩表查(cha)找(zhao)气(qi)源(yuan)压力(li)在5bar时(shi)相(xiang)应扭矩值。应(ying)选用(yong)277NM，型(xing)号(hao)为POADA300。

▼气(qi)动(dong)执(zhi)行器扭矩(ju)表(biao)

五(wu)、气(qi)动(dong)执(zhi)行器(qi)的性(xing)能特(te)点(dian)

1.气动(dong)装置(zhi)额定输(shu)出力或(huo)力矩(ju)应(ying)符合(he)GB/T12222和GB/T12223的(de)规(gui)定上(shang)面为薄(bao)膜(mo)式执(zhi)行机构；

2.在(zai)空(kong)载情况(kuang)下(xia)，对气缸内(nei)输入(ru)按规(gui)定的(de)气压，其动(dong)作(zuo)应平(ping)稳，无(wu)卡(ka)阻及(ji)爬(pa)行现(xian)象(xiang)；

3.在0.6MPa的(de)空(kong)气压力下，气(qi)动装置启、闭两(liang)个(ge)方向的(de)输(shu)出(chu)力矩(ju)或推力，其值(zhi)应(ying)不(bu)小于气(qi)动装置标牌(pai)所(suo)标(biao)示的(de)数值，且(qie)动作(zuo)应(ying)灵(ling)活(huo)，不(bu)允许各(ge)部(bu)位出(chu)现永久(jiu)变(bian)形(xing)及其他(ta)异常现象(xiang)；

4.密(mi)封试验(yan)用最大(da)工(gong)作(zuo)压力进(jin)行试验时(shi)，从(cong)各自背(bei)压一侧(ce)泄漏(lou)出(chu)的(de)空气(qi)量(liang)不允(yun)许超过(guo)（3+0.15D）cm3/min（标准(zhun)状(zhuang)态）；从端(duan)盖、输出轴(zhou)处泄漏出(chu)的(de)空气量(liang)不(bu)允许(xu)超(chao)过(guo)（3+0.15d）cm3/min；

5.强度试(shi)验(yan)用1.5倍的(de)最(zui)大工(gong)作(zuo)压(ya)力进(jin)行(xing)试(shi)验(yan)，保持(chi)试验压(ya)力3min后(hou)，其(qi)缸体端盖(gai)和(he)静密(mi)封部(bu)位(wei)不允许(xu)有渗漏及结构(gou)变(bian)形；

6.动(dong)作(zuo)寿命(ming)次(ci)数(shu)，气(qi)动(dong)装置模拟(ni)气(qi)动(dong)阀门动(dong)作，在保(bao)持(chi)两个(ge)方向(xiang)的(de)输出力(li)矩(ju)或推(tui)力能(neng)力(li)的(de)情(qing)况下，启闭(bi)操作(zuo)的(de)启(qi)闭次(ci)数应不(bu)低(di)于(yu)50000次(ci)（启(qi)—闭(bi)循(xun)环为(wei)一(yi)次(ci)）；

7.带(dai)缓冲机构(gou)的(de)气动装置，当活塞运动(dong)到(dao)行程(cheng)终(zhong)端(duan)位(wei)置时，不(bu)允(yun)许(xu)出(chu)现(xian)冲(chong)击(ji)现(xian)象。

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