气动执行机构的原理及选型

发布时间:2025-09-07

一、气动执行机构概念


气动执行机构俗称气动头又称气动执行器,是执行器中的一种。

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、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。


二、气动执行机构的构成


气动执行机构主要由气缸、活塞、齿轮轴、端盖、密封件、螺丝等组成;成套气动装置还应该包括开度指示、行程限位、电磁阀、定位器、气动元件、手动机构、信号反馈等部件组成。


三、气动执行机构的工作原理

1.双作用执行机构的工作原理图



当气源压力从进气口A进入执行机构两活塞之间腔体时,使两活塞分离向两端移动,两端气腔的空气通过B口排出,同时两活塞齿条同步带动输出轴逆时针方向旋转;反之气源压力从进气口B进入执行机构两活塞之间腔体时,使两活塞分离向中间移动,两端气腔的空气通过A口排出,同时两活塞齿条同步带动输出轴顺时针方向旋转。(如果活塞安装方向与图片相反,输出轴即变为反向旋转)


2.单作用执行机构的工作原理



当气源压力从进气口A进入执行机构两活塞之间腔体时,使两活塞分离向两端移动,迫使两端的弹簧压缩,两端气腔的空气通过B口排出,同时两活塞齿条同步带动输出轴逆时针方向旋转;气源压力经过电磁阀换向后,在弹簧弹力的作用下使两活塞分离向中间移动,两端气腔的空气通过A口排出,同时两活塞齿条同步带动输出轴顺时针方向旋转。(如果活塞安装方向与图片相反,弹簧复位时输出轴即变为反向旋转)


四、气动执行机构的选型

在选用气动执行机构前,需要确认阀门扭矩,并在扭矩上增加安全值,水蒸汽或非润滑液体介质增加25%安全值;非润滑浆料液体介质增加30%安全值。

当选用阀门扭矩为510NM,气源压力只有5Bar,介质为非润滑的水蒸汽,考虑到安全因素,增加25%安全值即638NM,按双作用输出扭矩表查找气源压在5Bar时相应的扭矩,应选用665NM,型号为FA160DA。


五、气动执行机构的性能特点
1、气动装置额定输出力或力矩应符合 GB/T12222 和 GB/T12223 的规定;
2、在空载情况下,对气缸内输入按《表 2》规定的气压,其动作应平稳,无卡阻及爬行现象。
3、在 0.6MPa 的空气压力下,气动装置启、闭两个方向的输出力矩或推力,其值应不小于气动装置标牌所标示的数值,且动作应灵活,不允许各部位出现**变形及其他异常现象。
4、密封试验用**工作压力进行试验时,从各自背压一侧泄漏出的空气量不允许超过 (3+0.15D)cm3/min(标准状态);从端盖、输出轴处泄漏出的空气量不允许超过 (3+0.15d)cm3/min。
5、强度试验用 1.5 倍的**工作压力进行试验,保持试验压力 3min 后,其缸体端盖和静密封部位不允许有渗漏及结构变形。
6、动作寿命次数,气动装置模拟气动阀门动作,在保持两个方向的输出力矩或推力能力的情况下,启闭操作的启闭次数应不低于 50000 次(启—闭循环为一次)。
7、带缓冲机构的气动装置,当活塞运动到行程终端位置时,不允许出现冲击现象。