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气动执行器结构及原理

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气缸结构与原理学习

气动执行机构

气动执行机构俗称又称气动执行器英文：Pneumatic actuator

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;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;

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、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：

活塞式： 气动执行机构的缺点

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,断气源后可以依靠弹簧回到预设位置

工作原理说明班

当压缩空气从A管咀进入时,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管咀应安装消声器;A管咀进气为开启阀门,断气时靠弹簧力关闭阀门;

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直接接触,摩擦系数低,转动灵活,使用寿命长;

气动执行器与安装、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、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; 1 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;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=

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=

弹簧行程90o=

空气行程0o=

空气行程90o=

CCW逆时针方向压缩空气有A口输入, 使左右活塞向相反方向运动,输出轴逆时针方向运转,两活塞侧面的空气由B口排出;

CW顺时针方向压缩空气有B口输入,使左右活塞向中心移动,输出轴顺时针方向转动,两活塞中间的空气由A口排出;

CCW逆时针方向压缩空气有A口输入,使左右活塞向相反方向运动,输出轴逆时针方向转动,两活塞侧面空气由B口排出;

CW顺时针方向失气时,由于弹簧的作用使两活塞向中心移动,输出轴顺时针方向转动,空气由A口排出

订货须知

气动执行器：双作用式,单作用式常闭式或常开式；

阀门工作压力,使用介质及工作的环境温度,硬或软密封；

电磁阀：双电控电磁阀,单电控电磁阀,使用电压,是否防爆；

信号反馈：机械式开关,接近式开关,使用电压,输出电流信号,防爆型；

定位器：气动定位器,电气定位器,电流信号,气压信号,电气转换器,防爆型；

气源处理三联件；

手动装置；

特殊定制；

附件应说明是国产还是进口;

优质产品

每一个执行器出厂前均经过测试和检验;

每一个执行器都带有质量检验合格标签;

每一个执行器都有标准NUMAR接口规格,及底孔安装尺寸;

每一个执行器都用特殊的纸箱包装,带上产品标签及说明书;

常见故障及检查、排除方法

故障现象 检查项目 解决方法

气动阀门不能动作 1、是否正常,线圈是否烧坏,电磁阀

芯是否被脏物卡死; 更换电磁阀、更换线圈、清除脏物;

2、对气动执行器单独供气试验,检查密封圈

及气缸是否是损坏; 更换已坏密封圈及气缸;

3、阀内有杂质将阀芯卡住; 清除杂质,更换已损件; 4、手动机构的手柄处在手动位置; 将手柄转到气动位置;

动作迟缓、爬行 1、气源压力不够; 增加气源压力~

2、气动执行器输出扭矩过小; 增大气动执行器的型号规格;

3、 阀门阀芯或其他阀件装配太紧; 重新装配调整;

4、 气源管路堵塞,流量过小; 排除堵塞,更换过滤器滤芯;

回信器无信号 1、 电源线路短路或断路; 检修电源线路;

2、 回信器内凸轮位置不准确; 调整凸轮至正确位置

3、 微动开关损坏; 更换微动开关

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气动凿岩机的结构及工作原理

气动凿岩机的结构及工作原理

气动凿岩机的结构及工作原理

气动凿岩机主要由冲击配气机构、（回转）转钎机构、排粉机构、润滑机构和操纵机构组成。而他们之间的主要区别在于冲击配气机构、转钎机构。

1. 冲击配气机构工作原理

(1) 活塞冲程

活塞冲程即冲击行程，它是指活塞由缸体的后端向前运动到打击钎尾的整个过程，如图1所示。

图1 冲击行程气路

1-操纵阀气孔； 2-柄体气室； 3-棘轮孔道； 4-阀柜孔道； 5-环形气室； 6-配气阀右端阀套孔； 7-配气阀的左端气室； A-活塞右端面； B-活塞左端面

冲击行程开始时，活塞在左端，阀在极左位置。从操纵阀气孔来的压气经柄体气室、棘轮孔道、阀柜孔道、环形气室和配气阀右端阀套孔进入缸体左腔，推动活塞前进形成冲击行程。这时活塞右腔经排气口与大气相通。当活塞的右端面越过排气口时，缸体的前腔气体受活塞压缩形成气垫，即时气压随之增高，将前腔被压缩的气体经过回程孔道回到配气阀的左端气室，这时活塞继续前进，气压随着逐渐增高，迫使阀有前（右）移趋势，当活塞的左端面越过排气口时，缸体左腔的压气便从排气口排出，左腔的气压突降，于是配气阀的左端气室的压强推动阀前移，此时阀与阀套闭合，切断缸体左腔的气路，瞬间活塞冲击钎杆，冲程结束，开始回程。

(2) 活塞回程

活塞回程即返回行程，如图2所示。

图2 返回行程气路

1-螺旋棒； 2-阀柜3-阀； 4-阀套； 5-气缸； 6-活塞； 7-导向套； 8-棘轮； 11-操纵阀； 12-柄体

返回行程开始时，活塞在右端，阀在极右位置。这时，从操纵阀气孔来的压气经柄体气室、棘轮孔道、阀柜孔道、阀柜和阀的间隙、配气阀的左端气室和回程孔道进人缸体右腔，而活塞左腔经排气口与大气相通，故活塞开始向左运动。当活塞的左端面越过排气口时，缸体左腔的气体受活塞压缩形成气垫，气压随之增高，迫使阀有后（左）移的趋势，当活塞的右端面越过排气口时，即排气缸体右腔的气压突降，于是缸体左腔的气室压强推动阀后移，阀与阀柜闭合，回程结束。压气再次进入气缸左腔，开始下一个工作循环。 2. 转钎机构工作原理

气动阀门执行器的控制方式及工作原理

气动阀门执行器的控制方式及工作原理

气动阀门执行器的控制方式及工作原理

第 1 页 共 4 页 气动阀门执行器的控制方式及工作原理

气动执行器结构

在实际工业生常和工业控制中，用来控制气动执行机构的方法也很多，常用的有以下几种。

(一)基于单片机开发的智能显示仪控制

智能显示仪是用来监测阀门工作状态，并控制阀门执行期工作的仪器，它通过两路位置传感器监视阀门的工作状态，判断阀门是处于开阀还是关阀状态，通过编程记录阀门开关的数字，并且有两路与阀门开度对应的4～20mA输出及两足常开常闭输出触点。通过这些输出信号，控制阀门的开关动作。根据系统的要求，可将智能阀门显示仪从硬件上分为3部分来设计：模拟部分、数字部分、按键/显示部分。

1、模拟电路部分主要包括电源、模拟量输入电路、模拟量输出电路三部分。

电源部分供给整个电路能量，包括模拟电路、数字电路和显示的能源供应。为了实现阀门开读的远程控制，需要将阀门的开度信息传送给其他的控制仪表，同时控制仪表能从远方制定阀门为某一开度，系统需要1路4～20mA的模拟量输入信号和1～2路4～20mA的模拟量输出信号。模拟量输入信号通过A/D转换变成与阀门开度相对应的数字信号后送给数字部分的单片机，在单片机中对它进行滤波处理后就可以输出了。阀门的开度信息通过D/A转换后变成模拟信号输出，用来接显示仪显示阀门开度或连接其他的控制设备。在本设计系统中，所有的数字量数据均采用串行的输入输出方式，为了节省芯片资源和空间，输入的4～20mA的模拟量在转化为数字量时，采用已有的4路DA芯片与单片机的系统资源相结合作8位的AD使用。 气动阀门执行器的控制方式及工作原理

第 2 页 共 4 页 2、数字电路部分主要包括：单片机、掉电保护、两路监测脉冲输入信号、两路常开常闭转换触点输出。

在设计方案中选用目前普遍使用的51系列单片机AT89C4051。AT89C4051是一款低电压、高性能的CMOS8位微控制器，它具有4K字节的可擦除、可重复编程的只读闪存。通过在单芯片内复合一个多功能的8位CPU闪存，在性能、指令设定和引脚上与80C51和80C52完全兼容。

气动控制阀结构与原理

气动控制阀结构与原理

1.方向控制阀及换向回路

方向控制阀按气流在阀内的作用方向，可分为单向型控制阀和换向型控制阀。

(1)单向型控制阀。

1)单向阀。气动单向阀的工作原理与作用与液压单向阀相同。

在气动系统中，为防止储气罐中的压缩空气倒流回空气压缩机，在空气压缩机和储气罐

之间就装有单向阀。单向阀还可与其他的阀组合成单向节流阀、单向顺序阀等。

2)梭阀(或门阀)。梭阀是两个单向阀反向串联的组合阀。由于阀芯像织布梭子一样来回

运动，因而称之为梭阀。

图3一25(a)为或门型梭阀的结构图。其工作原理是当P1进气时，将阀芯推向右边，P2

被关闭，于是气流从P1进人A腔，如图3-25(b)所示;反之，从P2进气时，将阀芯推向左

边，于是气流从几进人P2腔，如图3-25(c)所示;当P1,P2同时进气时，哪端压力高，A就

与哪端相通，另一端就自动关闭。可见该阀两输人口中只要有一个输人，输出口就有输出，

输人和输出呈现逻辑“或”的关系。

或门型梭阀在逻辑回路中和程序控制回路中被广泛采用，图3-26是梭阀在手动一自动

回路中的应用。通过梭阀的作用，使得电磁阀和手动阀均可单独操纵汽缸的动作。

气动调节阀：/

3)双压阀(与门阀)图3-27是双压阀的工作原理图。当P1进气时，将阀芯推向右端，A

无输出，如图3-27(a)所示;当P2进气时，将阀芯推向左端，A无输出，如图3一27(b)所示;

只有当P1，P2同时进气时，A才有输出，如图3-27(c)所示;当P1和P2气体压力不等时，

则气压低的通过A输出。由此可见，该阀只有两输人口中同时进气时A才有输出，输人和

输出呈现逻辑“与”的关系。

自力式压力调节阀:/

双压阀的应用很广泛，如图3一28所以是在互锁回路中的应用。只有工件的定位信号

1和夹紧信号2同时存在时，双压阀才有输出，使换向阀换向，从而使钻孔缸进给。

4)快速排气阀。用于使气动元件或装置快速排气的阀叫作快速排气阀，简称快排阀。通

气动执行机构的结构原理

气动执行机构的结构原理

龙口北海热电有限公司检修规程

第十九章：气动执行机构检修

一、概述

气动执行器以无油压缩空气为动力，驱动阀门或挡板动作。主要有以下几种类型：气动调节阀、电磁阀、电信号气动长行程执行机构。

二、气动调节阀

气动调节阀由气动执行机构和调节阀两部分组成。气动执行机构以无油压缩空气为动力，接受气信号20～100kpa并转换成位移，驱动调节阀以调节流体的流量。为了改善阀门位置的线性度，克服阀杆的摩擦力和消除被调介质压力变化等的影响，提高动作速度，使用气动阀门定位器与调节阀配套，从而使阀门位置能按调节信号实现正确的定位。

气源质量应无明显的油蒸汽、油和其他液体，无明显的腐蚀气体、蒸汽和溶剂。带定位器的调节阀气源中所含固体微粒数量应小于0.1g/m3,且微粒执行应小于60цm,含油量应小于10 g/m3。

常用的气动调节阀由气动薄膜调节阀和气动活塞调节阀。

⒈气动薄膜调节阀

气动薄膜执行机构气源压力最大值为500kpa。执行机构分正作用和反作用两种型式，正作用式信号压力增大，调节阀关小，又称气关式；反作用是信号压力增大，调节阀也开大，又称气开式。

⒉气动活塞调节阀

气动活塞执行机构气源压力的最大值为700kpa。与气动薄膜执行机构相比，在同样行程条件下，它具有较大的输出力，因此特别适合于高静压、高差压的场合。

⒊气动隔膜阀

气动隔膜阀根据所选择的隔膜或衬里材质的不同，可适用于各种腐蚀性介质管路上，作为控制介质流动的启闭阀。例如，化学水处理程序控制用的阀门，常采用气动隔膜发执行机构并与电磁阀配合，实现阀门的全开或全关控制。

⒋阀门定位器

有电气信号和气信号两种。

气动阀门定位器与气动调节阀配套使用。定位器的气源压力大小与执行机构的型式及其压力信号范围(或弹簧压力范围)有关。例如ZPQ—01定位器与ZM系列气动薄膜执行机构配套时，若执行机构压力信号范围为0.02～0.1Mpa，则气源压力为0.14Mpa；若压力信号范围为0.04～0.2Mpa，则气源压力为0.28Mpa；若ZPQ—02定位器与ZS—02系列活塞式执行机构配套时，压力信号范围为0.02～0.1Mpa时，气源压力为0.5Mpa。